فناوری؛ از کالایی لوکس تا ابزاری ضروری

به گزارش می متالز، معدن‌کاری مجموعه‌ای از عملیات پیچیده همراه با عدم قطعیت‌های مختلف است. عیار، تناژ مادۀ معدنی، وضعیت تودۀ سنگ، ویژگی‌های ژئومتالورژی، قیمت مادۀ معدنی و تقاضای بازار، تنها بخشی از عدم‌قطعیت‌های همراه با معدن‌کاری هستند. جمع‌آوری اطلاعات و مدیریت آن‌ها در مراحل اکتشاف، استخراج و فرآوری منجر به کاهش مجهولات مسأله و همچنین افزایش قدرت و دقت تخمین می‌شوند. با این‌حال، تنها بخش محدودی از اطلاعات جمع‌آوری‌شده در بخش‌های مختلف معدن در طراحی، تصمیم‌گیری و بهینه‌سازی مصرف می‌شوند. در دو دهۀ اخیر، شرکت‌های معدنی با گرایش به فناوری‌های دیجیتال، سعی در کاهش فاصلۀ خود با دنیای فناوری داشته‌اند. این فناوری‌ها اکنون جایگاه خود را نزد معدن‌کاران از ابزاری لوکس به ابزاری کاربردی تغییر داده‌اند؛ به‌طوری‌که این فناوری‌ها تاثیر مستقیمی بر افزایش سود معدن‌کاری، بهبود ایمنی و تسریع بازگشت سرمایه دارند.
انتشارات Aspermont که ناشر مجلات معدن‌کاری است، در سال 2015، نظرسنجی جامعی در زمینۀ انتظارات جامعۀ معدنی از فناوری و تاثیر آن بر دهۀ پیشِ‌روی انجام داد. این نظرسنجی با هدف تعیین 10 فناوری برتر با هدف تاثیر بر سود معدن‌کاری، ایمنی، بازگشت سرمایه یک تا دوسال و چشم‌انداز بلندمدت فناوری از 200 معدن‌کاری بزرگ دنیا انجام شد. شرکت‌های معدنی که در این نظرسنجی شرکت کردند، شامل معدن‌کارانی با درآمد سالانه چند میلیارد دلار تا معدن‌کارانی با کارکرد سالانه 100میلیون دلار بود. این معدن‌کاران به‌دنبال استفاده از فناوری‌هایی با راندمان هستند که تولید آن‌ها را بهبود دهد و بتواند هزینۀ تولید را در سطح استانداردی قرار دهد.
این نکته را باید در نظر گرفت که وقتی صحبت از استفاده از فناوری‌های نوین و همچنین فناوری‌های دیجیتال در معدن‌کاری می‌شود، موضوع فراتر از استفاده از تراک‌هایی با ظرفیت بیشتر یا سنگ‌شکن‌های غول‌پیکر است. براساس نظرسنجی انجام‌گرفته، فناوری‌های برتر از دید معدن‌کاران بزرگ دنیا به ترتیب اولویت عبارت‌اند از: سیستم‌هایی با توان محاسبات بالا، داده‌کاوی و ابزارهای پیش‌بینی‌کننده، سیستم‌های کنترل از راه دور، سیستم‌های جدایش مواد معدنی، اینترنت اشیا، سیستم‌های مبتنی بر فناوری اطلاعات، لیزراسکنرها و پهبادها، ژئوفیزیک درون چال، واقعیت مجازی، اتوماسیون و روباتیک. همچنین، براساس گزارش‌های ارائه‌شده توسط انجمن جهانی اقتصاد، شرکت مکنزی و شرکت دیلویت در سال 2017، اینترنت اشیا، هوش مصنوعی و داده‌کاوی، واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، امنیت سایبری و اتوماسیون به‌عنوان مهم‌ترین فناوری‌هایی که آیندۀ معدن‌کاری را تحت تاثیر قرار می‌دهند، معرفی شده‌اند. در ادامۀ این مقاله، این پنج فناوری در معدن‌کاری، عمیق‌تر بررسی خواهند شد.

پنج فناوری برتر معدن‌کاری

اینترنت اشیا یکی از اصلی‌ترین محرک‌های تحول دیجیتال در دنیای معدن‌کاری است. این فناوری با استفاده از سنسورهای مختلف در معادن روباز و زیرزمینی، موقعیت و وضعیت پرسنل، ماشین‌آلات و تجهیزات ثابت را به‌صورت لحظه‌ای پایش می‌کند. بنابراین، اطلاعات تولید از راه دور پایش و ثبت شده و به اشتراک گذاشته می‌شود. پایش لحظه‌ای معدن‌کاری، مدیریت تجهیزات را بهبود می‌دهد و راندمان و ایمنی بالا را تضمین می‌کند. همچنین، نوسانات پارامترهای عملیاتی را کاهش و قابلیت تشخیص عملکرد را ارتقا می‌دهد. اطلاعات وضعیت و عملکرد ماشین‌آلات که به‌صورت خودکار ارسال و تحلیل می‌شوند هم از خرابی زودهنگام ماشین‌آلات جلوگیری می‌کند و زمان خواب تحهیزات را کاهش می‌دهد. کاهش چشمگیر هزینه تعمیر و نگه‌داری نیز از دیگر مزایای اینترنت اشیاست. براساس رکوردهای ثبت‌شده توسط شرکت Logimine فرانسه، استفاده از مدیریت ناوگان و اینترنت اشیا، تولید معادن تا 30درصد بهبود و هزینۀ معدن‌کاری تا 2 درصد کاهش می‌یابد. از طرف دیگر، استفاده از سیستم‌های لیزراسکنر و رادار برای پایش جابه‌جایی دیوار معدن، ایمنی عملیات را به میزان چشمگیری افزایش می‌هد.
وجود صدها تا هزاران سنسور در معادن بزرگ، چند ده گیگابایت اطلاعات در هر روز تولید می‌کند. پس از قابلیت پایش لحظه‌ای عملیات و مقایسۀ آن با برنامه‌ریزی کوتاه‌مدت و میان‌مدت معدن‌کاری، تحلیل اطلاعات ثبت‌شده از اهمیت بالایی برخوردار است. الگوریتم‌های مختلف هوش مصنوعی تاثیر بسزایی در تحول دیجیتال معدن‌کاری دارند. با استفاده از الگوریتم‌های داده‌کاوی، می‌توان اطلاعات ثبت‌شده توسط سنسورها را پردازش و روابط ارزشمند بین داده‌ها را کشف کرد. به‌طور مثال، با تلفیق داده‌های ثبت‌شده از خردایش حاصل از انفجار، سیکل بارگیری و باربری و انرژی مصرف‌شده برای خردایش مادۀ معدنی، می‌توان به الگوی انفجار بهینه‌ای دست ‌یافت که منجر به کاهش زمان بارگیری و حمل شود و انرژی مصرفی کارخانۀ فرآوری را کاهش دهد. مطالعه انجام‌شده در معدن طلای دیتور کانادا، داده‌کاوی اطلاعات ثبت‌شده از الگوی انفجار، نتایج انفجار و اطلاعات سیستم مدیریت ناوگان، نشان از افزایش 10درصدی تولید داشته است. از دیگر ویژگی‌های هوش مصنوعی می‌توان، پردازش تصاویر ثبت‌شده توسط پهبادها به منظور محاسبۀ احجام استخراج‌شده، تحلیل ناپایداری‌های دیوار معدن یا تصاویر ثبت‌شده از مقاطع نازک مغزه‌های حفاری به‌منظور تعیین درصد طلا یا دیگر کانی‌های سنگ اشاره کرد.
واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، از فناوری‌های روز دنیای دیجیتال هستند. براساس پیش‌بینی‌های انجام‌شده، اندازۀ بازار این دو فناوری تا سال 2021 میلادی بین 108 تا 215 میلیارد دلار خواهد بود. شرکت‌های معدنی مختلف نظیر Rio Tinto ،Anglo American و Barrick در 10سال گذشته چندین میلیون دلار در این زمینه سرمایه‌گذاری کرده‌اند. براساس نظرسنجی انجام‌شده از متخصصان معدنی در زمینۀ کاربردهای این فناوری‌ها، تمرکزها بر آموزش و نمایش اطلاعات است. قابلیت تعریف سناریوهای مختلف در معادن زیرزمینی یا روباز و آموزش افراد با استفاده از هدست‌ها و عینک‌های مخصوص تنها در یک اتاق، نرخ آموزش افراد را به میزان چشمگیری افزایش می‌دهد. داده‌های ثبت‌شده از پایش 10ماهۀ نتایج آموزش با استفاده از واقعیت مجازی در معدن شرکت Rio Tinto در کشور مغولستان نشان می‌دهد 22درصد در قابلیت تشخیص پرسنل، 12درصد در افزایش اعتماد بنفس آن‌ها، 10درصد افزایش در به خاطر سپردن و 16درصد بهبود در اعتماد بنفس به پاسخ سریع به مواقع اضطراری پس از آموزش‌های مجازی اتفاق افتاده است. واقعیت مجازی در مقابل روش‌های سنتی آموزشی، می‌تواند زمان و هزینۀ‌ آموزش را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. شرکت بوینگ، با استفاده از این فناوری، زمان آموزش را تا 75درصد کاهش داده است.
با رشد چشمگیر سنسورها، ارتباطات بی‌سیم، ارسال و دریافت ده‌ها گیگابایت اطلاعات در هر روز و اشتراک‌گذاری اطلاعات در فضای ابری، خطرات حملات سایبری به اطلاعات شرکت‌های معدنی نیز افزایش چشمگیری داشته است. فناوری بلاک چین که به علت ایمنی بالای خود در صنایع مالی به محبوبیت بالایی دست یافته، مورد توجه شرکت‌های معدنی بزرگ نیز قرار گرفته است. این فناوری، دسترسی هکرها به اطلاعات را بسیار محدود کرده است. شرکت‌های تولیدکننده طلا و الماس، در حال حاضر، بیشترین توجه را به بلاک چین داشته‌اند.
اتوماسیون معادن نیز از مهم‌ترین بخش‌های تحول دیجیتال معادن است. با خودران کردن ماشین‌آلات معدنی، زمان خواب ماشین‌آلات کاهش و تولید و راندمان افزایش می‌یابد. ماشین‌آلات تمام خودکار در حال حاضر به منظور بارگیری، حمل و حفاری استفاده می‌شوند. شرکت‌های Goldcorp، Barrick و Rio Tinto در حال حاضر در برخی از پروژه‌های خود از ماشین‌آلات تماماً خودکار یا کنترل از راه دور استفاده می‌کنند. طبق پیش‌بینی Hitachi، تا سال 2030، معدن‌کاری استرالیا تقریباً کاملاً خودکار خواهد شد.

منبع: نشریه عصرمس، شماره شش

> علی سیامکی