Publicación C2 Mining Solutions Número 4 Rev 2, Diciembre 2009

CENTRO DE GESTIÓNCENTRO DE GESTIÓN

OPERACIONES MINAOPERACIONES MINA

Escenario Actual La minería es una actividad compleja que hoy debe lidiar con costos crecientes de energía e insumos, leyes decrecientes de mineral, regulaciones estrictas sobre se-guridad y respeto al medio ambiente.

Visibilidad hacia los procesos y colabora-ción eficaz entre áreas de la organización no son opcionales hoy para la empresa minera, son una función vital del negocio. Iniciativas que demandan visibilidad de información:

reducir costos de operación

monitorear desviaciones de metas de producción

identificar y acotar fuentes de variabi-lidad de los procesos

implementar y controlar políticas de tolerancia cero hacia conductas inse-guras

mantener registros auditables sobre la seguridad laboral

generar reportes financieros y conta-bles sobre datos confiables

identificar barreras a la productividad

conocer la utilización y rendimiento real de los activos para planificar sobre bases realistas.

Integración de Tecnologías en Minería C2

Segregación TI & Automatización

Las inversiones tecnológicas segregadas por área administrativa u operativa co-mienzan a perder sentido y no aprove-chan las eficiencias potenciales que la tecnología hoy día permite. Ejemplo de esto son los centros de monitoreo de infraestructura y aplicaciones TI.

La experiencia acumulada a través de años de operación de estos centros, que incluye procedimientos, certificaciones, formas de escalar contingencias, solución de proble-mas con prontitud, diagnóstico/configuración remota de dispositivos, mesas de ayuda a usuarios, etc., hoy es perfecta-mente extrapolable a los sistemas y redes de control de procesos. Esta experiencia constituye de hecho un valor agregado al monitoreo de los activos de producción. (maquinaria, redes y sistemas).

La información en línea es un activo más del negocio; la visibilidad y cola-boración eficaz son la base misma de la inteligencia de producción.

Los tradicionales Centros de Monito-reo de Redes (NOC) aportan un grado de visibilidad, pero a menudo limitado a la infraestructura de redes y aplica-ciones TI de la empresa sin acceso a los activos de producción.

La seguridad en redes de cualquier tipo se vuelve imprescindible ahora para ga-rantizar la continuidad operativa de los procesos productivos.

Connected Mining es la visión de C2 hacia una empresa minera verdaderamente conectada, donde los datos relevantes fluyan sin obstáculos a través de procesos y sistemas. Donde los datos se transformen en información accionable mediante una adecuada validación, formateo, distribución y publicación. Donde las deci-siones sean oportunas y sus efectos medibles para una mejor gestión y control del negocio.

Conectividad Segura Areas Producción & Empresa C2

Conectividad & Flujo Información La conectividad física (redes y sistemas) presenta numerosos desafíos en la prácti-ca relacionados con la multiplicidad de sistemas, protocolos y formatos (voz, vi-deo, datos) carencia de estándares, islas organizacionales entre otros. Y ahí sólo empieza el desafío, pues la verdadera co-nectividad (colaboración eficaz) requiere todavía de un manejo adecuado de los datos para convertirlos en información accionable y decisiones oportunas.

Diferentes Prioridades Los usuarios de aplicaciones de produc-ción y de negocios de la empresa tienen distintas prioridades en el uso de la infor-mación.

Para los sistemas de producción la disponibilidad de la información en tiempo real es prioritaria. Por el con-trario, para los sistemas de negocio de la empresa, la confiabilidad es prime-ro y la disponibilidad en tiempo real (minuto a minuto) casi innecesaria.

De modo que al conectar sistemas opera-tivos de producción con sistemas de ad-ministración del negocio, realmente se conectan redes, aplicaciones y usuario que tienen requerimientos muy distintos.

Protocolos Abiertos & Cerrados La primera dificultad con los distintos sis-temas aparece con la evolución indepen-diente y aislada de protocolos de distin-tos fabricantes que comienzan a desarro-llar interfaces funcionales a sus propios sistemas. En las arquitecturas propieta-rias no existe en general una interfaz común en ninguno de los 7 niveles del modelo OSI (Open Systems Interconnec-tion) de la organización ISO (International Organization for Santdardization). Por su parte muchos estándares “abiertos” son realmente desarrollados por grupos ó asociaciones de fabricantes (ej. ODVA) que no conversan nativamen-te entre ellos. Ethernet, que a menudo se menciona como sinónimo de arquitectu-ra abierta, es un claro ejemplo de esto. Lo cierto es que el estándar Ethernet (IEEE 802.3) sólo está definido para las 2 capas inferiores del modelo OSI (conectividad física y lógica) por lo cual dos aplicaciones sobre Ethernet pueden conectarse pero no necesariamente con-versar nativamente entre ellas. Aparecen entonces las arquitecturas Ethernet con apellido (ej. Ethernet/IP).

Zona Desmilitarizada Para lograr una conectividad segura que satisfaga los requerimientos de ambas áreas, es necesario crear una “zona de in-tercambio de datos” que permita acceso desde ambos extremos de la red a la in-formación que debe ser compartida, pero manteniendo restringido el acceso a las redes en cada extremo. Esta área de in-tercambio se denomina comúnmente una “Zona Desmilitarizada” (DMZ por sus siglas en inglés). La introducción de la DMZ es crítica para mantener la disponibilidad de los siste-mas, direccionar vulnerabilidades y dar cumplimiento a las normas y políticas in-ternas de los sistemas de negocio, como también a los requerimientos de los siste-mas operacionales.

Figuras: Der.: Modelo OSI de 7 Capas. Abajo: Uso de Zona Desmilitarizada pa-ra intercambio información entre las áreas de producción y empresa.

Contexto

Dentro de la cadena de producción minera, la mina constituye uno de los principales, sino el mayor foco de agregación de va-lor al negocio. Debido a los volúmenes procesados en un rajo de cierto tamaño, la mina tiene un efecto magnificador sobre las eficiencias ó ineficiencias productivas (disponibilidad de pa-las, camiones y perforadoras, atollos en chancador primario, tiempos utilizados en cambios de turno, errores del modelo geológico, coordinación de equipos móviles, malas prácticas de operación, consumo de combustible, etc.).

Situación Actual

Actualmente muchas empresas mineras utilizan numerosas aplicaciones para el control de gestión, incluyendo múltiples bases de datos, planillas de cálculo y aplicaciones VB desarrolla-das específicamente por personal de un área para satisfacer sus requerimientos propios.

Fig.: Sistemas de gestión basados en múltiples planillas de cálculo, bases de datos y formularios manuales

Fig.: Principios del Código AMIRA P-754

Procesos Contables & Reconciliación

Los procesos de contabilización y reconciliación de la produc-ción entre áreas, balance metalúrgico, cálculo de bonos de pro-ducción y planificación entre otros resultan a menudo bastante complicados y frecuentemente requieren muchas iteraciones, de varias personas, sobre la misma información para obtener resultados consistentes. Es común el uso de “provisiones” en los reportes mensuales como una forma de ajustar resultados que no cuadran y que deben ser informados en una fecha límite determinada. Los datos que respaldan dichas provisiones son difíciles de auditar pues típicamente se manipulan en archivos cuya versión difícilmente puede ser controlada.

Esta situación ha dado origen a iniciativas como la norma P-754 de AMIRA desarrollada a partir de Agosto del 2001, como una necesidad de contar con procedimientos estandarizados de contabilidad metalúrgica.

Centro de Gestión Operaciones Mina C2

A medida que las operaciones se vuelven más complejas, estas aplicaciones se vuelven cada día más difíciles de mantener y no permiten implementar procesos de auditoría con facilidad. De hecho aparecen varios inconvenientes:

Escasa visibilidad de información relevante hacia el resto de la organización

Errores en ingreso de datos manuales desde formularios

Errores de fórmulas difíciles de detectar en planillas com-plejas

Rotación del personal que desarrolló estas aplicaciones, a otras funciones

Crecimiento inorgánico por cambios constantes al entorno del proceso mina

Duplicación innecesaria de datos en servidores y aplicacio-nes

Nulo control de versiones, debido a distribución por email, pendrives, etc.

Inestabilidad de las aplicaciones ante un mayor volumen de información

Integración inefectiva con los sistemas de negocio de la empresa (SAP, Ellipse, JDEdwards, etc.)

Disponibilidad Equipos Mina (Activos)

La coordinación efectiva de la operación y mantenimiento de palas, camiones, perforadoras y chancadores primarios contin-úa siendo un desafío de alto impacto para la productividad de la mina. No es infrecuente observar en las faenas mineras “trenes” de camiones en espera de una pala ó acceso al chanca-dor lo cual representa importantes mermas de productividad. Los tiempos empleados en operaciones de cambio de turnos y equipos en taller de mantenimiento impactan también significa-tivamente los niveles de producción. El monitoreo de disponibi-lidad y utilización de equipos se realiza generalmente en base a reportes manuales consolidados periódicamente que no permi-ten detectar desviaciones del plan en tiempo real. La visibilidad de la información a niveles gerenciales está a menudo restringi-da y ocasionalmente distorsionada.

Fig.: Impacto Combustibles en Área Mina

Centro de Gestión Operaciones Mina C2

Fig.: Ejemplo gráfico Excel de disponibilidad palas y me-tas operacionales

Uso de Combustibles (Energía)

El alto consumo de combustible de los camiones de extrac-ción tiene un fuerte impacto sobre los costos de producción del rajo minero. Aproximadamente un 50% del consumo de combustible se gasta en el área mina (ref. Cochilco) y el costo total en diesel para una flota mediana de camiones y equipos de mina puede fácilmente alcanzar decenas de millones de dólares. Por su parte los fabricantes de camiones de extrac-ción reportan hasta un 25% de ahorro en combustible por cambio en las prácticas de conducción. No obstante el control en el uso de combustible y prácticas operativas en los equi-pos móviles continúa siendo, en muchas empresas, un proce-so manual, sujeto a potenciales adulteraciones y pérdidas de combustible por falta de visibilidad en tiempo real de las ope-raciones.

Sistema Gestión Operacional Mina C2

El centro de gestión operacional propuesto por C2 es una solución unificada de gestión con foco en las principales preocupaciones del área mina: Producción, Activos, Energía y Seguridad.

La información es obtenida directamente desde los sistemas de mo-nitoreo y control de equipos mina (ej. PLC a bordo palas, despacho central) luego validada y procesada para dar respuestas a las interro-gantes que permitan mejorar la gestión en estas cuatro áreas. Ej.:

¿Cuáles han sido las principales causas de detenciones no plani-ficadas durante el último mes?, ¿con qué frecuencia? ¿duración?

¿Por qué aumentó el consumo de combustibles?

¿Por qué la disponibilidad de palas se ha desviado del plan?

¿Cómo se compara la productividad de los turnos?

¿Cómo se comparan los TMEF de las distintas marcas de camio-nes?

Visión Integrada de las Operaciones El núcleo de la solución está basado en la plataforma de software “Proficy Plant Applications” de GE (General Electric), que consiste en una herramienta modular, escalable y única de captura, almacena-miento, procesamiento, distribución y publicación de información para las diferentes áreas.

Plataforma de Visibilidad Unificada a los Procesos

Modular & Escalable

Independientemente de la complejidad del proceso, es funda-mental escoger desde un inicio, las aplicaciones correctas que satisfagan las necesidades de gestión, empezando con aplica-ciones pequeñas para ir creciendo con el tiempo. Proficy puede ampliar el tamaño y la huella de sus sistemas, añadiendo fun-cionalidades en su agenda de trabajo, para proporcionar aplica-ciones estables e independientes y potentes módulos estrecha-mente integrados.

Integración Areas de Proceso & Sistemas

El sistema de gestión basado sobre Proficy constituye una herramienta unificada que permite ingresar y compartir infor-mación entre las distintas áreas operativas, tales como el centro despacho mina, oficinas de producción, áreas de geología, plan-ta chancado y equipos móviles (camiones, palas, perforadoras, camionetas, retroexcavadoras y otros equipos móviles secunda-rios).

Cada usuario en su oficina ó lugar de trabajo realiza el acceso a la información mediante un navegador web estándar, ya sea en una aplicación de escritorio ó sobre plataformas móviles de Windows.

El ingreso de información en terreno es a través de dispositivos móviles y la información queda inmediatamente disponible y visible para el resto de la organización.

Interfaces a Otros Sistemas de Mina

El sistema permite también la captura automatizada de datos mediante interfaces a los sistemas a bordo de equipos móviles, el ingreso de datos manuales mediante el uso de terminales inalámbricos tipo “handheld” y la conexión con otros sistemas a través de estándares ampliamente difundidos como OPC y ODBC.

“…Proficy Plant Applications presenta un método único para digitalizar las operaciones de produc-ción creando una “planta virtual” unificada y de fácil configuración, que proporciona niveles in-comparables de análisis, informes y visibilidad de todas sus operaciones…”

Adopción de Estándares

Los sistemas de gestión operacional desarrollados inorgánica-mente para satisfacer necesidades de información locales a un área, no siguen un estándar y privilegian las eficiencias locales en desmedro de la eficiencia total del negocio. Proficy está dise-ñado para cumplir el estándar ISA-95 de integración entre siste-mas de control de la producción y de gestión de la empresa.

Módulo Eficiencia de Activos

El módulo de eficiencia permite monitorear las principales cau-sas de improductividad (“downtime”), mediante la implementa-ción del indicador de eficiencia OEE (Overall Equipment Effecti-veness), que permite identificar y tendenciar las tres variables principales que impactan sobre la productividad de la mina: Disponibilidad, Utilización de equipos mina y Calidad (razón estéril/mineral).

Módulo Historizador y/ó Interfaz nativa a servidor PI/OSISoft

C2

Trabajando con proveedores de clase mundial

50 Años de presencia en la región implantando exitosamente tecnología en la industria

Seguimiento Eficiencia de Activos & Producción

Por ejemplo una operación minera de Cobre planificada para 100.000 TMF/Año con 90% de disponibilidad operando a 90% del tonelaje/día planificado y con un 5% de reprocesamiento produce un OEE de 77%, es decir 23% por debajo de su capa-cidad máxima planificada. Esto equivale a US$ 150 millones anuales potencialmente alcanzables considerando un precio de US$ 3/lb.

Módulo Producción El módulo de producción permite planificar y monitorear el cumpli-miento del plan de producción, así como mantener actualizada la infor-mación gráfica de inventarios en proceso (ej. acopios) y realizar el se-guimiento de lotes de producción hasta su origen (genealogía). Permite además implementar una operación de mina totalmente automatizada definiendo y modificando en línea los procesos operacionales, con el objetivo de monitorear desviaciones, rastrear producción, conectar directamente al sistema de negocios (SAP ú otro) El módulo Producción permite adicionalmente el mejoramiento conti-nuo de los procesos operativos, y la reduc-ción de la variabilidad, mediante una herra-mienta de análisis es-tadístico de datos.

Categoría Estado

Tiempo Efectivo Perforando

Demoras No Pro-

gramadas

Cambio Pozo Cambio Malla Incidente/Accidente Posicionamiento en Pozo Relleno Agua Perforación Sin Sistema

Demoras Progra-

madas

Colación Cambio Turno Tronadura Combustible/Lubricante Traslado

Reservas

Sin Operador Sin Asignación Sitio Perforación Sin Marcación Pozos Condición Climática Requerimiento Operacional

Alcanzar un “OEE World Class” (>85%) supone tener al me-nos una disponibilidad del 90%, un rendimiento de produc-ción del 95% y una calidad del 99,9%, lo cual sólo se puede lograr con un sistema de gestión enfocado a las necesidades del negocio.

El seguimiento y reportes de “downtime” se realizan en base a la categorización de tiempos improductivos, monitoreando toda la información de detalle asociada. La información se presenta contextualizada por turno, máquina, área, causa, duración, frecuencia, etc.

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