Aplicação de simulação e otimização para apoiar a execução do plano de mina

Decisões abaixo do ótimo introduzidas durante o processo de planejamento da mina geralmente são consequência de uma visão limitada dos objetivos de planejamento, bem como do tempo e recursos disponíveis para converter planos de longo prazo em planos de execução. A erosão de valor de um plano estratégico de mina nessa conversão aos planos de execução pode atingir bilhões de dólares anualmente. Quando integradas às entradas de dados operacionais, ferramentas de simulação e otimização podem ser usadas para preservar valor no plano estratégico de mina. Os modelos de otimização são capazes de automatizar a produção de planos de execução e melhorar o desempenho. Isso reduz a carga manual de revisão de planos e melhora o alinhamento com os objetivos de produção de longo prazo. Os modelos de simulação também podem apoiar o processo de desenvolvimento de planos de execução eficazes, fornecendo visibilidade futura do desempenho das operações de mina. Eles podem também ser usados para testar a robustez de planos de execução otimizados e resposta à variabilidade e interferências na operação.

Uma operação de mineração de alto desempenho maximiza o valor otimizando a estratégia de mineração e o plano de vida útil da mina (LoM) e, em seguida, alinhando a execução com o plano estratégico. O processo de planejamento de mina abrange desde o planejamento estratégico (Plano de Vida Útil da Mina - LoM) até a alocação de tarefas em tempo real. Revisões periódicas ocorrem em diferentes níveis de planejamento, com detalhes táticos e operacionais adicionados ao plano. Entretanto, alguns atributos do plano são normalmente transferidos dos planos de longo prazo à execução, como teores de corte e atribuições de destino de material. Variações nos tempos que as tarefas de mineração realmente levam para serem concluídas em relação aos tempos planejados podem alterar a sincronização entre as tarefas de mineração, causando atrasos nas tarefas e nos equipamentos. Um exemplo disso é mostrado na Fig. 1. Sem um mecanismo para refinar os planos de execução em resposta à variabilidade operacional, as operações de mineração correm risco de atrasos no cronograma, resultando em variações nas proporções entre minério e estéril, redução da produção e desalinhamento com o plano estratégico.

Abordagens típicas para gerenciar a variabilidade das operações de mina incluem a inserção de intervalos entre tarefas e o gerenciamento do progresso de tarefas críticas por meio de monitoramento e adoção de medidas para evitar atrasos na conclusão e efeitos em cadeia. Uma resposta aprimorada à variabilidade operacional é possível se o plano de execução puder ser revisado rapidamente em resposta às mudanças operacionais, sem impactos negativos aos objetivos do plano estratégico.

Usados juntos, a modelos de otimização e de simulação podem fornecer uma abordagem estruturada para adaptar rapidamente os planos de execução:

• Os modelos de otimização dão suporte a ajustes do plano de execução determinando um cronograma ótimo, dadas as restrições, como dependências de tarefas e objetivos.
• Modelos de simulação estimam a faixa de resultados prováveis de desempenho da operação de mineração com base em condições reais, permitindo a identificação precoce de possíveis problemas e avaliação de planos alternativos antes da execução.
• A integração de simulação e otimização permite a rápida avaliação de respostas a desvios entre planos trimestrais de mina e dados operacionais em tempo real, garantindo que os ajustes se alinhem aos objetivos estratégicos antes da implementação do plano de execução. A Figura 2 fornece uma ilustração desse processo.

A implementação bem-sucedida de ferramentas de otimização e simulação para planejamento de execução requer sistemas de dados maduros capazes de capturar estados operacionais em tempo real, bem como processos automatizados para integração de dados e execução de modelos.

As melhorias de desempenho observadas em estudos de caso com planejamento apoiado por otimização e simulação incluem:

• Redução de atrasos de cronograma — Os planos de execução adaptam-se dinamicamente para manter o alinhamento com os objetivos de produção, reduzindo atrasos cumulativos.
• Gestão de minérios melhorada quanto às proporções minério/estéril — Ajustes em tempo real aos destinos materiais atenuam as variações nas proporções minério/estéril e inconsistências no teor de minério.
• Aumento da capacidade de transporte — Roteamento otimizado, balanceamento estratégico dos ciclos de transporte de curtas e longas distâncias e alocação dinâmica de caminhões reduzem o tempo de ociosidade e melhoram a eficiência de transporte.
• Economia de custo — A automação de grande parte do processo de planejamento reduz o tempo de execução do planejamento e minimiza as perdas associadas à execução não otimizada.

Uma operação de mineração que pode contar com uma resposta ótima à variabilidade operacional que preserva o valor do plano estratégico terá um desempenho significativamente superior aos processos de planejamento tradicionais. A otimização e a simulação integradas podem apoiar o processo de planejamento de mina para responder à variabilidade operacional, melhorando o alinhamento com os objetivos de planejamento de longo prazo. A implantação eficaz de ferramentas de simulação e otimização requer o fornecimento de dados operacionais confiáveis, restrições de planejamento bem definidas e adoção organizacional de metodologias de planejamento adaptativas. Uma vez integradas, essas ferramentas aceleram significativamente os processos de planejamento de execução, reduzem o esforço de planejamento manual e otimizam respostas às mudanças nas condições de mina. À medida que o setor avança em direção a uma maior automação e tomada de decisão baseada em dados, o papel da simulação e otimização no planejamento de minas continuará a se expandir, gerando maior eficiência e economia de custos.

Uma lista de todas as referências está disponível no documento completo.

Leia o artigo completo:

Mining, Metallurgy & Exploration (2024) 41:3789–3800, https://doi.org/10.1007/s42461-024-01118-8