Aplicación de simulación y optimización para respaldar la ejecución del plan minero

Las decisiones subóptimas introducidas durante el proceso de planificación de la mina suelen ser consecuencia tanto de una visión a corto plazo de los objetivos de planificación, como del tiempo y los recursos disponibles para convertir los planes a largo plazo en planes de ejecución. Es probable que el deterioro del valor del plan estratégico de la mina en la conversión a planes de ejecución ascienda a miles de millones de dólares cada año. Cuando las herramientas de simulación y optimización se integran en los flujos de datos de las operaciones, se pueden utilizar para conservar el valor del plan estratégico de la mina. Los modelos de optimización son capaces de automatizar la producción de planes de ejecución y mejorar el rendimiento. Esto reduce la carga manual de la revisión de planes y mejora la alineación con los objetivos de producción a largo plazo. Los modelos de simulación también pueden respaldar el proceso de desarrollar planes de ejecución efectivos, ya que proporcionan visibilidad anticipada del rendimiento de las operaciones mineras. Además, se pueden utilizar para probar la solidez de los planes de ejecución optimizados y la respuesta a la variabilidad y las perturbaciones operativas.

Una operación minera de alto rendimiento maximiza el valor mediante la optimización de la estrategia minera y del plan de vida útil de la mina (LoM) y, luego, la alineación de la ejecución con el plan estratégico. El proceso de planificación de la mina abarca desde la planificación estratégica (LoM) hasta la asignación de tareas en tiempo real. Las revisiones periódicas se producen en diferentes niveles de planificación, y se agregan detalles tácticos y operativos al plan. Sin embargo, algunos atributos del plan suelen pasar de los planes a largo plazo a la ejecución, como las leyes de corte y las asignaciones de destino de los materiales. Las variaciones en los tiempos reales de finalización de las tareas mineras en relación con la sincronización planificada pueden alterar el tiempo relativo de estas tareas, lo que provoca retrasos en ellas y en los equipos. Un ejemplo de esto se muestra en la Fig. 1. Sin un mecanismo para perfeccionar los planes de ejecución como respuesta a la variabilidad operativa, las operaciones mineras corren el riesgo de que se desvíen de la programación, lo que genera variaciones en la relación entre minerales y desechos, una reducción de la producción y un desajuste del plan estratégico.

Los enfoques típicos para gestionar la variabilidad de las operaciones mineras incluyen la adición de intervalos entre las tareas y la gestión del progreso de las tareas fundamentales mediante el seguimiento y la adopción de medidas a fin de evitar la finalización tardía y los efectos secundarios. Es posible una mejor respuesta a la variabilidad operativa si el plan de ejecución se puede revisar rápidamente en respuesta a los cambios operativos, sin que ello afecte negativamente a los objetivos del plan estratégico.

Cuando se usan en conjunto, los modelos de optimización y simulación pueden proporcionar un enfoque estructurado para adaptar rápidamente los planes de ejecución:

• Los modelos de optimización respaldan los ajustes del plan de ejecución al determinar una programación óptima teniendo en cuenta las restricciones como las dependencias de las tareas y los objetivos.
• Los modelos de simulación permiten estimar la variedad de resultados de rendimiento probables de las operaciones mineras en función de las condiciones reales, lo que permite identificar de forma temprana los posibles problemas y evaluar los planes alternativos antes de la ejecución.
• La integración de la simulación y la optimización permite evaluar rápidamente las respuestas a las desviaciones entre los planes trimestrales de la mina y los datos operativos en tiempo real, lo que garantiza que los ajustes se alineen con los objetivos estratégicos antes de implementar el plan de ejecución. La Figura 2 ilustra este proceso.

La implementación exitosa de herramientas de optimización y simulación para la planificación de la ejecución requiere sistemas de datos maduros capaces de obtener estados operativos en tiempo real, como también procesos automatizados para la integración de datos y la ejecución de modelos.

Las mejoras de rendimiento observadas en estudios de casos con planificación basada en optimización y simulación incluyen las siguientes:

• Reducción del retraso acumulado: los planes de ejecución se adaptan de manera dinámica para mantener la alineación con los objetivos de producción, lo que reduce los retrasos acumulados.
• Gestión mejorada de la relación entre minerales y desechos: los ajustes en tiempo real a los destinos de los materiales mitigan las variaciones en la relación entre minerales y desechos, y las inconsistencias en la calidad de los minerales.
• Mayor rendimiento de transporte: el enrutamiento optimizado, el equilibrio estratégico de los ciclos de corta y larga distancia, y la asignación dinámica de los camiones reducen los tiempos de inactividad y mejoran la eficiencia del transporte.
• Ahorro de costos: la automatización de gran parte del proceso de planificación reduce el plazo relacionado y minimiza las pérdidas asociadas con una ejecución no optimizada.

Una operación minera que puede confiar en una respuesta óptima a la variabilidad operativa que preserve el valor del plan estratégico superará significativamente a los procesos de planificación tradicionales. La optimización y la simulación integradas pueden respaldar el proceso de planificación de la mina para responder a la variabilidad operativa, lo que mejora la alineación con los objetivos de planificación a largo plazo. La implementación eficiente de herramientas de simulación y optimización requiere fuentes de datos operativas confiables, restricciones de planificación bien definidas y adopción organizativa de metodologías de planificación adaptativas. Una vez que se integran estas herramientas, aceleran en gran medida los procesos de planificación de ejecución, reducen la labor de planificación manual y optimizan las respuestas a las condiciones cambiantes de la mina. A medida que el sector progresa hacia una mayor automatización y una toma de decisiones basada en los datos, el papel de la simulación y la optimización en la planificación minera seguirá expandiéndose, e impulsará una mayor eficiencia y ahorro de costos.

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Minería, metalurgia y exploración (2024) 41:3789–3800, https://doi.org/10.1007/s42461-024-01118-8