دو مولفه هوشمندسازی معادن

هنگامی که مفهوم معدن‌کاری هوشمند مطرح می‌شود، ناخودآگاه تصویرسازی ذهنی، ما را به سمت ماشین‌آلات معدنی با سیستم‌های کنترل از راه دور می‌برد که در این تصویر، افراد به دور از خطرات و ریسک‌های ناشی از معدن‌کاری سطحی یا زیرسطحی، مشغول به هدایت ماشین‌آلات و تجهیزات از راه دور به وسیله کنترل گرهای دیجیتال هستند. حقیقت این است که این تصویر ذهنی، از واقعیت معدن‌کاری هوشمند فاصله زیادی دارد.

در جهان امروز، معدن‌کاری هوشمند به فرآیندهایی اطلاق می‌‌‌‌‌‌شود که طی آنها، داده‌ها از تمامی بخش‌های ممکن جمع‌‌‌‌‌آوری شده و به یک سیستم هوش‌مصنوعی تشخیص، تصمیم‌گیری و اعلام فرستاده می‌شود. جمع‌‌‌‌‌آوری داده از بخش‌های مختلف یک سایت معدن‌کاری شامل: پیت معدن روباز، معادن زیرزمینی، دپوی ماده‌معدنی، کارخانه‌های فرآوری ماده‌معدنی و تمامی تجهیزات و ماشین‌آلات درگیر در این بخش‌هاست.

پروسه معدن‌کاری یک فرآیند بسیار پیچیده است. پس از طی مرحله اکتشاف شامل پی‌‌‌‌‌جویی، زمین‌‌‌‌‌شناسی، تکتونیک، ژئوشیمی، ژئوفیزیک، حفاری‌‌‌‌‌های اکتشافی و مدل‌‌‌‌‌سازی ماده‌معدنی و تخمین ذخیره، نوبت به استخراج ماده‌معدنی می‌رسد. سودآوری معدن‌کاری به طول بلند زنجیره فرآیند استخراج تا استحصال محصول نهایی گره ‌خورده‌است. در هنگام پیمایش این زنجیره، اطلاعات فراوانی استخراج‌شده و در اختیار مدیریت قرار می‌گیرد.

توانایی شناخت دقیق ارتباط بین این اطلاعات عموما از عهده مغز انسان خارج بوده و در برخی موارد نیز زمان زیادی جهت تصمیم‌گیری وجود ندارد. در معدن‌کاری هوشمند، وظیفه جمع‌‌‌‌‌آوری، تفسیر و در موارد خاص، تصمیم‌گیری بر عهده یک سیستم که دارای ارتباط درونی بین تکنولوژی‌های مختلفی مانند اینترنت اشیا (IoT) و یادگیری ماشین(ML) است که نیاز به حضور ناظران و مدیریت در محل را به مقدار بسیار زیادی تقلیل می‌دهد.

این سیستم متصل به حسگرهای حرارتی، حرکتی، شیمیایی و دوربین‌‌‌‌‌ها با توانایی ثبت طیف‌‌‌‌‌های مختلف طول موج بوده و تمامی اطلاعات را به یک الگوریتم مرکزی هوش‌مصنوعی انتقال می‌دهد. کنترل ماشین‌آلات خودکار در اختیار این سیستم قرار داشته که تحت‌نظارت تیمی کوچک از متخصصان آموزش‌‌‌‌‌دیده در دفتر اصلی رفتارنگاری می‌شود.

هوشمندسازی معادن دارای دو مولفه فیزیکی (سنسورها و حسگرها) و غیرفیزیکی (الگوریتم‌‌‌‌‌ها و برنامه‌های هوش مصنوعی) است. حسگرها می‌توانند انواع تجهیزات ثابت (مانند سیستم‌های هیدرولیکی نگهداری، ایستگاه‌‌‌‌‌های برق و سوخت و تعمیرگاه‌‌‌‌‌های زیرزمینی) را از تجهیزات متحرک مانند ماشین‌آلات حفاری و حمل مواد معدنی متمایز کرده و برنامه جامعی را توسط شبکه‌‌‌‌‌های موبایل به کامپیوترهای موجود در هریک از تجهیزات ذکرشده ارسال کنند، بنابراین مانند معدن‌کاری سنتی نیازی به استفاده از یک ناوگان بزرگ از رانندگان و توجیه کردن تمامی آنها در ابتدای هر شیفت کاری نخواهد بود.

بروز حوادث مانند رانش زمین در سطح و ریزش در معادن زیرسطحی، یکی از بزرگ‌‌‌‌‌تری عوامل تهدیدکننده سلامت پرسنل معدن و همچنین افرادی است که در نزدیکی محوطه سایت‌‌‌‌‌های معدنی زندگی می‌کنند. یک معدن هوشمند می‌تواند با استفاده از اطلاعات به‌دست آمده از تحلیل داده‌ها توسط یک سیستم هوش مصنوعی، از بروز بسیاری از حوادث جلوگیری کرده و حوادث غیرقابل‌اجتناب را پیش‌بینی کند.

استفاده از هوش اجرایی (OI) در این زمینه بسیار کمک‌کننده خواهد بود. افراد می‌توانند با استفاده از گجت‌‌‌‌‌هایی مانند موبایل یا ساعت‌های هوشمند، به سیستم مرکزی متصل شوند که در هنگام رویداد چنین حوادثی، زودتر از موعد آنها را آگاه کرده و راهنمایی‌های لازم را به آنها ارائه کند. این راهنمایی‌‌‌‌‌ها شامل محل وقوع یا امکان وقوع حادثه، محل تخلیه و پیشنهاد نزدیک‌ترین موقعیت‌های امن خواهد بود. با این رویکرد، می‌توان تعداد حوادث را تا حد زیادی کاهش داد و تلفات ناشی از اتفاقات غیرقابل‌اجتناب را تا مقادیر بسیار مطلوبی پایین آورد.

بسیاری از تجهیزات موجود در معادن مانند ماشین‌آلات سنگین، جزئی از سرمایه‌گذاری شرکت‌های معدنی است که هزینه‌های مربوط به تعمیرات و نگهداری آنها‌درصد زیادی از هزینه‌های اجرایی را به خود اختصاص می‌دهد. نظارت کامل بر صحت و سلامت این تجهیزات، از وظایف اصلی واحدهای ماشین‌آلات و پشتیبانی است.

در یک معدن هوشمند، سنسورها به‌صورت مداوم و پیوسته اطلاعات مربوط به هریک از ماشین‌آلات را به سیستم مرکزی مخابره می‌کنند. این اطلاعات می‌توانند شامل دمای موتور، دمای مایع خنک‌کننده، چسبندگی و ویسکوزیته روغن موجود در موتور و میزان ‌بار مورد حمل باشند.

طی سالیان اخیر، پیشرفت‌های بسیار بزرگی در زمینه ماشین‌آلات و تجهیزات مورد‌استفاده در معدن‌کاری حاصل شده‌، اما هسته درونی این صنعت، همچنان بسیار سنتی است. یکی از جملاتی که توسط بسیاری از افراد باسابقه در صنعت معدن تکرار می‌شود، به این شرح است که: « فرآیند معدن‌کاری بسیار ساده است، این افراد هستند که این فرآیند را پیچیده می‌کنند»، این تفکر سنتی، کماکان در بسیاری از زمینه‌‌‌‌‌های این صنعت وجود دارد.

دیدگاه سنتی مدیران بالادستی، صنعت معدن‌کاری را ریسک‌‌‌‌‌گریز ساخته و این مدیران استفاده از هر تکنولوژی را منوط به نرخ بازگشت سرمایه (ROI) بالا کرده و مورد سنجش قرار می‌دهند. در این دیدگاه که فقط بر پایه سنجه‌‌‌‌‌های اقتصادی در کوتاه‌مدت تعریف شده، استفاده از فناوری‌های جدید نیازمند بازگشت سریع سرمایه است و استفاده از چنین تکنولوژی‌هایی درنظر بسیاری از مدیران، بلندپروازانه و غیرواقع‌‌‌‌‌گرایانه است. به‌نظر می‌رسد که بزرگ‌ترین چالش در زمینه معدن‌کاری هوشمند، توجیه شرکت‌های معدنی در جهت سرمایه‌گذاری بلندمدت در این بستر است.

اگرچه معدن‌کاری هنوز بر پایه‌‌‌‌‌های سنتی خود تکیه دارد، اما بسیاری از شرکت‌های فعال در این زمینه اهمیت موضوع معدن‌کاری هوشمند را دریافته‌‌‌‌‌اند. در معدن‌کاری هوشمند، اطلاعات بر مبنای برداشت‌‌‌‌‌های مکرر سیستم‌های برداشت داده توسط حسگرها به یک سیستم هوش‌مصنوعی مرکزی ارسال شده و تصمیم‌گیری‌‌‌‌‌ها بر مبنای الگوریتم‌های هوشمند آموزش‌‌‌‌‌دیده مانند یادگیری ماشین در بستر اینترنت صنعتی انجام می‌‌‌‌‌پذیرد.

این سیستم‌‌‌‌‌ها می‌توانند به‌صورت بی‌وقفه مدیران را در اتخاذ تصمیمات یاری کنند و علاوه‌بر آن، خروجی الگوریتم‌های هوش‌مصنوعی را به‌صورت مستقل جهت بهینه‌سازی شرایط موجود به‌کار گیرند.کاهش هزینه‌های عملیاتی و تعداد حوادث و افزایش راندمان پیشروی، استخراج و فرآوری مواد معدنی و در نتیجه، بهبود کلی عملیات معدنی از نتایج به‌کارگیری این مفهوم هستند.

در سال‌های اخیر، برخی شرکت‌های بزرگ معدنی در جهان که در ابتدا در استفاده از این فناوری بی‌‌‌‌‌میلی نشان می‌دادند، سرمایه‌گذاری‌های عظیمی را در این زمینه صورت داده‌اند که نتایج بسیار امیدبخشی را به‌همراه داشته‌‌‌‌‌است. به‌نظر می‌رسد که معدن‌کاری هوشمند، متعلق به آینده نیست، معدن‌کاری هوشمند همان آینده است!