L’exploitation minière autonome est en vogue dans toute l’industrie. Pourtant, son adoption rencontre encore des obstacles, notamment en ce qui concerne les procédés d’ordonnancement de la mine qui, en termes simples, indiquent aux véhicules où aller et à quel moment. L’ordonnancement est encore principalement effectué de manière manuelle. Toutefois, avec l’avènement de l’ordonnancement automatisé, on devrait pouvoir ramener les travailleurs à la surface et les éloigner des environnements souterrains dangereux.

Dans une nouvelle étude intitulée Short-term Underground Mine Scheduling: An Industrial Application of Constraint Programming (l’ordonnancement à court terme dans les mines souterraines : une application industrielle de la programmation par contraintes), Max Astrand, ingénieur principal en recherche et développement (R&D) au sein de l’entreprise suisse ABB, expliquait que le procédé d’ordonnancement à court terme dans les mines permet d’augmenter le rendement dans une partie essentielle de la chaîne de planification des mines souterraines.

Les plans d’ordonnancement à court terme constituent le fondement des calendriers opérationnels de la production et de l’exploitation d’une mine. D’une part, cette planification rend les plans de mines à long terme plus réalisables et, d’autre part, elle garantit un flux régulier de produits, ce qui permet aux sociétés de satisfaire leurs objectifs de production.

Dans le même temps, cependant, ces plans deviennent un obstacle dans la chaîne de planification. Les mines modernes se tournent progressivement vers les équipements automatisés et les machines semi-automatisées. Ainsi, ce sont encore des hommes et femmes qui programment ce que fait la machine, quand elle le fait et où elle le fait. L’ordonnancement étant une activité humaine, il est assujetti aux erreurs humaines, sans parler de sa nature chronophage. La recherche de M. Astrand se rapproche de l’automatisation totale du processus de programmation vers une solution présentant le moins de risques ou d’erreurs possibles.

« En l’automatisant, on peut réagir plus rapidement aux perturbations affectant les processus tels que des retards dans les tâches ou des pannes sur machine », indiquait M. Astrand.

Ses travaux de recherche présentent un algorithme d’ordonnancement dans les mines qui s’inspire de l’intelligence artificielle (IA), de la recherche opérationnelle et de l’informatique pour mettre au point une méthode baptisée « programmation par contraintes ». Cette méthode n’est pas nouvelle pour les procédés industriels. De nombreuses autres industries l’utilisent fréquemment.

En termes simples, la programmation par contraintes consiste à préciser un problème par le biais des contraintes qu’il doit satisfaire. Un algorithme utilisant la programmation par contraintes utilisera les contraintes données pour réduire les valeurs possibles de la décision à prendre, diminuant par là même le nombre de mesures à prendre. Les déductions tirées de la première décision se propagent ensuite à d’autres variables de décision, jusqu’à ce qu’une solution satisfaisant toutes les contraintes soit trouvée.

La programmation par contraintes est devenue une technologie importante pour la résolution des problèmes combinatoires complexes dans toute une gamme de domaines d’application. M. Astrand citait en exemple l’utilisation de la programmation par contraintes pour automatiser l’attribution d’une porte d’embarquement à l’aéroport de Hong Kong. Ce genre de programmation sert aussi à créer des plans pour l’un des plus grands centres d’expédition par conteneurs au monde à Singapour, et elle génère l’emploi du temps quotidien du réseau ferroviaire public aux Pays-Bas. Il va sans dire que cette méthode n’est pas nouvelle et a été totalement testée et utilisée dans la vie quotidienne.

« Grâce à ces méthodes, on peut non seulement construire des calendriers rapidement, mais aussi mieux planifier en faisant bon usage des ressources disponibles », indiquait M. Astrand.

En utilisant la programmation par contraintes, une société peut automatiser la construction du calendrier, répondre aux problématiques liées au moment, à la manière et au lieu où sont menées des centaines d’activités en une fraction de seconde, sans introduire de conflits de ressources. Manuellement, ce genre de tâches prendrait normalement des heures. D’après M. Astrand, cette programmation permettra d’améliorer la productivité à la mine de jusqu’à 12 %, tout en assurant la sécurité des opérations. « Dans une industrie où tout gravite autour du flux de production et où chaque pourcentage compte, c’est une occasion unique de maintenir les exploitations minières dans un contexte où les coûts augmentent. »

L’utilisation d’un planificateur de tâches à court terme a des avantages et permet à une société d’économiser du temps et de l’argent, déclarait M. Astrand. « Le planificateur de tâches peut insister sur le processus décisionnel à un plus haut niveau, ajuster la conformité au plan mensuel et ce genre de choses, plutôt que de passer la journée entière à résoudre des problèmes dans l’urgence. »

Dans le secteur minier, les choses tournent mal assez souvent, et l’ordonnancement manuel laisse une marge plus grande à l’erreur avec des calendriers conservateurs. « Pour éviter de se retrouver dans des situations où l’on doit reprogrammer, on introduit ce genre de tampon artificiel dans notre calendrier. Ces tampons, lorsqu’ils ne sont pas exploités, sont comme des occasions manquées pour la production », ajoutait M. Astrand.

L’utilisation d’algorithmes d’ordonnancement performants permet aux sociétés minières de se rapprocher d’une exploitation totalement automatisée de leurs mines. Les environnements souterrains dangereux pourraient bientôt devenir une notion du passé si l’on poursuit notre quête de l’exploitation minière autonome.

« Le véritable problème de l’ordonnancement à court terme devient plus complexe lorsqu’on va plus loin, et les planificateurs manuels, qui sont actuellement au bout de leurs capacités en termes de ce qu’ils peuvent gérer, ont plus de difficulté à faire face à l’avenir », indiquait M. Astrand. « Cela devrait devenir de plus en plus important alors que les mines sont toujours plus profondes. »

Traduit par Karen Rolland