Så kan gruvindustrin fördubbla produktiviteten när självkörande fordon blir säkra
Med bas i den PiiA-finansierade förstudien ESCAPE har forskare vid MDU och Boliden utvecklat ny teknik som ska öka säkerheten för självkörande fordon i gruvor. Med ökad säkerhet kan gruvbolagen använda autonoma fordon i större utsträckning, vilket förväntas fördubbla produktivitet, minska miljöpåverkan och förbättrade arbetsförhållanden.
Säkerhetsutmaningar inom autonom gruvdrift
Gruvindustrin har länge förlitat sig på tunga fordon för att transportera material och utrustning i gruvor.
– Självkörande fordon har potential att revolutionera gruvdriften, framför allt genom ökad produktivitet, lägre miljöpåverkan och förbättrade arbetsförhållanden, säger Hans Hansson, professor vid Mälardalens universitet. Boliden har genomfört en studie som visar att produktiviteten kan fördubblas om autonoma fordon används i större utsträckning. Men säkerhetsutmaningar begränsar användningen av självkörande fordon i gruvor.
Forskare vid Mälardalens universitet, i samarbete med gruvföretaget Boliden, ligger i framkant för att möta utmaningarna. Deras arbete banar väg för autonoma maskiner att fungera sömlöst tillsammans med manuellt drivna fordon, något som länge har ansetts vara ett betydande hinder i branschen.
2021 startade ESCAPE som en förstudie inom det strategiska innovationsprogrammet PiiA – Processindustriell IT och Automation och drivs nu vidare som ett projekt inom programmet Avancerad Digitalisering.
Simulator och kilometerlång tunnel för testning av självkörande gruvfordon
För att lösa säkerhetsutmaningarna har forskarna inom projektet utvecklat ett heltäckande tillvägagångssätt som tydligt visar systemets säkerhet. De använder sig av en simulator och formell verifiering för att modellera systemets beteende och för att säkerställa att det uppfyller säkerhetskraven.
– Med hjälp av simulatorn och formell verifiering kan vi visa att vår modell fungerar och att den uppfyller krav på till exempel beteende och reaktionstid, säger Hans. Simulatorn gör att vi kan utforska systemet och fastställa att det är tillräckligt säkert, i enlighet med standarder för certifiering som styr säkerhetsarbetet, innan det finns fysiskt. Utifrån detta kan vi skapa pålitlig programvara så att gruvmiljön blir säker.
Forskarna har arbetat med ett konkret användningsfall – en flera kilometer lång tunnel där trafik går i båda riktningar och där såväl autonoma som manuellt framförda fordon opererar.
– I slutet av projektet kommer vi, i en simulering av detta system, visa att vår lösning uppfyller de krav på säkerhet som ställs i tillämpbara standarder, det vill säga det som krävs för att man ska få ta systemet i drift, berättar Hans.
Samordning av gruvans autonoma flotta med säkerhetskontrollant ger ökad säkerhet
För att samordna de autonoma fordonen används ett Transport Management System (TMS) som håller reda på fordonen och dirigerar vart de ska köra. För att öka säkerheten av TMS har forskarna utvecklat ett system som övervakar fordonen. Det är en separat säkerhetskontrollant som övervakar fordonen och stoppar trafiken om en farlig situation skulle uppstå. Kontrollanten är relativt enkel, vilket gör att tillräcklig säkerhet kan fastställas till en rimlig kostnad. Tillsammans med den lägre nivå av säkerhet som tillhandahålls av TMS och de mekanismer som de självkörande fordonen är utrustade med så uppnås såväl effektivitet som säkerhet.
– Metoden med dubbla system, TMS som hanterar koordinering av fordonen och säkerhetskontrollanten som övervakar verksamhetens övergripande säkerhet, är en nyckelkomponent för att skapa säker integrering av autonoma teknologier i gruvindustrin, berättar Hans Hansson. I ett eventuellt fortsättningsprojekt hoppas vi kunna ta detta system till implementering i den verkliga miljön och även förfina och effektivisera metoderna för att fastställa säkerheten.
Projektet Effektiv funktionssäkerhet för komplexa autonoma produktionssystem – konceptutveckling (ESCAPE-CD) koordinareas av MDU och drivs tillsammans med Boliden.
Förstudie: ESCAPE – Effektiv funktionssäkerhet för komplexa autonoma produktionssystem.
PiiA Impact & Innovation Summit – 16 oktober
Är du verksam inom gruv- och metallindustrin? Då är du välkommen att delta på konferensen PiiA Impact & Innovation Summit i Västerås den 16 oktober. Under dagen får du ta del av presentationer och insikter från processindustrins branschexperter. Du får även möjligheten att delta i breakout sessions inom just din bransch för att diskutera gemensamma utmaningarna.
