پاسخ به چالش‌های صنایع معدنی با کمک اینترنت اشیا

اینترنت اشیا به حل چالش در صنایع مختلف از جمله صنعت معدن کمک می‌کند. با استفاده از این فناوری می‌توان بر تجهیزات نظارت کرده و افراد را بهتر مدیریت کرد. در ادامه با مزایای اینترنت اشیا برای این صنعت و اینکه چگونه به کار می‌آید، بیشتر آشنا می‌شویم.

فناوری اینترنت اشیا درحال بازتعریف بسیاری از صنایع از جمله صنعت معدن است. برای پیاده‌سازی فناوری اینترنت اشیا و بهبود عملیات در کل زنجیره ارزش استخراج معدن از معدنکاوی گرفته تا فرآوری، فرصت‌های بی‌نظیری وجود دارد.

این فناوری امکان نظارت بر تجهیزات و مدیریت افراد مختلفی را که در فواصل بسیار دور و در شرایط خطرناک کار می‌کنند را فراهم می‌کند، پهپادها، گجت‌های پوشیدنی، حس‌گرهای تشخیصی در ماشین‌آلات و وسایل نقلیه متحرک و اسکنرهای شناسایی نوع کانی‌ها با هدف ایجاد امضای دیجیتال برای کان‌سنگ‌ها، همه می‌توانند مزایای کوچک، اما متعددی برای بهبود بهره‌وری باشند.

اینترنت اشیا، با کارایی‌های زیر را می‌توان برای هر صنعتی مناسب دانست:

• از مسیر اینترنت اشیا، دستگاه‌ها می‌توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند
• امکان نظارت و کنترل دستگاه‌ها از راه دور را فراهم می‌کند
• بستر پیدایش و جان‌بخشی همزاد دیجیتالی دستگاه‌ها است
• به بهینه‌سازی هزینه‌های عملیات و نگهداری دستگاه‌ها و ماشین‌آلات و همچنین افزایش بهره‌وری کمک می‌کند
• اینترنت اشیا اقدامات ایمنی را بهبود می‌بخشد و نیاز به هوش مصنوعی را دو چندان می‌کند

امروز و فردای اینترنت اشیا در معدن

فناوری اینترنت اشیا، زیرساخت هوشمندسازی صنعت معدن شناخته می‌شود، چون تا زمانی که داده‌ها تجمیع و ارسال نشوند هوشمندسازی شکل نمی‌گیرد. هوش مصنوعی در کنار اینترنت اشیا، راهی برای کارآمد کردن و تعریف مفهوم اپراتور صنعتی است، این دو فناوری با هم به صنایع معدنی کمک می‌کنند تا کان‌سنگ‌ها در فرایندهای پی‌جویی و استخراج، دقیق‌تر شناسایی شوند، این قابلیت برای صاحبان معدن‌هایی که به دنبال کاهش تولید باطله و افزایش بیشینه استخراج هستند، بسیار مفید است.

اما با تمام این کاربردها و مزایا، نتایج تحقیقات «گلوبال دیتا» نشان می‌دهد که استفاده از فناوری اینترنت اشیا، سامانه‌های افقی آن و پیاده‌سازی تجهیزات مرتبط به اینترنت اشیا، در بین شرکت‌های فعال در حوزه استخراج معدن به‌طور کامل توسعه نیافته است.

اکنون کمتر از 5 درصد از سایت‌های معدنی، از گجت‌های پوشیدنی و کمی بیش از 20 درصد آنها فناوری به‌کارگیری پهپادها را به‌طور کامل پیاده‌سازی کرده‌اند. در همین راستا و برپایه پژوهش‌های انجام شده شرکت فناپ‌زیرساخت با نمونه‌گیری هدفمند از جامعه آماری کنشگران صنعت معدن ایران، تنها 16 درصد از آن کنشگران با مفهوم اینترنت اشیا آشنا هستند.

گلوبال دیتا پیش‌بینی می‌کند درآمد حاصل از به‌کارگیری فناوری اینترنت اشیا در استخراج معدن از 1.2 میلیارد دلار در سال 2019 میلادی به 1.9 میلیارد دلار تا سال 2025 افزایش ‌یابد و این افزایش از سال 2020 تا 2025 با نرخ رشد مرکب سالانه(CAGR) 6.2 درصدی توسعه یابد.

بنابراین انتظار می‌رود که در دوران کنونی (به‌ویژه با فروکش‌کردن همه‌گیری کرونا) موج جدیدی از تحول دیجیتال باعث رشد بیشتر تمام بازارهای اینترنت اشیا شود.

آینده این حوزه، در بهره‌گیری از فناوری اینترنت اشیا صنعتی تعریف می‌شود که متشکل از میان‌افزارها (Middleware)، عملیات و تولید (Operation & Manufacturing) وEnterprise Services است. امروزه بخش زیادی از خدمات در این لایه بالادستی، متمرکز و یکپارچه شده است و از طریق سامانه‌های افقی اینترنت اشیا ارائه می‌شود.

اما آنچه که این معماری را از سایر معماری‌ها متمایز می‌کند، افزوده‌شدن تصویرپردازی آینده‌نگارانه به صنعت در افق انقلاب صنعتی چهارم است. به‌کارگیری زیرساخت‌های همزاد دیجیتالی و نسخه چهارم چرخه عمر محصول سبب می‌شود که صنایع، در افق پروژه‌های هوشمندسازی خود از تعامل میان واحدهای برنامه‌ریزی منابع سازمانی (ERP)، همزاد دیجیتالی و مدیریت چرخه عمر محصول مهمترین تصمیم‌گیری‌های یک واحد بزرگ صنعتی از جنس Manufacturing Master Data Plan را به‌دست آورده و به چرخه و ابزارهای مهندسی پیوسته بیفزایند.

لازم به توضیح است که در این لایه، محصول کاملا بومی و دانش‌بنیان اینترنت اشیا صنعتی فناپ‌زیرساخت قرار گرفته است که با کمک آن، می‌توان انواع سامانه‌های عمودی اینترنت اشیا و به تعبیری انواع داشبوردهای صنعتی را ایجاد کرد.

کاربردهای مهم فناوری اینترنت اشیا در معدن

فناوری اینترنت اشیا در صنعت معدن کاربردها و ضرورت‌های متعددی دارد، سه کاربرد مهم آن عبارتند از:

• بهبود عملکرد و بهره‌وری و حذف هزینه‌های غیرضروری
• پیش‌بینی خرابی ماشین‌آلات صنعتی (این کاربرد زیرعنوان اینترنت اشیا صنعتی هم شناخته می‌شود) به عنوان مثال درعملیات نگهداری و پشتیبانی بالمیل‌ها یا همان آسیاب‌های‌ گلوله‌ای و یا در دیسک‌های گردان گندله‌سازی به‌کار می‌آید
• پوشش همه‌جانبه ماشین‌آلات معدنی و صنعتی، توسط حس‌گرهای متصل به اینترنت اشیا با هدف تبادل داده‌ای برخط میان آنها

اینترنت اشیا چگونه به معدن‌کاری کمک می‌کند؟

استفاده از داده‌های گردآوری‌‎شده از ماشین‌ها برای بهبود بهره‌وری و کارایی می‌تواند به نوبه خود به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، بهبود شرایط زیست‌محیطی، اجتماعی و حاکمیت شرکتی و سازمانی کمک کند که از بهترین آن کاربردها می‌توانیم از عملیات دیسپچینگ معدنی یاد کنیم، محصولی که اخیراً توسط شرکت فناپ‌زیرساخت در دستور ساخت و توسعه برای یکی از بزرگترین معادن سنگ آهن کشور قرار گرفته است.

فناوری‌هایی چون حفاری خودکار، شاول‌های خودران، هواپیماهای بی‌سرنشین (پهپادها) برای نقشه‌برداری و افزایش ایمنی به کمک بهره‌گیری از فناوری‌های پوشیدنی یا تعمیرات و نگهداشت پیشگیرانه و پیشگویانه، از جمله نمودهای به‌کارگیری فناوری اینترنت اشیا هستند که تنها در سایه جمع‌آوری داده‌های این دستگاه‌ها و ابزارها و سپس ارسال این داده‌ها به سامانه‌های بالادستی در پروژه‌های هوشمندسازی، امکان ترسیم نقشه بلوغ فناوری در سازمان‌ پدید می‌آید.

شرکت‌های معدنی با افزودن حس‌گرهای متصل از شبکه رادیویی اینترنت اشیا به وسایل نقلیه، ماشین‌آلات و کارکنان، می‌توانند کارایی عملیات معدن‌کاری خود را افزایش دهند، بهره‌وری و ایمنیشان را بهبود ببخشند و هزینه‌های عملیاتی و نگهداری سایت‌های معدن را کاهش دهند.

در چنین شرایطی است که پیشرفت در کارایی و بهره‌وری می‌تواند به کاهش ضایعات، میزان باطله‌برداری و تلفات جانی و مالی هم کمک کند. ارتقای سطح سلامت و ایمنی کارگران نیز با دستگاه‌های مجهز به اینترنت اشیا مانند فناوری‌های پوشیدنی و آشکارسازهای مجاورتی تقویت می‌شود. همچنین امروزه شرکت‌های معدنی در مسیر پیروی از رویکرد تعمیرات و نگهداشت پیشگویانه، هوش مصنوعی را هر روز بیشتر از گذشته با اینترنت اشیا ادغام می‌کنند.

پیشروترین شرکت‌ها در پذیرش تحول دیجیتال در حوزه معدن، همان‌هایی هستند که از پهپادها، وسایل نقلیه خودران و ماشین‌آلات استفاده می‌کنند و برای بهبود عملکرد خود در سراسر زنجیره ارزش استخراج معدن، داده‌ها را جمع‌آوری و از آنها استفاده می‌کنند. برخی از آنها از فناوری‌های پوشیدنی برای افزایش ایمنی کارکنان خود بهره می‌برند و برای بهبود همکاری، ارتباطات و تسهیل استفاده از دستگاه‌های اینترنت اشیا، از شبکه اینترنت اشیای صنعتی در سایت معدن برخوردار هستند.

سه نمونه شاخص از صنایع معدنی مجهز به اینترنت اشیا

سه نمونه‌ شاخص جهانی از پیاده‌سازی فناوری اینترنت اشیا در فرایند پی‌جویی و استخراج را در ادامه مرور خواهیم کرد.

معدن روی سیندسار هندوستان: در سال ۲۰۱۸ شرکت نیوترکس به‌عنوان شریک فناورانه معدن روی سیندسار، پلتفرم و محصولات مرتبط به این حوزه را پیاده‌سازی کرد. این فناوری برای ارسال داده‌های معادن زیرزمینی مانند داده‌های مته‌ها، لودرها و واگن‌ها مورد استفاده قرار گرفته است.

شرکت معدنی هِکلا، معدن کازا براردی کانادا: این معدن تله‌متری تجهیزات سیار را معرفی کرده است. این تکنیک به شناسایی پیشگرانه خرابی بهتر دستگاه کمک می‌کند.

شرکت ریو تینتو، پروژه سنگ آهن کودیدری، استرالیا: این معدن، نخستین معدن جهان است که پروژه معدن‌کاری هوشمند را پیاده‌سازی کرده است، به‌طوری که همه دارایی‌های آن معدن با هم کار می‌کنند تا در کمتر از یک میکروثانیه تصمیمات عملیاتی انجام شود. این طرح در سال ۲۰۱۹ عملیاتی شد و نخستین هدف خود را در سال ۲۰۲۱ محقق کرد.

چالش‌ها و راهکارهای بکارگیری اینترنت اشیا در صنایع معدنی ایران

بهره‌گیری از فناوری اینترنت اشیا از دستاوردهای پیاده‌سازی برنامه تحول دیجیتال در سازمان‌ها است. یکی از مهم‌ترین شاخص‌های بازدارنده تحول دیجیتال در صنایع معدنی، روشن نبودن کامل مزایای هوشمندسازی صنعتی برای مدیران است که در این زمینه آگاهی‌بخشی مناسب از سوی اپراتورهای صنعت هوشمند و ارائه نمونه‌های عملی، راهگشا است.

موضوع دیگر اینکه صاحبان صنایع معدنی و فلزی در ایران هنوز به هوشمندسازی در بخش معدن‌کاری احساس نیاز پیدا نکرده‌اند، اما در آینده نزدیک با واقعی‌شدن نرخ مصرف انرژی و الزام پیاده‌سازی تولیدات سبز و محدودیت تولید دی‌اکسیدکربن و البته افزایش کیفیت تولید برای بقا در بازار جهانی و… هوشمندسازی معدن‌کاری را اجتناب‌ناپذیر می‌کند.

مشکل دیگر، کارکنان صنایع معدنی و فلزی هستند. در بخش معدن و فلزات عمدتاً کارگرهای ساده و غیرفنی مشغول هستند که عملیات معمول را اجرایی می‌کنند. این کارکنان با راهکارهای دیجیتال خیلی آشنا نیستند، بیشتر آنها در مناطق دورافتاده فعالیت می‌کنند و استفاده از شبکه‌های اجتماعی و دانشِ روز در بین آنها رایج نیست، این موضوع نیاز به کارگران دانشی را کمرنگ کرده است.

همچنین، محیط‌های سخت و خشن معدنی امکان پیاده‌سازی و استفاده از فناوری‌هایی چون حس‌گرهای دیجیتال مبتنی بر فناوری اینترنت اشیا را دشوار کرده است. افزون‌ بر این، عملیات معدن‌کاری، در طول قرن‌ها بصورت سنتی انجام شده است و نیروی‌های کاری از جنس خودش را دارد، نیروهایی که در مقابل تغییرات عمده و فناوری‌های دیجیتال مقاومت می‌کنند، باور آنها بر این است (و تا حدودی هم حق با آنهاست) که ورود اتوماسیون صنعتی و پروژه‌های هوشمندسازی به دامنه کاری و حرفه‌ای آنها، باعث بیکار شدن بخشی از نیروی‌های انسانی می‌شود.

اگرچه این موارد چالش‌های کم‌ اهمیتی در صنعت نیستند. با وجود این، موسسه بین‌المللی مشاوره BCG در طول مطالعه شتاب دیجیتالِ (DAI)، خود با شرکت‌هایی همکاری کرده که از روش‌های نوآورانه‌ای برای گذر از موانع و حرکت به سوی سازمان‌های دیجیتالی استفاده کرده‌‌اند. از میان این شرکت‌ها، برخی توانسته‌اند به کمک فناوری‌های دیجیتالی توان عملیاتی خود را 10 تا 20 درصد، ارتقا دهند، بهره‌وری فرایندهای شرکت را تا 50 درصد بهبود ببخشند و درنهایت، انتشار گازهای گلخانه‌ای را 15 تا 30 درصد کاهش دهند. کاهش قیمت حس‌گرها و بهبود توانایی محاسباتی به مدیران معادن کمک میکند که بتوانند فناوری اینترنت اشیا را در کل زنجیره ارزش پیاده‌سازی کنند.

توجه داشته باشیم که تمام داده‌هایی که شبکه اینترنت اشیا جمع‌آوری می‌کند، خواه به شکل دستورالعملی برای تسمه نقاله باشد یا ارسال پیام هشدار به مهندس تعمیرات و نگهداری یا تماس اضطراری با واحد استاندارد ایمنی، بهداشت و محیط زیست، تا وقتی که براساس آن نیازمندی‌ها، اقدامی انجام نشود، بی‌ارزش است.