ARS, Asia Pacific 2006

Transcrição

ARS, Asia Pacific 2006
Kuala Lumpur
Track 2 Session 12
A Case Study of Copper Mining
System Reliability, Maintainability
and Availability Analysis
Claudio Caiani Spanó
ReliaSoft Brasil
Introduction
Reliability, Maintainability and Availability
Analysis of a Copper Mining System,
including the Mining and Production
Process
z Background
z

Life Data Analysis
Reliability System Advanced
Repairable System Analysis
Monte Carlo Simulation
Claudio Caiani Spanó, ReliaSoft Brasil
Track 2 Session 12
Slide Number: 2
Agenda
Overview of the Sossego Mine – 5 minutes
z Background – 15 minutes
z Case Study – 40 minutes
z Questions – 10 minutes
z
Track 2 Session 12
Slide Number: 3
Localization – Sossego Mine
Ponta da Madeira
Pará
N
São Luís
Hidroelétrica
de Tucuruí
Carajás
Terminal
Ferroviário
Salobo
Alemão
Carajás
Marabá
Parauapebas
Flonaca
Brasil
Ni Vermelho
Alvo 118
Cristalino
Sossego
Canaã dos
Carajás
Rio de Janeiro
0
Track 2 Session 12
1000 km
Slide Number: 4
Maranhão
São João
do Araguaia
Marabá
N
Rio Itacaiúnas
São Domingos
do Araguaia
Rebio
PA-150
Salobo
Brejo Grande
do Araguaia
Palestina
do Pará
46
Flonata
Ipojuca
55
Liberdade
Serra
Pelada
Igarapé
N1 APA
Gelado
Bahia
Mn
Azul
Flonaca
Carajás
N4
Parauapebas
Serra
Leste
Sereno
PA-275
Curionópolis
Eldorado
dos Carajás
São Geraldo
do Araguaia
Serra
Dourada
Serra Sul
São Félix
Cristalino
118
Piçarra
Sossego
Ni
Canaã dos
Vermelho Carajás
Tocantins
PA-279
São Félix
do Xingu
Água Azul
do Norte
Carajás
Sapucaia
Fe
Mn
Cu
Ni
Xinguara
Brasil
Au
Rio de Janeiro
Track 2 Session 12
Slide Number: 5
Track 2 Session 12
Slide Number: 6
Production – Sossego Mine
z
z
z
z
z
z
The Sossego Mine Will Produce 140,000 tons of
Copper a Year.
The Sossego Mine´s Proven Reserves Amount
to some 245 million Tons of Copper Ore.
The Concentrate from Sossego Contains About
30% Copper.
The Plant has the Capacity to Process 1,840
Tons of Ore an Hour.
CVRD´s Copper Projects Will be Producing
Approximately 650 tons a Year by 2010.
The Copper Projects Will Generate Some 3,800
Direct Jobs in All.
Track 2 Session 12
Slide Number: 7
Background
z Reliability
Block Diagrams (RBDs)
BA
S1
F
T1
[A] CA
Y
NF
2/2
S2
T2
BB
E
2/3
[S:1]
CB
D
BC
Standby
Container
B Event s
(Load
z Fault
Tree Diagrams (FTDs or FTA)
Top Event
OR
Mode A
Mode B
Mode C
OR
LS
SB
2/3
2/3
Y
S1
BA
OR
S2
T1
BC
BB
[A ]
CA
[S:1]
CB
F
E
D
T2
Track 2 Session 12
Slide Number: 8
Background – RBD vs. FTA
z
Blocks Conected in Series in the RBD
Methodology will be Represented with
the Logic Gate, OR, in the FTA.
Top Event
OR
A
B
C
Event A
Event B
Event C
A
B
C
Track 2 Session 12
Slide Number: 9
Background – RBD vs. FTA
z
Blocks Conected in Parallel in the RBD
Methodology will be Represented with
the Logic Gate, AND, in the FTA.
Top Event
C
A ND
S
A
B
E
Event A
Event B
Event C
A
B
C
Track 2 Session 12
Slide Number: 10
Background – Life Data Analysis
Truck Data.rw6
Modeling Engine Failures
z
Assume failure/repair info for a fleet
of 10 trucks is being monitored and
recorded.
Failure/Repair
T ruck
1
Engine Data
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Event
First Replacement
Second Replacement
Current Mileage
First Replacement
Second Replacement
Current Mileage
First Replacement
Second Replacement
Current Mileage
First Replacement
Current Mileage
First Replacement
Second Replacement
Third Replacement
Current Mileage
First Replacement
Current Mileage
First Replacement
Current Mileage
First Replacement
Second Replacement
Current Mileage
First Replacement
Second Replacement
Third Replacement
Current Mileage
First Replacement
Current Mileage
Mileage
Miles-to-failure
62874
95777
113266
33094
64111
106945
5811
47952
86366
74354
184755
48000
57760
83538
85758
28234
100281
14563
80052
28020
114452
117980
46014
66446
91035
127216
65165
78226
62874
32903
Miles w/out Failure
17489
33094
31017
42834
5811
42141
38414
74354
110401
48000
9760
25778
2220
28234
72047
14563
65489
28020
86432
3528
46014
20432
24589
Life Data Analysis
36181
65165
13061
Track 2 Session 12
Reliability &
Maintainability
Slide Number: 11
Background - Repairable Systems Analysis
z
z
“Repairable systems” are systems that have
components that can be repaired/replaced in
order to restore the system.
In the case of repairable systems, metrics other
than just reliability may be of interest.
Reliability provided us with the probability of success
of the entire system, up to a point in time of interest,
without looking at the question: “What happens if a
component failed and we fixed it ?”
z
Other metrics applicable to repairable systems
include:
Maintainability
Availability
Track 2 Session 12
Slide Number: 12
Overview
z
Modeling the System - RBD
Mining
Production Process
z
Collecting Data
Failure
Repair
z
Data Analysis - LDA
Reliability
Maintainability
z Results & Conclusions
z
Track 2 Session 12
Slide Number: 13
Overview
BA
S1
T1
Y
NF
S2
[A] CA
2/2
T2
F
BB
E
BC
D
B Events
(Load
2/3
[S:1]
CB
Standby
Container
Data
Base
Colecting Data
Failure/Repair
Data Analysis
Reliability & Maintainability
Results & Conclusions
Financial Benefits
Track 2 Session 12
Slide Number: 14
Mina.rb6
Mining
Caminhão
Caminhão
Caminhão
Perfuratriz
GD120
(2001)
Escavadeira
4100XPB
(3001)
Caminhão
Caminhão
Início
Perfuratriz
GD120
(2002)
Material
Detonado
Escavadeira
2300XPA
(3501)
Nó
Nó
Caminhão
Perfuratriz
SKS
(1501)
Perfuratriz
SKS
(1502)
Caminhão
Caminhão
Carregadeira
CAT994D
(3701)
Caminhão
Caminhão
Caminhão
Track 2 Session 12
Slide Number: 15
RDB – Mining / Perfuratrizes
Perfuratrizes (Drilling Machines - Blasting)
PF 2002
PF 2001
Elétrico
Estrutura
Frenagem
Iluminação
Locomoção
Lubrificação
Manutenção
Preventiva
Perfuração
Manutenção
Preventiva
1000h
Pneumático
Manutenção
Preventiva
500h
Outros
Acionamento
Elétrico
Estrutura
Manutenção
Preventiva
250h
PF 1501
Direção
Estrutura
Lubrificação
Motor
de
Combustão
Manutenção
Preventiva
Perfuração
Manutenção
Preventiva
2000h
Pneumático
Manutenção
Preventiva
1000h
Hidráulico
Lubrificação
Pneumático
Sustentação
Outros
Manutenção
Preventiva
Manutenção
Preventiva
1500h
Manutenção
Preventiva
1000h
Manutenção
Preventiva
500h
PF 1502
Hidráulico
Manutenção
Preventiva
500h
Outros
Elétrico
Estrutura
Hidráulico
Locomoção
Motor
de
Combustão
Manutenção
Preventiva
Manutenção
Preventiva
250h
Track 2 Session 12
Perfuração
Pneumático
Manutenção
Preventiva
20000h
Manutenção
Preventiva
250h
Caminhão
Outros
Manutenção
Preventiva
750h
Manutenção
Preventiva
50h
Slide Number: 16
RDB – Mining / Escavadeiras
Escavadeiras (Excavators)
ES 3001
Elevação
Escavação
Estrutura
Força
Pneumático
Lubrificação
Locomoção
Giro
Outros
Manutenção Manutenção Manutenção Manutenção
Preventiva Preventiva Preventiva Preventiva
250h
1000h
750h
500h
ES 3501
Elétrico
Escavação
Estrutura
Força
Giro
Outros
Refrigeração
ES 3701
Lubrificação
Preventiva
1000h
Locomoção
Iluminação
Preventiva
500h
Preventiva
250h
Escavação
Estrutura
Frenagem
Locomoção
Lubrificação
Motor
de
Combustão
Transmissão
Outros
Preventiva
Track 2 Session 12
Slide Number: 17
RDB – Mining / Trucks
Trucks
CA 4000 01 to 11
Direção
Elevação
Estrutura
Frenagem
Iluminação
Pneumático
Motor
de
Combustão
Lubrificação
locomoção
Implemento
Transmissão
Preventiva-Outros
Track 2 Session 12
Outros
Preventiva
Slide Number: 18
z Production
Planta.rb6
Process
Moagem
Britagem
Filtragem
Espessamento
Flotação
Preventiva
Mensal
Água
Bruta
Track 2 Session 12
Água
de
Ar
Comprimido
Energia
Elétrica
Slide Number: 19
RDB – Process / Britagem
Britagem
(Crushing)
Preventiva
Semanal
[A] Britador
Giratório
(2051-BR-01)
Correia de Alimentação
Pilha (2101-TC-02)
Alimentador
(2051-AL-01)
Correia de
Sacrifício
(2051-TC-01)
Correia de 4 km (2101-TC-01)
[S:1] Pilha Pulmão
Britagem
Track 2 Session 12
Slide Number: 20
RDB – Process / Moagem
Moagem (Pyro Processing)
Alimentadores de
Sapata (2201-AL-01)
Início
Alimentadores de
Sapata (2201-AL-02)
1/3
Alimentação SAG
(2202-TC-01)
Alimentadores de
Sapata (2201-AL-03)
Moinho SAG
(2251-MO-01)
Moinhos de
Bolas
(2251-MO-02)
[A]
Rebritagem
[A]
Peneira
(2251-PE-01)
Preventiva
(4
meses)
Correia
(2301-TC-01)
[S:1]
Peneira
(2251-PE-01R)
Peneiras
Caixa
(2251-CX-01)
[S:1]
Estoque
Ciclones
Moagem
(2251-CS-01
E 02)
1/2
Distribuido
(2251-DV-02)
Moinhos de
Bolas
(2251-MO-03)
Rebritagem
Track 2 Session 12
Slide Number: 21
RDB – Process / Flotação
Flotação (Flotation)
Distribuidor
(2351-DT-01)
Flotação
Rougher
(2351-MF-01
e 02)
Caixa
(2351-CX-01)
Ciclones
Flotação
(2351-CS-01
e 02)
Caixa
(2351-CX-04)
Flotação
Cleaner
(2351-MF-04)
Caixa
(2351-CX-02)
Track 2 Session 12
Flotação
Scanvenger
(2351-MF-03)
Slide Number: 22
RDB – Process / Espessamento
Espessamento (Smelting)
[A]
Bomba
(2451-BP-01)
Espessador
(2451-EP-01)
Tanque (2551-TQ-10)
[S:1]
Bomba
(2451-BP-01R)
Bombas
Track 2 Session 12
Slide Number: 23
RDB – Process / Filtragem
Filtragem (Filtering)
[A]
Bombas
(2551-BP-10R)
Filtro
Prensa
(2551-FL-02)
1/2
Embarque
[S:1]
Bombas
(2551-BP-10)
Filtro
Prensa
(2551-FL-01)
Bombas
Track 2 Session 12
Slide Number: 24
Colecting Datas – Failure/Repair
Mining
Production Process
Data Base
KM
Data Base
DESPACHT
Historical
From June 2004
to February 2005
9 Months
Track 2 Session 12
Slide Number: 25
Data Analysis - LDA
Failure
Data
Life Distribuition
(Reliability)
Repair
Data
Repair Distribuition
(Maintainability)
Cab e ç o t e
(Cab e ç o t e
Ro t at ivo )
Preventive
Maintenance
Information
Track 2 Session 12
Slide Number: 26
Data Analysis – Cabeçote (Headstock)
Reliability
ReliaSoft's Weibull++ 6.0 - www.Weibull.com
Probability Density Function
0,03
Weibull
Perfuração-CabeçoteRota-C
0,5
0,6
β
99,00
6,0
3,0
2,0
1,6
1,4
1,2
1,0
0,9
0,8
0,7
Probability - Weibull
Weibull
Perfuração-CabeçoteRota-C
W2 MLE - RRM K-M
F=48 / S=0
W2 MLE - RRM K-M
90,00
F=48 / S=0
CB[FM]@90,00%
2-Sided-B [T2]
0,02
η
50,00
f(t)
Unreliability, F(t)
0,01
0,01
10,00
5,00
5,00E-3
ReliaSoft Brasil
8/5/2005 23:23
1,00
0,10
1,00
10,00
Time, (t)
100,00
β=0,7306, η=96,7215
1000,00
ReliaSoft Brasil
8/5/2005 23:24
0
0
60,00
120,00
180,00
Time, (t)
240,00
300,00
β=0,7306, η=96,7215
Track 2 Session 12
Slide Number: 27
Data Analysis – Cabeçote (Headstock)
Maintainability
Probability Density Function
1,60
Lognormal
Perfuração-CabRotativo-Ca
5,5
4,75
4,0
3,25
2,5
1,75
1,0
0,25
−0,5
−1,25
99,90
−2,0
Probability - Lognormal
Lognormal
Perfuração-CabRotativo-Ca
L2 MLE - SRM K-M
F=48 / S=0
L2 MLE - SRM K-M
F=48 / S=0
CB[FM]@90,00%
2-Sided-B [T2]
1,28
f(t)
Unreliability, F(t)
0,96
σ
μ
50,00
0,64
σ
0,32
10,00
5,00
ReliaSoft Brasil
8/5/2005 23:44
1,00
0,10
1,00
10,00
Time, (t)
μ=0,0053, σ=1,9141
100,00
ReliaSoft Brasil
8/5/2005 23:45
0
0
1000,00
2,00
4,00
6,00
Time, (t)
8,00
10,00
μ=0,0053, σ=1,9141
Track 2 Session 12
Slide Number: 28
Weibull
BA
S1
T1
Y
NF
S2
β, η
F
[A] CA
2/2
T2
Evento
A
BB
BC
E
Lognormal
2/3
D
B Event s
(Load
Evento
B
[S:1]
CB
μ, σ
Evento
n
f(t)
Qi
Exponencial
Standby
Container
Sistema A
λ
or MTBF
• Mean Availability
• Expected Number of Failures
• RS FCI Index
Simulation: 9 months (6,480 hours)
Track 2 Session 12
Slide Number: 29
Validation – RBD and Data
To validate the
results, we need
to validate the
RDB configuration
and the data.
z To do that, we
need to compare
the simulation
results with the
field information.
z
Perfuratriz 1502
304 Failures
Simulation - Estimated
308 Failures
Historical - Real
Track 2 Session 12
Slide Number: 30
Results & Conclusions
Track 2 Session 12
Slide Number: 31
Results & Conclusions – Mining Availability
z
Mining – Mean Avaliability
Caminhão
Caminhão
Caminhão
Perfuratriz
GD120
(2001)
Escavadeira
4100XPB
(3001)
Caminhão
Caminhão
Point Availability Plot
Início
Perfuratriz
GD120
(2002)
Material
Detonado
Escavadeira
2300XPA
(3501)
Perfuratriz
SKS
(1501)
1,000
A - Mina
Perfuratriz
SKS
(1502)
Nó
Caminhão
Nó
Caminhão
Caminhão
Carregadeira
CAT994D
(3701)
Caminhão
Caminhão
Caminhão
0,800
0,600
A(t)
Mean Availiability
86,16%
0,400
0,200
6480,000
5184,000
Time, (t)
3888,000
2592,000
1296,000
0,000
0,000
Pantelis Vassiliou
ReliaSoft
9/5/2005
00:24:12
Track 2 Session 12
Slide Number: 32
Mining: 86,16%
85,11%
C aminhão
77,44%
98,33%
C aminhão
C aminhão
P erfuratriz
G D 120
(2001)
E scav adeira
4100XP B
(3001)
C aminhão
C aminhão
Início
P erfuratriz
G D 120
(2002)
M aterial
D etonado
E scav adeira
2300XP A
(3501)
P erfuratriz
S KS
(1501)
P erfuratriz
S KS
(1502)
Nó
C aminhão
Nó
C aminhão
C aminhão
C arregadeira
C A T 994D
(3701)
C aminhão
C aminhão
C aminhão
Track 2 Session 12
Slide Number: 33
Perfuratrizes: 77,44%
77,16%
P e rf u ra t riz
GD120
(2 0 0 1 )
87,10%
In íc io
P e rf u ra t riz
GD120
(2 0 0 2 )
M a t e ria l
D e t o n ad o
64,97%
P e rf u ra t riz
SKS
(1 5 0 1 )
39,18%
P e rf u ra t riz
SKS
(1 5 0 2 )
Track 2 Session 12
Slide Number: 34
Excavators: 98,33%
71,67%
Escavade ira
4 1 0 0 XP B
(3 0 0 1 )
73,73%
Mat e rial
De t o nado
Escavade ira
2 3 0 0 XP A
(3 5 0 1 )
Nó
83,13%
Carre gad e ira
CA T 9 9 4 D
(3 7 0 1 )
Track 2 Session 12
Slide Number: 35
Trucks: 85,11%
Caminhão
Caminhão
Caminhão
86,28%
Caminhão
Caminhão
block
Caminhão
Minerio
Bruto
Caminhão
Caminhão
Caminhão
Caminhão
Caminhão
Track 2 Session 12
Slide Number: 36
Results & Conclusions – RS FCI Index
RS FCI
17,772
Availability
100%
50%
14,218
0%
10 item(s)
10,663
7,109
3,554
0,000
Pantelis Vas...
ReliaSoft
9/5/2005
09:46:08
Farol
Preventiv...
Carroceria
Preventiva
Corrimão
Mangueira
Outros
Preventiva
Track 2 Session 12
Mangueira
Retrovisor
Slide Number: 37
Results & Conclusions – Process Availability
z Process
– Mean Avaliability
Ciclones
1A
Ciclones
1B
Cicl ones
1A
Ciclones
1C
Nó
Point Availability Plot
Bomba s
1A
Ciclones
1B
Ciclones
1D
Flotaçã o
Rougher
Ciclones
1E
Ciclones
1C
Flotaçã o
Rougher
Flotaçã o
Rougher
Bomba s
2A
Ciclones
1F
Flotaçã o
Rougher
Ciclones
1G
[A] Britador
Giratóri o
1,000
Planta
Correia de Al imentaçã o
Pilha
[A]
Peneiras
A
Correia de
Sacrifíci o
Correia de 4 km
Alimentadores de
Sa pata 2
Alimentadores de
Sa pata 3
Alimentação SAG
Correia
New
Node
Moi nhos
Verticais
Flota ção
Clea nerA
Flota ção
Clea nerB
Cicl ones
1F
Moinhos de
Bolas A
[A]
Rebritagem
[A]
Bombas
3A
Flotação
Rougher
Caixa
New
Node
Caixa 1
Moinho SAG
[S:1]
Peneiras
B
New Container
Ciclones
1D
Cicl ones
1E
Flotação
Rougher
Ciclones
1H
Alimentadores de
Sa pata 1
Alimentador
New
Node
Flotaçã o
Rougher
Cicl ones
1G
Ca ixa 2
Ca ixa
Moinhos de
Bolas B
[A]
Bombas
6A
Flota ção
Clea nerB
[S:1]
Bombas
5B
New Container
New Conta iner
Flota ção
Clea nerB
Ciclones
1B
Flota ção
Rougher
Nó
Ciclones
1K
Ciclones
1L
Flota ção
Rougher
New
Node
Ciclones
1C
Flota ção
Rougher
Bomba s
2A
Bomba s
1B
Ciclones
1D
Flotação
Rougher
Flota ção
Clea nerB
New
Node
Moi nhos
Verticais
Ciclones
1M
Flotação
Rougher
Ciclones
1N
Ciclones
1O
0,800
Ciclones
1E
Ciclones
1F
Ciclones
1G
Ciclones
1P
A(t)
0,600
Mean Availiability
56%
0,400
0,200
0,000
0,000
1296,000
2592,000
3888,000
5184,000
Pantelis Vassil
ReliaSoft
9/5/2005
09:36:20
6480,000
Time, (t)
Track 2 Session 12
Emba rque
[S:1]
Bombas
6B
New Contai ner
Ciclones
1J
[S:1] Pilha Pulmão
Filtro
PrensaA
Pilha de
Concentrado
[S:1]
Bombas
3B
Ciclones
1A
Flota ção
Rougher
[A]
Bombas
5A
Espessador
Caixa 3
Flota ção
Rougher
Ciclones
1I
[S:1]
Estoque
New Container
Flota ção
Clea nerB
Slide Number: 38
New Container
Filtro
PrensaB
Results & Conclusions – Process Availability
Process: 56%
83,72%
72,61%
Moagem
Britagem
92,59%
91,48%
99,20%
Filtragem
Espessamento
Flotação
97,03%
Preventiva
Mensal
Água
Bruta
Água
de
Ar
Comprimido
Energia
Elétrica
98,58%
Track 2 Session 12
Slide Number: 39
Results & Conclusions – RS FCI Index
RS FCI
39,040
Availability
100%
50%
31,232
0%
10 item(s)
23,424
15,616
7,808
0,000
Pantelis Vas...
ReliaSoft
9/5/2005
09:44:02
Britagem
Eletroelet...
Mecânica...
Mecânia ...
Eletroelet...
Mecânica...
Sobreten...
Eletroelet...
Track 2 Session 12
Mecânica...
Mecânica...
Slide Number: 40
Summary
z
From now on, using the model, CVRD can
analyze any kind of change they intend to
implement into the process, and check out if
those changes will make sense in terms of
production and money.
z
Making decisions using Quantitative Analysis
instead of Feeling can make a difference of
millions of dollars.
Track 2 Session 12
Slide Number: 41
Where to Get More Information
Life Data Analysis Reference, ReliaSoft
Publishing, 2000.
z System Reliability Reference, ReliaSoft
Publishing, 2003.
z www.weibull.com
z Software Analysis:
Weibull++
BlockSim
z
Track 2 Session 12
Slide Number: 42
Presenter’s Biographical Sketch
z President of ReliaSoft Brasil
z Tel: +55 11 2177-5456
z [email protected]
z
Track 2 Session 12
Slide Number: 43

ARS, Asia Pacific 2006

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