I LKAB:s gruva i Malmberget spelar hissarna en nyckelroll. Med hjälp av en digital tvilling identifierades en hiss som en flaskhals. Utan att ändra något på hissen kunde en uppgraderad styrning djupt ner i berget öka den befordrade vikten i varje lyft med tio procent.
Varje dag lyfts omkring 50 000 ton gråberg och malm upp ur gruvan i Malmberget, strax norr om Gällivare. I hela gruvan finns fem hissar, eller bergspel på fackspråk.
David Nilsson arbetar bland annat med planering och förbättring av hela transportkedjan från brytningsfronten upp till ytan, via bergspelen. Över jord finns sovringsverket, där gråberget skiljs från de mineraler man vill åt.
Ett av David Nilssons verktyg är en digital simuleringsmodell för hela transportkedjan.
I modellen, som kan kallas en digital tvilling till verkligheten, kan han simulera flödena, registrera förändringar i många olika objekt som finns med i modellen och lätt jämföra hur förändringarna påverkar genomströmningen. Simuleringar i modellen är mycket effektivare än att göra beräkningarna manuellt.
Simuleringsmodellen har utvecklats tillsammans med teknikkonsulterna på Optimation, som jobbar med produktionsoptimering inom processindustrin. Med den digitala tvillingen går det bland annat att verifiera flaskhalsar, ställen som bromsar upp och där det finns ledig kapacitet både uppströms och nedströms i flödet.
Som en del av ett större projekt för att öka produktionen i hela gruvan från 18 till 20 miljoner ton per år fick David Nilsson och hans kollegor se närmare på hur transportkedjan kunde förbättras.
– Vi testade en rad olika grejer som vi simulerade. Att öka hastigheten på transportörerna eller bygga upp större buffertfickor, men alla åtgärder vi testade hade begränsad effekt. Det är väldigt uppenbart att bergspelen utgör en trång sektor, berättar David Nilsson.
De två viktigaste bergspelen hanterar tillsammans 80 % av gruvans produktion. Varje bergspel har två korgar, eller skippar. Medan en skip går upp går den andra ned för att fyllas. En skip rymmer åtta kubikmeter krossad malm och den får lastas med upp till 26 ton. Volymen är den primära begränsningen. Fyllningen görs från en ficka, en typ av container vars golv öppnas så innehållet faller ner i skippen.
Med den digitala tvillingen kunde David Nilsson bekräfta sin uppfattning att bergspelen var en flaskhals, som begränsade genomströmningen i hela transportkedjan upp till sovringsverket. Det fanns alltså ledig kapacitet, som kunde materialisera en större produktion, om bara bergspelen kunde leverera mer upp till ytan.
-Vi kunde inte göra skipparna större. Det finns inte plats för det. Hur kunde vi få upp de lastade vikterna utan att öka volymen på bergspelen?
Det gällde att finna ut ett sätt att utnyttja bergspelen så nära maxkapaciteten som möjligt. Då tittade David Nilsson och hans kollegor på densiteten, ifall massorna kunde göras tyngre i förhållande till volymen.
-I labbet testade vi att krossa materialet mer, men det gjorde ingen nytta för densiteten, snarare tvärtom faktiskt.
Mätningar av godsvikterna i en av fickorna 890 meter under jord visade att fyllningen av skipparna varierade överraskande mycket. Det verkade finnas en viss del luft i nästan varje lyft, men ibland överfylldes det istället.
Styrningen av materialflödet från transportbandet till fickan stoppade fyllningen baserat på höjd, innan fickan var full upp till kanten. Det var sällan maxvikten uppnåddes.
Höjden avlästes av en radar som mätte i bara en punkt. Det fanns ingen direkt mätning av volymen som lastades i fickan. Radaravläsningen av höjden var inte heller särskilt exakt och orimliga värden från mätningen i den kraftigt dammiga fickan måste filtreras bort.
Alternativet som man valde att testa tillsammans med teknikkonsulterna på Optimation blev en mer exakt mätning av volymen. Den mätningen skulle göras med Optimations eget mätsystem 3DPM, redan innan materialet landar i fickan. Tekniken använder kamera och laser för att läsa av materialets profil på transportbandet i farten, i en mindre krävande miljö.
Med materialets profil beräknas arean på ett tvärsnitt och tillsammans med rörelsen på transportbandet beräknas volymen som passerar på bandet under mätaren. När den ackumulerade volymen når åtta kubikmeter stoppar styrsystemet bandtransportören för att fickan är full, om den inte stoppats för att maxvikten nåtts.
Men först behövde David Nilsson ett beslutsunderlag för att motivera investeringen.
-Med tillgängliga data fick jag tre procent som trolig, möjlig genomsnittlig ökning till en optimalt fylld ficka, försiktigt räknat, berättar han. Vi simulerade en treprocentig ökning i skipparna och den lilla förändringen gav en treprocentig ökning i kapaciteten för hela transportkedjan.
En jämförelse mellan kostnaden för investeringen och vinsten av en ökad produktion i gruvan visade att åtgärden skulle bli lönsam om det så bara blev 0,1 procents ökning av flödena genom bergspelet.
-Det såg väldigt lovande ut redan där.
Efter startbeslut och installation av 3DPM-mätaren användes i början den gamla styrningen av fyllningen parallellt med den nya mätningen av volymen. Den mer pålitliga datainsamlingen pekade mot både en jämnare fyllning och mer än fem procents ökning mot optimal fyllning.
I februari 2026 driftsattes det nya systemet. Styrningen kopplades över från enpunktsmätningen av höjden i fickan till mätningen av volymen på transportbandet. Det visade sig att beräkningarna hade underskattat effekten.
-Sist jag tittade var ökningen i genomsnittlig vikt lite över tio procent jämfört med innan. På den nivån betalade sig investeringen efter bara fyra dagars drift.
Denna tioprocentiga ökning av flödet upp ur gruvan via fickan blev verklighet med bara denna förändring av mätning och styrning, utan någon annan ändring i arbetssätt eller bemanning, berättar David Nilsson.
Den mer exakta mätningen minskade istället behovet av manuellt arbete, genom att dra ner risken för överfyllnad, som tidigare orsakade spill som blev liggande och till slut måste hanteras manuellt.
När detta skrivs pågår arbetet med att installera den nya mätningen på fler av de totalt tio likande fickorna i gruvan. De fyra viktigaste fickorna hanterar 80 procent av hela gruvans produktion. En ökning av hanterad mängd där med tio procent, bara tack vare bättre mätning, kan alltså bidra till en ökning i produktionen med åtta procent för hela gruvan.
Text Jan Östlund
Bildgalleri Foto: LKAB
