عملیات سنتی معدن‌کاری به‌شدت به قضاوت انسانی متکی است که با وجود آموزش‌های دقیق، ممکن است در شرایط سخت دچار خطا شود. اما امروز، انقلاب صنعتی چهارم (صنعت ۴.۰) در حال دگرگون‌سازی معدن‌کاری با استفاده از هوش مصنوعی (AI)، اینترنت اشیا (IoT) و فناوری‌های دستیار هوشمند است.
دستیاران هوشمند در قلب این تحول قرار دارند؛ به‌گونه‌ای‌که بر اساس گزارش مک‌کنزی، استفاده از این فناوری‌ها می‌تواند تا ۴۰درصد بهره‌وری را افزایش و ۶۰درصد حوادث را کاهش دهد. دستیاران هوشمند-از رابط‌های هوش مصنوعی فعال‌شونده با صدا تا سیستم‌های پیش‌بینی‌کننده تعمیرات- هم‌اکنون در معادن سراسر جهان برای ارتقای ایمنی، بهینه‌سازی عملیات و کاهش تاثیرات زیست‌محیطی به‌کار گرفته می‌شوند.

این سیستم‌ها از تحلیل داده‌های بلادرنگ، یادگیری ماشین و اتوماسیون استفاده می‌کنند تا به معدنکاران در تصمیم‌گیری‌های سریع‌تر و دقیق‌تر کمک کنند. به‌عنوان مثال، در معادن زیرزمینی که دید کم و ارتباطات چالش‌برانگیز است، دستیاران هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند هشدارهای فوری خطر، تشخیص مشکلات تجهیزات و حتی هدایت خودکار وسایل نقلیه را ارائه دهند.

استفاده از دستیاران هوشمند امروز نه یک روند، بلکه یک ضرورت است. با افزایش فشار برای بهبود ایمنی کارگران، کاهش ردپای کربن و حداکثرسازی بهره‌وری منابع، شرکت‌های معدنی به سمت راه‌حل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی روی آورده‌اند. شرکت‌های بزرگی مانند ریوتینتو، بی. ‌اچ‌. پی و وله هم‌اکنون از دستیاران هوشمند در عملیات خود استفاده می‌کنند و گزارش‌هایی از ۲۰ تا ۳۰درصد بهبود بهره‌وری و کاهش چشم‌گیر حوادث کاری ارائه داده‌اند. این مقاله به بررسی نحوه تحول معدن‌کاری توسط دستیاران هوشمند می‌پردازد و کاربردهای کلیدی، مزایا، چالش‌ها و پتانسیل‌های آینده آن را پوشش می‌دهد.

کاربردهای کلیدی دستیاران هوشمند در معدن‌کاری

۱. پایش ایمنی بلادرنگ و تشخیص خطرات: محیط‌های معدنی مستعد خطراتی مانند نشت گاز، ریزش سنگ و خرابی تجهیزات هستند. دستیاران هوشمند مجهز به سنسورهای IoT و تحلیلگرهای هوش مصنوعی به‌طور مداوم موارد زیر را پایش می‌کنند:

-کیفیت هوا (سطوح متان، مونوکسید کربن)
-پایداری ساختاری (لرزش‌های زمین، استحکام سقف)
-سلامت کارگران (خستگی، استرس گرمایی از طریق دستگاه‌های پوشیدنی بیومتریک). به‌عنوان مثال در معادن زغال‌سنگ استرالیا، کلاه‌های ایمنی مجهز به هوش مصنوعی با دستیاران هوشمند تعبیه‌شده، هشدارهای صوتی ارائه می‌دهند (مثلا: غلظت بالای متان یا دستور منطقه B را تخلیه کنید) و کارگران را از کوتاه‌ترین مسیر به محل امن هدایت می‌کنند.

۲. نگهداری پیش‌بینانه تجهیزات معدنی: خرابی ناگهانی تجهیزات می‌تواند منجر به توقف پرهزینه عملیات شود. دستیاران هوشمند با استفاده از سنسورهای IoT و یادگیری ماشین، مشکلات مکانیکی را قبل از وقوع پیش‌بینی می‌کنند:

-تحلیل ارتعاش و دما: تشخیص ناهنجاری‌ها در دریل‌ها، نوارنقاله‌ها و کامیون‌ها
-زمان‌بندی خودکار تعمیرات: ارسال هشدار به تکنسین‌ها هنگام نیاز به تعویض قطعات
-بهینه‌سازی موجودی قطعات یدکی: پیش‌بینی نیازهای آتی بر اساس الگوهای استفاده. به عنوان یک مثال واقعی می‌توان به شرکتBHP اشاره کرد که از دستیاران هوشمند برای پایش سلامت ۴۰۰ کامیون معدنی خود استفاده می‌کند که منجر به کاهش ۳۵درصدی خرابی‌های غیرمنتظره شده است.

۳. بهینه‌سازی استخراج و اکتشاف منابع: دستیاران هوشمند داده‌های زمین‌شناسی را تحلیل می‌کنند تا کارآیی معدنکاری را بهبود بخشند:

-بررسی‌های پهپادی: هوش مصنوعی تصاویر ثبت‌شده توسط پهپادها را پردازش می‌کند تا مناطق غنی از کانی را شناسایی کند.
-هدایت خودکار حفاری: تنظیم خودکار پارامترهای حفاری بر اساس شرایط زمین‌شناسی.
-مدل‌سازی سه‌بعدی ذخایر: ایجاد نقشه‌های دقیق از توده‌های معدنی.

۴. رعایت مقررات زیست‌محیطی و پایداری: شرکت‌های معدنی با مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی مواجه هستند. دستیاران هوشمند کمک می‌کنند:

-ردیابی انتشارات و مصرف آب برای گزارش‌دهی نظارتی
-کاهش اتلاف انرژی از طریق بهینه‌سازی عملکرد تجهیزات
-مدیریت پسماند با پیش‌بینی حجم مواد زائد و پیشنهاد روش‌های بازیافت

مزایای دستیاران هوشمند در معدنکاری
۱. ارتقای ایمنی کارگران با کاهش مواجهه انسان با شرایط خطرناک

۲. کاهش هزینه‌های عملیاتی با پیشگیری از خرابی تجهیزات و بهینه‌سازی استفاده از منابع

۳. افزایش بهره‌وری با خودکارسازی کارهای تکراری و تمرکز نیروی انسانی بر تصمیم‌گیری‌های حیاتی

۴. انطباق با مقررات با تضمین رعایت استانداردهای زیست‌محیطی و ایمنی.

چالش‌های پیاده‌سازی
-هزینه‌های اولیه بالا: زیرساخت‌های هوش مصنوعی و IoT نیازمند سرمایه‌گذاری قابل توجه هستند.
ریسک‌های امنیت داده‌ها: سیستم‌های متصل ممکن است در برابر حملات سایبری آسیب‌پذیر باشند.
-نیاز به آموزش نیروی کار: معدنکاران نیاز به آموزش برای استفاده موثر از ابزارهای هوش مصنوعی دارند.

روندهای آینده و تحولات پیش‌رو

۱. معادن کاملا خودران: شرکت‌های پیشرو مانند ریوتینتو در حال حرکت به سمت معادن بدون راننده هستند:

-استفاده از کامیون‌ها، دریل‌ها و قطارهای کاملا خودکار
-کنترل از راه دور عملیات از طریق مراکز فرماندهی دیجیتال
-کاهش ۹۰درصد نیاز به حضور انسان در مناطق پرخطر.

۲. دستیاران هوشمند پیشرفته‌تر

-واقعیت افزوده (AR) برای راهنمایی تعمیرات پیچیده
-روبات‌های انسان‌نما برای بازرسی مناطق غیرقابل دسترس
-شبکه‌های عصبی پیشرفته برای تصمیم‌گیری استراتژیک.

۳. معدنکاری سبزتر

-بهینه‌سازی مصرف انرژی با الگوریتم‌های هوشمند
-کاهش ردپای کربن از طریق نظارت دقیق بر انتشار گازها
-احیای خودکار محیط پس از اتمام استخراج.

نتیجه‌گیری
دستیاران هوشمند در حال متحول‌کردن صنعت معدنکاری هستند و آن را به سمتی ایمن‌تر، کارآمدتر و پایدارتر سوق می‌دهند. اگرچه چالش‌هایی مانند هزینه‌های اولیه و نیاز به آموزش وجود دارد، اما مزایای بلندمدت بسیار چشم‌گیر هستند. با پیشرفت فناوری، شاهد ظهور معادن کاملا خودکار و هوشمند خواهیم بود که هم از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند و هم از نظر زیست‌محیطی مسوولانه‌تر عمل می‌کنند.

امید اصغری، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی معدن دانشگاه تهران

مژده درمنده، مدیر داخلی موسسه یونیدرو

منبع: دنیای اقتصاد