Bogdanka i ABB cyfryzują wydobycie węgla

Lubelski Węgiel „Bogdanka”, wchodząca w skład Grupy Enea, od kilku lat stawia na rozwiązania cyfrowe, pozwalające efektywniej zarządzać wydobyciem. Niedawno kopalnia uruchomiła wspólnie z firmą ABB oraz Akademią Górniczo-Hutniczą pierwszy na świecie zintegrowany system nadzoru i zarządzania całym kompleksem ścianowym. To jednocześnie pierwszy krok w kierunku autonomicznej kopalni przyszłości.

Kiedy ponad 20 lat temu „Bogdanka” stała przed widmem zamknięcia, roczne wydobycie w przeliczeniu na jednego pracownika wynosiło ok. 800 ton. Obecnie to 1,8 tys. ton. Zmiany związane z nowoczesnym sprzętem i organizacją pracy ludzi zostały już wdrożone, ale wciąż efektywność nie osiągnęła poziomów światowych. Prezes zarządu Lubelskiego Węgla Artur Wasil nie ukrywa, że cyfryzacja procesów wydobywczych i inwestycje w nowoczesne systemy zarządzania przedsiębiorstwem, w tym także zmiany w kierunku Przemysłu 4.0, są „oczkiem w głowie” spółki.

– To nie tylko dążenie do poprawy sytuacji ekonomicznej naszej firmy, co oczywiście przekłada się na lepsze zarobki, ale wręcz pasja, by stworzyć nowoczesne przedsiębiorstwo, wykorzystujące cyfrowe narzędzia monitoringu, analizy i nadzoru. To także chęć budowania firmy, która wykorzystuje cyfrowe narzędzia z najwyższej półki i rzeczywiście jest liderem przemysłu wydobywczego w Polsce – tłumaczy Artur Wasil.

Cały obszar inteligentnych rozwiązań, który już dziś funkcjonuje w „Bogdance”, ułatwia na co dzień podejmowanie decyzji osobom zarządzającym procesem produkcji. Na przykład model geologiczny złoża w 3D pozwala znacznie lepiej planować rozwój kopalni oraz kierunki wydobycia, co od niedawna wspierane jest cyfrowym systemem planowania produkcji. Wentylacja, która jest kluczowym wyzwaniem dla każdej kopalni, również jest zarządzana odpowiednimi algorytmami. Natomiast najnowszym wdrożeniem – które zaczyna budzić coraz większe zainteresowanie branży górniczej – jest system predykcji i monitoringu całego kompleksu ścianowego, który został zainstalowany na mierzącej 7 km, najdłuższej ścianie wydobywczej górnictwie węgla kamiennego na świecie.

Inwestycja trwała niemal trzy lata, a głównym partnerem „Bogdanki” była firma ABB, która uczestniczyła w opracowaniu całej koncepcji i dostarczyła wszystkie niezbędne rozwiązania cyfrowe. Natomiast naukowcy z krakowskiej Akademii Górniczo-Hutniczej wsparli inwestorów ekspercką wiedzą z zakresu górnictwa i specyfiki wydobycia węgla kamiennego.

Nieprzypadkowe słowo „partner”
– Z Lubelskim Węglem „Bogdanka” jesteśmy związani od 20 lat. Pierwszą wspólną inwestycją była instalacja na wszystkich polach wydobywczych rozdzielnic Unigear, później uczestniczyliśmy w modernizacji stacji wentylatorowych głównego przewietrzania i dostarczyliśmy cyfrowy model złoża – mówi Paweł Powroźnik z biznesu Automatyki Procesowej ABB w Polsce. – Znamy tę kopalnię i jej ekspertów na tyle dobrze, że staliśmy się naturalnym partnerem przy najbardziej zaawansowanej dotychczas inwestycji, czyli wdrożeniu komplementarnego systemu do monitorowania kompleksu ścianowego firmy Joy w oparciu o cyfrowe narzędzia ABB Ability™.

Słowo „partner” nie jest tu przypadkowe, ponieważ tego typu rozwiązania muszą być wdrażane wspólnie, z wykorzystaniem doświadczenia, wiedzy i kompetencji każdej ze stron.

– W zakresie cyfryzacji procesów my bez ABB, ani oni bez nas, nic w tego typu projekcie nie osiągniemy – przyznaje Łukasz Herezy, dyrektor ds. innowacji w Lubelskim Węglu „Bogdanka”. – To inwestycje, które trzeba indywidualnie dostosowywać do potrzeb i realiów konkretnego zakładu górniczego. ABB posiada technologię, my mamy wiedzę na temat naszych pokładów, ścian i maszyn, i do tego potrzebna była również ogromna wiedza naukowców z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie w zakresie geologii i geofizyki pokładów węgla kamiennego.

Monitoring w czasie rzeczywistym
Wdrożone rozwiązanie bazuje na systemie DCS ABB Ability™ 800xA, który zbiera dane z rozproszonych systemów monitoringu oraz z urządzeń kompleksu ścianowego. Poziom wyżej pracują dwa systemy skupiające się na analizie i zarządzaniu tymi danymi: ABB Ability™ Knowledge Manager oraz ABB Ability™ Asset Vista Condition Monitoring for mining. Pierwszy z nich służy do określania wskaźników KPI w zakresie produkcji, analizy wykorzystania urządzeń (np. ile godzin kompleks pracował efektywnie), a także do długoterminowego archiwizowania danych. Drugi system monitoruje w czasie rzeczywistym stan techniczny maszyn i urządzeń bazując na tysiącach zebranych sygnałów.

W „Bogdance” wdrożono również moduł ABB Ability™ Predictive Maintenance, który wykorzystując technologie machine learning, zajmuje się analizą i wykrywaniem anomalii technicznych pojawiających się podczas eksploatacji. Pozwala to operatorom zareagować odpowiednio wcześnie i ograniczyć w ten sposób ryzyko wystąpienia awarii.

Co konkretnie potrafią wdrożone systemy? Jednym z wielu przykładów jest monitoring pracy silników elektrycznych pod kątem nadmiernego wzrostu temperatury. Systemy analizują, czy jeśli dojdzie do przegrzania, to dlaczego tak się stanie? I jak operator powinien w danym momencie zareagować?

– To rozwiązanie pozwala nie tylko pozyskiwać, archiwizować i analizować dane, ale przede wszystkim je korelować. Dotychczas bowiem informacje z różnych maszyn i urządzeń różnych producentów musieliśmy porównywać „ręcznie”, co niosło za sobą duże ryzyko błędu i było czasochłonne – tłumaczy Łukasz Herezy. – Obecnie wszystkie dane mamy w jednym miejscu, w tej samej szacie graficznej i w jednym czasie. Jeżeli więc pojawia się problem, to jesteśmy w stanie bardzo dokładnie przeanalizować jego przyczyny nie tylko w miejscu powstania, ale także w ramach całego kompleksu ścianowego.

Obecnie monitoringiem systemów ABB objęty jest kombajn ścianowy firmy Joy, przenośniki ścianowe i podścianowe, odstawa główna oraz kruszarka węgla, a także system kontroli jakości węgla. Można więc powiedzieć, że monitorowany jest cały jeden kompleks wydobywczy. Do końca I kwartału 2022 roku systemem zostaną objęte kolejne dwa kompleksy. W sumie trzy z czterech kompleksów wydobywczych „Bogdanki” znajdzie się pod sprawnym nadzorem cyfrowych technologii.

Prezes Wasil przyznaje, że system już sprawdził się w praktyce, bowiem już po jego uruchomieniu doszło do awarii, którą udało się usunąć znacznie wcześniej i szybciej niż zdarzało się to wcześniej, w analogicznych sytuacjach.

Zdalne zarządzanie maszynami i urządzeniami
– Dzięki informacjom płynącym z kompleksu ścianowego, w narzędziu Knowledge Manager wyznaczana jest wartość produkcji względem wykorzystania maszyn górniczych. Informacja ta przekazywana jest w formie raportu do systemu zarządzania całą kopalnią – tłumaczy Paweł Powroźnik z ABB, dyrektor ds. kluczowych klientów, który od samego początku uczestniczy w inwestycji. – Ale system przygotowany jest również do zdalnego zarządzania maszynami i urządzeniami, co teoretycznie – po doposażeniu urządzeń w sterowanie mechaniczno-hydrauliczne – pozwoli ograniczyć liczbę osób w najbardziej niebezpiecznych rejonach wydobycia i prowadzić pracę zdalnie.

Łukasz Herezy nie ukrywa, że kopalnia zamierza prowadzić pewne testy w tym kierunku. Na przykład w czasie zmiany obsady na ścianie – co trwa zazwyczaj kilkanaście minut – praca jest wstrzymywana, a przecież jest to doskonała okazja, by maszyny i urządzenia pracowały zdalnie, wykonując zapamiętane wcześniej ruchy. Efekty biznesowe nie będą wielkie, ale pierwsze doświadczenia na pewno bezcenne.

– Automatyzacja procesów wydobycia jest nieunikniona i będziemy ją w przyszłości wdrażać w miejscach, gdzie praca wymaga najniższych kwalifikacji i jest niebezpieczna. Nie rzucimy się jednak od razu na głęboką wodę, dążąc do zbudowania kopalni autonomicznej – przyznaje Artur Wasil. – Trzeba przy tym pamiętać, że górnictwo węglowe zawsze będzie opierać się na pracy ludzi. Podziemna „walka” z górotworem jest na tyle złożona, że wymaga analitycznego i krytycznego spojrzenia doświadczonego pracownika.

Jak dodaje Łukasza Herezy, praca wydobywcza nie daje standardowych i powtarzalnych sytuacji. Zawsze musi być człowiek, który nadzoruje pracę maszyn, nasłuchuje, patrzy i notuje. W każdej chwili może zareagować w nieprzewidzianej sytuacji, np. obsypie się kawałek ściany. Maszyna może tego nie odnotować, powstanie pusta przestrzeń, którą kombajn będzie chciał eksploatować. Jedynie na wskaźnikach będzie widać anormalną sytuację, ale dopiero wizja lokalna pokaże z czego ona wynika.

Od cyfryzacji górnictwa nie ma odwrotu
Szefowie „Bogdanki” zgadzają się, że cyfryzacja jest nieuniknioną przyszłością przemysłu, w tym także górnictwa.

– Cyfryzacja to obszar, na który konsekwentnie stawiamy od kilku lat. Inteligentne rozwiązania już dzisiaj ułatwiają nam podejmowanie decyzji i zwiększanie efektywności wydobycia. Nie poprzestajemy jednak na tym. Mówimy również o rewolucji cyfrowej, o Przemyśle 4.0, który sprowadzamy pod ziemię. To jest przyszłość. Tak wkrótce będzie wyglądał świat, i tak już dzisiaj zaczyna wyglądać „Bogdanka” – przekonuje prezes zarządu spółki. – Musimy być konkurencyjni na rynku nie tylko polskim, ale i światowym. Jesteśmy w przededniu transformacji polskiej energetyki i polskiego górnictwa, co nie zmienia faktu, że węgiel w polskiej gospodarce będzie potrzebny jeszcze wiele lat. Świat również stawia na nowe technologie węglowe, więc będzie inwestował w innowacje w tym zakresie. Rozwój nowoczesnych rozwiązań i cyfryzacja jest więc niezbędna, by produkować węgiel możliwie najtaniej.

Rozwojowi wypadków i odważnym decyzjom Lubelskiego Węgla przygląda się cała branża górnicza w Polsce, a zainteresowanie efektami wdrożenia widać także w innych zakładach górniczych w Europie. Również firma ABB odnotowuje zwiększone zainteresowanie wieloma systemami dla górnictwa.
www.abb.com/mining

Jeżeli chcesz codziennie otrzymywać informacje o aktualnych publikacjach ukazujących się na portalu netTG.pl Gospodarka i Ludzie, zapisz się do newslettera.