مقالات تحلیلیمقالات تحلیلی معدن

آثار تحول دیجیتال و توسعه‌ی ربات‌ها، ماشین‌ها و پهپادها بر صنعت معدن

آینده ی معدن چگونه خواهد بود ؟ قسمت اول

معدن یک صنعت کهن و جهانی است که ریشه‌های آن به شکل‌گیری نخستین تمدن‌ها بازمی‌گردد و بر هر اقتصاد بزرگی که در تاریخ شکل گرفته است، تاثیرگذار بوده است. حتی امروزه معدن 12 درصد از تولید ناخالص جهانی را شامل می‌شود. جهان همواره به معدن نیاز داشته و نیاز خواهد داشت.

اما هم‌اکنون معدن با چالش‌های جدی بسیاری مواجه است. از طرفی افزایش جمعیت و رشد اقتصاد جهانی به معنای تقاضای افزایشی برای مواد معدنی است و از سوی دیگر، استخراج و فرآوری مواد معدنی روز به روز دشوارتر می‌شود. منابع در دسترس زمین محدود شده‌اند و تاثیر فرآیند استخراج این منابع بر محیط زیست به یک دغدغه‌ی اجتماعی تبدیل شده است.

مانند بسیاری از صنعت‌ها که برای رشد در آینده با چالش مواجه هستند، تکنولوژی، نوآوری، فرآیندهای بهتر، مطالبه‌ی اجتماعی و حتی فرصت‌های جدید، تحول در صنعت معدن را رقم می‌زنند. در میان همه‌ی عوامل تغییر، 4 عامل بیشترین تاثیر را بر آینده‌ی معدن خواهند داشت. در این قسمت با 2 مورد از این عوامل آشنا می‌شویم و در قسمت بعدی 2 عامل دیگر را بررسی خواهیم کرد.

تحول دیجیتال: معدن هوشمند

معدن هوشمند

دیجیتالی شدن،کاتالیزوری است که کمک می‌کند عملیات‌های معدن هوشمندتر شوند. این کار با استفاده از ابزارها و فرآیندهای دیجیتالی که عملیات‌ها را دقیق، تعاملی و هوشمند می‌کنند، اتفاق می‌افتد. برای مثال اصلاح اشکالات فرآوری معدنی همواره پس از بروز آن‌ها اتفاق می‌افتد اما با دسترسی به سیستم‌ها و نرم‌افزارهای دیجیتالی که به سرعت امکان بروز اشکال را نمایان می‌کنند، پیش از بروز اشکال از وقوع آن جلوگیری خواهد شد. سیستم‌های پیشرفته‌ی کنترل دیجیتال امکان نظارت مستمر و شبیه‌سازی‌های مجازی را در کنار دیگر ظرفیت‌های متمایزکننده، به وجود خواهد آورد.

تحول دیجیتال می‌تواند منجر به ایجاد معدنی تمام اتوماتیک شود که تمام اجزای آن به یکدیگر متصل هستند و به صورت هماهنگ با هم کار می‌کنند. طراحی معادن برای دستیابی به اتوماسیون از اساس متفاوت خواهد شد و به جای روش‌های متفاوت کنونی، راهکارهایی یکپارچه مورد استفاده قرار خواهند گرفت که با شرایط معادن مختلف قابل تطبیق هستند. از همه مهمتر اینکه جریان اطلاعات در اختیار متخصصان قرار خواهد داشت تا در هر لحظه بهترین تصمیم‌ها را اتخاذ کنند.

تحول دیجیتال کمک می‌کند که تلفات و مصدومیت‌های مربوط به معدن حداقل شود. همچنین کاهش قابل توجهی در سرمایه‌ی درگیر و هزینه‌های اجرایی خواهد داشت. منابع جدید معدنی که تا کنون امکان استخراج آن‌ها وجود نداشته است، در دسترس قرار خواهند گرفت و آثار زیرمحیطی کمتری از فعالیت‌های معدنی برجای خواهد ماند.

در آینده، معدن دیجیتال بسیاری از تکنولوژی‌های نوظهور و در حال رشد دیجیتال را به کار خواهد گرفت. اینترنت اشیا صنعتی یکی از این تکنولوژی‌های دیجیتال است که به طور خاص بر تحول معدن تاثیرگذار خواهد بود. سنسورهای متصل به اینترنت این امکان را به معادن می‌دهند که داده‌های گسترده‌ای را گردآوری کنند و بر اساس این داده‌ها مدیران تصمیماتی هوشمند برای ایجاد بهره‌وری، افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌ها بگیرند.

مدیران با استفاده از اینترنت اشیا صنعتی و تحلیل داده می‌توانند عملیات انتقال مواد معدنی را با کارایی بیشتری انجام دهند. این عمل از طریق مشخص کردن زمان و دفعات بهینه بارگیری هر کامیون انجام می‌شود که کمک می‌کند مصرف سوخت حداقل شود و هزینه‌های نگهداری و تعمیرات نیز کاهش یابد.

حرکت به سمت فناوری ابری تا امروز توانسته بسیاری از صنایع را متحول کند، معدن نیز از این تاثیر مستثنی نیست. فناوری ابری امکان ایجاد پلتفرم‌های یکپارچه فناوری اطلاعات را فراهم می‌کند. چنین پلتفرمی امکان نظارت و کنترل عملیات در سطوح مختلف کسب و کار را ایجاد می‌کند. همچنین استفاده از دستگاه‌های متصل به کلود، سطح هماهنگی بین نیروی انسانی را ارتقا داده و موجب بهره‌وری بیشتر در بسیاری از فعالیت‌ها می‌شود. بعلاوه اینکه سرویس‌های امنیتی و زیرساختی به کلود منتقل می‌شوند تا ضمن کاهش هزینه‌ها، توان بیشتری در این زمینه‌ها ایجاد شود.

بلاکچین تکنولوژی دیجیتالی است که یک لیست پیوسته از تراکنش‌ها ایجاد و نگه‌داری می‌کند که به آن بلاک می‌گویند. ورود بلاکچین به صنعت معدن، تحول آفرین خواهد بود. در یک کاربرد ساده وقتی بلاکچین با سنسورهای اینترنت اشیا صنعتی ترکیب شود، می‌تواند این اطمینان را به نهادهای ناظر یا مصرف‌کنندگان بدهد که شرکت‌های استخراج معادن فعالیت‌هایشان را مطابق با قوانین و تعهداتشان انجام داده‌اند.

هر عملیاتی که ردر معدن انجام می‌شود، با تصمیمات حیاتی متعددی مواجه است. هوش مصنوعی بر اساس داده‌هایی که از تجهیزات مختلف گردآوری ‌می‌کند به فرآیند تصمیم‌گیری و حل مسئله کمک می‌کند. بهتر اینکه هوش مصنوعی از توان بالای پردازی کامپیوتری در کنار شبکه‌ای گسترده از سیستم‌های معدن، سنسورها، ربات‌ها و منابع داده برای ارائه یک تصویر به لحظه از وضعیت فعالیت‌ها استفاده می‌کند. این تصویر تمام اطلاعاتی که تصمیم‌گیران نیاز دارند را در اختیارشان قرار می‌دهد تا تصمیمی را اتخاد کنند که ایمینی و بهره‌وری بیشتر عملیات را به دنبال دارد.

در حالی که هر یک از این تکنولوژی‌ها، امکانات ویژه‌ای را در اختیار صنعت معدن قرار می‌دهند، ارتباط میان آن‌ها است که می‌تواند معادن را به سطح جدیدی از عملکرد ببرد. در تحول دیجیتال واقعی، اینترنت اشیا صنعتی، تحلیل داده، پلتفرم‌های ابری، بلاکچین، هوش مصنوعی و دیگر نوآوری‌ها، همه با به گونه‌ای با یکدیگر کار می‌کنند که فعالیت‌های معدن از همیشه هوشمندتر باشد.

تکنولوژی‌ها و ابزارهای معدن: ربات‌ها، ماشین‌ها و پهپادها

تکنولوژی‌ها و ابزارهای معدن: ربات‌ها، ماشین‌ها و پهپادها

در حالی که تحول دیجیتال بر هوشمندسازی معادن تمرکز دارد، تکنولوژی‌ها و ابزارهای جدید در بخش سخت‌افزار، حمل‌ونقل و تجهیزات توسعه یافته‌اند که توان بهبود عملکردها را دارند. نکته‌ی حائز اهمیت این است که این تکنولوژی‌ها می‌توانند به تمام سیستم‌هایی که ذیل موضوع تحویل دیجیتال به آن‌ها اشاره کردیم، متصل شوند و یک سیستم یکپارچه‌ی معدن هوشمند را به وجود بیاورند.

پهپادها همین الان هم در صنعت معدن مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از کاربردهای پهپاد حضور در جاهایی است که ممکن است برای انسان خطرآفرین باشد. برای مثال از پهپادها برای تعیین زاویه پایداری شیب دیواره معدن استفاده می‌شود. این عملکرد کمک می‌کند که زوایای دیواری معدن به طوری انتخاب شوند که در فرآیندهای پیش از استخراج ماده‌ی معدنی، حداقل تلفات ایجاد شود. استفاده از پهپاد در این عملکرد باعث می‌شود که ریسک ارسال یک زمین شناس به جایی که خطرات احتمالی زیادی به همراه دارد، از بین برود. از دیگر کاربردهای پهپاد در صنعت معدن می‌توان به بازرسی جاهایی است که برای انسان ناامن، پاکسازی محل انفجار، تصویربرداری سه بعدی و تصویربرداری زنده از فرآیندها اشاره کرد.

ماشین‌های و تجهیزات الکتریکی و خودران بر معدن تاثیرگذار خواهند بود. بنابر مطالعات صورت گرفته تا سال 2028 بازار مربوط به این تجهیزات ارزشی 15 میلیارد دلاری خواهد داشت. دستیابی به کاهش مصرف سوخت، کارایی بیشتر و بهره‌وری بالاتر رقابت برای نوآوری در این حوزه را داغ خواهد کرد. تا همین الان معادنی که به تکنولوژی روی خوش نشان داده‌اند، توانسته‌اند یک افزایش بهره‌وری سی درصدی را تنها از طریق سیستم‌های ترابری خودران تجربه کنند. برقی شدن ماشین‌ها نیز به کاهش 20 تا 25 درصدی هزینه‌های تهویه و خنک‌سازی آن‌ها کمک می‌کند.

رباتیک و اتوماسیون از آنجایی که به طور مستقیم به هوش مصنوعی مرتبط است، یک حوزه جذاب برای نوآوری در صنعت معدن است.در یک نظرسنجی انجام شده توسط Mining IQ، 77 درصد متخصصان معدن اتوماسیون را یک اولویت اصلی دانسته‌اند و 40 درصد آن‌ها بر اینکه این موضوعات در وضع کنونی از همیشه اهمیت بیشتری پیدا کرده است، تاکید کرده‌اند.

رباتیک می‌تواند مزیت‌های فراوانی در فرآیندهای حفاری و استخراج ایجاد کند. مفهوم سیستم پیوسته‌ی معدن همگام با تکنولوژی رباتیک رشد خواهد کرد و شاهد بیشترین استخراج در کوتاه ترین زمان ممکن خواهیم بود. همین الان هم ماشین آلات انتقال هوشمند در حال استفاده هستند تا به حمل و نقل مواد در پروسه‌ی استخراج سرعت ببخشند.

همانند پهپادها، ربات‌ها نیز می‌تواند در مواردی مانند انجام بازرسی، جایگزین انسان شوند. در آینده‌ی نزدیک معادنی که به سبب محدودیت دسترسی یا خطرهای احتمالی متروکه شده‌اند، با ورود ربات‌ها دوباره فعال خواهند شد. اتوماسیون به ما اجازه خواهد داد تا تعداد بیشماری تجهیزات اتوماتیک و کم هزینه را در معدن‌هایی که تنها برای چنین ماشین‌هایی طراحی شده‌اند، به کار بگیریم و ذخایر جدیدی را استخراج کنیم.

به این مطلب چه امتیازی می دهید ؟
[Total: 3 Average: 4.7]

سید علی رضوی

مدیر تیم اکوموتیو دانشجوی کارشناسی ارشد مدیریت مهندسی در دانشگاه صنعتی شریف

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا
بستن