افزایش بهره‌وری در معادن با تحولی مبتنی بر فناوری
افزایش بهره‌وری در معادن با تحولی مبتنی بر فناوری

کانی مگ، محمد قهرمانی کوشان- شرکت‌های معدنی، وعده‌های بزرگ در زمینه پیشرفت‌های دیجیتال و حرکت به سمت افزایش بهره‌وری در معادن می‌دهند. بسیاری از شرکت‌ها در حال تلاش برای پذیرش تحولات مبتنی بر فناوری هستند. معدنکاران برای استفاده از پتانسیل واقعی باید حول محور فناوری‌های روز دنیا بچرخند. موسسه مکنزی، در سال ۲۰۱۵ مقاله ‌ی […]

کانی مگ، محمد قهرمانی کوشان- شرکت‌های معدنی، وعده‌های بزرگ در زمینه پیشرفت‌های دیجیتال و حرکت به سمت افزایش بهره‌وری در معادن می‌دهند. بسیاری از شرکت‌ها در حال تلاش برای پذیرش تحولات مبتنی بر فناوری هستند. معدنکاران برای استفاده از پتانسیل واقعی باید حول محور فناوری‌های روز دنیا بچرخند.

موسسه مکنزی، در سال ۲۰۱۵ مقاله ‌ی را منتشر کرد که بر اساس آن پیش بینی می‌شد، تحولی در صنعت معدن با فناوری روز جهان شکل می‌گیرد. در این مقاله برخی از نوآوری‌های بالقوه در معادن معرفی شدند که به نظر می‌رسید، روش کار معادن را متحول می‌کند. این فناوری‌های می‌توانست دستاوردهای شگفت انگیزی در رابطه با افزایش بهره‌وری در معادن به ارمغان آورد.

با گذشت ۷سال از انتشار این مقاله، معادن جهان شاهد حضور فناوری‌های گسترده‌ای شده‌اند. نوآوری‌های یاد شده این روز‌ها به عنوان پتانسیل افزایش بهره‌وری در معادن عمل می‌کنند.

یافتن مفاهیم تازه‌ مدیریتی با استفاده از فناوری‌های نوین

فناوری‌های دیجیتال، زمانی که با تغییرات مدیریتی و ذهنی در معادن اجرایی می‌‌شوند، منجر به بهبود عملیات معدنکاری خواهند شد. می‌توان با تکیه بر این فناوری‌ها معنا و مفاهیم تازه‌ای به حوزه‌های مدیریتی معادن بخشید.

به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل‌های پیشرفته و حسگرها به کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری و کاهش زمان خرابی تجهیزات و ماشین آلات معدنی کمک می‌کند. فناوری‌های جدید در عین حال خروجی و بازیابی مواد شیمیایی را در معادن افزایش می‌دهند. این عوامل نه تنها مخاطرات زیست محیطی را کاهش می‌دهند؛ بلکه موجب افزایش بهره‌وری در معادن می‌شوند.

گفته می‌شود، رباتیک و تجهیزات نیمه خودران انسان‌ها را از معادن خارج می‌کند، شاید در نگاه اول این موضوع برای نیروی انسانی خطرناک باشد؛ اما واقعیت این است که فناوری‌های جدید در معادن مانند رباتیک و تجهیزات نیمه خودران هزینه‌ها و خطرات را کاهش می‌دهد. در استرالیای غربی، معدنکارانی که از فناوری حمل و نقل خودکار استفاده می‌کنند، ۲۰ درصد بهبود بهره‌وری در معادن را گزارش کرده‌اند.

زیربنای افزایش بهره‌وری در معادن جهان چه بود؟

بر اساس تحقیقات صورت گرفته توسط موسسه مک کینزی، بهره‌وری کلی در معادن از سال ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۶ حدود ۲٫۸ درصد در سال افزایش یافته است.آمارها نشان می‌دهد در این دوره‌ها تولید رو به افزایش بوده و نسبت هم میزان بهره‌وری در معادن رو به رشد است.

بر اساس گزارش موسسه مکنزی، دو دلیل اصلی، زیربنای افزایش بهره‌وری در معادن جهان بود. دلیل اول افزایش بهره‌وری نیروی کار که باعث کاهش سالانه ۳ درصدی در تعداد کارکنان شده است. دلیل دوم هم مخارج سرمایه‌ای و مخارج عملیات غیر کارگری به شدت کنترل شده است.

وقتی در میزان اعتبارات و مخارج عملیات صرفه جویی می‌شود، باید اعتبارات در زمینه‌های دیگر صرف و یا سرمایه‌گذاری شود. کارشناسان معتقدند بخشی از این اعتبارات باید به توسعه بلوغ مدیریت معادن،  ایجاد سیستم‌های عامل و توسعه فناوری‌های جدیدتر در معادن اختصاص داده شود. با این حال باید توجه داشت که حفظ این پیشرفت‌ها سخت‌تر خواهد بود. به عبارتی با رشد و افزایش سرعت فناوری‌و نوآوری در تمامی صنایع، حفظ پیشرفت‌های هرسال سخت‌تر می‌شود.

بررسی‌ها نشان می‌دهد، عیار سنگ‌های معدنی در حال کاهش است. از سوی دیگر کمبود آب تهدیدی برای انباشته شدن دارایی‌ها در زمین شده است، دریافت مجوزهای بهره برداری برای معدنکاران در سراسرجهان سخت‌تر می‌شود.

مهمترین فناوری‌هایی که منجر به افزایش بهره‌وری در معادن می‌شوند

فناوری‌های جدیدی مانند ویژه هوش مصنوعی (AI)، یادگیری ماشین، اتوماسیون و رباتیک، اینترنت صنعتی اشیاءو معماری مدرن داده‌ها (فضای ابری) از جمله افزایش بهره‌وری در معادن هستند.

این فناوری‌ها به صنعت کمک می‌کنند تا چالش‌ها مختلف این صنعت را برطرف کنند. همچنین ممکن است، فناوری‌های نوین به کاهش آسیب‌های زیست محیطی صنعت کمک کنند. این فناوری‌های می‌توانند کارگران را از مسیر آسیب دور کنند، ذخایر غیراقتصادی را اقتصادی کنند. با افزایش بهره‌وری در معادن به کمک فناوری‌های جدید عملیات معدنکاری تکرار و سختی کمتری خواهد داشت.

درحالیکه فناوری‌های نوین در معادن جایگاه پیدا کرده‌اند، هنوز برخی شرکت‌های معدنی، در حال تلاش برای پذیرش تحول در صنعت معدن مبتنی بر فناوری هستند. دستیابی به فناوری درست تنها بخشی از پازل موفقیت و افزایش بهره‌وری در معادن است. نمونه‌های زیادی از شرکت‌های معدنی وجود دارد که روی فناوری سرمایه‌گذاری کرده‌اند و پیشرفت‌هایی را ندیده‌اند، زیرا از دیگر موتورهای حیاتی تحول فناوری، سیستم‌های مدیریت و فرهنگ غفلت کرده‌اند.

مهمترین متغییرهای تحول و افزایش بهره‌وری در معادن که مبنتی بر فناوری هستند منجر به دستیابی به توسعه پایدار می‌شوند.

دستیابی به توسعه و تغییر پایدار به چیزی بیش از تمرکز بر روی فناوری نیاز دارد.شرکت‌ها باید رویکردی کل نگر برای تحول در صنعت معدن اتخاذ کنند. هیچ کلید طلایی فناوری وجود ندارد که شرکت‌ها بتوانند برای رسیدن به اهداف خود آن را خریداری کنند. درعوض، سه متغییر و یا به عبارت دیگر محرک وابسته به هم وجود دارند که تغییر سیستم عامل را ممکن می‌کند.

مهمترین عوامل رشد بهره‌وری در معادن

برای حل چالش‌های کلیدی بهره‌وری در معادن که عبارتند از مخاطرات ایمنی، رضایت مشتری، مدیریت زنجیره تامین به فناوری‌های روز نیاز است. دیجیتال‌سازی، تجزیه و تحلیل داده‌ها، اتوماسیون و فناوری‌های شبیه به آن می‌توانند از مهمترین عوامل رشد بهره‌وری در معادن باشند.

رشد فرهنگ مدیریتی در صنعت معدن، موضوع دیگری است که باید در دستورکار فعالان این صنعت قرار گیرد. شرکت‌های معدنی باید سیستم‌های مدیریتی (مانند فرآیندهای کاری) را به گونه‌ای تطبیق دهند که نیروی‌های شرکت را قادر سازد تا پتانسیل ارائه شده توسط فناوری‌های جدید را درک کنند.

بازنگری در فرهنگ مدیریتی و افزایش قابلیت نیروی‌های کار برای دستیابی به سازمانی چابک‌تر و پاسخگو که بتواند ارزش فناوری‌های مدرن را درک کرده و با آن سازگار شود.

افزایش بازیابی مواد معدنی به میزان ۱ تا ۳ درصد

در برخی معادن، سیستم‌های تحلیلی پیشرفته تمام داده‌های محیطی را جذب می‌کنند و از آن برای بهبود فرآیندها مورد استفاده قرار می دهند. این رویکرد به جای دستیابی و تمرکز بر روی نتایج محلی از طریق کنترل خودکار فرآیند، یک نتیجه و رویکرد جهانی ارائه و تحلیل می‌کند. انجام این کار می‌تواند بازدهی را در معادن افزایش دهد. امروزه دیدن فرصت‌هایی برای افزایش بازیابی مواد معدنی به میزان ۱ تا ۳ درصد و افزایش توان عملیاتی ۴ تا ۸ درصد و در عین حال کاهش مصرف انرژی غیرعادی نیست. این می‌تواند به معنای افزایش بهره‌وری در معادن تا حدود ۵ تا ۱۰ درصدی باشد که تقریباً برابر با افتتاح یک معدن جدید در صورت اعمال بر روی ردپای یک شرکت معدنی معمولی بدون هزینه سرمایه است.

یکی از معدن‌های فلزی از تجزیه و تحلیل پیشرفته و یادگیری ماشینی برای توسعه «کنترل‌کننده‌های صنعتی» برای افزایش توان عملیاتی و بازیابی مواد معدنی استفاده می‌کند. این شرکت در حال جمع آوری داده‌ها از بیش از ۱۵۰ حسگر برای کارخانه‌های متوسط تا بزرگ است. یک الگوریتم رفتار وضعیت و شرایط یک کارخانه را پیش بینی می‌کند. در نتیجه یک سری توصیه برای بهینه سازی بر اساس متغیرهای قابل کنترل ارائه می‌دهد. این طرح توسط ناظران کارخانه بررسی می‌شود، آنها پیشنهادات منطقی و غیر منطقی را مورد سوال قرار می‌دهند. تأثیر تغییرات اجرا شده به طور مداوم برای اصلاح برنامه اندازه گیری می‌شود.

مدل یادگیری ماشین پارامترهای بهینه را برای بازیابی موادشیمیایی محاسبه می‌کنند

در مثالی دیگر، یک معدن فلزی از حسگرهای صنعتی اینترنت اشیا همراه با یک مخزن داده متمرکز و یادگیری ماشینی پیشرفته استفاده کرد، تا بازیابی شیمیایی از فرآیند استخراج را ۱۰ تا ۱۵ درصد افزایش دهد. حسگرها داده‌های بلادرنگ را از زباله جمع‌آوری می‌کنند و مدل یادگیری ماشین پارامترهای بهینه را برای بازیابی محاسبه می‌کنند و عملکرد را بالاتر از آنچه اپراتورها قبلاً می‌توانستند به دست آورند، افزایش می‌دهند. این امر باعث صرفه جویی میلیون‌ها دلاری مواد شیمیایی و کاهش اثرات زیست محیطی باطله شده است. این فعالیت‌ها نمود عینی افزایش بهره‌وری در معادن به کمک فناوری‌های نوین است.

فناوری در معادن می‌کند تا تعمیر و نگهداری تجهیزات، ابزارها و ماشین‌آلات معدنی در مواقع مورد نیاز به جای یک برنامه ثابت انجام شود. یک شرکت از حسگرها و یادگیری ماشینی برای اجرای تعمیر و نگهداری و پیش بینی در مبدل‌های حرارتی بسیار بزرگ (۲۰ تنی) استفاده کرد. این مدل قادر بود زمان خرابی مبدل‌ها را پیش‌بینی کند و تعمیر و نگهداری را از ۷۰ روز یک بار به ۱۶۰ تا ۲۰۰ روز یک بار کاهش دهد. با توجه به اینکه ده‌ها مبدل حرارتی وجود داشت، صرفه جویی در هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری در معادن قابل توجه بوده است.

مزیت‌های فناوری برای کارگران تعمیر و نگهداری تجهیزات معادن

کارگران تعمیر و نگهداری نیز می‌توانند از مزیت‌های فناوری در معادن بهره‌مند شوند. کارگرانی که مسئول پمپ‌ها هستند، می‌توانند تلفن یا تبلتی همراه داشته باشند که نشان می‌دهد،کارگران کجا هستند و بر روی چه بخش‌هایی کار می‌کنند. این سیستم می‌تواند تاریخچه تعمیر و نگهداری یک دارایی(تجهیزات، ابزار و ماشین‌آلات معدنی) خاص را نمایش دهد.همچنین می‌تواند، مراحلی را که برای تکمیل یک سفارش کار انجام می‌شود را نشان دهد.

این ممکن است شامل جزئیاتی مانند سطح گشتاور برای سفت کردن مهره، یا دستورالعمل‌هایی برای قرار دادن حلقه باشد. در سال‌های آینده، واقعیت افزوده به طور فزاینده‌ای به این هدف کمک می‌کند.

به نظر می‌رسد گسترده‌ترین تغییرات در عملیات معدنکاری و افزایش بهره‌وری در معادن احتمالاً از طریق استفاده از روباتیک پدید آید. تجهیزات خودمختار به طور مداوم، در محدوده‌های معدنی فعالیت می‌کنند و باعث کاهش تعمیر و نگهداری و همچنین تعداد نیروی کار می‌شوند. علاوه بر این، در مقایسه با فرآیندهای هدایت شده توسط انسان، سازگاری رباتیک می‌تواند برای روش‌های بهبود مستمر سازگارتر باشد. این موضوع تأثیر گسترده‌ای بر انواع فرآیندها،از تعمیر و نگهداری جاده تا نحوه بازگشت به محل بیل دارد.

اکنون ثابت شده است که کامیون‌های حمل و نقل خودران برای معادن روباز که ساختار هزینه مناسبی دارند، قابل استفاده هستند. این کامیون ها بین بارگیری و تخلیه خودران حرکت می‌کنند. یکی دیگر از دستگاه‌هایی که کاربرد آن به طور فزاینده‌ای در معادن متداول می‌شود، مته انفجاری خودکار است که یک الگوی کامل را بدون مداخله دریل می‌کند.

کاربردهای ماشین‌های کنترل از راه دور در معادن زیرزمینی

معادن زیرزمینی هم برای افزایش بهره‌وری در معادن، شروع به استفاده از ماشین‌های بارگیری، حمل و نقل و تخلیه از راه دور کرده‌اند. برای یک شرکت معدنی، کامیون‌های سیستم حمل و نقل خودران ۲۰ درصد افزایش بهره‌وری داشته است. یکی دیگر از کاربران اولیه اخیراً تصمیم گرفته است ناوگان خودروهای خودران خود را بر اساس نتایج بهره وری خود گسترش دهد.

اتوماسیون به اپراتورها کمک می‌کند تا کارآمدتر باشند و بر توسعه تخصص‌های جدید تمرکز کنند. به عنوان مثال، اپراتورها می‌توانند به جای استفاده از تجهیزات بزرگتر، اندازه را برای متعادل کردن هزینه‌های تعمیر و نگهداری با هزینه حمل و نقل در هر تن بهینه کنند.