Maanalaisesta kaivoksesta läpinäkyvä

Tabletin ruudulle piirtyy kuva kaivostunnelien labyrintistä. Jos haluaisimme löytää tietyn kohteen kaivoksen uumenista, ohjelma kertoisi sinne sujuvimman reitin ja ohjaisi meidät perille. Osoitamme tabletilla tunnelin seinää ja se muuttuu ruudulla läpinäkyväksi: kulman takana meitä lähestyy kuljetusauto, jonka reitille emme halua jäädä. 

Olemme Tampereen Myllypurossa, Sandvikin testikaivoksessa, jonka lonkerot kattavat useita kilometrejä maan alla. Teknologiajohtaja Jani Vilenius esittelee tabletilla vielä testikäytössä olevaa ohjelmaa, jonka avulla navigointi kaivoksissa on tulevaisuudessa helppoa ja turvallista. 

– Kehitämme läpinäkyvyyttä maan alle. Jos jokin kone esimerkiksi kaipaa huoltoa, meidän tulee voida paikantaa se ja ohjata ihminen turvallisesti laitteen luokse, Vilenius selittää. 

Sandvik on perinteisesti valmistanut kaivosteollisuudelle muun muassa poraus- ja lastauslaitteita sekä kaivosdumppereita, jotka on suunniteltu maanalaisten kaivosten haastaviin olosuhteisiin. 

Niin se tekee edelleen, mutta nykyisin yritys valmistaa myös älykkäitä koneita ja automaatiojärjestelmiä. Uudet tuotteet ja teknologiat mahdollistavat merkittävästi tehokkaamman, tarkemman ja reaaliaikaisemman prosessinhallinnan. 

Kaivoksissa automaatio on edennyt hitaammin kuin muussa teollisuudessa, koska tiedonkulku maan alla on ollut hankalaa. 

– Meidän on pitänyt kehittää ratkaisuja, jotka toimivat kaksi tai kolme kilometriä maan alla, jossa esimerkiksi GPS-tekniikkaa ei voida hyödyntää, kuvailee Sandvikin automaatioliiketoimintayksikön johtaja Riku Pulli. 

Nyt viimeistä teollisuuden alaa, jota ei ole vielä digitalisoitu, digitalisoidaan täysillä. 

– Sandvik on siinä uranuurtaja ja markkinajohtaja, Pulli kiteyttää. 

Digitalisaatio tehostaa kaivosten toimintaa 

Tulevaisuuden kaivoksessa automaattiset, akkukäyttöiset tunnelinporauslaitteet ja maansiirtoautot louhivat malmia itsenäisesti, ilman kuljettajaa. Kaivoksen toimintaa ohjataan valvomosta, jonka ruuduilla laitteiden liikkeet ja toiminta näkyvät reaaliaikaisesti. 

Osassa kaivoksia tulevaisuus on totta jo nyt: Sandvik on toimittanut maailmalle jo yli 200 itsestään kulkevaa laitetta ja kymmeniä automaatiojärjestelmiä. 

Viime vuosien aikana vauhti on kiihtynyt voimakkaasti. Kaivosteollisuus on entistä kiinnostuneempi siitä, miten toimintaa voitaisiin tehostaa ja malmia tuottaa enemmän vähemmillä kustannuksilla. 

– Maan alla prosessia on ollut perinteisesti vaikea hallita, koska tieto ei liiku kaivoksen eri osien välillä. Isoissakin kaivoksissa miljoonia euroja maksavien laitteiden käyttöaste on tyypillisesti ollut matala, jopa alle 30 prosenttia, Riku Pulli kertoo. 

Esimerkiksi vuoronvaihdossa on voinut tuhraantua 2-3 tuntia, jonka aikana laitteet eivät liiku. Kaivoksissa tehdään myös paljon räjäytyksiä, jolloin ihmiset eivät voi työskennellä alueella. 

– Automaattisesti toimiva laite voi toimia sinäkin aikana. Automaation avulla saamme koneiden käyttöasteen kasvuun ja malmin liikkumaan nopeammin, Pulli kuvailee. 

Laitteille tulee jatkossa myös ”silmät”, joiden avulla ne voivat hahmottaa ympäristönsä kolmiulotteisesti. 3D-skannaus ja muut kuvantamisteknologiat antavat lähes reaaliaikaisen tiedon siitä, mitä kaivoksessa tapahtuu. 

Tulevaisuudessa Sandvikin järjestelmät osaavat myös ennakoida tulevan huollon tarvetta sekä tuottaa pitkälle jalostettua tietoa esimerkiksi kaivoksen tuotannon pullonkauloista. Tämä tieto muodostetaan monista eri tietovirroista sellaiseksi, että sen tulkitseminen on helppoa ja päätöksiä voidaan tehdä nopeasti. 

Automaatio lisää turvaa 

Paitsi tehokkuutta, uudet automaatiojärjestelmät tuovat kaivoksiin myös lisää turvallisuutta. Ihmiset saadaan pois vaarallisista ympäristöistä, joissa onnettomuudet useimmiten sattuvat. 

– Se ei välttämättä tarkoita, että ihmisiä tarvitaan vähemmän, mutta he voivat keskittyä eri tyyppisiin töihin, kuten prosessin valvontaan ja laitteiden ylläpitoon, Riku Pulli selittää. 

Jotta laitteet voivat toimia maan alla ilman kuljettajaa, niiden tulee olla todella tarkkoja ja luotettavia. Tämän teknologian kehittämisessä Sandvik on maailman ykkönen. 

Nykyisin itsenäisesti kulkevat laitteet eristetään kaivoksissa omille alueilleen. Tulevaisuudessa ihmisten kuljettamat ja automatisoidut laitteet työskentelevät rinnakkain, jolloin turvajärjestelmien tulee olla nykyistäkin luotettavampia.

Yksi osa turvallisuuden kehittämistä on tietoturvallisuus. Miten estetään hyökkäykset kaivoksiin, joissa kaikki laitteet ovat yhteydessä verkkoon? 

– Sandvik on ottanut tämän haasteen vakavasti. Tuotteiden teknologiavalinnoissa on priorisoitu turvallisia alustoja ja olemme myös tehneet aktiivisesti töitä tietoturvatalojen kanssa, jotta riskit on saatu minimoitua, Jani Vilenius kertoo. 

Uutta akkuteknologiaa 

Sandvik kehittää maanalaisiin poraus-, lastaus- ja kuljetuslaitteisiinsa akkuteknologiaa, joka toimii turvallisesti myös maan alla. 

Vielä nykyisin valtaosa kaivosten laitteista ja maansiirtoautoista toimii dieselillä. Tämä aiheuttaa kaivoksiin valtavat pakokaasupäästöt ja ilmanvaihtokustannukset. 

– Ilmanvaihto voi aiheuttaa jopa 60 prosenttia kaivoksen kustannuksista. Kun laitteet toimivat sähköllä, ilmanvaihdon tarve jopa puolittuu, Jani Vilenius laskee. 

Akkukäyttöiset porauslaitteet ovat myös dieselkäyttöisiä tarkempia ja tehokkaampia. Porauslaitteiden teho pystytään pitämään vakiona, eikä se enää vaihtele sähköverkon jännitteen tahdissa. 

– Pilottikaivoksessa saimme nostettua poraustehoa 20 prosenttia, Vilenius kertoo. 

Yksi erityinen haaste maan alla on akkukäyttöisten laitteiden lataaminen niin, ettei sähköverkko kuormitu liikaa. Tämän lisäksi itsestään kulkevien laitteiden tulisi ladata itsensä automaattisesti. Sandvik kehittää ratkaisuja myös näihin haasteisiin. 

– Esimerkiksi maanalaisen lastauskoneen akut pikaladataan kaivoksen sähköverkkoon liitetyn latausaseman kautta. Akkuja ei tarvitse vaihtaa, kuten muiden valmistajien laitteissa, Vilenius huomauttaa. 

Valttikorttina testikaivos 

Tampereen testikaivos on Sandvikille ainutlaatuinen valttikortti: laitteita ja järjestelmiä päästään testaamaan aidossa kaivosympäristössä, juuri sopivan kivilaadun parissa. Vastaavaa testikaivosta ei ole missään muualla maailmassa. 

– Jokainen maanalainen porauslaitteemme testataan täällä. Lisäksi testaamme täällä uusia innovaatioita ja prototyyppejä. Ketju suunnittelupöydältä testaukseen on todella nopea, Vilenius hymyilee. 

Testikaivos palvelee koko Sandvikia, ei vain Tampereen tuotantoa. Se on Sandvikille myös näyteikkuna, jossa yritys voi osoittaa osaamistaan ja toiminnan turvallisuutta. Vuosittain siellä käy vierailulla tuhansia asiakkaita ja yhteistyökumppaneita. 

– Tämä kaikki edellyttää myös testikaivoksen jatkuvaa kehittämistä. Kaivoksen ilmanvaihto on juuri uusittu, ja uusi automaattinen valvomo valmistuu piakkoin, Vilenius mainitsee.