توسعه بی‌سابقه معادن

به گزارش می‌متالز، در سال ۲۰۲۲، ۴۰ شرکت معدنی برتر دنیا، حدود ۶۷۰ میلیارد دلار صرف هزینه‌های عملیاتی خود کرده‌اند که نسبت به سال قبل ۵.۵‌ درصد افزایش داشته است. امروزه، بینش‌های مبتنی بر داده و فناوری‌های دیجیتال، شرکت‌ها را قادر می‌سازد تا در عین رعایت الزامات عرضه، بین منافع پیچیده و گاهی متضاد تعادل برقرار کنند. ترکیبی از فناوری‌های عملیاتی (OT)، مدل سازی پیشرفته و ابزار‌های تحلیلی، انقلابی در تصمیم‌گیری و تغییر رویکرد در عملکرد‌های طولانی مدت، مانند برنامه‌ریزی و تعمیر و نگهداری معدن ایجاد می‌کند و درعین حال معیار‌های عملیاتی را بهبود می‌بخشد.

ساخت پایگاه داده قوی

از آنجا که شرکت‌های معدنی دستگاه ها، برنامه‌ها و ماشین‌های بیشتری را خودکار، برق‌رسانی و متصل می‌کنند، داده‌ها در زنجیره ارزش افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، در سال ۲۰۱۸، عملیات استخراج سنگ آهن ریوتینتو که در آن زمان شامل ۱۶معدن، ۱۵۰۰کیلومتر راه‌آهن و سه‌بندر بود، در هر دقیقه ۲.۴ ترابایت داده از تجهیزات و سنسور‌های متحرک ایجاد می‌کرد. این رقم احتمالا امروز بسیار بیشتر خواهد بود. با این حال، به‌رغم اینکه شرکت‌های معدنی دارای داده‌های فراوانی هستند، بیشتر آنها به‌درستی جمع آوری، زمینه سازی، پیش‌پردازش، ذخیره یا تجزیه و تحلیل نمی‌شوند، بنابراین همیشه نمی‌توان به طور قابل اعتماد در تصمیم‌گیری از آنها استفاده کرد. یکی از حوزه‌های پایه‌ای که شرکت‌ها باید به آن توجه کنند، حوزه داده‌های اصلی دارایی و متاداده‌های سازمانی یا به عبارتی سیستم مدیریت منابع سازمانی (ERP) یا مدیریت دارایی سازمانی (EAM) آنهاست. ساختار‌های شیءگرا (سلسله مراتب تجهیزات) و کد‌های خرابی بسیار حیاتی هستند تا اطمینان حاصل شود که خرابی‌ها به درستی ثبت می‌شوند و باعث می‌شود تا مجموعه داده قابل اطمینانی برای پردازش و تجزیه وتحلیل در اختیار مهندسان قرار گیرد. بیشتر برنامه‌های بهینه‌سازی عملیاتی در معدن برای انجام بهره‌وری‌های تدریجی و بهبود‌های ایمنی و/یا کاهش هزینه در برخی فرآیند‌ها و عملکرد‌ها تمرکز داشته‌اند. بااین حال، با وجود پایگاه داده قوی، معادن می‌توانند از رویکرد پیشرفته و یکپارچه‌ای برای مدیریت نیاز‌ها و محدودیت‌های گسترده‌ای که امروزه با آنها روبه رو هستند، استفاده کنند. به عنوان مثال در خط تولید کنسانتره، عملکرد خط به طور سنتی توسط بازیابی اندازه‌گیری شده است که اصولا توسط ظرفیت ورودی محدود می‌شود. بااین حال، در آینده، نیاز به گزارش دادن اثر کربن هر خط تولید و تعادل آن با اندازه‌گیری‌های سنتی بهره‌وری و سوددهی می‌تواند به اولویت‌های متضاد در ارتقای عملکرد خطوط تولید منجر شود. با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های عملیاتی برای جمع آوری اطلاعات مربوط به دارایی‌های فیزیکی - مانند کارخانه، کامیون یا کوره - و سازماندهی این داده ها، شرکت‌ها می‌توانند این دارایی‌ها را به همراه ورودی‌ها و خروجی هایشان در دنیای دیجیتال بازسازی کنند (به عبارت دیگر، یک «دوقلوی دیجیتال»). این ام این امکان را فراهم می‌کند که دارایی ها، فرآیند‌ها و سیستم‌های اطراف آنها را مشاهده و شبیه‌سازی کرده و پیش‌بینی بهتری از عملکرد و شکست‌های ممکن در آینده داشته باشیم. به طور فزاینده، از شبیه‌سازی با ابزار‌های بهینه‌سازی ریاضی استفاده می‌شود تا بهترین راه حل ممکن برای یک مساله با توجه به اهداف و محدودیت‌های عملیاتی کسب‌وکار پیدا شود. به عنوان مثال، شرکت تخصصی داده PETRA در استرالیا، به تازگی به یک عملیات مس آهن در غرب استرالیا کمک کرد تا با بهینه‌سازی فاز حفاری و انفجار، بهبود ۵.۵درصدی را در ظرفیت کارخانه به دست آورد. از داده‌های مختلف برای ایجاد دوقلوی دیجیتال استفاده شد تا زمان خرابی‌های سنگ شکن با توجه به مدل زمین شناسی و طراحی آتشباری هماهنگ شود. این برنامه به برآورد سود مالی سالانه بیش از ۴۵۰میلیون دلار استرالیا (تقریبا ۲۸۵میلیون دلار آمریکا) منجر شد.

چابکی از طریق تصمیم‌گیری خودکار

شبیه‌سازی و بهینه‌سازی می‌توانند به طور استراتژیک، تاکتیکی و عملی برای تعیین اینکه کدام سرمایه‌گذاری، سناریو یا فرآیند احتمالا بیشترین ارزش را در طول زمان‌های مختلف ارائه می‌دهد، استفاده شوند. پیشرفت‌های کنونی در بسته‌های نرم افزاری و ظرفیت پردازش کامپیوتری به این معناست که شبیه‌سازی‌هایی که قبلا روز‌ها یا هفته‌ها طول می‌کشیدند، اکنون می‌توانند در عرض چند دقیقه به اتمام برسند. یکی دیگر از این کاربردها، تصمیم‌گیری خودکار است؛ به عنوان مثال در عملیاتی مانند برنامه‌ریزی معدن. این مفهوم هنوز در صنایع معدنی نسبتا تازه است؛ اما در نهایت می‌تواند به عملیاتی چابک‌تر و تطبیق پذیرتر منجر شود. یکی از حوزه‌های دیگری که تصمیم‌گیری خودکار ممکن است مفید باشد، تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه تجهیزات است. این تکنولوژی اولویت بسیاری از شرکت‌های معدنی پیشگام در حال حاضر است. نظرسنجی انجام‌شده توسط GlobalData در سال ۲۰۲۳ نشان داد که ۶۸درصد معادن سرمایه‌گذاری‌های متوسطی را برای نگهداری پیشگیرانه ماشین آلات انجام داده بودند، ۴۰درصد از آنها انتظار داشتند که در طول دوسال آینده برای اولین بار یا بیشتر در این فناوری سرمایه‌گذاری کنند. هزینه‌های نگهداری معمولا یک تا ۳درصد از کل درآمد سالانه شرکت‌های معدنی را تشکیل می‌دهد، بنابراین حتی صرفه جویی کوچک در این زمینه می‌تواند صرفه جویی قابل توجهی در سود نهایی را به همراه داشته باشد.

چالش بسیاری از شرکت‌ها در زمینه بهینه‌سازی روش‌های نگهداری ماشین آلات است؛ چرا که می‌خواهند علاوه بر افزایش زمان بهره‌وری، هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهند. استفاده از تصمیم‌گیری خودکار با توجه به ذهنیت مهندسی سنتی و ذات آماری آن، نیاز به تغییر فرهنگی خواهد داشت. بااین حال، با گذر زمان این روش نتایج مثبتی را برای صنایع معدنی به ارمغان خواهد آورد.

انتقال از نگهداری واکنشی به پیشگیرانه

شرکت تاتا استیل که سفر تبدیل دیجیتال خود را در سال ۲۰۱۶ آغاز کرد، به سمتی قدم برمی‌دارد که رویکرد نگهداری خود را یک‌گام جلوتر ببرد. این شرکت برای تمامی فرآیند‌های حیاتی و پیچیده خود، از جمله معادن، کارخانه‌ها و کوره‌های آهنگری دوقلوی دیجیتال ایجاد می‌کند. نگهداری پیشگیرانه یک راهبرد نگهداری دارایی است که از یادگیری ماشین برای تنظیم شرایط عملیاتی در جهت کسب نتایج مطلوب و همچنین برنامه‌ریزی و زمان‌بندی هوشمند نگهداری دارایی استفاده می‌کند. این یک گام پیشتاز از نگهداری پیش‌بینی‌شده و نشان دهنده تغییر از مدیریت عملکرد دارایی واکنشی به پیشگیرانه است. اگر معادن بتوانند داده‌های خود را در زمینه محتوا استانداردسازی کنند، احتمالا فرصت‌های بیشتری برای مقابله با افزایش هزینه‌های عملیاتی از طریق کاهش هزینه‌ها و قطعات نگهداری وجود خواهد داشت و می‌توانند انتظار داشته باشند که عملکرد ایمنی و پایداری عملیاتی بیشتری ارائه دهند. از مثال‌های دیگر می‌توان به شرکت Aspen Mtell اشاره کرد که توانسته است با ایجاد سیستمی خرابی پمپ‌ها را ۴۰روز زودتر گزارش کند. آنچه در این مقاله سعی شد بر آن تاکید شود، استراتژی‌های اتخاذ تصمیمات هوشمند و خودکار بوده که روزبه روز در صنعت معدن جای خالی چنین تکنولوژی‌ای احساس می‌شود. اما برای رسیدن به این سطح از تکنولوژی تولید، ذخیره‌سازی و پردازش داده‌های قابل اطمینان بسیار حائز اهمیت و پیش‌شرط اساسی این تکنولوژی است.

رویداد جامع معدن و صنایع معدنی ۱۴۰۳ از ۳۰ اردیبهشت تا ۰۳ خرداد به‌همت گروه رسانه‌ای «دنیای‌اقتصاد» برگزار می‌شود.

محمد فهیمی‌نیا/ پژوهشگر هوش مصنوعی و هوشمندسازی معادن
امید اصغری/ دانشیار دانشکده مهندسی معدن دانشگاه تهران

منبع: دنیای اقتصاد