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Epiroc cria gêmeo digital de uma mina inteira para treinar inteligência artificial

Usando ferramentas aplicadas ao desenvolvimento de jogos, projeto revolucionário visa criar sistema capaz de tomar decisões autônomas na perfuração de túneis


Uma colaboração envolvendo a Epiroc, Boliden, Algoryx e a Universidade de Örebro tem como foco desenvolver inovações em sistemas autônomos para aplicações de perfuração de face em mineração subterrânea.

O foco do projeto está em simular realisticamente ambientes de mineração através de gêmeos digitais, que por sua vez serão aplicados ao aprendizado de máquina, para soluções baseadas em Inteligência Artificial.

A Boliden é uma empresa com mais de 90 anos de tradição na mineração de zinco, cobre, chumbo, níquel, ouro e prata. Como usuário final, contribui com conhecimento de operações e ambiente, locais de teste e demonstração, bem como avaliação das soluções.

A Algoryx combina competências em física computacional, matemática e ciência da computação para fornecer soluções de simulação industrial em tempo real para mais de 100 empresas em todo o mundo. Neste projeto, trabalha na criação do software, simulação e expertise, além de ferramentas específicas para desenvolvimento e implementação.

A Universidade de Örebro, na Suécia possui mais de 1.000 professores e é reconhecida por sua atuação em pesquisas em áreas como aprendizado de máquina, inteligência artificial, segurança cibernética, engenharia mecânica, elétrica e de software. Sua contribuição para o projeto está no desenvolvimento de algoritmos de visão e aprendizado de máquina.

A Epiroc lidera e coordena o projeto e contribui com máquinas, mão de obra e expertise. Este projeto revolucionário não só almeja criar uma mina virtual altamente realista, mas também visa desenvolver sistemas de controle autônomos para equipamentos de mineração.

Åsa Gabrielsson, VP de Pesquisa & Desenvolvimento da Divisão Subterrânea da Epiroc, compartilhou seu entusiasmo: "Esta parceria contribuirá para a próxima geração de máquinas com capacidades aprimoradas de autonomia. Estamos comprometidos em oferecer soluções inovadoras para a indústria que promovam a segurança e a produtividade."

Ao minimizar a presença humana nas operações de mineração, o projeto visa melhorar significativamente a segurança e eficiência no setor. Michael Andersson, Engenheiro Sênior de Tecnologia de Mineração da Boliden, detalha: "Nós fornecemos locais de teste, insights de operadores e recursos de engenharia, além de conhecimento das operações de mineração e do ambiente. Nossos operadores desempenham um papel crucial ao compartilhar seu conhecimento para integrá-lo às perfuratrizes autônomas."

A mina simulada está sendo criada com a ajuda de ferramentas no mecanismo de jogos Unity. O gêmeo digital da perfuratriz subterrânea é produzido a partir dos arquivos CAD do projeto de engenharia, com resultados de alta precisão baseados em dados reais. Para fazer com que todos os fatores físicos, como pesos e forças, se conformem à realidade, é utilizada a ferramenta AGX Dynamics da Algoryx. Isso garante que o equipamento simulado e o ambiente se comportem como na vida real. Alguns valores são conhecidos, como o atrito entre diferentes componentes ou com o ambiente externo, como por exemplo durante a locomoção. Em outros casos, os dados da perfuratriz são medidos para obter os números corretos.

Túneis inteiros de mineração estão sendo escaneados a laser em seu ambiente real e reconstruídos nas ferramentas de simulação. Uma vez que as máquinas de mineração virtuais equipadas com sensores e IA tenham sido desenvolvidas a ponto de poderem resolver tarefas com segurança e confiabilidade no ambiente digital simulado, o próximo passo é transferir os sistemas para uma máquina de mineração da Epiroc e fazê-la executar as mesmas tarefas em uma mina real.

Uma das prioridades é equipar um jumbo de perfuração Epiroc Boomer com um scanner a laser e um sistema de Inteligência Artificial (IA) para analisar a face da rocha antes de ajustar e aplicar o plano de perfuração. Para “ensinar” o sistema a identificar problemas potenciais e decidir que alterações devem ser feitas no plano de perfuração, o projeto constrói um ambiente simulado para executar os milhares de cenários necessários para o processo de tentativa e erro do aprendizado de máquina. Após o treinamento em simulação, o sistema passa para uma mina física real para os testes finais.

"O sucesso da detonação depende muito da qualidade da perfuração. Estamos tentando descobrir se um sistema autônomo pode obter resultados comparáveis ou melhores do que os de operadores experientes", diz Oskar Lundberg, Gerente Global de Inovação na divisão subterrânea da Epiroc.

Atualmente a perfuração de face já é automatizada em parte, através de planos de perfuração digitais. Na prática, no entanto, é comum que o operador ajuste manualmente o plano para compensar vários tipos de obstáculos físicos.

Outro desafio diz respeito às trocas das ferramentas de perfuração. A nova solução autônoma com IA tornará essas trocas mais rápidas e seguras, assim como tem o potencial de aumentar a vida útil das ferramentas.

"Usar uma simulação é uma maneira muito mais segura e rápida de realizar a tarefa - simplesmente não podemos fechar uma mina por semanas ou meses necessários para treinar o sistema. Portanto isso nos permitirá reduzir bastante a necessidade de testes físicos e também simular cenários difíceis de serem reproduzidos na vida real", finaliza Oskar.

Este projeto inovador, previsto para se estender até 2025, representa um passo significativo em direção à mineração autônoma e à digitalização da indústria, prometendo melhorar a segurança e eficiência operacional em minas de todo o mundo. A colaboração entre universidades, empresas de alta tecnologia e indústrias desempenha um papel fundamental no sucesso dessas iniciativas.


Fonte: Conexão Mineral


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