Ketika kebanyakan orang berpikir tentang operasi penambangan bawah tanah otonom, biasanya hal itu dilihat dari sudut pandang peralatan atau sistem, yaitu area tambang – umumnya dalam pengaturan produksi – yang beroperasi tanpa kehadiran fisik manusia. Operasi seperti ini telah dimungkinkan selama beberapa waktu dan akan digolongkan sebagai level tiga ‘otonomi bersyarat’ pada Model Kematangan Otomatisasi Pertambangan GMG. Namun, agar suatu operasi dapat digolongkan sebagai operasi yang ‘sangat’ atau ‘sepenuhnya’ otonom (tingkat empat atau lima sebagaimana didefinisikan oleh GMG), operasi tersebut harus dijalankan secara eksklusif tanpa melibatkan orang lain dan pengambilan keputusan mereka.
Sistem dengan kemampuan ini juga digolongkan sebagai level enam ‘sangat otomatis’ berdasarkan model kematangan GMG untuk sistem Kontrol Interval Singkat (SIC) (lihat gambar 1). Teknologi ini memungkinkan koordinator terpusat untuk mengoptimisasi peralatan dan kegiatan terhadap fungsi seperti pemeliharaan, perencanaan tambang, dan logistik, sehingga memberikan peningkatan akurasi, efektivitas, dan kecepatan koordinasi kegiatan di seluruh operasi.
Bagi sebagian besar tambang, operasi dan sistem seperti ini masih merupakan skema mimpi. Namun, untuk operasi penambangan massal, seperti gua ambrukan dan panel, produksi yang sepenuhnya otonom merupakan kemungkinan nyata dewasa ini; teknologi yang dapat memberikan keuntungan signifikan sudah ada, dan apabila solusi dan penyedia yang tepat digabungkan, keuntungan tersebut dapat dicapai.
Penambangan berkelanjutan memungkinkan otonomi penuh
Gua - gua ambrukan umumnya merupakan aset berskala besar dan berumur panjang. Kecepatan tinggi, volume tinggi, dan sifat kegiatan produksi yang berulang – misalnya, pemuatan di titik penarikan dan pengangkutan melalui jalan raya dengan truk – berarti kegiatan ini cocok untuk operasi yang sangat atau sepenuhnya otonom, demikian pula jejak operasional yang relatif stabil (meskipun hal ini akan berkembang dan berkembang seiring waktu). Stabilitas ini berarti bahwa sistem produksi otonom dapat diatur dan disesuaikan agar performa optimal serta terintegrasi dengan sistem dan fungsi tambang lainnya, misalnya, dalam perencanaan dan penjadwalan.
Dalam praktiknya, sistem seperti ini mungkin terdiri dari armada pemuat dan truk otonom yang secara dinamis dikirim ke berbagai titik penarikan dan lintasan bijih tergantung pada keadaan gua secara real time dan kepatuhannya terhadap rencana tambang. Alat ini juga dapat mencakup peralatan tambahan, seperti semprotan air yang beroperasi secara otonom ketika tingkat debu melebihi ambang batas tertentu atau pemecah yang melakukan intervensi ketika material yang terlalu besar terdeteksi pada titik penarikan.
Sebagai perbandingan, operasi yang menggunakan metode penambangan seperti penghentian sub-level, cenderung lebih dinamis dan, oleh karena itu, ketika otonomi diperkenalkan, fokusnya kemungkinan besar akan berada pada area operasi yang lebih kecil dengan maksud untuk pengaturan cepat dan konsistensi operasional. Sebuah truk berputar adalah contoh yang bagus: truk otonom mengangkut barang antara pemuat dan jalur bijih, pada rute yang telah ditentukan sebelumnya dengan pengawasan manusia.
Ty Osborne, Pelaksana Direktur Global Automation Product Line and Projects, Unit Bisnis Otomasi di Sandvik Mining and Rock Solutions, menjelaskan, ”Tambang yang berbeda menggunakan metode ekstraksi yang berbeda dan memiliki tingkat otonomi yang berbeda. Dewasa ini, hanya segelintir tambang yang memanfaatkan sistem otonomi yang tinggi atau sepenuhnya. Namun, kami melihat peningkatan minat terhadap teknologi ini."
”Salah satu kasus penggunaan pertama kami untuk otonomi penuh dalam lingkungan penambangan massal adalah di tambang gua milik pelanggan di NSW, Australia. Hal ini diperkenalkan 10-15 tahun yang lalu dan, sering, ketika kami menunjukkan kepada calon pelanggan apa yang telah dicapai di sana, kami mendengar ‘itu bagus, tetapi itu tidak akan berhasil di tambang saya’. Pada saat itu, industri ini tidak berada di bawah tekanan yang sama dalam hal kelangkaan bakat dan produktivitas. Seiring berjalannya waktu, generasi pemimpin dan pekerja baru mulai berkembang, kita melihat adanya pergeseran dari pola pikir lama tersebut. Orang kini bertanya ‘bagaimana kita dapat membuat sistem ini bekerja bagi kita?’ Hal ini sangat membesarkan.” ’
Membangun sistem produksi yang sepenuhnya otonom
Penambangan yang sepenuhnya otonom membutuhkan perangkat keras — truk dan pemuat otonom — serta perangkat lunak serta komunikasi dan jaringan yang andal. Misalnya, penawaran AutoMine® Core Sandvik adalah platform otonomi holistik yang menyediakan berbagai tingkat interoperabilitas untuk armada OEM Sandvik dan pihak ketiga. Modul-modul utama meliputi AutoMine® Fleet and Manual Production Monitoring (MPM), dan AutoMine® Access Control System (ACS) yang mengawasi keselamatan fungsional. Sistem Manajemen Lalu Lintas AutoMine® mengatur pergerakan armada dan integrasi dengan kontrol SCADA memungkinkan komunikasi dua arah dengan peralatan dan sistem pertambangan lainnya, seperti pencahayaan dan semprotan air.
”AutoMine® adalah salah satu sistem otonom pertama untuk tambang bawah tanah, meskipun sekarang dapat diterapkan pada operasi permukaan juga,” kata Osborne. "Awalnya dikembangkan untuk mengotomatisasi armada truk di tambang Afrika Selatan dan sejak itu, kami terus membangun platform ini."
Salah satu fitur terbaru yang menjadi kunci penambangan massal yang sangat otonom adalah Zona Keselamatan Fleksibel. Hal ini memungkinkan peralatan penambangan otonom beroperasi secara terus menerus di area otomatis sambil memungkinkan adanya persimpangan dengan peralatan manual, sehingga memungkinkan peralatan manual melintasi rute peralatan otomatis dan berbagi titik pembuangan atau muatan. AutoLoad 2.0 juga diperkenalkan pada bulan Juni 2023. Hal ini memungkinkan operator untuk ‘mengajarkan’ pemuat berbagai profil pemuatan untuk setiap titik penarikan, sehingga mereka tidak perlu membantu pemuatan ember selama proses mucking. AutoLoad pada dasarnya menutup siklus produksi otonom, artinya kini satu operator dapat mengoperasikan lima atau enam mesin secara bersamaan.
AutoMine® telah digunakan di 20+ operasi penambangan massal secara global dan total lebih dari 100 operasi. Operasi Northparkes milik Evolution Mining, sebuah tambang tembaga dan emas, telah mengoperasikan gua E48 sejak tahun 2010 menggunakan pemuat listrik. Tambang ini menghasilkan 6 juta ton per tahun menggunakan AutoMine® dan telah mengalami peningkatan signifikan dalam biaya operasinya sejak menerapkan sistem ini. Bekas tambang di New South Wales (NSW), Australia, menggunakan solusi MPM Sandvik yang merupakan bagian dari platform AutoMine® Core.
“Di tambang ini, AutoMine® terintegrasi dengan perangkat lunak pendukung keputusan berbasis optimasi ORB dari Deswik,” jelas Osborne. ”Sistem ini beroperasi dengan armada mesin pesaing berawak. AutoMine® melakukan pelacakan kendaraan dan material dengan presisi tinggi, serta melaporkan siklus aktual. Kemudian, ORB menggunakan data tersebut untuk memahami keadaan gua ambrukan, memperbarui gambar gua ambrukan, dan memberikan perintah pengiriman baru kepada operator.
AutoMine® baru-baru ini mencapai tonggak keselamatan dengan lebih dari tujuh juta jam kerja bebas cedera (LTI) secara global. Osborne mengatakan bahwa keberhasilan ini sebagian disebabkan oleh berbagai Layanan Siklus Kerja yang disediakan Sandvik untuk itu.
“Kami tidak hanya menambah nilai operasi melalui implementasi sistem, tetapi juga bagi tenaga kerja dengan mengembangkan keahlian dan kepercayaan diri mereka seputar sistem otonom,” katanya. “Manajemen perubahan dan peningkatan keterampilan merupakan bagian besar dari keberhasilan penerapan otonomi. Hal ini memastikan bahwa ketika sistem ini mulai berjalan, tidak ada kerugian produksi.”
Pengambilan keputusan otomatis akan meningkatkan otonomi
Pada bulan Februari 2023, Sandvik menyelesaikan akuisisi spesialis matematika industri, Polymathian. Kini perusahaan ini merupakan bagian dari Deswik, yang memiliki rangkaian solusi perangkat lunak terpadu yang memungkinkan perencanaan, penjadwalan, dan pelaksanaan operasi penambangan massal yang efektif, sekaligus memungkinkan tingkat otonomi yang lebih tinggi melalui pengambilan keputusan yang otomatis dan optimal.
Steven Donaldson, Direktur Teknis ORB, menjelaskan, ”Pengambilan keputusan otomatis memungkinkan perubahan cara tambang beroperasi, karena menghilangkan kebutuhan pengambilan keputusan manusia dalam berbagai fungsi seperti perencanaan, penjadwalan, dan pengiriman. Bila dipasangkan dengan algoritma optimalisasi, hal ini memungkinkan terciptanya rencana atau jadwal terbaik mengingat tujuan dan kendala tambang. Pengambilan keputusan otomatis dapat diterapkan pada armada yang dioperasikan secara manual maupun armada yang otonom, tetapi menyatukan keputusan tersebut dengan otonomi dapat membuahkan hasil mengesankan dalam hal kapasitas gua dan pemanfaatan armada.”
Ia menambahkan bahwa kemampuan ini khusus untuk sistem SIC level enam, sebagaimana didefinisikan oleh model kematangan GMG – pada saat penulisan, Sandvik adalah satu-satunya vendor yang memiliki teknologi berkemampuan ini.
ORB dikembangkan pada tahun 2013 oleh Polymathian untuk membantu tambang tembaga dan emas di Australia mengatasi hambatan penjadwalan. Dalam hal ini, produktivitas gua ambrukan dibatasi oleh kapasitas pemuat operasi.
”Tim di tambang telah menggunakan sistem pengiriman dinamis pada operasi terbuka dan sedang mencari solusi serupa untuk membantu produktivitas di bawah tanah,” jelas Donaldson. “Ini adalah masalah yang sangat berbeda, tetapi kami melakukan analisis untuk memahami dengan tepat hal menghambat produktivitas dan menciptakan algoritma optimisasi yang menggunakan data waktu nyata untuk membuat keputusan seputar penjadwalan guna mengurangi hambatan dan meminimalkan masa padam.
“Sistem ini terintegrasi dengan alat MPM AutoMine® Core untuk mengumpulkan data berkualitas tinggi tentang pergerakan armada dan material sehingga kami juga dapat mengoptimalkan kepatuhan terhadap rencana tambang. Secara keseluruhan, produktivitas tambang meningkat sebesar 20% dan sejak itu, sistem ini digunakan bersama pemuat otonom."
Setelah keberhasilan itu, ORB dikerahkan di tambang berlian Argyle milik Rio Tinto di Australia Barat yang mengalami masalah konvergensi dan lumpur basah. Di sana, masalahnya bukan hanya mengoptimalkan kapasitas, tetapi juga memastikan material yang tepat ditambang pada waktu yang tepat guna menghasilkan campuran yang membuat crusher utama tetap aktif dan berjalan. Tambang mengalami peningkatan 7% dalam tonase akibat perubahan shift kerja. Sejak itu, ORB juga telah diluncurkan ke berbagai lokasi di seluruh dunia termasuk tambang tembaga dan emas Oyu Tolgoi milik Rio Tinto di Mongolia di mana ORB digunakan bersama AutoMine® untuk pengiriman yang sepenuhnya otonom dan mengelola penarikan gua. Sejak awal, ORB telah menerima sejumlah pembaruan dan aplikasinya telah diperluas untuk mencakup gua sub-level dan metode penambangan lainnya, serta kemampuan pencampuran gua. Alat ini dapat menambah manfaat dalam tiga cara: dengan meningkatkan kepatuhan, meningkatkan kapasitas, serta melalui pengambilan data dan pemantauan gua; masing-masing hal itu dapat dilakukan secara terpisah atau dijalankan secara bersamaan guna mendapatkan manfaat yang lebih besar.
Memungkinkan operasi gua ambrukan di masa mendatang
“ORB dan AutoMine® sudah digunakan secara bersamaan,” kata Donaldson. “Ini adalah integrasi yang mudah digunakan, dan ada banyak manfaat. Misalnya, ORB dapat menyediakan pengiriman otomatis dalam lingkungan produksi untuk peralatan otonom. Data juga dapat diperoleh dari peralatan Sandvik dan dibawa ke ORB melalui AutoMine® untuk pelaporan."
Pada waktunya, integrasi ini akan diperluas untuk mencakup solusi dan teknologi terkemuka lainnya dari portofolio Sandvik. Misalnya, Deswik.OPS, yang merupakan alat perencanaan jangka pendek dan pelaksanaan waktu kerja kolaboratif untuk memantau dan mengelola kepatuhan yang digunakan oleh tambang seperti Oyu Tolgoi, dapat diintegrasikan dengan AutoMine® dan ORB guna mengelola pelaksanaan dan pengembangan gua ambrukan secara dinamis.
Misalnya, menghubungkan sistem ini dengan Aplikasi OPS Operator akan menyediakan pengambilan data produksi secara otomatis serta informasi status mesin, operator, dan lokasi. Hal ini memungkinkan perencanaan ulang yang sangat efektif di semua bagian operasi gua, bukan hanya produksi. Selain itu, meskipun sama pentingnya, solusi perencanaan pengembangan tambang, seperti Deswik.Spatial, Deswik.Planning, dan Deswik.Caving, juga dapat ditambahkan.
Para pakar Sandvik AutoMine® juga berupaya menggabungkan sistem dengan solusi digital Sandvik lainnya, yakni solusi OEM agnostik dari Newtrax, lini produk dalam Otomatisasi Unit Bisnis di bawah divisi Teknologi Pertambangan Digital. Newtrax berspesialisasi dalam menyediakan solusi produktivitas dan keselamatan agnostik OEM untuk tambang bawah tanah, termasuk pelacakan personel dan kendaraan, deteksi jarak, serta kesehatan dan produktivitas mesin. Hal ini dapat bermanfaat bagi tambang massal otonom dalam beberapa cara. Misalnya, dengan melacak orang dan kendaraan di luar area produksi otonom guna meningkatkan keputusan secara real time mengenai masalah yang muncul, misalnya, jika mesin otonom rusak dan teknisi ingin mengerahkan kru servis terdekat agar mesin tersebut dapat kembali beroperasi dan beroperasi secepatnya. Collision Avoidance System yang terbaru dari perusahaan ini dengan kemampuan intervensi kendaraan juga sedang dikembangkan untuk terintegrasi penuh dengan AutoMine® guna memungkinkan operasi yang aman dan produktif antara kendaraan otonom dan pejalan kaki.
Kejadian umum lainnya dalam operasi gua adalah gantung — material terlalu besar yang menghalangi penggerak atau titik penarikan yang perlu dipecahkan atau diledakkan sebelum produksi dapat dilanjutkan. Melalui integrasi teknologi Newtrax dengan AutoMine® dan ORB, penghancur terdekat dapat diidentifikasi dengan cepat dan dikirim secara mandiri untuk menyelesaikan masalah tersebut.
”Integrasi tumpukan teknologi Sandvik yang lengkap dapat menghasilkan beberapa kemungkinan otonomi yang sangat menarik,” kata Osborne. Misalnya, memanfaatkan teknologi, seperti teknologi Deswik dan Newtrax, dapat membantu menciptakan lingkungan lalu lintas campuran yang terkendali.
“Meskipun Sandvik adalah pemimpin dalam otonomi bawah tanah untuk penambangan massal, kami menyadari bahwa kami mungkin bukan satu-satunya vendor yang bekerja di gua ambrukan. Tujuan kami adalah menciptakan platform penambangan yang dapat dioperasikan secara interoperabilitas dan sepenuhnya otonom dengan optimasi menyeluruh, mulai dari perencanaan hingga pengiriman dan pelaksanaan. Melalui visi itu, kami meletakkan dasar bagi produksi mineral dan logam yang aman dan berkelanjutan selama 20-30 tahun ke depan."
Donaldson setuju, ”Gua-gua yang sedang dikembangkan dewasa ini lebih panas, lebih dalam, dan lebih menantang secara geoteknik daripada sebelumnya. Otonomi penuh inilah yang akan memungkinkan operasi tersebut, bukan hanya dari sudut pandang keselamatan dan produktivitas, melainkan juga secara finansial. Teknologi ini memungkinkan untuk melakukan hal itu."