Der Bergbau ist für die Weltwirtschaft von entscheidender Bedeutung, denn fast jede industrielle Aktivität hängt von den aus der Erde gewonnenen Mineralien und Metallen ab.
Dazu gehören unedle Metalle wie Eisenerz und Kupfer, Edelmetalle wie Gold, Silber und Platin und sogar Seltenerdmetalle wie Lutetium, Gadolinium, Holmium und Cerium.
Die Vorgänge selbst sind recht technisch und komplex und erfordern große Industriemaschinen, Spezialausrüstung und Ersatzteile.
Bestandsmanagement im Bergbau bezieht sich im Allgemeinen auf die Optimierung der Bestände an Ausrüstung und Ersatzteilen, um ein perfektes Gleichgewicht zwischen einer Überbevorratung und einem Mangel an wichtigen Ersatzteilen zu gewährleisten.
Der Begriff kann sich manchmal auch auf die Verwaltung der Lagerbestände des Roherzes selbst beziehen, von der Raffination bis zum Endprodukt.
Was bedeutet "Inventar" im Bergbau?
Der Bestand im Bergbau umfasst zwei sehr unterschiedliche Bereiche: die Ausrüstung, die den Betrieb aufrecht erhält, und das Erzprodukt, das die Wertschöpfungskette durchläuft. Beide sind von entscheidender Bedeutung, und beide erfordern völlig unterschiedliche Verwaltungsphilosophien.
Wartungsinventar (MRO)
Technische Ausrüstung, Ersatzteile und Verbrauchsmaterialien, die benötigt werden, um Anlagen in Betrieb zu halten. Der richtige Umgang mit ihnen unterscheidet die geplante Wartung von kostspieligen ungeplanten Ausfallzeiten.
Run-of-Mine & Bulk-Inventar
Das Erzprodukt selbst in jeder Phase - von der gerade abgebauten Rohhalde, bis hin zum raffinierten Kupferkonzentrat oder Goldbarren, die auf den Versand warten.
Wartung Inventarverwaltung
Wartungsvorräte im Bergbau beziehen sich auf technische Ausrüstung, Ersatzteile und Verbrauchsmaterialien.
Sie gilt weithin als eine der vermögensintensivsten Industrien, was auf den schieren Umfang der Operationen zurückzuführen ist, die im Allgemeinen erforderlich sind;
Spezialisierte Ausrüstung
Schaufelradbagger, Schürfkübelbagger, Jumbo-Bohrer, Raise-Bohrer
Allgemeine schwere Ausrüstung
Transportfahrzeuge, Planierraupen, Bohrgeräte, Bagger
Wenn man bedenkt, dass globale Bergbauunternehmen ihre Betriebe auf Dutzende von Standorten, manchmal sogar auf verschiedenen Kontinenten, verteilen, wird schnell klar, dass die Verwaltung von Wartungsbeständen eine große Herausforderung darstellt.
Warum die Komplexität von mehreren Standorten das Problem vervielfacht
Ein einziges globales Bergbauunternehmen kann an mehr als 30 Standorten auf mehreren Kontinenten tätig sein, die jeweils unterschiedliche OEM-Lieferanten, lokale Vorlaufzeiten und behördliche Anforderungen haben.
Dies macht eine zentrale Bestandstransparenz und eine standardisierte Teilenummerierung über alle Standorte hinweg zu zwei der wertvollsten und gleichzeitig am wenigsten erreichten Fähigkeiten im MRO-Management im Bergbau.
Die Duplizierung von Teilen an verschiedenen Standorten (dieselbe physische Komponente wird unter 4 verschiedenen Teilenummern katalogisiert) ist eine der Hauptursachen für Überbestände. Schätzungen der Industrie gehen davon aus, dass 20-35% der Bergbau-MRO-Bestände doppelte oder nahezu doppelte Artikel enthalten.
Gemeinsame Herausforderungen
Verbrauchsplanung
Ersatzteilmaterialien werden in großem Umfang verwaltet und die Beschaffungs- und Wartungsteams müssen den Bedarf im Voraus planen, um die Materialverfügbarkeit im Voraus sicherzustellen.
Um dies besser planen zu können, führen Instandhaltungs-, Asset Management- und Zuverlässigkeitsteams eine "Bedarfsprognose" durch, die in der Regel mit einem Softwaresystem wie einer EAM- oder CMMS-Software durchgeführt wird.
Sie verlassen sich meist auf rudimentäre mathematische Modelle, um die zukünftige Nachfrage vorherzusagen;
Zum Beispiel - ein einfaches Prognosemodell
Ein vereinfachtes Modell dieser Prognose sieht in etwa so aus;
Wenn für eine Produktionsmenge von 100 Tonnen 10 Materialeinheiten benötigt werden, dann würden für 200 Tonnen 20 Materialien benötigt.
In Wirklichkeit ist die Mathematik viel komplexer, aber die Logik der Prognose ist ähnlich.
Wie Sie sich vorstellen können, handelt es sich hierbei lediglich um eine mathematische Vorhersage, die der Komplexität des tatsächlichen Bergbaualltags nicht Rechnung trägt.
Eine falsche Vorhersage, gepaart mit der Angst vor einem "Stockout", kann leicht zu einer Überbevorratung von "Dead Materials" führen.
In ähnlicher Weise kann eine falsche Prognose auch zu "Stockouts" kritischer Bergbauausrüstungen führen, was wiederum zu längeren Ausfallzeiten führen kann. In seltenen Fällen kann dies auch zu einem Ausfall der Anlage selbst führen.
Anhäufung toter Aktien
Überschüssige Materialien bleiben auf unbestimmte Zeit im Lager und binden Betriebskapital und Lagerplatz. Einige Teile erreichen Veralterung bevor sie jemals verwendet werden.
Kritischer Fehlbestand
Ein erforderliches Ersatzgerät ist nicht verfügbar, wenn ein Asset ausfällt. Die Ausfallzeit verlängert sich, bis das Teil beschafft, beschleunigt und geliefert werden kann - oft zu hohen Frachtkosten.
Wo EAM- und CMMS-Systeme versagen
Die meisten EAM- und CMMS-Plattformen (SAP PM, IBM Maximo, Infor EAM) verwenden die Min/Max- oder Bestellpunktlogik (ROP) als Standardmethode für die Wiederbeschaffung. Diese Regeln werden oft einmal bei der Implementierung festgelegt und nur selten überarbeitet, selbst wenn sich die Ausfallraten und Produktionsmengen im Laufe der Zeit ändern.
Das Ergebnis: Die Parameter für die Bevorratung, die für das Produktionsvolumen von 2018 kalibriert wurden, bestimmen immer noch die Kaufentscheidungen für 2025, ohne dass ein automatischer Mechanismus darauf hinweist, dass die Regeln von der betrieblichen Realität abgewichen sind.
Kritikalitätsanalyse
Eine der wichtigsten Herausforderungen, die eine Lösung für die Bestandsverwaltung im Bergbau bewältigen soll, ist die "Minimierung von Ausfallzeiten".
~30%
McKinsey, 2022
Durchschnittlicher Anteil des Wartungsbudgets, der durch überschüssiges/veraltetes Inventar verloren geht
20-35%
Deloitte Bergbau, 2023
Durchschnittliche ungeplante Ausfallzeit für große Bergbaubetriebe pro Jahr
140 Stunden
ABB / WEF, 2021
Von dieser Ausfallzeit entfallen Stunden auf MRO / Teileverfügbarkeit
~42 Stunden
ABB
Wenn die Produktion stoppt, die Kosten aber nicht
In industriellen Umgebungen wie dem Bergbau kommt es häufig zu Ausfällen von Anlagen, und der Ausfall kritischer Anlagen ist kostspielig. Der Ausfall einer kritischen Anlage kann leicht zu einem völligen Stillstand der gesamten Produktionsanlage führen.
Das bedeutet, dass sich alle Fix- und Betriebskosten, die mit dieser Mine verbunden sind, weiter auftürmen - bei einem Durchsatz von 0, was sich direkt auf das Endergebnis auswirkt.
Operationstyp | Kosten / Stunde | Referenz | Basis |
Große Kupfermine | $200K-$300K | Oliver Wyman, 2022 | 100Ktpa+ Betrieb |
Großer Kohletagebau | $100K-$180K | Accenture, 2021 | Thermisch / Koks kombiniert |
Goldmine (mittelgroß) | $250K-$400K | EY Bergbau, 2023 | Bei einem Goldpreis von $1.900/oz |
Terminal im Eisenerzhafen | $400K-$600K | Rio Tinto / BHP Einreichungen | Massengut-Exportterminal |
Lithium / Batterie Mineral | $150K-$250K | WEF, 2023 | Spodumen/Sole-Öfen |
Das bedeutet, dass sich alle Fix- und Betriebskosten, die mit dieser Mine verbunden sind, weiter auftürmen - bei einem Durchsatz von 0, was sich direkt auf das Endergebnis auswirkt.
Daher müssen Wartungsteams, Anlagenmanager und Zuverlässigkeitsexperten unbedingt einen klaren, zuverlässigen Überblick darüber haben, welche Teile und Anlagen kritisch sind.
Kritikalitätsbewertungen werden sowohl auf einer Vermögen sowie eine Ersatzteilstandund werden in der Regel mit einer Punktzahl von 1-10 bewertet, wobei 10 sehr kritisch ist.
Sie werden auf der Grundlage von Konsequenzen und Risiken abgewogen;
In der Regel handelt es sich dabei um eine manuelle Aufgabe, die von den Teams für Zuverlässigkeit und Anlagenverwaltung geleitet wird und bei der die Teams für Wartungsarbeiten und Beschaffungsplanung mitwirken.
Die Einschränkungen bei diesem Ansatz;
Statisches Scoring
Es berücksichtigt keine dynamischen Faktoren wie Änderungen der Vorlaufzeiten von Lieferanten oder die Interoperabilität von Teilen.
Expertenabhängigkeit
Der Prozess ist zeitaufwändig und stützt sich stark auf das Wissen eines Teams, oft ohne Gegenprüfung.
Blinde Flecken der Obsoleszenz
Teile, die sich dem Ende ihres Lebenszyklus nähern oder bei denen ein Beschaffungsrisiko besteht, werden selten rechtzeitig erkannt.
Warum die Vorlaufzeit von Lieferanten alles verändert
Ein als "kritisch 6" eingestuftes Teil mit einer 2-wöchigen Vorlaufzeit birgt ein ganz anderes Risiko als das gleiche Teil mit einer 26-wöchigen Vorlaufzeit von einem OEM aus Übersee.
Statische Kritikalitätsmodelle erfassen diesen Unterschied nur selten. Nachfolgend finden Sie typische Vorlaufzeiten, die direkt in Entscheidungen über die Lagerhaltung einfließen sollten:
| Teil Kategorie | Typische Vorlaufzeit | Risiko-Level | Empfohlene Besatzstrategie |
|---|---|---|---|
| Verbrauchsmaterial (Filter, Riemen) | 1 bis 4 Wochen | Niedrig | Min/Max mit lokaler Lieferantenvereinbarung |
| Mechanische Standardteile | 4 bis 12 Wochen | Mäßig | Bestellpunkt (ROP) mit Sicherheitsbestandspuffer |
| OEM-spezifische Komponenten | 12 bis 26 Wochen | Hoch | Vor Ort halten; jährliche Überprüfung im Vergleich zur Kritikalitätsbewertung |
| Langlebige Kapitalersatzteile | 26 bis 52+ Wochen | Kritisch | Versicherungsersatzteile; Pflichtlager ohne Rücksicht auf die Kosten |
Prädiktive Wartung
Fortschritte in der vorausschauenden Wartung und die Fähigkeit, Sensordaten zu interpretieren, haben dem Asset Management und den Wartungsteams Erkenntnisse darüber verschafft, welche Anlagen wahrscheinlich ausfallen werden und aus welchem Grund.
Dies geschieht im Allgemeinen, um Wartungsaufgaben zu priorisieren, bevor sie anfallen.
Diese Daten fließen jedoch nur selten in die Inventarisierungsstrategie ein, obwohl dies ohne weiteres möglich wäre.
Ein Beispiel: Wenn sich eine Maschine während des täglichen Gebrauchs über eine bestimmte Schwellentemperatur hinaus erhitzt, ist es wahrscheinlich, dass die Erhitzung durch ein bestimmtes Teil verursacht wird.
Die Überhitzung dieser speziellen Maschine wird durch den Ausfall von nur 2 Teilen in der Anlage verursacht.
Wenn diese Daten in die Bestandsverwaltungslösung eingespeist werden, werden diese neuen Informationen zu den "Verbrauchsbedarfsdaten" hinzugefügt.
Wie Sensordaten in die Inventarisierungsstrategie einfließen sollten
Das Ziel
Das Ziel der Bestandsverwaltung im Bergbau ist es, einfach sicherzustellen;
Primäres Ziel
Minimierung von Ausfallzeiten, insbesondere aufgrund von "Nichtverfügbarkeit von Ersatzteilen".
Sekundäres Ziel
Überschüssige tote Bestände vernichten
Minenbetrieb & Großinventar
Dabei handelt es sich um Inventare, die sich auf das "Produkt" selbst beziehen, und zwar in verschiedenen Phasen seines Lebenszyklus.
Run-of-Mine oder die "Roherz"-Lagerstätte selbst, die aus der Erde gewonnen, aber nicht zum Endprodukt verarbeitet wurde
Das Endprodukt ist das Kupferkonzentrat oder der Goldbarren selbst, die darauf warten, an den Endkunden oder einen Zwischenhändler zur weiteren Verarbeitung verschickt zu werden.
Bei der Aufrechterhaltung der Produktion und von Massenbeständen wie Halden und Run-of-Mine-Erz geht es weniger um logistische und Supply-Chain-Probleme als vielmehr um Blending und Buffer Management.
Das Ziel ist es, sicherzustellen, dass die Verarbeitungsanlage (Mühlen) trotz der inhärenten Schwankungen der Erde ein konsistentes Futter erhält.
Die wichtigste Strategie ist das Mischen für Konsistenz. Die Mühlen sind auf eine bestimmte Erzsorte und -härte kalibriert. Wenn die Beschickung zu stark schwankt, wird der chemische Rückgewinnungsprozess ineffizient, was zu Millionen an verlorenen Mineralien führt.
Um dies zu bewerkstelligen, halten die Minenarbeiter mehrere Lagerbestände mit unterschiedlichen Qualitäten (hoch, mittel und niedrig) vor, um einen "Designer-Feed" zu schaffen, der die Anlage mit Spitzengewinnungsraten laufen lässt.
Ein weiterer wichtiger Ansatz ist das Puffermanagement, das oft als die "Lunge" des Betriebs bezeichnet wird. Bergbau und Verarbeitung arbeiten in unterschiedlichen Rhythmen und es ist wichtig, beide zu entkoppeln, um eine unabhängige Kontinuität des Betriebs zu gewährleisten.
So kann es vorkommen, dass ein Lkw in der Grube eine Panne hat oder dass ein Brecher wegen Wartungsarbeiten außer Betrieb ist. Strategische Halden werden zwischen diesen Phasen angelegt, um sie zu entkoppeln.
Dadurch wird sichergestellt, dass ein zweistündiger Stillstand in der Mine nicht zu einem Stillstand der Mühle führt und umgekehrt ein Stillstand der Mühle die Mine nicht dazu zwingt, den Abbau zu stoppen.
Sortentrennung und Haldenrotation werden eingesetzt, um "Erzverlust" oder "Verwässerung" zu verhindern. Hochwertiges Erz wird niemals mit Abfall oder geringwertigem Material vermischt, es sei denn, es wird absichtlich gemischt.
Bei bestimmten Erzen, die sich an der Luft zersetzen oder oxidieren können, wenden die Manager auch ein "First-In, First-Out"-Prinzip (FIFO) an, das den Flotations- oder Laugungsprozess beeinträchtigen kann, wenn sie zu lange liegen bleiben.
Blending für Konsistenz
Es werden mehrere Lagerbestände unterschiedlicher Qualitäten unterhalten und gemischt, um einen konsistenten "Designer-Feed" zu schaffen, der die Anlage mit Spitzengewinnungsraten laufen lässt.
Puffer Management
Strategische Halden, die zwischen den einzelnen Etappen angelegt werden, entkoppeln den Abbau- und den Verarbeitungsprozess und schützen beide vor Unterbrechungen in der jeweils anderen Etappe.
Klassentrennung & Rotation
Hochwertiges Erz wird niemals mit Abfall oder marginalem Material vermischt, es sei denn, es wird absichtlich gemischt, um Erzverluste und Verwässerung zu vermeiden.
FIFO-Ansatz
Bestimmte Erze, die sich zersetzen oder oxidieren, wenn sie der Luft ausgesetzt werden, werden auf einer First-In, First-Out-Basis gefördert, um Störungen bei der Flotation oder Laugung zu vermeiden.
Ansatz zur Inventarverwaltung
Die Verwaltung der Bestände für das Stockpile ist eher ein "wissenschaftliches" Problem, aus der Wertperspektive verschiebt sich der Ansatz in Richtung Bestandsabgleich.
Da Schüttguthalden massiv und unregelmäßig sind, ist eine herkömmliche Zählung unmöglich. Moderne Betriebe setzen Drohnen ein, die mit LiDAR oder Photogrammetrie ausgestattet sind, um 3D-Modelle von Halden zu erstellen.
Dies ermöglicht eine äußerst genaue Berechnung des Volumens, die es dem Unternehmen in Verbindung mit den Laboruntersuchungen des Erzgehalts ermöglicht, den wahren "Lagerwert" des Inventars gegenüber den Interessengruppen und Steuerbehörden anzugeben.
| Methode | Volumen-Genauigkeit | Umfragezeit | Kosten pro Umfrage |
|---|---|---|---|
| Manuelle / Visuelle Schätzung | ±15 bis 25% | Tage | Niedrig |
| Traditionelle Bodenuntersuchung | ±5 bis 10% | Stunden bis Tage | Mäßig |
| Drohne mit Photogrammetrie | ±1 bis 3% | 30 bis 90 Minuten | Gering bis mäßig |
| Drohne mit LiDAR | ±0,5 bis 1% | 30 bis 60 Minuten | Mäßig bis Hoch |
Die Minen-zu-Mühlen-Optimierung ist der übergreifende Rahmen, der dies alles miteinander verbindet. Dabei wird der gesamte Fluss - von der Sprengung in der Grube bis zum fertigen Produkt - als ein einziges integriertes System behandelt.
Indem die Größe des Gesteins während der Sprengung (Fragmentierung) angepasst wird, kann die Mine die für das spätere Brechen benötigte Energie reduzieren und im Wesentlichen die Bestandsstufen zur Optimierung der Gesamtenergiekosten und des Durchsatzes nutzen.
Mine-to-Mill Systeme
Die drei wichtigsten M2M-Technologien
Systeme für Entwurf und Ausführung von Sprengungen
Diese Werkzeuge bewältigen die "erste Stufe der Zerkleinerung". Bei M2M geht es beim Sprengen nicht nur darum, Gestein zu bewegen, sondern auch darum, es für die Mühle vorzubereiten.
Operative Logik: Die Software berechnet die optimale Verteilung der Explosionsenergie anhand der Gesteinshärte. Sie verwendet hochpräzises GPS auf Bohrgeräten, um sicherzustellen, dass jedes Loch genau dort platziert wird, wo es das Modell vorgibt.
Systeme zur Fragmentierungsanalyse
Diese sind die "Sensoren" der M2M-Kette. Sie messen den Erfolg der Explosion.
Operative Logik: Mithilfe von Hochgeschwindigkeitskameras oder LiDAR, die auf Schaufeln oder Förderbändern installiert sind, verwendet die Software Algorithmen zur Kantenerkennung, um die Abmessungen jedes Gesteins in Echtzeit zu messen.
Geometallurgische Modellierung (Das "Blockmodell")
Dies ist die grundlegende Datenbank. Hier wird nicht nur aufgezeichnet, wo sich das Erz befindet, sondern auch, wie es sich in der Anlage verhalten wird.
Operative Logik: Die Software legt metallurgische Daten (Bindungsindex, Härte, Mineralogie) auf die 3D-Minenkarte.
Die wichtigsten Akteure und ihre Plattformen
| Unternehmen | Schlüssel Plattform / Software | Primärer Fokus |
|---|---|---|
| Orica | BlastIQ | Der Weltmarktführer im Bereich Strahlen. Die Software des Unternehmens konzentriert sich auf die digitale Optimierung von Sprengungen, um eine gleichmäßige Fragmentierung zu gewährleisten, die die Zahl der "Choke"-Ereignisse im Werk reduziert. |
| Hexagon Bergbau | Mine-to-Process (M2P) | Sie besitzen Split Engineering, den Industriestandard für Fragmentierungsanalysen. Ihre Suite verbindet die Minenplanung direkt mit den Verarbeitungssensoren. |
| Metso Outotec | Geminex | Konzentriert sich auf den Bereich "Mühle". Sie bieten eine fortschrittliche Prozesssteuerung (APC), die die Mahlkreise auf der Grundlage der von der Mine empfangenen Erzdaten anpasst. |
| Dassault Systèmes | GEOVIA (Surpac/MineSched) | Spezialisiert auf die 3D-Modellierung und kurzfristige Planung, die sicherstellt, dass die richtige "Mischung" von Erz zur richtigen Zeit an die Anlage geliefert wird. |
| RPMGlobal | XECUTE | Ein ultrakurzfristiges Planungstool. Es verwaltet den "Live"-Zeitplan von Lastwagen und Schaufeln, um sicherzustellen, dass der Anlage nie das Futter ausgeht (Buffer Management). |
| Maptek | BlastLogic | Ein hochleistungsfähiges System für die Genauigkeit von Sprengungen, das Sprengungen wie geplant mit Sprengungen wie gebaut abgleicht, um festzustellen, warum die Fragmentierung möglicherweise nicht funktioniert. |
Wie sie funktionieren: Die "Rückkopplungsschleife"
Diese Systeme arbeiten in der Regel in einem kontinuierlichen Zyklus über drei Abteilungen hinweg:
Die Grube (Drill & Blast)
Mit Orica oder Maptek entwerfen die Ingenieure eine Sprengung. Die Sensoren auf den Bohrtürmen (Measure While Drilling - MWD) stellen fest, dass das Gestein härter ist als das ursprüngliche geologische Modell vermuten ließ. Die Software passt den Sprengstoff Ladung in Echtzeit an.
Das Förderband (Fragmentierung)
Während sich das Erz zur Anlage bewegt, scannen Split-Engineering-Kameras das Gestein. Dabei wird festgestellt, dass der Feinanteil (kleine Partikel) geringer ist als erwartet. Diese Daten werden sofort an den Plant Manager weitergeleitet.
Die Mühle (Prozesskontrolle)
Das System empfängt den Alarm "geringe Feinanteile". Da die Mühle mehr arbeiten muss härter arbeiten muss, um die größeren Steine zu mahlen, verlangsamt die Software automatisch die Zufuhrrate und passt den Stromverbrauch der Kugelmühle an, um einen Überlastung des Mahlkreislaufs zu verhindern.
Die Quintessenz
Große Unternehmen wie Rio Tinto oder BHP verwenden diese nicht als eigenständige Tools. Sie integrieren sie in ein Integrated Operations Center (IOC).
Die Software dient als einzige Quelle der Wahrheit und stellt sicher, dass der Minenmanager nicht für "billige Sprengungen" belohnt wird, wenn diese billigen Sprengungen dazu führen, dass der Mühlenmanager das Doppelte für Strom und Verschleiß der Auskleidung ausgibt.
