Groupe d’études et de recherche en analyse des décisions

Complexes miniers industriels (plus) intelligents

Mine de fer, Australie occidentale

L’utilisation durable et responsable des ressources minérales de la Terre est d’une importance capitale pour la société. Ces ressources nous fournissent des matières premières et des métaux bruts dont nous avons besoin, en plus de favoriser la croissance des économies en voie de développement et émergentes. De récentes données au Canada démontrent que la production minérale a contribué pour 54 milliards du produit intérieur brut canadien, soit presque le double de la contribution des secteurs de l’agriculture, de la foresterie et des pêches, et près de 20 % de la valeur des exportations canadiennes.

Qu’est-ce qu’un complexe minier industriel?

Les complexes miniers industriels sont des chaînes de valeur minérale, dont le parcours commence par l’extraction de matières à partir d’un groupe de mines. Ces matières sont ensuite mélangées, transformées et traitées par diverses installations de traitement qui sont reliées les unes aux autres par diverses manutentions des matières et différents moyens de transport. Ce processus engendre un ensemble de produits commercialisables qui sont livrés à divers clients ou destinés au marché au comptant. Les incertitudes sont inhérentes aux matières extraites des mines, et elles suivent la chaîne de valeur ainsi que la demande du marché. Ces sources d’incertitude sont des facteurs critiques de ces activités intégrées, et de la planification stratégique, des prévisions de rendement et de l’horaire de production qui y sont reliées.

Des décisions à prendre

L’aménagement minier stratégique entraîne généralement la prise de décisions relatives aux éléments suivants : les matières à extraire et le moment où on doit procéder à leur extraction; comment on doit mélanger ou stocker ces matières; comment utiliser les flots de transformation disponibles; comment gérer les investissements de capitaux nécessaires; comment gérer les déchets et leur réhabilitation; et comment composer avec des marchés de produits primaires. Auparavant, ces décisions étaient séparément optimisées à l’aide d’hypothèses et de méthodes qui ignoraient les incertitudes inhérentes et les risques qui en découlaient, tel que décrit ci-dessus. Cependant, au cours de la dernière décennie, des progrès significatifs ont été accomplis afin d’élaborer des modèles d’optimisation mathématiques qui représentent mieux l’incertitude et qui gèrent les risques techniques qui y sont afférents, tout en intégrant et en optimisant simultanément les divers éléments interreliés qui sont relatifs au complexe minier, pour exploiter leurs synergies.

Optimisation stochastique simultanée d’un complexe minier

L’optimisation stochastique simultanée offre un nouveau cadre de travail pour la planification stratégique des chaînes de valeur minérale en intégrant l’optimisation des éléments séparés le long de la chaîne, ce qui, par le fait même, permet de maximiser la valeur actionnariale, gérer intelligemment les risques techniques, et d’envisager des aspects pertinents du développement durable des ressources minérales d’une manière holistique. Cette approche permet également d’aborder des problèmes théoriques persistants, comme la simulation stochastique spatiale de haut degré des attributs des gisements miniers pertinents (matières provenant des mines), les modèles mathématiques et les algorithmes pour l’optimisation stochastique des complexes miniers, et l’intégration intelligente de nouvelles informations de capteurs à plusieurs échelles temporelles. Nous pouvons aussi aborder la question des très grands ensembles de données utilisés pour optimiser les complexes miniers à l’aide de métaheuristiques ou de méthodes qui allient heuristique (ou métaheuristique) et méthode exacte – ou encore, plus récemment, des méthodes qui allient heuristique et des techniques d’apprentissage machine. Ces approches permettent de résoudre des modèles d’optimisation non linéaires à très grande échelle, qui ne pouvaient l'être auparavant.

En utilisant ces approches, nos études de cas sur différents complexes miniers et produits primaires démontrent : (i) une amélioration de la fiabilité des opérations à respecter les prévisions de production; (ii) une augmentation de la quantité de métal produit à partir du même minérai; et (iii) une valeur économique considérablement accrue en raison de la capacité de ces nouvelles approches de directement gérer les risques, contribuant ainsi au développement durable et responsable des ressources minérales.