Digitala tvillingar ska få slut på driftsstopp i gruvorna

Plötsliga driftstopp på maskiner kan leda till stora kostnader för gruvorna. Nu har forskaren Magnus Löfstrand vid Örebro Universitet förhoppningsvis hittat en lösning på problemet. Kan digitala tvillingar vara slutet på driftstoppen i gruvorna?

Färre driftstopp och en högre produktivitet på maskinerna står högt på agendan hos alla gruvföretag. Magnus Löfstrand, professor i Maskinteknik vid Örebro Universitet, leder ett projekt som ska hitta lösningar till just detta.

En digital tvilling kan simulera olika händelser för att se hur borriggen kommer påverkas i verkligheten.

Det handlar om digitala tvillingar, kopior av riktig utrustning som skapas i datormiljö. Den digitala tvilligen matas med stora mängder data från maskiner som används på riktigt. Datasimuleringen gör det sedan möjligt att se in i framtiden. Vad händer med riggen när den utsätts för olika påfrestningar?

Robotar och automatisering kan minska det tunga och farliga arbetet och med digitala tvillingar i gruvorna kan man förutsäga driftstopp innan de händer. På så sätt kan man planera in service och underhåll när det passar produktionen. På så sätt undviker man oplanerade dyra och tidskrävande driftstopp.

Digitala tvillingar minskar risken för driftstopp

I projektet som nu är igång samarbetar Magnus Löfstrand med Epiroc.

– Ett av målen är att kunna göra simuleringar som ger beslutsunderlag för förebyggande underhåll. Något som i sin tur kommer att bidra till en bättre tillgänglighet, tack vare att man undviker oplanerade akutstopp, säger Magnus Löfstrand.

Det handlar alltså om att studera hårdvaran i produktionsprocessen, förklarar han.

– Man behöver titta på hur ofta maskinen går sönder och vad det är som händer vid olika tillfällen; är det en axel som går av, en slang som lossnar eller blir maskinen överhettad? Ju mer relevant data vi samlar och analyserar, desto bättre simuleringar kommer vi att kunna göra och därmed förutse allt fler av problemen.

Mer kostnadseffektivt att simulera

Tanken är att kunna uppdatera systemet kontinuerligt med realtidsdata och direkt återkoppla med optimeringsåtgärder i en verksamhet med många olika sorters utrustning i bruk samtidigt.

Magnus Löfstrand leder projektet med digitala tvillingar.

“Ju mer relevant data vi samlar och analyserar, desto bättre simuleringar kommer vi att kunna göra och därmed förutse allt fler av problemen”

– När man normalt modellerar och simulerar tillgänglighet kanske man når fram till 99 procents tillgänglighet, där de fel som inträffar på grund av den sista procenten inte går att förutspå över tid utan andra indata. Eftersom vi har löpande input av maskindata kommer vi så småningom täppa till den luckan också, säger Magnus Löfstrand.

Han förklarar att de ser sin modell som en helhet av i första hand tillgänglighet och verkningsgrad, men där också kostnaden kommer in på ett naturligt sätt.

– Det blir en mer kostnadseffektiv produktion, och det är ju något som är ytterst betydelsefullt för alla industriföretag idag.   

En annan positiv effekt är ökad hållbarhet ur ett miljöperspektiv, konstaterar han.

– Lyckas man driva maskinen med en högre verkningsgrad så medför det förstås en minskad energianvändning i slutändan. Eller annorlunda uttryckt: man kan uppnå samma resultat, men använda mindre resurser.

Koll på utrustningen ger bättre lönsamhet per borrmeter

Genom att ha bättre koll på utrustningen blir det dessutom lättare att närma sig det som kallas tjänstefiering, det vill säga att en produktleverantör som Epiroc istället för att sälja själva borriggar kan låta kunden att betala exempelvis per borrad meter.

– För att på sälja produktivitet på det sättet krävs det förstås mycket goda möjligheter att övervaka utrustningen och skapa förutsättningar för optimalt utfall. Det blir möjlighet med den här typen av lösning som vi utvecklar nu.

Det behöver förvisso inte enbart handla om ett tydligt byte från produkt- till tjänsteerbjudande, utan kan också innebära att man tar fram kompletterande tjänster till befintliga produkter, menar han.

– Jag kan tänka mig att Epiroc kommer att kunna ligga bra till när det gäller att utveckla den typen av erbjudanden, genom att de kommer att få bra koll på sina komponenter med hjälp av det här projektet.

Digitala tvillingar – En av årets 100 mest betydelsefulla forskningsprojekt

Projektet pågår fram till 2022, då målet är att det ska finnas en klar testmodell, för digitala tvillingar i gruvmiljö. I dagsläget har de kopplat upp en borrigg från Epiroc och börjat utbyta data med systemet som är under utveckling.

– Vi vill göra en rad olika operationer och testcykler, för att få en allt bättre bild av vilka värden som är normala respektive onormala. De individuella delarna i systemet är redan utvecklade till stor del, och nu gäller det att få in driftdata för att förfina dem ytterligare.

Vinnova har bidragit med finansiering till samarbetsprojektet, som ingår i deras strategiska innovationsprogram Produktion2030. 

Projektet har också uppmärksammats av Kungliga ingenjörsvetenskapsakademien, IVA för möjligheten att bidra till ökad hållbarhet. Digitala tvillingar finns i år med på IVAs 100-lista för 2020 där man lyfter fram årets 100 viktigaste forskningsprojekt.

– Jag uppskattar verkligen att IVA har tagit med vårt projekt på den listan. Det är alltid skönt att få bekräftelse från andra aktörer om att vi är inne på rätt spår, säger Magnus Löfstrand.