پایگاه خبری تحلیلی ایراسین، معدن اساسی‌ترین صنعت در زنجیره تأمین منابع برای صنعت تولید، توسعه فناوری و ساخت و ساز است. فرآیند معدنکاری را می‌توان در پنج فاز مختلف شامل پی‌جویی، اکتشاف، آماده‌سازی، بهره‌برداری و بازسازی تقسیم کرد. علاوه بر وسعت عملیات معدنکاری و استفاده از تکنولوژی‌های روز در استخراج و فرآوری مواد معدنی، امروزه شرکت‌های معدنی به‌دنبال راهکارهایی برای بهبود کارآیی و کاهش هزینه‌ها هستند. گذر به مرحله چهارم انقلاب صنعتی و مفاهیم معدنکاری پایدار در حوزه‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی باعث شد که استفاده از فناوری‌های دیجیتال چهارم به مثابه یک ابزار کمکی در کنار فعالیت‌های معدنکاری، سبب بهبود بسیاری از شاخص‌های توسعه پایدار شود. پیشرفت‌های سریع در فناوری همراه با کاهش هزینه‌ها به طور کلی به این معنی است که شرکت‌های معدنی برای بقا نیازمند استفاده از فناوری‌های دیجیتال هستند. معدنکاری دیجیتال نوید یک کسب وکار چابک‌تر و سودآورتر، با بهبود تصمیم‌گیری و افزایش توانمندی کارکنان را می‌دهد.

معدنکاری هوشمند با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های نوین و هوش مصنوعی، شیوه جدیدی از استخراج و بهره‌برداری از معادن را ارائه می‌دهد. این رویکرد به افزایش بهره‌وری، ایمنی و کاهش هزینه‌ها در صنعت معدن کمک می‌کند و در عین حال بر محیط‌زیست نیز اثری مثبت دارد. کشور ایران، از لحاظ تنوع و همچنین میزان ذخیره برخی عناصر از موقعیت مناسبی در جهان جهت سرمایه‏گذاری و توسعه در بخش معدن برخوردار است. با وجود پیشرفت‌های چشمگیری که در طی ۱۰ سال اخیر در شرکت‌های بزرگ معدنی در جهان در حوزه استفاده از فناوری‌های دیجیتال انجام گرفته است، اما در ایران متناسب با ظرفیت معدنکاری از تحول دیجیتال بهره برده نشده است و همین موضوع سبب شده است که نیاز نگاه ویژه‌ای در این زمینه باشد.

معدنکاری هوشمند چیست؟

معدنکاری هوشمند به استفاده از فناوری‌های پیشرفته و داده‌های بزرگ برای بهینه‌سازی و بهبود فرآیندهای استخراج و تولید موادمعدنی اشاره دارد. رویکرد استفاده از قابلیت‌های دیجیتال، همزمان با پیشرفت شتابان زیرساخت‌های فناوری اطلاعات و ارتباطات منجر شده است شرکت‌ها بیشتر از هر زمانی به «تحول دیجیتال» در کسب و کار خود روی بیاورند. استفاده از اتوماسیون و عملیات از راه دور در ماشین‌آلات خودران و تجهیزات حفاری سبب بهبود ایمنی، بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها (از طریق صرفه‌جویی در سوخت و تعمیر و نگهداری می‌شود. پهپادهای خودران با استفاده از فناوری الکترومغناطیسی پیشرفته برای جمع‌آوری داده‌ها، نقشه‌برداری، بازرسی و کنترل انبار استفاده خواهند شد. داده‌های جمع‌آوری شده را می‌توان برای درک زمین‌شناسی یک منطقه برای تعیین اینکه آیا و در کجا حفاری باید انجام شود، استفاده کرد. چاپگرهای سه‌بعدی، زمان تأمین قطعات یدکی حیاتی و هزینه‌های نگهداری موجودی را کاهش می‌دهد. یک شبکه متصل از حسگرهای ارزان و بسیار توانمند با استفاده از اینترنت اشیا (IoT) قادر است داده‌ها را به صورت آنلاین جمع‌آوری کند و با تحلیل الگوریتم‌ها و هوش مصنوعی برای تصمیم‏گیری فعال باشد.

شکل ۱- چهار مرحله انقلاب صنعتی

یک مدل دیجیتالی از محیط فیزیکی (دوقلوی دیجیتال) که با استفاده از اطلاعات زمین‌شناسی، نقشه‌های مهندسی و داده‌ها ساخته شود و پیوسته با اطلاعات به دست آمده از حسگرها و دستگاه‌های دیجیتال سیار به روزرسانی شود. اسفاده از فناوری دوقلوی دیجیتال امکان برنامه‌ریزی، پیش‏بینی و شبیه‏سازی بهتر نتایج آینده را فراهم می‌کند.

شرکت‌های معدنی که در آینده از این نوع فناوری استفاده نکنند، با کاهش هزینه و افزایش بهره‌وری شرکت‌هایی که این فناوری را معرفی می‌کنند، رقابت سختی خواهند داشت. در نتیجه هوش‌مصنوعی در معادن دیگر به یک الزام تبدیل شده است.

راه تحول دیجیتال عملیاتی

هوشمندسازی معدنکاری یک تحول همه‌جانبه در سازمان است و تنها به دیجیتالی کردن عملیات معدنکاری و استخراج محدود نیست. معدنکاری هوشمند علاوه بر نیاز به فناوری‌های پیشرفته، نیازمند تحول در ساختار سازمانی و مدیریتی معادن نیز هست. یعنی تحول دیجیتال در دیدگاه مدیران سطح بالا و سهامداران تا کارگران معدنی در کل سازمان نهادینه شود. باید تفکر، فرآیندها و ساختارهای دیجیتال را در کل سازمان پیاده‌سازی کرد که در سطح بعدی از تحلیل داده‌های معدنی با استفاده از هوش مصنوعی به منظور بهبود بهره‌وری استفاده نمود. در مجموع، معدنکاری هوشمند علاوه بر نیاز به فناوری‌های پیشرفته، نیازمند تحول در ساختار، فرآیندها و فرهنگ سازمانی معادن نیز هست تا بتواند به طور کامل پیاده‌سازی و اثربخش باشد. در این راستا، تحول دیجیتال در شرکت‌های معدنی باید در پنج حوزه ذیل تعریف شود.

۱- تدوین و توسعه استراتژی دیجیتال و مدیریت تحول دیجیتال (اکوسیستم هوشمند)

راهبرد دیجیتال باید در کل سازمان تعریف شود و محدود به راهکارهای فنی دیجیتال نباشد تا تغییرات به زنجیره ارزش کسب‌وکار معدنی متصل شود.

۲- اتوماسیون عملیات و دیجیتالی کردن دارایی‌ها

شرکت‌های معدنی در مسیر هوشمندسازی، بایستی تلاش بر روی عملیات خودکار کردن دیجیتال بر روی حوزه‌ای که بیشترین ارزش و تأثیر را دارد متمرکز کند.

۳- پیاده‌سازی پلتفرم‌ها و سرورهای پشتیبان و زیرساخت

ایجاد زیرساخت‌ها و پایگاه‌های مبتنی بر جمع‌آوری داده‌ها به منظور پیش‌بینی فرآیندها در مسیر کاهش هزینه و خطاها

۴- توسعه مرکز تجزیه و تحلیل برای کنترل و تصمیم‌گیری مبتنی بر داده در سازمان

شرکت‌ها باید توانایی استفاده از حجم بالای داده‌های حاصل از هوشمندسازی برای حل طیف گسترده‌ای از چالش‌های معدنکاری را داشته باشند.

۵- راهبری نیروی کار متنوع، پراکنده و متصل

ایجاد فرهنگ سازمانی در استفاده از داده‌ها و فناوری دیجیتال در منابع انسانی سازمان به طوری‌که کارکنان با مجموعه‌ای جدید از مهارت‌های فوق در کنار ماشین‌ها کار کنند و با انواع فناوری‌های دیجیتال متصل باشند.

فناوری‌های هوشمند با ارزش

معادن در تمامی جهان، کسب و کارهایی هستند که همچنان به چالش، انطباق و اصلاح رویکرد برای ایجاد روش‌های جدید کار و برآوردن بهتر نیازهای آینده احتیاج دارند. دیجیتالی شدن در چند زمینه کلیدی صنعت معدن را تحت تأثیر قرار می‌دهد. موضوعات دیجیتالی‌که درآینده بیشترین ارزش را در زنجیره معدنکاری و فرآوری ایجاد می‌کند در شکل (۲) معرفی شده‌اند. معرفی فناوری‌های هوشمند با ارزش در معدن و صنایع معدنی باید به‌گونه‌ای باشد که تأثیر قابل توجهی بر زنجیره ارزش، نیروی کار، صنایع مشابه، محیط‌زیست و جامعه گسترده‌تر داشته باشد.

شکل ۲- موضوعات دیجیتال با ارزش استفاده در معادن و صنایع معدنی

مزیت‌های اصلی معدنکاری دیجیتال:

برخی از مزایای اصلی آن عبارتند از:

• افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها

استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند سنسورها، روباتیک و هوش‌مصنوعی می‌تواند به افزایش تولید، کاهش هزینه‌های جاری و بهبود فرآیندهای استخراج، دپو و فرآوری مواد معدنی کمک کند.

• ایمنی بیشتر برای کارگران

معدنکاری هوشمند با استفاده از تجهیزات خودکار و روباتیک، کارهای خطرناک را به جای نیروی انسانی انجام می‌دهد و محیط کار امن‌تری برای کارگران فراهم می‌کند.

• پایش و مدیریت بهتر عملیات

سیستم‌های هوشمند با استفاده از سنسورها و دوربین‌ها، وضعیت تجهیزات و عملیات را در زمان واقعی پایش می‌کنند. همچنین با تجزیه و تحلیل داده‌ها، شرایط بحرانی را پیش‌بینی و ریسک‌ها را مدیریت می‌کنند.

• آموزش و مدیریت بهتر نیروی انسانی

فناوری همزاد دیجیتالی، آموزش کارگران را بهبود بخشیده و تعداد نیروی انسانی مورد نیاز در محل را کاهش می‌دهد. در مجموع، معدنکاری هوشمند و دیجیتال با استفاده از فناوری‌های نوین، به افزایش بهره‌وری، ایمنی و پایداری صنعت معدن کمک شایانی می‌کند.

اثر معدنکاری دیجیتال در نتایج فنی و مالی

در بررسی‌ها و تحقیقات صورت گرفته در معادن جهان، برآورد شده است که با پیاده‌سازی فناوری‌های دیجیتال در عملیات معدنکاری می‌توانند ۲۰ تا حتی ۵۰ درصد سود را در عرض چند سال افزایش دهند. این بهینه‌سازی‌ها در شکل (۳) نشان داده شده است.

شکل ۳- تأثیر استفاده از فناوری‌های هوشمند در بخش‌های مختلف عملیات معدنکاری

فناوری‌های مطرح هوشمند در زنجیره معدن

آینده معدنکاری دیجیتال با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین و پیشرفته، تحولی شگرف در این صنعت ایجاد خواهد کرد. استفاده از فناوری‌های دیجیتال در زنجیره فعالیت‌های معدنکاری از اکتشاف تا فرآوری مواد معدنی در تمام بخش‌های آن قابل اجرا است برخی از این فناوری‌ها در شکل (۴) آورده شده است.

شکل ۴- تأثیر استفاده از فناوری‌های هوشمند در بخش‌های مختلف عملیات معدنکاری

چالش‌ها و موانع پیاده‌سازی معدنکاری هوشمند

برخی از مهم‌ترین چالش‌ها و موانع پیاده‌سازی معدنکاری هوشمند عبارتند از:

۱- هزینه‌های اولیه بالا: سرمایه‌گذاری اولیه برای تجهیز معادن با سنسورها، شبکه‌های هوشمند و سیستم‌های پیشرفته پایش و کنترل، که ممکن است برای برخی معادن چالش‌برانگیز باشد.

۲- زیرساخت‌های فناوری: نیاز به ارتقای زیرساخت‌های فناوری اطلاعات و ارتباطات در مناطق دورافتاده معادن برای پشتیبانی از حجم بالای داده‌ها و اتصالات پیشرفته.

۳- مقاومت در برابر تغییر: پذیرش فناوری‌های جدید و تغییر فرآیندهای سنتی در معادن ممکن است با چالش‌های فرهنگی و مقاومت کارکنان مواجه شود.

۴- کمبود مهارت‌های دیجیتال: نیاز به آموزش و توسعه مهارت‌های تخصصی مرتبط با فناوری‌های هوشمند در میان کارکنان معادن، که ممکن است در برخی مناطق دشوار باشد.

آینده معدنکاری هوشمند: چشم‌انداز و فرصت‌ها

به آینده معدنکاری هوشمند به شکلی جذاب و پرچالش نگاه می‌شود. برخی از پیش‌بینی‌های مرتبط با این حوزه شامل موارد زیر می‌شود:

• استفاده گسترده از هوش مصنوعی و تجزیه و تحلیل داده: با پیشرفت هوش مصنوعی و تجزیه و تحلیل داده، معدن‌ها به طور گسترده‌تری از این فناوری‌ها برای بهبود فرآیندهای خود استفاده خواهند کرد. الگوریتم‌های پیشرفته‌تر و مدل‌های پیش‌بینی دقیق‌تر به معادن کمک خواهند کرد تا بهینه‌سازی کارآیی، بهبود ایمنی و کاهش هدررفت منابع را دستیابی کنند.
• استفاده از روبات‌ها و خودروهای هوشمند: روبات‌ها و خودروهای هوشمند به معادن کمک می‌کنند تا عملیات حفاری و جابه‌جایی مواد را بهبود بخشند. این فناوری‌ها می‌توانند به طور خودکار از داده‌های جمع‌آوری شده استفاده کرده و فرآیندهای معدنکاری را بهینه‌تر و کارآمدتر انجام دهند.
• تکنولوژی‌های جدید در حفاظت از محیط‌زیست: با توجه به افزایش حساسیت به مسائل زیست‌محیطی، معدن‌ها به دنبال تکنولوژی‌های جدیدی هستند که به آنها کمک کنند تا تأثیرات منفی بر محیط‌زیست را کاهش دهند. این شامل استفاده از روش‌های بازیافت مواد، استفاده بهینه از منابع آب و انرژی، و کنترل آلاینده‌های مختلف است.

در کل، آینده معدنکاری هوشمند به سمت استفاده بیشتر از فناوری‌های پیشرفته، بهینه‌سازی فرآیندها، و حفظ محیط‌زیست حرکت می‌کند.

یوسف میرآخور -کارشناس گروه فرآیند صنایع معدنی شرکت مهندسی فولادتکنیک