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ケーススタディ

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MRAは業界をリードする列車用積載オートメーションテクノロジを開拓

課題

  • ジャーマンクリークでの列車用積載プロセスを自動化して、信頼性と収益性を向上する。

ソリューション

結果

  • 自動TLOにより、効率的で信頼性の高い積載が可能
  • 立上げ前に詳細なシミュレーションを行なうことでダウンタイムを削減
  • コントローラにオンラインでアクセスして離れた場所からリモート立上げを行なえるため、効率と柔軟性が向上
  • システムのROIが4カ月未満
  • ソリューションにより、1カ月当たりのROIが大幅に向上

炭鉱での列車用積載プロセスの信頼性と効率は、生産のタイムラインと収益性を満たすことに関しては「成功か失敗か」しかありません。

アングロアメリカン社は、冶金用石炭の世界第3位の輸出国です。同社は最新のテクノロジを使用して、可能な限り最善の方法で運用を行ない、既存の資産の継続的な改善に努めています。

これらの施設は通常手作業で操作されるためパフォーマンスが変動し、積み荷の上下が変わり、信頼性が低下することがあるために、列車の積み込みステーションはボトルネックと見なされています。

その結果、企業は多くの場合、高額の罰金に直面し、場合によっては、必要なスループットを満たすために追加の列車を運用するためにかなりのコストがかかっていました。

MRA Electrical & Automation Engineering (MRA)は、15年以上前にオーストラリアで最初に列車用積載(TLO)の自動化に携わっていました。そのため、会社は必要なシステムについて詳細に理解しています。

当時、テクノロジにはいくつかの制限があり、初期のシステムにいくつかの欠点がありました。

これらの制限は、正確さと環境条件の問題に至りました。これに対処するために、MRAは最新のテクノロジを使用して広範な研究開発を行ない、これらの不足を克服し、効率的で信頼性の高い自動TLOソリューションを開発しました。

アングロ・アメリカン社がジャーマンクリーク炭鉱でのTLOプロセスの自動化をMRAに依頼すると、結果は期待を上回り、効率と信頼性を向上させるだけでなく、比類のない投資収益率を備えた最先端のソリューションを提供するインテリジェントで直感的なシステムを提供しました。

賢い制御技術

当初、MRAは主にビジョンベースのシステムを調査していましたが、太陽、雨、霧などの環境および気象要因の変化の結果として、精度の問題が発生する可能性がありました。

レーザ技術と検知技術が進歩するにつれて、これらのしばしば過酷な採掘環境の影響に対して脆弱ではない、より信頼できる代替手段を提供できるようになりました。

MRAのゼネラルマネージャであるスティーブン・マウント氏は次のように述べています。「プロセスの精度を向上させるために、列車の速度と位置の基本に基づいて堅牢な自動TLOシステムを構築しました。生データはフィルタされてシステムに移され、環境条件に関する問題を克服するための正しい分析が実行されます。」

システムには3つの主要コンポーネントがあり、1つはフィールドセンサ、レーザスキャナ、RFIDタグリーダです。2つ目は、システムの3つ目のコンポーネントであるPLCと通信する前に、データのすべてのフィルタと分析を実行するPCベースのサーバです。

ロックウェル・オートメーションの鉱業マネージャであるジェフ・アーバインは次のように述べています。「このTLOのシステムアーキテクチャは、データ処理と統合、および制御のためのControlLogixプラットフォームの能力を示しています。」

Allen-Bradley®のControlLogix® PLCは、TLOプロセス全体の一元管理された制御を行なうようにプログラムされています。MRAシステムは、Stratix™スイッチを介するポイント・ツー・ポイントのネットワーク接続を使用するEtherNet/IP通信を介してコントローラとシームレスに統合するように設計されました。

MRAのエンジニアリングマネージャであるピーター・マクファーソン氏は次のように説明しています。「Logixコントローラの内部にできる限り多くの機能を組み込んで、比類のないフォルト検出機能と、PCとコントローラ間の高度な統合を実現しています。」

「レーザセンサは、Logixコントローラに送信される貨車の位置に関する情報を検出します。また、石炭の位置や配置に関する情報は、この情報を分析し、リアルタイムでTLOプロセスの高度なフィードバック制御を提供するようにプログラムされているコントローラに同時にフィードバックされます」と、彼は語っています。

自動ローディング

TLOプロセスを自動化する前は、オペレータは自由に利用できる道具に基づいて貨車を積み込むことしかできませんでした。

しかし、オートメーション技術の大幅な進歩により、オペレータは列車の貨車に均一で対称的な位置に一貫して搭載し、石炭の高さと台車の搭載要件を満たすことができるようになりました。

マウント氏は次のように説明します。「列車は、ボギー台車上の適切な位置に正しく積載されていないと、かなりのペナルティが伴います。荷物を積み過ぎると、重大なペナルティが発生しますが、荷物が少な過ぎる問題も考慮しなければならなりません。

荷物が少な過ぎると各貨車は能力を失い、効率と収益性に直接影響しますが、安全上の問題と脱線のリスクも伴います。TLOを自動化する際の最終的な目標は、列車ごとに積載される石炭の量を最適化するために重量の変動やばらつきを減らすことでした。」

オペレータの疲労、時刻、環境条件などの変数を考慮して、自動TLOシステムの開発における課題がMRAに提出されました。

これに対処するために、MRAのソリューションは、予測モデルと高度なフィルタ方法を使用して生データの異常を補正するように開発され、スキャン方法と適応ソフトウェアによる環境補正も可能にします。

Logixコントローラは、EtherNet/IP通信を介したフィードバック制御とデータのリアルタイム出力のためのプラットフォームを提供します。

自己診断機能とアラーム機能を備えたこのスマートテクノロジの使用により、オペレータの推測を排除するインテリジェントで直感的なシステムが提供されます。

TLOを自動化することにより、オペレータは、積載中にTLOまたは中央制御室から監視の役割を果たし、システムをモニタします。

アングロ・アメリカン社のキャップコール鉱山の制御システムコーディネータであるアンソニー・マヌッソ氏は次のように述べています。「プロセスを自動化するときは、設計および試運転段階ですべての変数を考慮する必要があります。私たちはそれを行ない、システムが現在稼働している方法で、オペレータは制御室に座ってプロセスをモニタできます。オペレータインターフェイスは使いやすいので、トレーニング要件は最小限ですんでいます。」

リモート立上げによりダウンタイムを削減

TLOに関して言えば、時間はお金です。したがって、システムがダウンしている時間は、収益性に直接影響します。MRATLOシステムの機能の1つは、設置による停止時間が最小限であることです。

マクファーソン氏は次のように述べています。「ジャーマンクリークの既存のシステムから新しい自動TLOに移行するのに1日もかかりませんでした。立上げ作業の大部分は、PLCにオンラインでアクセスして必要な変更を加えることで、離れた場所からでも行なえるため、現場に行く必要がなく、コストを大幅に節約できます。」

「実際に稼働を開始する前にスキャナを取付けて、施設からライブデータを記録し、設置前に詳細なシミュレーションを行なって、仕様通りに機能することを確認します。これにより、立上げ時間が短縮されるだけでなく、設置後に列車を遅らせる必要もなくなります」と、付け加えました。

素晴らしい投資収益率(ROI)

ジャーマンクリークは、現在約3年間稼働しており、TLOオートメーションシステムの投資収益率(ROI)4カ月未満であることを示すリアルタイムの結果を記録しています。

アップグレード前は、対象のTLOは、列車当たり平均91009300トンの平均ペイロードを一貫して達成していました。

アップグレード後は、対象となるTLOは現在、列車当たり10,000トンです。マウント氏は次のように述べています。「この1カ月当たりの平均増加量は、1か月当たり40列車に基づいて1列車当たり約700トンであり、これは、1カ月当たりの大幅な収益のおよその効率向上に相当します。」

TLOを自動化すると、過負荷(荷物の積み過ぎ)による脱線のリスクが軽減されるため、安全の向上という点でも大きなメリットが得られます。これは、流出による有害な環境影響をもたらす可能性もあります。

さらに、TLOプロセスの自動化により、オペレータは潜在的に危険な状況から解放され、疲労の問題も回避できます。

アンソニー・マヌッソ氏は次のように説明しました。「MRAControlLogix PLC内で開発したコーディングは、非常に効率的で信頼性があります。現在、積載の98%に使用しており、外部要因の結果として手作業で積み込む必要があるのはわずか2%です。このTLOシステムは、私たちの鉱坑から港湾までの運用の不可欠な部分です。最終目標は、列車を満載できるようにすることです。」

Allen-Bradley, ControlLogix, Rockwell Software, およびStratixは、Rockwell Automation, Inc.の商標です。

Ethernet/IPOVDAの商標です。

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