اینترنت اشیاء در صنعت معدن
اینترنت اشیاء (IoT) به گسترش اتصال اینترنت به دستگاه های فیزیکی و اشیاء روزمره گفته می‌شود. این دستگاه‌ها با تعبیه شدن قطعات الکترونیکی، اتصال به اینترنت و سایر سخت افزارها می‌توانند با یکدیگر در بستر اینترنت ارتباط برقرار کرده و از راه دور مورد پایش و کنترل قرار گیرند. در صنعت معدن، اینترنت اشیاء به عنوان ابزاری برای دستیابی به بهینه‌سازی هزینه‌ها و بهره‌وری، بهبود اقدامات ایمنی و توسعه نیازهای هوش مصنوعی مورد نیاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فهرست مطالب
اینترنت اشیاء در صنعت معدن
با توجه به مزایای فراوانی که اینترنت اشیاء به همراه دارد، بسیاری از شرکت‌های بزرگ معدنی در حال برنامه ریزی و ارزیابی روش‌هایی برای آغاز سفر دیجیتال و دیجیتالی شدن در صنعت معدن برای مدیریت عملیات روزانه معدن خود هستند. برای نمونه می‌توان به مزایای زیر در استفاده از اینترنت اشیاء در صنعت معدن اشاره کرد:
۱. بهینه‌سازی هزینه‌ها و بهبود بهره‌وری
این هدف از طریق استفاده از حسگرها بر روی تجهیزات و سیستم‌های معدنی که تجهیزات و عملکرد آنها را کنترل می‌کنند، قابل دستیابی است. شرکت‌های معدنی از این داده های عظیم یا کلان داده برای کشف روش‌های مقرون به‌صرفه‌تر برای اجرای عملیات‌ها و همچنین کاهش کل زمان توقف عملیاتی استفاده می‌کنند.
۲. تضمین ایمنی افراد و تجهیزات
تضمین ایمنی افراد و تجهیزات با نظارت بر سیستم تهویه معدن و میزان مواد سمی داخل معادن زیرزمینی به صورت بلادرنگ با کمک اینترنت اشیاء به دست می‌آید. این امر امکان تخلیه یا انجام تمرینات ایمنی سریع‌تر و کارآمدتر را فراهم می‌کند.
۳. حرکت از نگهداشت پیشگیرانه به نت پیشبینانه
۴. تصمیم‌گیری بهتر و سریع‌تر
صنعت معدن تقریباً هر ساعت با شرایط اضطراری با درجه بالایی از غیرقابل پیش بینی بودن مواجه است. اینترنت اشیاء به برقراری تعادل در شرایط و تصمیم گیری درست در موقعیت‌هایی که چندین جنبه به طور همزمان فعال هستند برای تغییر دادن عملیات روزانه به الگوریتم‌ها کمک می‌کند.
کاربرد اینترنت اشیاء و هوش مصنوعی (AI) در صنعت معدن
یکی دیگر از مزایای اینترنت اشیاء در صنعت معدن، نقش آن به عنوان سیستم زیربنایی تسهیل‌کننده استفاده از هوش مصنوعی (AI) است. هوش مصنوعی از مرحله اکتشاف تا فرآوری و حمل و نقل، قدرت راهکارهای مبتنی بر اینترنت اشیاء را به عنوان ابزاری برای ساده‌سازی عملیات، کاهش هزینه‌ها و بهبود ایمنی در صنعت معدن تقویت می‌کند.
با استفاده از ورودی‌های داده‌های عظیم، مانند گزارش‌های حفاری و بررسی‌های زمین شناسی، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین می‌توانند پیش بینی‌هایی انجام دهند و توصیه‌هایی در مورد فرایند اکتشاف معدن ارائه دهند که منجر به فرایندی کارآمدتر با نتایج با بازده بالاتر می‌شود.
همچنین مدل‌های پیش‌بینی مبتنی بر هوش مصنوعی شرکت‌های معدنی را قادر می‌سازد تا روش‌های فرآوری فلزات خود را از طریق تکنیک‌های دقیق‌تر و کم‌تر آسیب‌زننده به محیط زیست بهبود بخشند. هوش مصنوعی را می‌توان برای اتوماسیون فعالیت کامیون‌ها و مته‌ها استفاده کرد که مزایای قابل توجهی در زمینه هزینه و ایمنی به همراه دارد.
فلوچارت اینترنت اشیاء در صنعت معدن و نمونه‌ها
فلوچارت اینترنت اشیاء در صنعت معدن
در زیر برخی از نمونه های اینترنت اشیا در صنعت معدن آورده شده است:
۱. معدن Rio Tinto – Koodaideri iron ore
این پروژه به منظور بهبود کلی بهره‌وری اجرا شد و به اهدافش دست یافت.
کشور: استرالیا
شریک فناوری: چندگانه
زمان آغاز به کار: سال ۲۰۱۹
توضیح: پروژه کودایدری شرکت ریوتینتو در استرالیا، اولین «معدن هوشمند» جهان را راه‌اندازی کرد که در آن تمام تجهیزات به هم متصل شده و قادر به تصمیم‌گیری در کسری از ثانیه هستند. این معدن برای تحویل اولین تن سنگ آهن در سال ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی شده بود.
دستاوردها: با استفاده از داده‌های لحظه‌ای، اپراتورهای معدن قادر بودند سناریوهایی را برای بهینه‌سازی تولید یا عملیات به سرعت آزمایش کنند.
۲. معدن Hecla Mining Company -Casa Berardi mine
کشور: کانادا
شریک فناوری: Newtrax
زمان آغاز به کار: سال ۲۰۱۸
توضیح: نمونه‌ای دیگر، معدن Hecla است که از تله‌متری تجهیزات سیار Newtrax برای مدیریت بهتر خرابی ماشین‌آلات خود استفاده کرد. این معدن با تشخیص عیوب تجهیزات به صورت آنی، توانسته است از داده‌ها برای تعیین بهروش‌های استفاده از ماشین‌آلات و تشخیص فوری مشکلات تجهیزات به منظور کاهش خرابی استفاده کند.
دستاوردها: از زمان اجرای این سیستم، معدن افزایش یک ساعتی در زمان بهره‌برداری روزانه را به صورت کمی اندازه‌گیری کرده است.
۳. معدن Hindustan Zinc’s Sindesar Khurd (SK) mine
کشور: هندوستان
شریک فناوری: Newtrax
زمان آغاز به کار: سال ۲۰۱۸
توضیح: در این معدن راهکار Newtrax MET با پلتفرم دیجیتال Sandvik OptiMine ادغام شده است تا کل عملیات زیرزمینی از جمله دریل‌ها، لودرها، کامیون‌ها و سایر تجهیزات را ردیابی و داده‌ها را دریافت کند.
دستاوردها: این پروژه به منظور بهبود کلی بهره‌وری اجرا شد و به اهدافش دست یافت.
۴. معدن Goldcorp – Porcupine Gold Mine’s Borden site
این پروژه مصرف برق عملیات معدن را به نصف کاهش داده و هزینه‌ها را به میزان قابل توجهی پایین آورده است.
کشور: کانادا
شریک فناوری: Cisco
زمان آغاز به کار: سال ۲۰۱۸
توضیح: با استفاده از سیستم تهویه بر اساس تقاضا، این معدن قادر است تهویه زیرزمینی را به طور خودکار با کنترل فن‌ها از راه دور از طریق یک رابط دیجیتال مرکزی در سطح زمین تنظیم کند. این امکان استفاده کارآمدتر از انرژی را فراهم می‌کند و می‌تواند کنترل بهتری بر توقف‌های عملیاتی بالقوه ناشی از کمبود تهویه ایجاد کند. این نوع تهویهٔ هدفمند به شرکت اجازه داده است تا میزان هوایی که به معدن پمپاژ می‌کند را از ۱,۲۰۰,۰۰۰ فوت مکعب در دقیقه به ۶۵۰,۰۰۰ کاهش دهد.
دستاوردها: این پروژه مصرف برق عملیات معدن را به نصف کاهش داده و هزینه‌ها را به میزان قابل توجهی پایین آورده است.
۵. معدن Glencore’s Matagami Zinc mine
کشور: کانادا
شریک فناوری: Newtrax
زمان آغاز به کار: سال ۲۰۱۶
توضیح: تله‌متری تجهیزات سیار Newtrax داده‌های ضروری را از طریق دارایی‌ها و تجهیزات به هم متصل به عملیات معدن منتقل می‌کند. با این کار این معدن توانسته است برای بهبود بهره‌وری، عملکرد تجهیزات خود را بهتر درک و پایش کند.
دستاوردها: شرکت گزارش کرده است که میانگین تناژ سنگ معدن حمل شده از ۵۵ تن به ۶۰ تن افزایش یافته است.
چالش‌های اینترنت اشیاء برای صنعت معدن
اگرچه اینترنت اشیاء مزایای زیادی برای صنعت معدن دارد، اما پیاده‌سازی آن در عملیات معدنکاری در گذشته با چالش‌های متعددی روبرو بوده است.
مهم‌ترین این چالش‌ها عبارتند از:
- محدود بودن یا عدم اطمینان به اتصال اینترنت، به ویژه در معادن زیرزمینی
- دریافت سیگنال‌های ۳g و ۴g در مناطق دور افتاده ممکن است با مشکل مواجه شود.
- با کاهش عیار مواد معدنی، نیاز به حفاری عمیق‌تر در بسیاری از معادن افزایش یافته است که این موضوع می‌تواند موانعی را برای گسترش سیستم‌های اینترنت اشیاء ایجاد کند.
شرکت‌های معدنی با اجرای روش‌های اتصال قابل اعتمادتر و استراتژی‌های پردازش داده برای جمع‌آوری، انتقال و نمایش داده‌های حیاتی برای تجزیه و تحلیل، بر مشکل اتصال اینترنت غلبه کرده‌اند. ارتباطات ماهواره‌ای می‌تواند نقش مهمی در انتقال داده‌ها به مراکز کنترل برای ارائه تصویری کامل از معیارهای حیاتی ایفا کند.
امنیت سایبری، چالش بزرگ دیگری برای معادنی است که از اینترنت اشیاء استفاده می‌کنند.
با اتصال بیشتر عملیات معدنکاری، این بخش در برابر هک شدن آسیب‌پذیرتر می‌شود و نیاز به سرمایه‌گذاری بیشتر در سیستم‌های امنیتی را به وجود می‌آورد.
پس از رخنه اطلاعاتی که در سال ۲۰۱۶ برای شرکت گلدکور (Goldcorp) رخ داد و نشان داد که معدن‌کاران برخلاف تصور قبلی، می‌توانند هدف حملات سایبری باشند، ۱۰ شرکت معدنی در آوریل ۲۰۱۷ مرکز تحلیل و اشتراک اطلاعات معدن و فلزات (MM-ISAC) را برای به اشتراک گذاشتن تهدیدات سایبری با یکدیگر تأسیس کردند.
در مارس ۲۰۱۹، شرکت نورسک هیدرو (Norsk Hydro)، یکی از بزرگترین تولیدکنندگان آلومینیوم جهان، مورد حمله سایبری گسترده‌ای قرار گرفت که باعث شد این شرکت تمام کارخانه‌ها و عملیات خود را ایزوله کند و به روش‌های و فرایندهای دستی روی بیاورد. در نتیجه این حمله، تولید چندین کارخانه به طور موقت متوقف شد.
این اتفاقات باعث شده تا شرکت‌های معدنی اهمیت امنیت دیجیتال را درک کنند و روی فناوری‌های امنیتی جدید سرمایه‌گذاری کنند.
دیجیتالی شدن صنعت معدن و راه پیش رو
بسیاری از شرکت‌های معدنی به مزایای دیجیتالی‌سازی در معادن خود پی برده‌اند و اقداماتی را برای اجرای آنها انجام داده‌اند. در ادامه به چهار موضوع کلیدی اشاره می‌کنیم که انتظار می‌رود طی ده سال آینده در هستهٔ دیجیتالی‌سازی صنعت معدن قرار گیرند:
مسیر پیش روی اینترنت اشیاء در صنعت معدن
پیچیدگی هر یک از فناوری‌های دیجیتال به نسبت زمان پیاده‌سازی
نمودار بالا پیچیدگی هر فناوری دیجیتال و دوره اجرای آن برای پذیرش گسترده آن فناوری را نشان می‌دهد. عوامل مختلفی مانند پیچیدگی و مقیاس‌پذیری فناوری‌های درگیر بر نرخ پذیرش فناوری‌های خاص و همچنین کل تحول دیجیتال صنعت معدن تأثیر می‌گذارد.
با توجه به این نمودار، انتظار می‌رود که شاهد پیچیدگی بیشتر و زمان اجرای طولانی‌تر برای فناوری‌های کاملاً خودکار باشیم، در حالی که فناوری‌های دیگر مانند سنسورها و تجزیه و تحلیل ساده‌تر و با نفوذ و پذیرش سریع‌تری همراه باشند.
جهان انتظار دارد شاهد پیشرفت‌های برجسته‌ای از صنعت معدن برای پایدارتر کردن آن باشد. استخراج معادن تأثیرات نامطلوبی بر جوامع، اکوسیستم‌ها و سایر محیط‌های اطراف نیز دارد. برای به حداقل رساندن این تأثیرات، از قدرت داده‌ها از طریق راهکارهای مختلف اینترنت اشیاء استفاده می‌شود. در مجموع، اینترنت اشیاء به صنعت معدن کمک می‌کند تا با در نظر گرفتن یک بازه زمانی خاص و ردپای محیط زیستی ضروری، به سمت استخراج منابع با رویکردی مسئولانه حرکت کند.
