Robust Short-Term Scheduling Approach for Underground Mines Using Constraint Programming

La planification à court terme des mines souterraines joue un rôle crucial pour assurer la rentabilité et l’efficacité des projets miniers. Elle consiste à attribuer les équipements aux activités minières, en déterminant leur séquence et leurs heures de début pour chaque quart de travail, sur un horizon de planification qui s’étend généralement jusqu’à deux semaines. Cette procédure est un problème d’optimisation difficile, car elle implique un grand nombre d’activités et divers types de machines qui doivent être planifiées, ainsi que de multiples contraintes opérationnelles. Cette thèse aborde le problème de la planification à court terme des mines souterraines. Des études antérieures ont montré l’efficacité de la programmation par contraintes (PPC) dans la résolution des problèmes de planification. L’objectif principal de cette recherche est de développer un outil d’optimisation efficace et robuste utilisant la PPC pour la planification à court terme dans les mines souterraines. Pour ce faire, différentes variantes de modèles basés sur la PPC ont été présentées sous la forme de trois articles de recherche. Dans le premier article, un modèle PPC est présenté pour la planification à court terme des mines souterraines, en tenant compte des exigences techniques des opérations souterraines et des objectifs quotidiens de développement et de production du plan de mine. Le modèle PPC a été testé sur deux ensembles de données provenant de la mine Meliadine, une mine d’or souterrain, impliquant des activités de planification pour un horizon de planification d’une semaine. Pour évaluer l’efficacité du modèle développé, nous comparons les ordonnancements générés par le modèle PPC avec ceux créés manuellement par le planificateur de la mine pour les deux ensembles de données. Les expériences démontrent que le modèle PPC est plus performant que l’approche manuelle en générant des plannings plus efficaces et de plus faibles durées de fabrication. Les résultats soulignent les avantages potentiels de la mise en oeuvre du modèle PPC dans les opérations minières souterraines réelles afin d’améliorer à la fois le développement et la production grâce à une planification minière optimisée à court terme et de réduire la dépendance à l’égard de la planification manuelle. Le deuxième article propose deux approches différentes basées sur le modèle PPC pour une planification minière souterraine à court terme robuste avec des durées d’activité incertaines. La première approche vise à créer un calendrier robuste en utilisant plusieurs scénarios du problème. Ce modèle PPC stochastique permet de trouver un ensemble de séquences ordonnées robustes d’activités effectuées sur des machines disponibles à travers plusieurs scénarios. Dans la deuxième approche, une contrainte de confiance est introduite dans le modèle PPC pour spécifier la probabilité que le calendrier généré ne sous-estime pas la durée des activités. Le modèle permet au planificateur minier de contrôler le niveau de risque associé à la production d’un calendrier optimisé, en veillant à ce qu’il puisse être mis en oeuvre compte tenu des durées d’activité réelles. Un modèle d’évaluation est conçu pour évaluer les performances robustes des modèles proposés. Les expériences démontrent que les deux approches basées sur les scénarios et sur les contraintes de confiance surpassent le modèle déterministe en générant des calendriers plus robustes aux incertitudes dans les opérations souterraines. Le troisième article présente un modèle PPC pour la planification simultanée des activités minières et d’entretien dans les opérations minières souterraines. Adapté du modèle PPC introduit dans le premier article, le nouveau modèle PPC intègre la planification de l’entretien préventif dans le modèle de planification minière souterraine à court terme. Le modèle proposé prend en compte les contraintes opérationnelles et d’entretien de l’équipement pour générer des calendriers efficaces et fiables. De plus, le modèle d’optimisation détermine le moment optimal et la séquence dans laquelle l’entretien devrait être effectué, visant à minimiser son impact sur la durée d’exécution du plan minier à court terme. Les expériences montrent l’efficacité du modèle PPC dans l’intégration de la planification minière à court terme et de la planification de l’entretien dans l’exploitation minière souterraine en générant des calendriers optimaux avec des durées d’exécution plus courtes et plus d’activités d’entretien. Le modèle développé permet de maximiser l’efficacité opérationnelle dans l’exploitation minière souterraine en optimisant les activités d’entretiens planifiés et en réduisant les temps d’arrêt imprévus.