Unterstützung eines Bergbauunternehmens bei der Optimierung seiner Logistik
Die East Mining Company fördert Kohle im Tagebau – ein komplexer Prozess, bei dem die Kohle nicht nur abgebaut, sondern auch aufbereitet, zwischengelagert und dann auf dem Land- oder Seeweg ausgeliefert werden muss. Und wir sprechen hier von Millionen von Tonnen Kohle pro Jahr.
Ein so großes Unternehmen hat natürlich seine eigene IT-Abteilung. Bei East Mining ist dies ein Expertenteam, das sich um interne Aufgaben wie Vernetzung und technische Ausrüstung kümmert, Geschäftsbereiche bei der Automatisierung unterstützt und Auftragnehmer mit dem richtigen Technologiepaket für einzelne Aufgaben ausfindig macht.
Als sie also einen neuen Dienst für das Fahrstreckenmanagement benötigten, wandten sie sich an Evrone.
Das Problem: Die alte Lösung funktionierte, verfügte aber nicht über die erforderlichen Funktionen
East Mining baut Kohle im Tagebauverfahren ab. Das bedeutet, dass sie nicht unter der Erde arbeiten, sondern direkt von der Oberfläche aus nach unten graben, um Kohleschichten freizulegen und die Kohle abzubauen. Das Ergebnis sind riesige, trichterförmige Gruben unter freiem Himmel, die durch eine Reihe sich ständig ändernder Straßen miteinander verbunden sind.
Es wird ständig in verschiedenen Bereichen gearbeitet, sodass sich die Routen in den einzelnen Abschnitten täglich ändern. Die Straßen werden von speziellen Kippern, z. B. BelAZ-Lastern, genutzt, die größer als herkömmliche Kipper sind und 3–10 Mal mehr transportieren können. Das bedeutet aber auch, dass ihr Kraftstoffverbrauch wesentlich höher ist, sodass ihre Routen so effizient wie möglich gestaltet sein sollten, ohne Ausfallzeiten oder Verkehrsstaus.
Die Fahrzeugbewegungsdaten werden zur Analyse in 1-Sekunden-Intervallen erfasst. Die Disponenten nutzen diese Daten, um die Bewegungen aller Lkw zu visualisieren und mögliche Staus frühestmöglich zu ermitteln. Dann können sie einen Lkw auf eine andere Route umleiten oder eine neue Straße planen, um eine stark befahrene Strecke zu entlasten. Dies hilft dem Unternehmen, Kraftstoff und Arbeitskräfte einzusparen sowie den Durchsatz und die Gesamtmenge des transportierten Produkts pro Zeiteinheit deutlich zu erhöhen.
East Mining verfügte bereits über ein spezielles Programm zur Verwaltung seiner Routen, das jedoch nicht alle benötigten Funktionen bot. So wurden beispielsweise Straßen als einzelne Objekte bewertet, während man die Möglichkeit benötigte, Straßen in kleinere Abschnitte zu unterteilen. Daher wurde das Evrone-Team mit der Entwicklung eines neuen benutzerfreundlichen Dienstes beauftragt, der die Effizienz und den Wert des Unternehmens maximieren sollte.
Die Lösung: Ein neuer Dienst auf der Grundlage von Open-Source-Bibliotheke
Im Laufe von drei Monaten haben wir für die East Mining Company einen neuen Dienst für die Herstellung von Grubenstraßen entwickelt. Wir begannen mit Gesprächen mit dem technischen Team des Kunden und sammelten seine Bedürfnisse. Die Möglichkeit, Daten zu visualisieren, sollte beibehalten werden, während gleichzeitig mehrere neue Funktionen hinzugefügt werden sollten, darunter:
- eine Kartenbearbeitungsfunktion (Zeichnen neuer Straßen und Standorte);
- die Möglichkeit, das Verzeichnis der Straßen und Polygone zu verwalten;
- die Möglichkeit der Versionierung sowie
- eine Zugangskontrollfunktion.
Frontend
Für das Mapping haben wir eine frei zugängliche Bibliothek ausfindig gemacht, die den bisher von den Betreibern verwendeten ähnlich ist. Dann haben wir eine JS-Bibliothek für die Bearbeitung einzelner Elemente hinzugefügt. Die Benutzeroberfläche ähnelt nun der eines grafischen Bildbearbeitungsprogramms mit getrennten Ebenen für verschiedene Arten von Objekten und verschiedenen Modi für die Bearbeitung von Straßen und Grundstücken. Die Daten von den Maschinen kommen in Form einer Reihe von Punkten, die jeweils den Weg einer bestimmten Maschine darstellen. Dabei kann 10.000 oder mehr solcher Punkte auf der Karte geben.
Backend
Um die Straßen, auf denen die Fahrzeuge fahren, in die Schnittstelle einzubinden, empfängt das Backend Daten, verarbeitet die Koordinaten und die Uhrzeit und überträgt sie in der gewünschten Form an das Frontend.
Eine unserer größten Herausforderungen dabei war sicherlich die Datenverarbeitung. Der Server muss nicht nur Telemetriedaten empfangen und an das Frontend senden, sondern auch Änderungen validieren, die vom Frontend kommen. Wenn zum Beispiel ein Mitarbeiter eine neue Straße zeichnet, muss das Backend diese als neue Version der Karte speichern.
Also haben wir eine API erstellt, die die Liste der Änderungen auf der Karte von Straßen und Polygonen definiert und die notwendigen Aktionen zum Aktualisieren, Neu erstellen und Löschen durchführt. Um die Änderungen zu überprüfen, wurde ein System von Regeln für die Interaktion zwischen den einzelnen Akteuren eingeführt. RestAPI ist mit django-rest aufgebaut, was die Entwicklung erheblich beschleunigt hat und die Wartung vereinfacht, da dieses Tool bereits eine Menge von Haus aus kann.
Dann haben wir Swagger verwendet, um die API zu dokumentieren. Dies war eine großartige Wahl, weil sie den Prozess teilweise automatisiert. Wenn ein Endpunkt im Backend erscheint, werden die Informationen darüber sofort in Swagger angezeigt. Dies ist praktisch für die Kommunikation mit dem Frontend und die Fehlersuche, da Sie die Backend-Informationen alle an einem Ort sehen können.
DevOps
Das System nutzte anfangs Kubernetes und vollwertiges CI/CD. In der MVP-Phase bereiteten wir ein Standardset vor, das sich auf die schnelle Bereitstellung konzentrierte und uns erlaubte, separate Pipelines für neue Anforderungen zu erstellen.
Wir beschlossen, uns auf eine einfache Bereitstellung auf einer virtuellen Maschine zu beschränken, damit beim Hinzufügen neuer Teile zum Dienst alles schnell funktionieren würde: Tests, Linters, Containerbereitstellung, direkte Bereitstellung usw.
Der gesamte Code wurde in einem Einzelspeicher gespeichert. Um die Erstellungszeit zu verkürzen, richtete unser DevOps-Ingenieur die Pipelines so ein, dass das Backend und das Frontend getrennt erstellt wurden.
Ergebnis und weitere Pläne
East Mining verfügt nun über einen Dienst, der es ihnen ermöglicht, den aktuellen Zustand der Halden und Straßen täglich zu überprüfen.
Die Anwendung lädt Daten aus dem Backend und zeichnet dann eine Karte mit Straßen und Standorten. Die Nutzer können die aktuelle Situation beurteilen und bei Bedarf mit dem Editor Änderungen vornehmen, z. B. eine neue Straße hinzufügen oder eine alte reparieren.
Damit die Daten in einer konsistenten Form gespeichert werden, prüft der Dienst neue oder geänderte Objekte nach internen Regeln und zeigt bei Fehlern eine Fehlermeldung an.
Nutzer können die letzten Änderungen rückgängig machen oder wiederherstellen, eine neue Version der Karte speichern und frühere Versionen anzeigen. Sollte mit der neuen Karte etwas nicht in Ordnung sein, können sie jederzeit zu einer der früheren Versionen zurückkehren.
Aus verwaltungstechnischer Sicht haben wir den Zugang zu verschiedenen Funktionen der Anwendung in die Rollen eines Redakteurs und Read-only-Profile unterteilt. Zusammen mit der Versionierung der Karte ist dies eine wichtige Absicherung gegen versehentliche Fehler und Änderungen.
Die daraus resultierenden Straßen werden in kleine Segmente unterteilt, die die East Mining Company zur Erstellung detaillierter Analysen nutzt. Dieser Dienst hilft ihnen, schnell auf Datenänderungen zu reagieren und dem Unternehmen Zeit und Geld zu sparen.
Es besteht die Möglichkeit, die Anwendung In Zukunft zu automatisieren, wie zum Beispiel in Hinblick auf das automatische Zeichnen von Straßen auf der Grundlage der empfangenen Daten. Diese Arbeit kann potenziell von der KI übernommen werden, aber zunächst muss erst eine große Anzahl erfolgreicher Fälle gesammelt werden, die von menschlichen Anwendern durchgeführt wurden.
Nach der Auslieferung des Projekts hat East Mining eigenständig an der Erweiterung der Systemfunktionalitäten gearbeitet. Sie haben den Dienst auf ihre eigene OES IoT-Plattform übertragen, wo sie die Daten des Dienstes nutzen, um den Straßenzustand zu überwachen, Geschwindigkeitsempfehlungen für Kipperfahrer festzulegen, das Gleichgewicht der Kipper zu optimieren und andere Geschäftsaufgaben zu erledigen.