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L'évolution de l'autonomie

Attentifs aux avantages que peuvent offrir les véhicules intelligents, les exploitants et fournisseurs de technologie déterminent plusieurs voies vers la mine autonome

Par Kate Sheridan

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La flotte grandissante de camions de transport entièrement autonomes de Rio Tinto dans le district de Pilbara en Australie, une région riche en minerai de fer, est désormais un exemple parmi tant d'autres dans l'éventail d'options proposées aux exploitants souhaitant automatiser leur flotte | Tous droits réservés© 2016 Rio Tinto

Il serait malvenu pour les observateurs de l'industrie de contester le succès du projet Mine of the Future (la mine du futur) de Rio Tinto, dans la ceinture de minerai de fer de la région du Pilbara, en Australie. Rio Tinto, dont la flotte compte aujourd'hui 71 camions de transport entièrement autonomes assurant le roulage, déclarait avoir réduit ses coûts d'exploitation de 13 % et augmenté ses taux d'utilisation de 14 % en 2015. 

C'est une proposition alléchante, mais dans la conjoncture économique actuelle difficile, toutes les sociétés ne peuvent pas se permettre d'équiper leurs exploitations de camions de transport autonomes flambants neufs, et tous les sites ne sont d'ailleurs pas nécessairement adaptés à ces véhicules entièrement autonomes. Néanmoins, certains ont fait le pas, choisissant de moderniser leur équipement pour permettre une exploitation totalement automatique ; d'autres adoptent une approche plus mesurée en intégrant progressivement des fonctions autonomes pour aider les opérateurs ou les retirer progressivement du front de taille.

Une partie de l'intérêt porté à cette technologie pourrait bien s'expliquer par le ralentissement économique. Cependant, d'après Joshua Marshall, professeur et conseiller à l'université Queen's dont les recherches s'orientent sur l'automatisation et la robotique de terrain, d'autres facteurs entrent en jeu.

« La génération montante de travailleurs et de directeurs souhaite mettre à profit la technologie pour améliorer les activités minières, qu'il s'agisse d'augmenter la productivité, de renforcer la sécurité ou simplement de rendre les activités plus efficaces et pratiques », indiquait-il.

L'argument en faveur de l'autonomie

Plusieurs raisons ont poussé l'industrie à s'intéresser aux véhicules autonomes. « De manière générale, les véhicules autonomes affichent un meilleur taux d'exploitation de la disponibilité », ce qui signifie que les machines n'ont pas besoin de pauses et peuvent continuer de fonctionner pendant les changements de quart, expliquait Drew Larsen, directeur de la prospection de clientèle pour l'exploitation minière chez Autonomous Solutions Inc. (ASI).

Les véhicules automatisés permettent aussi d'éviter les erreurs humaines qui peuvent réduire la durée de vie d'un véhicule, et pourraient se révéler particulièrement utiles dans des zones présentant un risque pour la sécurité de l'opérateur humain (dans un scénario catastrophe où le talus naturel de la mine s'effondrerait, seul le véhicule serait perdu).

Plusieurs grands équipementiers, dont Komatsu, Sandvik et Caterpillar, proposent désormais des véhicules autonomes aux sociétés.

M. Marshall faisait remarquer que certains fabricants d'équipement d'origine (FEO) sont prêts à moderniser leur équipement de façon à ce qu'il fonctionne de manière autonome ou qu'il soit commandé à distance ; les FEO ne sont cependant pas les seules sociétés souhaitant rendre accessibles les systèmes de roulage autonome. Des entreprises tierces ont développé des méthodes à caractère « agnostique », à savoir indépendantes des FEO, permettant d'automatiser des flottes de véhicules de transport de marques différentes, ce qui signifie que les exploitations souhaitant passer au transport autonome pourraient le faire sans se lancer dans des dépenses d'investissement considérables pour remplacer leur flotte avant qu'elle ne soit plus utilisable.

Le fonctionnement

Les camions commandés par un logiciel ont besoin des mêmes informations sur leur environnement qu'un conducteur humain.

Les camions de transport autonomes fonctionnent à l'aide de capteurs qui envoient les informations à une unité centrale. Le logiciel traite ces informations et indique à la machine comment évoluer. Le GPS et les capteurs inertiels doivent être en mesure de gérer les conditions environnementales potentiellement difficiles d'un site minier et sont complétées par des systèmes radar spécialisés ainsi que des caméras pour surveiller les environs et maintenir le cap.

Dans certains cas, le logiciel ne peut contrôler la machine directement ; cette dernière doit être équipée d'un système de conduite à commande électrique, ce qui permet à l'ordinateur de contrôler le camion de transport à l'aide de signaux électriques ou mécaniques.

La plupart des machines construites entre huit et dix ans en arrière sont équipées de commandes électroniques intégrées (des fonctions de conduite à commande électrique), contrairement aux modèles plus anciens. En fonction de la marque et du modèle de la machine, on pourra déterminer exactement ce qui doit être fait lors de la modernisation. « On passe vraiment par toute la gamme, d'une interface assez électronique à de nombreuses interfaces mécaniques », indiquait M. Larsen.

L'entreprise chargée des réaménagements rencontrera les plus grandes difficultés avec ces interfaces, expliquait Mehran Motamed, président et chef de la direction de Rigid Robotics. « Réfléchissez ; dans un sens, on essaie de construire un (substitut) humain qui devra commander le camion, ce qui n'est pas efficace », indiquait M. Motamed. Rigid Robotics a exposé à la conférence MINExpo sa solution autonome DriveAssist qui peut être implémentée en plusieurs étapes, en commençant par des commandes de freinage et des régulateurs de vitesse pour les conducteurs de camions de transport et en finissant par une autonomie totale du véhicule.

ASI a commencé un partenariat avec Anglo American pour moderniser plusieurs véhicules en 2014. Anglo American et ASI n'ont pas souhaité partager de données spécifiques quant à l'impact des travaux menés par ASI, mais James Wyatt-Tilby, porte-parole d'Anglo American, a confirmé que la société avait constaté « une amélioration notable de la productivité et de la sécurité des exploitations où avait été testé ce système ». La société a testé la technologie sur des sites d'exploitation du charbon à ciel ouvert.

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Les exploitations souterraines sont particulièrement problématiques pour le roulage automatisé en raison des fluctuations fréquentes de l'environnement souterrain | Avec l'aimable autorisation de Joshua Marshall

Trouver une solution de repli

L'exploitation autonome a jusqu'ici été à l'initiative des FEO, qui ont développé le logiciel et l'interface utilisateur. Chaque logiciel comprend un ensemble d'interfaces de programmation d'applications (API).

Pour la technologie fournie par un tiers, ceci a compliqué la tâche d'intégration d'un système de conduite à commande électrique.

Pour l'instant, les entreprises chargées de la modernisation de l'équipement ont trouvé une solution de repli à défaut d'avoir accès aux API ; elles installent l'équipement avec leur propre logiciel, ce qui permet aux engins de différentes marques de bien fonctionner ensemble. Mobius, le système de commande et de contrôle développé par ASI, fonctionnera par exemple avec n'importe quelle marque ou modèle. « C'est l'élément " agnostique " », indiquait M. Larsen, qui offre une plus grande flexibilité aux exploitants de mines.

Le réaménagement des camions de transport afin qu'ils fonctionnent sans conducteur dans la cabine n'est pas forcément une procédure longue. D'après Ryan Siggelkow, premier vice-président de Hard-Line, qui se spécialise dans la commande à distance et l'automatisation de l'équipement pour mines à ciel ouvert et souterraine, sa société peut aménager un camion de transport de bout à bout en environ deux semaines.

« Pour d'autres machines, comme des foreuses ou des engins plus complexes, il faudra envisager quelques semaines supplémentaires », indiquait-il. La société peut également aménager tout type de machine, marque ou modèle pour la téléopération.

Le meilleur contexte pour un camion de transport autonome est un environnement stable. « Dans l'idéal, pour obtenir de bons résultats, la machine doit effectuer des tâches répétitives sur une longue période. C'est la base de l'automatisation », expliquait M. Siggelkow. Une mine souterraine dont la galerie d'accès change tous les jours n'est pas le lieu idéal où utiliser un camion de transport autonome.

« La plupart des sites avec lesquels nous avons communiqué sont très favorables à cette technologie, souhaitent l'essayer, mais la configuration de leur site ne le permet pas », ajoutait M. Siggelkow.

Si les systèmes de téléopération et de guidage routier ne sont pas entièrement autonomes, ils s'inscrivent tout de même dans le spectre de l'automatisation. « Une mine prévoyant de s'automatiser entièrement pourrait commencer par adopter certaines technologies qui s'avéreraient utiles pour une flotte commandée par des hommes, puis progressivement passer à une flotte autonome », indiquait M. Larsen. C'est la stratégie préconisée par Rigid Robotics, expliquait M. Motamed, car les aspects humains affectés par la transition vers une exploitation entièrement autonome sont tout aussi complexes et importants que les aspects techniques.

Des obstacles en aval ?

Les entreprises tierces chargées de la modernisation de l'équipement font encore face à de nombreuses difficultés. Par exemple, des efforts sont déployés pour mettre en lumière les API, par le biais de la publication ou de la normalisation. « Je ne sais pas si les fabricants automobiles parviendront un jour à se mettre d'accord sur une série de normes communes pour les API, mais il est certain que l'industrie les y incite fortement », indiquait M. Larsen. « Nous serions indéniablement les premiers à nous réjouir. » (Pour en savoir plus, consultez notre article Systèmes en phase)

Comme avec n'importe quel logiciel, la cybersécurité pourrait être un problème. La publication d'une API pourrait exposer certaines vulnérabilités du logiciel. Les fabricants automobiles ont déjà compris le besoin de s'assurer que les applications relatives à leurs véhicules soient sécurisées ; en février, Nissan a dû désactiver une application pour son modèle de voiture électrique Leaf, après un problème de sécurité qui a permis à des pirates informatiques d'activer et de désactiver les ventilateurs, de télécharger des informations relatives aux trajets effectués et de vider la batterie, le tout à distance.

« Avec des dispositions correctes concernant le développement de logiciel, on peut minimiser les risques pour la sécurité », indiquait M. Motamed. « En outre, les systèmes autonomes doivent par définition être totalement sécurisés. En cas de dysfonctionnement, il faut s'assurer que leur mise en arrêt se fasse en toute sécurité. »

Enfin, indiquait M. Marshall, l'automatisation d'une flotte existante pourrait être une aberration économique. « À mon avis, la modernisation de certaines machines et certains types d'automatisation n'ont pas lieu d'être. L'aménagement de certains engins pour la téléopération pourrait bien fonctionner, mais la modernisation en vue d'automatiser une flotte hétérogène de chargeurs-transporteurs pourrait requérir une multitude d'options d'adaptation qui, en fin de compte, ne fonctionneraient pas forcément aussi bien qu'une flotte qui serait conçue " dès le départ " pour l'automatisation », indiquait-il. Mark Sprouls, porte-parole de Caterpillar, était du même avis, et indiquait que la conversion d'une flotte de plus de dix ans pour installer des commandes électroniques ne serait pas forcément une option économiquement intéressante.

M. Larsen reconnaissait que le coût de l'aménagement d'une machine est fonction de la complexité de cette action. « Chaque type de véhicule requiert une caractérisation et un développement spécifiques et uniques », expliquait-il. « Pour une flotte normalisée, [l'aménagement] sera plus simple et moins coûteux. »

En fin de compte, chaque société et chaque exploitation doit peser le pour et le contre, et déterminer si l'option de roulage autonome est la bonne. « Tout le monde souhaite renforcer l'efficacité de son exploitation », déclarait M. Siggelkow. « Si l'on peut être plus efficace et plus productif, tous les sites seront favorables à cette option. »

Traduit par Karen Rolland


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