Bergbau 4.0: Wie Technologie eine Branche verändert

Klimatisierte Steuerzentralen ersetzen den Dreck und die Hitze der Mine. Statt Menschen platzieren Roboter die nötigen Sprengstoffe. Sogar Minenwägen werden von autonomen Baggern beladen, lasergestützt gewogen und – angetrieben von nachhaltig produzierter Energie – an die Oberfläche befördert. Doch woher kam dieser Druck zur Digitalisierung in einer der ältesten Industrien überhaupt?

Die kurze Antwort: Sicherheit. Für die technologieaffine Branche, die weltweit über eine Million Menschen beschäftigt, ist sie überlebenswichtig. Unternehmen der Bergbauindustrie haben schon immer so gut es geht Kosten reduziert und ihre Produktivität erhöht. Doch wie weit ist der Prozess schon fortgeschritten? Und welche Herausforderungen und Möglichkeiten werden sich durch Innovationen wie Digitalisierung, KI und Automatisierung noch ergeben?

Digitalisierung: Vom Hüttenwerk bis zum Hafen

Durch die Digitalisierung der Bergbauindustrie können Mitarbeiter nun von überall den Rohstofftransport im Bergwerk kontrollieren – über tausende Kilometer oder sogar Kontinente hinweg. Doch der Weg bis hierhin war nicht leicht – eine Kombination verschiedenster Systeme und ein Umdenken in Bezug auf den Umgang mit Sensordaten waren vonnöten.

Die Unternehmen mussten alle Geräte und Systeme – inklusive Sensoren und Aktoren – über das Internet of Things (IoT) verbinden. Auch cloudbasierte Plattformen mussten implementiert werden. Der Vorteil: Auf Basis sämtlicher Informationen aller Gruben und Hütten können Entscheidungen viel schneller getroffen werden – und das nicht nur innerhalb der Leitwarte. Per IoT vernetzte Bergwerke verwenden zunehmend digitale Zwillinge der eingesetzten Geräte und Anlagen und stellen darüber alle Daten bereit, die für die Optimierung nötig sind – vom Produktionsablauf bis hin zur Instandhaltung.

Diese Vernetzung hat aber auch ihre Nachteile. Unabhängige Systeme sind zwar weniger anfällig gegenüber Cyberattacken. Doch mit der Integration in die Leitwarten entstehen neue Bedrohungen. Allein 2018 wurden 54 Prozent der Metall- und Bergbauunternehmen zum Opfer eines schwerwiegenden Cybersecurity-Zwischenfalls.

Doch zurück zum Bergwerk: Dort setzen die Unternehmen verstärkt auf künstliche Intelligenz (KI), beispielsweise beim Transport vom Werk zum Hafen über Förderbänder, Lastwägen und Schienen. Werden all diese Wege vernetzt und überwacht, kann das die Sicherheit und die Effizienz erhöhen. Häfen arbeiten dank integrierter Lieferketten schon um ganze 20 Prozent effektiver. Australien hat als zweitgrößter Erz-Exporteur weltweit für einen großen Aufschwung der Industrie gesorgt.

KI erhöht Effizienz

Inzwischen erstellen Unternehmen digitale Modelle ihrer Bergwerke, indem sie alle dafür notwendigen Daten sammeln und von Algorithmen durchrechnen lassen. Einer fast erschöpften Mine in Arizona ließ sich so wieder neues Leben einhauchen. Dazu wurden einer KI historische Daten zur Verfügung gestellt. Ihr daraus abgeleiteter Vorschlag: den Brenner mit der doppelten Menge an Erz versorgen. Die Ingenieure folgten dem Rat skeptisch. Und siehe da: Das Bergwerk ist wieder in Betrieb und hilft dabei, den Kupferbedarf der Welt zu decken. Der einmal entwickelte Algorithmus ist nicht perfekt, er wird kontinuierlich von Ingenieuren angepasst. Und zumindest in diesem Beispiel sollte sich die KI nicht mit Optimierungen der Sicherheitssysteme beschäftigen – die blieb weiterhin in Menschenhand.

Der Weg ist also noch lang, doch schon jetzt hat sich gezeigt: Mit den richtigen Informationen kann eine KI helfen, wichtige Prozessentscheidungen zu treffen. In einer Branche, die so sehr auf Kostensenkung und Effizienzsteigerung bedacht ist, können KI und Big Data einen riesigen Unterschied machen.

Die Generation der Automatisierung

Werden Automatisierung und KI zu Arbeitsplatzverlust führen? Vielleicht sogar im Gegenteil. Denn jemand muss die neue Technologie schließlich steuern. Ein Nebeneffekt ist in jedem Fall, dass sich der Mensch nicht mehr in gefährliche Gebiete begeben muss, was zur Sicherheit beiträgt.

An der Syama Underground-Mine in Mali kann man den positiven Effekt der Automatisierung besonders gut erkennen: Die Mine wurde mit Glasfaserkabeln vernetzt, was den Übergang von einem unterirdischen Erztransport mit laserbasierter Navigation zum oberirdischen Transport per GPS erleichtert. Tatsächlich sind durch die Beschaffenheit der Mine bestimmte wiederkehrende Aufgaben wie Bohrungen und Transporte effizienter geworden. Auch die Sicherheit wurde verbessert, indem Belüftungssteuerungen mit Fahrzeugsensoren vernetzt wurden – jetzt passen sich die Lüftungssysteme automatisch an, bevor die Luft einen gesundheitsgefährdenden Zustand erreicht.

Die Bergbauindustrie kann nicht mehr länger als alt und verstaubt gelten. Als eine Branche, in der Innovationen unter der Oberfläche verborgen bleiben. Heute halten Bergwerke Schritt mit neusten technologischen Entwicklungen. Ohne die Sicherheit jemals außer Acht zu lassen.