T E M AT N U M E R U I N O W O C Z E S N E Z A K Ł A D Y
W KIERUNKU KOPALNI 4.0 I Wizja kopalni przyszłości I Digitalizacja przemysłu wydobywczego I Nowe technologie, monitoring maszyn
Dlaczego warto się mierzyć? > 34
Kto KPI z celów, nic nie osiąga > 40
Znowu przegląd? > 44
SPIS TREŚCI
T E M AT N U M E RU : NOWOCZESNE ZAKŁADY Kopalnia 4.0 – science fiction czy rzeczywistość? Paweł Kawalec Poznaj swój potencjał produkcyjny i zarządzaj nim w aplikacji webowej TMS MES Marek Stanek MAKRUM – z tradycją w nowoczesność Grupa Przemysłowa PROJPRZEM MAKRUM S.A. Nigdy nie wiadomo, jak zakończy się dzień rozmowa z Jackiem Patykiem, dyrektorem Cementowni Małogoszcz
Fot.: 123rf
10 I 19 I 26 I 30 I
1 0 T E M AT N U M E R U : N O W O C Z E S N E Z A K Ł A D Y
OPTYMALIZACJA 34 I Dlaczego warto się mierzyć? Krystian Milewski Karol Czerwiński 36 I 40 I
Kopalnia 4.0 – science fiction czy rzeczywistość?
Zaplanuj wydajność. Niezawodność i wydajność systemów przeróbczych Jerzy Malewski Kto KPI z celów, nic nie osiąga Paweł Podsiadło
Paweł Kawalec
MASZYNY I URZĄDZENIA Znowu przegląd? Ryszard Chciuk Maszyny tworzone z pasją Sabina Szewczyk-Wajda Jak regulować parametrami pracy w kruszarkach udarowych? Tomasz Gawenda Jak szybko opada drobne ziarno? Alona Nad
3 0 T E M AT N U M E R U : N O W O C Z E S N E Z A K Ł A D Y Fot.: BMP
44 I 50 I 52 I 58 I
Nigdy nie wiadomo, jak zakończy się dzień
BEZPIECZEŃSTWO 62 I Cyfrowy wymiar bezpieczeństwa Mateusz Tyczkowski
Rozmowa z Jackiem Patykiem, dyrektorem Cementowni Małogoszcz, Lafarge Polska
OCHRONA ŚRODOWISKA Kopalnie kontra przyroda – czy tylko konflikt? Joanna Zalewska-Gałosz Wojciech Gałosz Czy cementogrunty są bezpieczne dla środowiska? Andrzej Czerniak
64
OCHRONA ŚRODOWISKA Fot.: Piotr Rymarowicz
64 I 68 I
P R AWO 74 I Dozór pod nadzorem Piotr Krzemiński 78 I Rewolucja w odpadach. Jak wpływa na branżę wydobywczą Mariusz Grunt
WSPOMNIENIE 82 I Wspomnienie o Waldemarze Gurdzielu Hubert Schwarz
FELIETON
Kopalnie kontra przyroda – czy tylko konflikt?
85 I Wakacyjne rozmyślania Aleksander Kabziński
Joanna Zalewska-Gałosz, Wojciech Gałosz
SiMB 5/2018 3
O D R E DA KC J I
Wydawca: BMP Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp. k. ul. Morcinka 35 47-400 Racibórz tel./fax 32 415 97 74 tel. 32 415 29 21 32 415 97 93 e-mail: surowce@e-bmp.pl http://www.kieruneksurowce.pl BMP to firma od 25 lat integrująca środowiska branżowe, proponująca nowe formy budowania porozumienia, integrator i moderator kontaktów biznesowych, wymiany wiedzy i doświadczeń. To organizator branżowych spotkań i wydarzeń – znanych i cenionych ogólnopolskich konferencji branżowych, wydawca profesjonalnych magazynów i portali.
S ab i n a S z ew c z y k - Wa j d a redaktor wydania t e l . 3 2 4 1 5 9 7 7 4 w e w. 4 5 t el . kom . 6 0 2 1 1 6 3 1 3 e - m a i l : s ab i n a . w a j d a @ e - b m p. pl
W kierunku kopalni przyszłości S
obotni wieczór. Zasiadam przed telewizorem i niecierpliwie przełączam kanały. Chcę znaleźć ciekawy film, który zapewni mi relaks po całym tygodniu w pracy. Jednak prócz informacji i programów rozrywkowych typu „Gwiazdy tańczą na lodzie”, na ekranie przewijają się same produkcje science-fiction. „Matrix”, „Terminator”, „Kraina jutra”…
P
opularność filmów o tematyce futurystycznej od lat nie maleje. Człowieka od zawsze intrygowało, jak będzie wyglądała przyszłość. Jeszcze kilkanaście lat temu wyobrażano ją sobie jako roboty, drony, sensory, cybernetyczne rozwiązania. To wszystko dzieje się dziś, na naszych oczach. Wkraczamy bowiem w epokę czwartej rewolucji przemysłowej.
C
zy przemysł 4.0 dotyczy także górnictwa odkrywkowego? Oczywiście, choć jak pisze Paweł Kawalec „(…) przemysł wydobywczy nieco zaspał z wprowadzaniem nowoczesnych rozwiązań. Co gorsza, nawet kiedy te rozwiązania zostały wprowadzone bocznymi drzwiami, świetnie radził sobie je ignorując”.
4 SiMB 5/2018
J
Rada programowa: dr Jarosław Badera, Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego prof. dr hab. inż. Artur Bęben Mariusz Dyka, Wydział Rolnictwa, Leśnictwa i Ochrony Środowiska w Starostwie Powiatowym w Gliwicach, Geolog Powiatowy dr hab. inż. Tomasz Gawenda, Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Aleksander Kabziński dr inż. Paweł Kawalec, niezależny ekspert, www.ptkawalec.com prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł, Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego, Akademia Górniczo-Hutnicza dr inż. Łukasz Machniak, Katedra Górnictwa Odkrywkowego, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie dr inż. Zdzisław Naziemiec, Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Oddział Szkła i Materiałów Budowlanych w Krakowie Paweł Podsiadło, niezależny ekspert, www.leanmining.pl Mariola Stefanicka, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej
ednak czas na zmiany, ponieważ wizja kopalni przyszłości zarysowuje się coraz bardziej wyraźnie. Jaka ona będzie? Przyjazna środowisku, bezodpadowa, o minimalnym, poziomie hałasu i zapylenia oraz zminimalizowanym wpływie na krajobraz, zoptymalizowana pod każdym kątem. Pracować w niej będą autonomiczne wozidła, w pełni zautomatyzowane zakłady przeróbcze, bezobsługowe wiertnice.
Prezes zarządu BMP Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp. k. Adam Grzeszczuk Redaktor naczelny: Przemysław Płonka, przemyslaw.plonka@e-bmp.pl Redaktor wydania: Sabina Szewczyk-Wajda, sabina.wajda@e-bmp.pl Redakcja techniczna: Maciej Rowiński, Marek Fichna Reklama: Jolanta Mikołajec-Piela, jola.mikolajec@e-bmp.pl, Magdalena Widrińska, magdalena.widrinska@e-bmp.pl Prenumerata, kolportaż: Karolina Jakubiec, karolina.jakubiec@e-bmp.pl
T
Prenumerata krajowa: Zamówienia na prenumeratę instytucjonalną przyjmuje firma Kolporter Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A. Informacje pod numerem infolinii 0801 40 40 44 lub na stronie internetowej http://dp.kolporter.com.pl/
o nie science fiction. To rzeczywistość. Jak się na nią przygotować? Na pewno trzeba bacznie obserwować postępującą digitalizację, by nie zostać w tyle, ponieważ zmiany zachodzą bardzo dynamicznie. Jednak puentą niech będzie stwierdzenie Stanisława Lema, najsłynniejszego polskiego futurologa, który mawiał, że w przyszłości jedno jest pewne – nieprzewidywalność.
Cena 1 egzemplarza – 23,15 zł + 8% VAT PKWiU: 58.14.12.0 ISSN: 1734-7998 Wpłaty kierować należy na konto: Bank Spółdzielczy w Raciborzu 40 8475 0006 2001 0014 6825 0001 Wykorzystywanie materiałów i publikowanie reklam opracowanych przez wydawcę wyłącznie za zgodą redakcji. Redakcja zastrzega sobie prawo do opracowywania nadesłanych tekstów oraz dokonywania ich skrótów, możliwości zmiany tytułów, wyróżnień i podkreśleń w tekstach. Artykułów niezamówionych redakcja nie zwraca. Redakcja nie odpowiada za treść reklam. Niniejsze wydanie jest wersją pierwotną czasopisma Druk: FISCHER Poligrafia Fot. na okładce: CEMEX Polska
W obiektywie
N owoczesna kopalnia S zymisz ó w Najnowocześniejsze rozwiązania z dziedziny przeróbki i uszlachetnienia kruszyw – w tym kruszyw płukanych w systemie zamkniętego obiegu wody oraz maszyny do transportu urobku działają na nowo otwartym zakładzie przeróbczym wapienia w Szymiszowie Fot. Budkrusz
SiMB 5/2018 5
z portalu kieruneksurowce . pl
Kopalnia kruszyw z kąpieliskiem
Więcej pieniędzy z budżetu na drogi lokalne
Zwiększenie centralnego wsparcia na lokalne inwestycje drogowe zagwarantuje Fundusz Dróg Samorządowych (FDS). Już w 2019 roku FDS będzie dysponował kwotą około 5,6 mld zł.
fot. Przystań Brzegi
Obszerna, piaszczysta plaża, wodne atrakcje i bezpieczne kąpielisko. Wszystko to znajdziemy w nowym kompleksie rekreacyjnym „Przystań Brzegi”, którego właścicielem są Krakowskie Zakłady Eksploatacji Kruszywa.
„Przystań Brzegi” To kolejny przykład na to, że po zakończonej eksploatacji kruszyw można zostawić nie „księżycowy krajobraz”, ale teren cenny turystycznie czy przyrodniczo
fot. ilustracyjne 123RF
Należąca do KZEK kopalnia Brzegi (ostatnio zwiedzana w ramach Konferencji Nowoczesne Kopalnie Żwiru i Piasku 2018) to prawdopodobnie najczęściej oglądana żwirownia na świecie. Tuż obok bowiem, podczas ostatnich Dni Młodzieży, przeszły tysiące pielgrzymów, udających się na spotkanie z papieżem Franciszkiem. Dziś sąsiedztwo kopalni również przyciąga – tym razem amatorów kąpieli i wypoczynku. W ramach rekultywacji terenu po eksploatacji żwiru powstał w Brzegach kompleks rekreacyjny z dużym kąpieliskiem, który szybko zyskał uznanie wśród mieszkańców Krakowa.
Przychody FDS będą pochodzić m.in. z: obligacji Skarbu Państwa, wpłaty z budżetu państwa, Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej oraz Lasów Państwowych
Gminy i powiaty na inwestycje drogowe będą mogły otrzymać nawet 80 proc. dofinansowania z FDS. Oprócz budowy dróg lokalnych wspierał będzie także inwestycje związane z ich remontami oraz przebudowami. W „Narodowym Programie Przebudowy Dróg Lokalnych”, który prowadzony był w latach 2009-2015, wsparcie rządu możliwe było po zagwarantowaniu przez gminę wkładu własnego na poziomie od 50 do 70 proc. W tym czasie na budowę dróg lokalnych rząd przeznaczył niespełna 5,3 mld zł. Źródło i fot.: mf.gov.pl
C I E K AW O S T K A
w UE jest nieefektywnych energetycznie. To ogromne wyzwania dla budownictwa, zwłaszcza w kontekście wprowadzanych zmian prawnych. W 2019 roku nie będą wydawane pozwolenia na budowę budynków, które nie mają w swojej strukturze elementów aktywnych produkujących energię. Rozwiązaniem mogą być systemy fotowoltaiczne zintegrowane z budynkiem, które pozwalają na spore oszczędności i redukcję emisji dwutlenku węgla. Źródło: biznes.newseria.pl
W 2018 roku wzrosła produkcja cementu
Główny Urząd Statystyczny poinformował, iż produkcja cementu w lipcu 2018 r. wzrosła rok do roku o 7,3% i wyniosła 1 950 tys. ton. W okresie od stycznia do lipca br. wzrosła ona natomiast o 11,1%. Źródło: pewnycement.pl
6 SiMB 5/2018
Fot. ilustracyjne: 123 rf
W Polsce jest już ponad 500 ekologicznych budynków. Od przyszłego roku zacznie ich szybko przybywać. Obecnie nawet 75 proc. budynków
z portalu kieruneksurowce . pl
Górażdże Beton dostarczyło 3000 m3 betonu na budowę Muzeum Katyńskiego
EasyBet® Kolorowy to beton, który nie wymaga malowania ani nakładania dodatkowych powłok. Inspiruje do realizacji niebanalnych projektów
RO Z M A I TO Ś C I
72
mln USD
Analitycy przewidują, że rynek sztucznej inteligencji rosnąć będzie w tempie 55,1 proc. rdr, by już w 2021 r. osiągnąć wartość 72 miliardów dolarów. Źródło: materiały prasowe
Na budowę Muzeum Katyńskiego w Warszawie-Górażdże Beton dostarczyły 3000 m3 różnych klas betonu, w tym 800 m3 betonu kolorowego o odcieniu ceglastym. Źródło i fot.: Grupa Górażdże
Kopalnia Lipówka jako pierwsza w Polsce wyróżniona prestiżowym certyfikatem ekologicznym
Nieczynna już kopalnia w Lipówce, należąca do CEMEX Polska, dołączyła do prestiżowego grona obszarów wyróżnionych certyfikatem ekologicznym Conservation Certification przyznawanym przez międzynarodową organizację Wildlife Habitat Council. Jest to pierwsze polskie przedsięwzięcie, które otrzymało ten międzynarodowy certyfikat, ale również jedno z szeregu wyróżnionych projektów realizowanych przez CEMEX globalnie. Inicjatywę CEMEX Polska nagrodzono w kategorii projektów edukacyjnych i zaangażowania społecznego. Przyznany certyfikat jest ważny do końca 2020 roku. Panel ekspertów Wildlife Habitat Council decydując o przyznaniu tego międzynarodowego wyróżnienia na wysokim, srebrnym poziomie, brał pod uwagę zarówno sam projekt rewitalizacji nieeksploatowanego kamieniołomu, aktywne zarządzanie siedliskami przyrodniczymi, w tym coroczny monitoring gatunków, jak i różnorodność działań edukacyjnych skierowanych do lokalnej społeczności. Źródło: CEMEX Polska
„
Kopalnia przyszłości będzie kopalnią przyjazną środowisku, bezodpadową, o minimalnym poziomie hałasu i zapylenia oraz zminimalizowanym wpływie na krajobraz. Skąd to wiem? Bo tylko taka kopalnia będzie miała szanse na uzyskanie lub przedłużenie koncesji. Paweł Kawalec, Kawalec Consulting GmbH
Spycharka Komatsu D375A-8 w kopalni Ożarów
Spycharka Komatsu do zadań specjalnych – 73 tony i moc 775 KM. takich maszyn w samej Europie jest zaledwie kilka sztuk, w tym jedna w kopalni odkrywkowej w Ożarowie, należącej do Cementowni Ożarów.
Jest to maszyna z silnikiem wysokoprężnym Komatsu SAA6D170E-7-B z wtryskiem bezpośrednim Common Rail, o mocy 775 kM i masie 73 ton. Podwozie spycharki wyposażone jest w rolki dopasowujące się do podłoża oraz gąsienice o szerokości 710 mm. Na maszynie zamontowany jest lemiesz typu Semi U dual Tilt o pojemności 18,5 m3 oraz zrywak jednozębny heavy Duty. Źródło i fot.: Cementownia Ożarów
LHOIST ograniczy emisję pyłu
Przedstawiciele Zakładów Wapienniczych Lhoist podpisali treść porozumienia, w którym zadeklarowali wykonanie instalacji dla trzech pieców szybowych służących do wypału wapna dolomitowego. Uruchomienie instalacji ograniczy emisję pyłu do atmosfery o 99%. Uruchomienie instalacji – po przygotowaniu projektu budowlanego, realizacji prac, testów i odbiorze zaplanowano na listopad 2020 roku. Szacowany koszt inwestycji to 8 mln złotych
W skład instalacji, mającej ograniczyć emisję pyłu do atmosfery o 99%, o wydajności 75 000 m3/h dla trzech pieców szybowych służących do wypału wapna dolomitowego, mają wejść: filtr tkaninowy workowy, komora mieszania spalin, wentylator wyciągowy spalin oraz urządzania i instalacje pomocnicze. Źródło i fot.: www.czestochowa.pl
SiMB 5/2018 7
z portalu kieruneksurowce . pl
Szkoła Górnictwa Odkrywkowego 2018
9-12 września 2018 r. w Kościelisku koło Zakopanego odbyła się VI edycja Szkoły Górnictwa Odkrywkowego. Organizatorem tej konferencji była Katedra Górnictwa Odkrywkowego Wydziału Górnictwa i Geoinżynierii AGH w Krakowie.
FOT. W obecnej edycji wzięła udział rekordowa liczba 270 uczestników. Reprezentowali instytucje naukowo-badawcze związane z górnictwem, urzędy górnicze oraz kopalnie odkrywkowe, a także firmy zaplecza technicznego
Patronat honorowy nad tegoroczną Szkołą objęli: Krzysztof Tchórzewski – minister energii, dr inż. Adam Mirek – prezes Wyższego Urzędu Górniczego, prof. Tadeusz Słomka – rektor Akademii Górniczo-Hutniczej, prof. Wacław Dziurzyński – przewodniczący Komitetu Górnictwa PAN oraz prof. Józef Dubiński – prezes Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Górnictwa. W tym roku głównymi sponsorami wydarzenia były firmy: PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. jako sponsor diamentowy oraz złoci sponsorzy: Sempertrans Group, Grupa PBI Kopalnie Dolomitu S.A., Austin Powder Polska Sp. z o.o., Fuchs Oil Corporation Sp. z o.o., Porozumienie Producentów Węgla Brunatnego, PAK KWB Konin S.A., PRGW Sp. z o.o., Kopalnie Porfiru i Diabazu Sp. z o.o. oraz WKG Sp. z o.o. Obrady rozpoczęły się od wręczenia okolicznościowych statuetek i nominacji członkom Zespołu Sekcji Technologii Górniczych Komitetu Górnictwa PAN; jak wręczono również wybranym osobom, które wspierają działalność branży górnictwa odkrywkowego, zaszczytny tytuł „Przyjaciel Górnictwa Odkrywkowego”. Jako pierwsi prelegenci wystąpili: prof. Zbigniew Kasztelewicz oraz prof. Bronisław Barchański z AGH, którzy przedstawili bieżącą problematykę działalności górnictwa odkrywkowego węgla brunatnego w różnych krajach świata. W pierwszym dniu obrad poruszane były także zagadnienia związane z opracowanym przez Ministerstwo Środowiska projektem „Polityki surowcowej państwa”, jak również z najnowszymi uregulowaniami prawnymi dotyczącymi prowadzenia eksploatacji metodą odkrywkową. Skupiono się także na problematyce pozyskiwania koncesji wydobywczych.
8 SiMB 5/2018
Obrady zakończył panel dyskusyjny, w którym wzięli udział przedstawiciele władz jednostek samorządu terytorialnego, na terenie których prowadzona jest działalność górnicza. Obecni na nim wójtowie i burmistrzowie zgodnie uznali, że możliwy jest kompromis pomiędzy społecznością lokalną a działalnością górniczą. Przedstawili różne przykłady wypracowanej współpracy z kopalniami, które pozwoliły uzyskać efekt synergii w ich gminach. Obecny na panelu o. Leszczek Stańczewski, przeor Klasztoru w Czernej sąsiadującego z Kopalnią Wapienia Czatkowice, potwierdził, że przy dobrej woli obu stron możliwe jest pogodzenie działalności górniczej z kontemplacyjnym charakterem klasztoru. Pierwszy dzień obrad uwieńczył występ artystyczny Aloszy Adwiejewa. Szkoła Górnictwa Odkrywkowego 2018 pokazała, jak wiele zmian i nowych rozwiązań technicznych co roku wprowadzanych jest do branży górnictwa odkrywkowego. Aby móc zachować konkurencyjność, konieczne jest innowacyjne podejście do biznesu górniczego, śledzenie nowości pojawiających się w branży oraz optymalizacja już prowadzonych procesów technologicznych. Organizatorzy już teraz zapraszają na kolejną Szkołę Górnictwa Odkrywkowego, która odbędzie się we wrześniu 2019 roku, tym razem w Kielcach. Źródło: AGH, fot. S. Malik
T E M AT N U M E R U
I NOWOCZESNE ZAKŁADY
Kopalnia 4.0 Science fiction czy rzeczywistość? dr. inż. Paweł Kawalec Kawalec Consulting GmbH
W pełni zautomatyzowane zakłady przeróbcze, autonomiczne wozidła, wiertnice samonaprowadzające się na otwór… To nie scenariusz filmu science fiction, ale założenia czwartej rewolucji przemysłowej, które – czy tego chcemy czy nie – powoli wkraczają do realiów branży wydobywczej.
W
e wczesnej młodości spędziłem dużo czasu w gminnej bibliotece w Małogoszczu, gdzie liberalne zasady korzystania, a może sympatia pani bibliotekarki, pozwalały mi na swobodne buszowanie między regałami w poszukiwaniu interesujących mnie pozycji. Tam też natknąłem się na pierwszą książkę Juliusza Verne’a, najprawdopodobniej „Tajemniczą wyspę”. Autor żyjący w erze węgla i stali, pary i elektryczności był wyraźnie zafascynowany dziejącymi się na jego oczach przemianami w przemyśle, technice i technologii, co odzwierciedlały jego dzieła. Nie tylko propagował w nich zdobycze techniki, ale także przewidywał, w jakim kierunku zabierze nas pędzący pociąg rewolucji przemysłowej. Oczywiście dalszą świetlaną przyszłość widział spowitą w obłokach pary. Czytając te dzieła w komunistycznej Polsce lat 80. miałem to przykre wrażenie, że wszystko co ważne zostało już wynalezione. Przecież nie można od nowa wynaleźć kolei! Bardzo żałowałem, że nie żyję w czasach pana Juliusza i nie mogę być świadkiem, czy nawet częścią walca nowych technologii, przetaczającego się przez świat. Lektura powieści Verne’a pchnęła mnie dalej w tak zwaną ciężką fantastykę, z której najbardziej zapamiętałem książki Asimova i jego trzy prawa robotyki. Podobnie jak autor nie miałem wątpliwości, że wkrótce roboty będą codziennością i fascynowały mnie związane z tym aspekty socjologiczne i moralne. Niemniej jednak przyszłość widziana oczami tych i wielu innych autorów wydawała się jasna i pełna optymizmu. No a później coś się stało i zaczęliśmy widzieć świat w barwach ciemnych, a nawet czarnych. Już film „Terminator” pokazał zagładę naszego świata spowodowaną buntem inteligentnych maszyn, a bracia Wachowscy w „Matrixie” posunęli się jeszcze dalej,
10 SiMB 5/2018
I
NOWOCZESNE ZAKŁADY
Fot.: 123rf
T E M AT N U M E R U
SiMB 5/2018 11
T E M AT N U M E R U
I NOWOCZESNE ZAKŁADY
RYS. 1 Rewolucje przemysłowe
twierdząc, że żyjemy w iluzji, a nasz świat już dawno nie istnieje. Można by wrzucić to czarnowidztwo na dekadentyzm, ale jesteśmy już od 18 lat w nowym stuleciu, a czarne wizje wciąż się pojawiają, zaczynając od kataklizmów związanych z naszą planetą lub jej kolizją z innym obiektem astronomicznym, na apokalipsie zombi kończąc. Jak będzie przyszłość świata? Nie wiem i myślę, że nie wie tego nawet jasnowidz Krzysztof Jackowski, choć ten także rysuje nieciekawy obraz świata w najbliższej przyszłości. Natomiast, nawet bez zdolności parapsychicznych, jestem w stanie nakreślić przyszłość branży wydobywczej, a dokładniej rozwoju technologii w niej stosowanych. Zanim jednak przejdziemy do przyszłości, spójrzmy w przeszłość.
Rewolucje przemysłowe w dziejach ludzkości W drugiej połowie XVIII wieku rozpoczęła się pierwsza rewolucja przemysłowa, której skutkiem była masowa urbanizacja i industrializacja pochłaniająca wcześniejsze społeczności agrarne. Głównymi obszarami rozwoju był w kolejności: przemysł włókienniczy, przemysł hutniczy, pociągający za sobą wzrost popytu na węgiel, maszyny parowe i rozwój kolei. Wszystkie te wynalazki natychmiast zostały zaabsorbowane przez przemysł górniczy, powodując jego gwałtowny rozwój. Drugą rewolucję przemysłową datuje się na lata 1870 do 1914. W tym okresie nastąpił gwałtowny rozwój produkcji masowej, a także elektryczności i wykorzystania ropy naftowej jako surowca energetycznego. Rewolucja ta zakończyła okres dominacji silników parowych, na rzecz silnika spalinowego i elektrycznego. Kolejna, trzecia rewolucja rozpoczęła się w roku 1980 i trwa poniekąd do dzisiaj. Polega ona głównie na digitalizacji procesów przemysłowych, ale także czynności życia codziennego. Jej główne osiągnięcia to rozwój komputerów osobistych, bez których nie wyobrażamy sobie dziś życia, czy rozwój i popularyzacja innych technologii informatycznych, takich jak np.
12 SiMB 5/2018
internet. Zapewne słyszałeś już, że twój smartfon jest 4 do 40 milionów razy szybszy niż komputer pokładowy misji Apollo 11, która zabrała człowieka na Księżyc (dokładniej mówiąc komputer AGC, jeden z czterech komputerów pokładowych, wyposażony w 2K RAM i 36K ROM). Co prawda komputer Apollo mógł bez uszkodzeń spaść ze stołu, co nie zawsze udaje się smartfonom, niemniej jednak porównanie to pokazuje skalę postępu, z jakim mamy do czynienia. Żyjemy w ciekawych czasach. W czasach, kiedy wynajdujemy wiele rzeczy od nowa.
Czwarta rewolucja dzieje się na naszych oczach Pomimo że 3. rewolucja przemysłowa wciąż trwa, od pewnego czasu mówimy o 4. rewolucji. Jej początku dopatruje się w projekcie Industry 4.0 (często używa się skrótu I4.0 lub po prostu I4) – strategii rządu Niemiec, mającej na celu promocję komputeryzacji produkcji przemysłowej. Projekt ten został zainicjowany w 2011 roku i przedstawiony do wglądu podczas targów w Hanowerze w 2012 r. Oficjalny raport złożony w 2013 roku zakłada następujące zasady obowiązujące, czy raczej definiujące rozwiązania z zakresu I4.0. • Interoperacyjność, czyli zdolność do bezpośredniej komunikacji pomiędzy maszynami, sensorami i ludźmi. • Przejrzystość danych – za pomocą sensorów, systemy informatyczne tworzą model świata rzeczywistego. Wymaga to nie tylko pozyskania danych z sensorów, ale także ich dalszej analizy i przetwarzania. • Wsparcie techniczne – wspomaganie decyzji poprzez przetwarzanie i wizualizację danych, ale także cybernetyczne rozwiązania będące w stanie zastąpić człowieka w wykonywaniu zadań niebezpiecznych lub po prostu nieprzyjemnych. • Decentralizacja decyzji: możliwość autonomicznego lub semi autonomicznego podejmowania decy-
T E M AT N U M E R U
zji. Tylko w razie wystąpienia sytuacji anormalnych zadanie byłoby przekazywane do rozwiązania na wyższym poziomie (np. przez człowieka). Powyższe sprowadza się do trzech kluczowych wyrażeń, bardzo popularnych obecnie w mediach i literaturze fachowej: Big Data (analiza dużych ilości danych), IoT (internet rzeczy) oraz AI (sztuczna inteligencja). Termin „Czwarta Rewolucja Przemysłowa” został po raz pierwszy użyty podczas konferencji World Economic Forum w Davos w 2016 roku. Jesteśmy więc dopiero na początku tej nowej drogi, choć już dużo się wydarzyło. A jak ma się powyższe do przemysłu wydobywczego?
Digitalizacja przemysłu wydobywczego Pierwszym krokiem nadchodzących zmian będzie digitalizacja. Nie mam tu żadnych wątpliwości, a właściwie codziennie widzę nowe cyfrowe rozwiązania do wspomagania i prowadzenia produkcji. Poza tym, digitalizacja jest warunkiem do wprowadzania dalszej automatyzacji. W porównaniu z innymi gałęziami przemysłu, przemysł wydobywczy nieco zaspał z wprowadzaniem nowoczesnych rozwiązań. Co gorsza, nawet kiedy te rozwiązania zostały wprowadzone bocznymi drzwiami, świetnie radził sobie, je ignorując. W kamieniołomach wciąż królują opasłe tomy dokumentacji geologicznej, której nikt nie czyta, oprócz odbywających praktyki studentów, rysowane w najlepszym razie w AutoCAD’zie mapy postępu frontów, papierowe rejestry wykonanej pracy, pomiary i obliczenia dokonywane ręcznie i „na oko”. A przecież, żeby coś ulepszyć, albo żeby czymś zarządzać, trzeba móc to zmierzyć. Obecnie dostępne są systemy telemetryczne pozwalające na pozyskiwanie i analizę danych, programy komputerowe dają możliwość modelowania i wizualizacji parametrów geologicznych złoża, a także jego zmienności jakościowej, mierzenia efektywności produkcji zakładów przeróbczych, monitorowania zużycie i gospodarkę paliwami i wiele innych. Co więcej, nowe rozwiązania w zakresie czujników, kontrolerów, minikomputerów są na wyciągnięcie ręki i pozwalają na łatwe i tanie tworzenie prototypów, czy bezpośrednie wykorzystywanie w procesie przemysłowym. Dlatego też co rusz pojawiają się nowe urządzenia i programy wspomagające planowanie i realizację procesu produkcyjnego. Producenci sprzętu górniczego sami instalują i oferują często bezpłatnie lub dostępne za bardzo niską opłatą systemy monitoringu i inne systemy wspomagania pracy maszyn. Dlaczego? Ponieważ sami czerpią korzyści z ich instalacji poprzez dostęp do informacji o ich kondycji. Digitalizacja dzieje się teraz i nie możemy jej powstrzymać. W przeciwieństwie do powyższych, nie możemy jednak czekać i mieć nadzieję, że w końcu przejdzie i będzie jak dawniej. Mądrzejszym podejściem jest trzymanie ręki na pulsie, aby nie obudzić
I
NOWOCZESNE ZAKŁADY
się pewnego dnia w nowym świecie, którego nie rozumiemy i który nas przerasta. Jak więc będzie wyglądać w pełni zdigitalizowana kopalnia przyszłości?
Wizja kopalni przyszłości Zanim przejdę do wizji rozwiązań technicznych i produkcyjnych, chciałbym wpierw wspomnieć o innym nieodzownym aspekcie związanym z eksploatacją odkrywkową. Kopalnia przyszłości będzie kopalnią przyjazną środowisku, bezodpadową, o minimalnym poziomie hałasu i zapylenia i zminimalizowanym wpływie na krajobraz. Skąd to wiem? Bo tylko taka kopalnia będzie miała szanse na uzyskanie lub przedłużenie koncesji. Już obecnie w Europie Zachodniej uzyskanie koncesji wymaga przeprowadzenia szeroko zakrojonych konsultacji społecznych wspartych wnikliwymi, niemal akademickimi badaniami oddziaływania na środowisko. Rosnąca świadomość społeczna i dążenie do ochrony środowiska powodują, że nie możemy liczyć na złagodzenie reguł gry, a raczej należy przygotowywać się na ich zaostrzenie. Przykłady? Holenderska firma, z którą współpracowałem, wydobywająca piasek spod zwierciadła wody, a więc z minimalnym wpływem na krajobraz, otrzymała nową koncesję po 25 latach oczekiwania! Szwajcarska Cementownia Wildegg, Jura Cement, część koncernu CRH, już od wielu lat bezowocnie stara się o przedłużenie koncesji na eksploatację złoża. Kością niezgody między firmą a lokalną społecznością, która ma decydujący głos w sprawie przedłużenia koncesji, jest prowadzenie prac strzałowych. Bez znaczenia pozostają mierzone wartości drgań sejsmicznych po odstrzale, grubo poniżej wartości dozwolonych. Jedynym rozwiązaniem wydaje się być mechaniczna eksploatacja, co wiąże się z wysokimi kosztami eksploatacji i hałasem, który może również przeszkadzać społeczności lokalnej. Tak więc kopalnia przyszłości to kopalnia zoptymalizowana pod każdym kątem, ze szczególnym uwzględnieniem wszelakich emisji. To pociąga za sobą konieczność zastosowania nowoczesnych technologii, optymalne planowanie i prowadzenie produkcji. Do
RYS. 2 Model blokowy złoża
SiMB 5/2018 13
T E M AT N U M E R U
I NOWOCZESNE ZAKŁADY
tego jednak potrzebna jest dogłębna wiedza o złożu i jego parametrach oraz szczegółowe monitorowanie produkcji, czyli wspomniana już digitalizacja. Przyjrzyjmy się, jak w przyszłości wyglądać będą poszczególne elementy procesu produkcji w OZG
mapy, projekt, plan i wykonanie będzie odbywało się na trójwymiarowym modelu. Pozwoli to na uniknięcie wielu błędów, jako że model wirtualny nie przyjmie wszystkiego tak jak papier...
Rozpoznawanie złoża, planowanie produkcji
Na podstawie modelu przestrzennego ściany prace wiertniczo strzałowe będą projektowane, uwzględniając zabiór rzeczywisty. Projekt będzie zakładał minimalizację oddziaływań strzelania na otoczenie, optymalizację fragmentacji urobku oraz minimalizację kosztów, przy zachowaniu pierwszych dwóch warunków. Wiercenie otworów wykonywane będzie za pomocą autonomicznych wiertnic, korzystając z ww. projektu prac strzałowych, posiadających możliwość analizy jakościowej strumienia zwiercin. Załadunek MW do otworów będzie semiautomatyczny lub automatyczny, ale człowiek będzie wciąż potrzebny do połączenia sieci strzałowej. Programowanie zapalników elektronicznych może już jednak być przeprowadzone automatycznie, wykorzystując łączność bezprzewodową.
Autonomiczne wiertnice rdzeniowe oraz wspomagające je wiertnice produkcyjne będą bezobsługowo prowadzić wiercenia. Pobrane rdzenie będą analizowane automatycznie na miejscu lub przygotowywane do analizy w specjalistycznym laboratorium. Rola człowieka w procesie wiercenia ograniczy się do prac przygotowawczych, kontroli przebiegu procesu i zapewnienia źródła płuczki. Geolog odpowiedzialny za wiercenie będzie musiał precyzyjne wyznaczyć jego miejsce na przestrzennej mapie, która następnie zostanie wgrana do urządzenia. Analiza litologiczna rdzeni wiertniczych będzie również semiautomatyczna, wykorzystując technologię analizy zdjęć. Geolog będzie jedynie weryfikował wyniki dostarczone przez system oraz analizował dane, korzystając ze specjalistycznych programów komputerowych, których wiele istnieje już dziś. Planowanie produkcji oraz planowanie postępu frontów roboczych będzie odbywało się na podstawie modelu jakościowego złoża, np. modelu blokowego. Postęp frontów, podobnie jak projektowanie dróg kopalnianych, będzie w znaczącym stopniu zautomatyzowane i na bieżąco uaktualniane, korzystając z periodycznie odnowionego modelu przestrzennego wyrobiska. Model taki, tworzony na podstawie obrazów z drona, będzie analizowany nie tylko pod kątem rekonsiliacji objętości wydobytej ze złoża, ale także uwzględniając inne parametry, takie jak stateczność zboczy, występowanie materiału o wysokiej lub niskiej klasie jakościowej, rozwój bioróżnorodności, monitorowanie stosunków wodnych itp. Mapy zostaną zastąpione przez modele wirtualne i rzeczywistość rozszerzoną. Zamiast dwuwymiarowej RYS. 3 Rozszerzona rzeczywistość w warunkach kamieniołomu, prototyp rozwiązania Kawalec Consulting GmbH pod roboczą nazwą AugmentedQuarry
14 SiMB 5/2018
Prace wiertniczo-strzałowe
Załadunek i transport urobku Podczas gdy ładowarki i koparki jeszcze długo będą obsługiwane przez człowieka, co nie znaczy, że będzie on siedział w ich kabinie, wozidła technologiczne będą w pełni autonomiczne. Zwiększy się wykorzystanie silników elektrycznych i napędów hybrydowych spalinowo-elektrycznych, stosując technologię rekuperacji energii podczas opuszczania naczynia roboczego oraz jazdy w dół. Flota maszyn będzie automatycznie raportować wyniki produkcji i dostosowywać plan załadunków do zapotrzebowania jakościowego urobku. Podobnie na bieżąco będzie optymalizowana liczba wozideł współpracujących z daną maszyną załadowczą w celu maksymalizacji produkcji i uniknięcia kolejek przy załadunku. Także przeglądy i naprawy będą wykonywane na podstawie danych z monitoringu i planowane w sposób niezakłócający przebiegu pro-
T E M AT N U M E R U
dukcji. Monitoring będzie uwzględniał także wskaźniki produkcyjne, stan opon, wydajność poszczególnych operatorów, itp. Drony i kamery przemysłowe będą zapewniały nie tylko podgląd operacji, ale także stanowiły dodatkowy system bezpieczeństwa reagujący na anomalie w pracy maszyn, zmiany jakościowe urobku, zdarzenia związane ze statecznością zboczy, pogorszenie stanu nawierzchni drogowych itp. W powszechnym użyciu będą różnego typu beacony i inne czujniki znaczące miejsca, osoby czy obiekty.
Kruszenie i przesiewanie Zakłady przeróbcze staną się w pełni zautomatyzowane. Czujniki na koszach zasypowych i przesypach, czujniki położenia i przesuwu taśmy, pomiar ładunku i uziarnienia urobku załatwią część związaną z monitoringiem. Jeśli chodzi o korektę zmierzonych parametrów, będzie ona odbywała się na bieżąco z zastosowaniem zautomatyzowanych elementów przenośnika. Inspekcja w ograniczonych przestrzeniach będzie wykonywana z zastosowaniem urządzeń cybernetycznych, np. dronów, bez konieczności otwierania układu i udziału ludzi. Opomiarowanie elementów ścieralnych pozwoli na odpowiednią gospodarkę elementami ścierającymi się, np. młotki w kruszarce i optymalizację wydajności. Produkcja będzie traktowana i optymalizowana jako całość, od rozpoznania i jakości złoża po produkt końcowy. Niemożliwe? Możliwe. Niektóre z opisanych elementów to daleka przyszłość, ale większość jest możliwa już teraz, albo jest wysoce prawdopodobne, że zostanie opracowana wkrótce.
I
NOWOCZESNE ZAKŁADY
Przykłady? Modele blokowe i geologiczne są już obecnie szeroko stosowane, a programy do ich tworzenia dość powszechne. Wymieniając tylko kilka najpopularniejszych, należy wspomnieć o Surpac Geovia, Vulcan, Leapfrog, Datamine czy rosnący w siłę Deswik. Ten ostatni posiada również liczne moduły mogące służyć między innymi do analizy obrazów pod kątem stateczności złoża. Do niedawna barierą rozwoju i stosowania ww. rozwiązań były ograniczenia sprzętowe, które jednak powoli odchodzą w przeszłość. Jest to również motorem rozwoju programów do optymalizacji i planowania produkcji, takich jak Whittle/MineSched, Xpac, czy nowy na rynku SimSched. Wszystkie powyższe łączy wysoka cena, która prawdopodobnie nie spadnie, chyba że pojawi się nowe konkurencyjne rozwiązanie zmieniające rynek. Ciekawym i wartym wyróżnienia rozwiązaniem jest Leapfrog, który automatyzuje modelowanie geologiczne i pozwala lepiej zrozumieć strukturę i zależności pomiędzy danymi. Teraz trzeba to tylko połączyć z danymi pozyskiwanymi przez drony i umieścić w środowisku pozwalającym na łatwą edycję w czasie rzeczywistym. Drony są od kilku lat wszędzie. Większość używa ich jednak tylko i wyłącznie do obliczeń i porównania objętości, tudzież tworzenia map topograficznych. A to tylko mała część ich możliwości. Coraz częściej pojawiają się rozwiązania idące dalej w analizie pozyskanych zdjęć i modeli. Wspominany już Dewsik oraz BlastMetrix 3D mają funkcjonalność analizy masywu skalnego pod kątem określenia stabilności zboczy. Prace wiertniczo-strzałowe są jednym ogniw procesu, które zmieniło się znacząco w ostatnich latach.
RYS. 4 Optymalizacja prac strzałowych w programie O-Pitblast
SiMB 5/2018 15
T E M AT N U M E R U
I NOWOCZESNE ZAKŁADY
RYS. 5 Potencjał technologii związanych z czwartą rewolucją przemysłową
Mimo to stosowanie kompleksowego oprogramowania nie jest jeszcze standardem w tej branży, co nie znaczy, że nie ma takich programów. Niejako punktem odniesienia jest Orica – ShotPlus, dostępny jednak tylko dla klientów i pracowników tej firmy. Dlatego interesującym rozwiązaniem jest prężnie rozwijający się i nieznacznie ustępujący rozwiązaniom firmy Orica – O-Pitblast. Ten ostatni może wygenerować plan siatki otworów strzałowych w formacie czytanym przez najnowsze wiertnice Epiroc, wyposażone w system HMS. Dzięki temu wiertnica sama naprowadza się na otwór. Biorąc pod uwagę wysoką automatyzację procesu wiercenia, wiertnice wydają się być już tylko o krok od w pełni autonomicznej pracy. Autonomiczne wozidła są już w użyciu. Korzystający z tej technologii w Australii Zachodniej koncern Rio Tinto operuje 76 takimi maszynami i utrzymuje, że autonomiczne wozidła mają o 15% niższe koszty eksploatacji niż tradycyjne. Jeśli już piszę o kosztach, to hybrydowe silniki w wozidłach stosowane są także od dawna. W 2008 roku podczas Mining Expo w Las Vegas Caterpillar zaprezentował CAT793 z właśnie takim silnikiem. Rozwiązanie działa podobnie jak w przypadku osobowych samochodów o takim napędzie. Ponadto od kilku miesięcy firma Ciment Vigier SA testuje w swoim kamieniołomie zmodyfikowane wozidło Komatsu 6057 (60t) wyposażone w 700 kWh zestaw baterii i 800 konny silnik elektryczny. W specyficznych warunkach
16 SiMB 5/2018
testowego kamieniołomu, wozidło jedzie pod górę puste, zużywając około 30 kWh na jedną podróż, jednak wracając w dół z urobkiem, generuje około 50 kWh, stając się energetycznie samowystarczalne! Monitoring maszyn dzieje się cały czas, nawet jeśli o tym nie wiesz. Od roku 2006 wszyscy główni producenci maszyn górniczych wyposażają je w moduły telemetryczne. Monitorowane są głównie parametry witalne maszyn, ale można uzyskać również wiele informacji o produkcji. Co więcej, pojawiają się również firmy niezależne idące dalej w monitoringu i analizie danych. Wiodąca na polskim rynku firma TMS Poland sp. z o.o. zapewnia już większość funkcjonalności. Masz zainstalowanego TMS MES’a i wciąż ręcznie ewidencjonujesz przewozy? Błąd. Może to być zrobione automatycznie. Ten gigantyczny potencjał rozwojowy wzbudził uwagę wielkich graczy. Według raportu Accenture przygotowanego dla WEF w styczniu 2017, przemysł wydobywczy globalnie jest w stanie zaoszczędzić ponad pół biliona USD właśnie dzięki digitalizacji. Nic więc dziwnego, że googlując w tym temacie można natknąć się na raporty wszystkich dużych agencji konsultingowych mówiące o digitalizacji przemysłu wydobywczego. Na koniec, chciałbym wspomnieć o czymś bardzo ważnym, a mianowicie o bezpieczeństwie pracy. We wspomnianym wyżej raporcie szacuje się, że dzięki
T E M AT N U M E R U
digitalizacji i automatyzacji można uniknąć około 10 000 wypadków i zapobiec 250 wypadkom śmiertelnym. Oczywiście częściowo bierze się to stąd, że ograniczone zostanie zatrudnienie, szczególnie przy pracach najbardziej niebezpiecznych. No właśnie, czy automatyzacja oznacza mniejsze zapotrzebowanie na pracowników? I tak, i nie. Na pewno zredukowana zostanie liczba pracowników o najniższych kwalifikacjach, jednocześnie generując miejsca pracy dla wyżej wykwalifikowanych. Nastąpi przesunięcie kapitału ludzkiego z przysłowiowego przodka, do warsztatu lub komputera. Ale summa summarum liczba etatów się na pewno zmniejszy. To zabiera nas do początku wędrówki przez kopalnie przyszłości, a mianowicie do problemów z uzyskaniem koncesji i pozwoleń. Już dziś przeciętny kamieniołom zatrudnia dużo mniej ludzi niż średniej wielkości hurtownia, wywierając nieporównywalnie większe oddziaływanie na środowisko oraz budząc znacznie większe kontrowersje. Dlatego ograniczenie zatrudnienia odbierze ważny argument przy procesie koncesyjnym, jakim jest tworzenie nowych miejsc pracy. Pracownicy kamieniołomu będą musieli wykazywać się wysokimi kwalifikacjami. Inżynier górnik stanie się znów inżynierem, a nie przełożonym nadzorującym pracę swoich podwładnych. To stawia również nowe wyzwania przed systemem edukacji młodych kadr górniczych, ale także techników i pracowników wykwalifikowanych.
„
I
NOWOCZESNE ZAKŁADY
Super, ale u nas się nie da, bo...
Jeśli to właśnie przyszło ci do głowy, to tak, nie da się. W mojej długoletniej karierze konsultanta nauczyłem się, że za zmianami stoją ludzie, którzy muszą być na nie otwarci. Zawsze można znaleźć tysiące wymówek, żeby zmiany nie wprowadzać, a nawet
Monitoring maszyn dzieje się cały czas, nawet jeśli o tym nie wiesz. Od roku 2006 wszyscy główni producenci maszyn górniczych wyposażają je w moduły telemetryczne. Monitorowane są głównie parametry witalne maszyn, ale można uzyskać również wiele informacji o produkcji
zrobić tak, żeby się okazało, że się nie da. Pomyśl jednak, czy w ten sposób nie odbierasz sobie i swojej firmie szansy wzięcia udziału w nowej rewolucji, która nieodwracalnie zmieni nasz świat. Przemysł wydobywczy był dawniej prekursorem zmian i mocno wierzę, że znów ma szansę nim się stać. Reklama