آینده هوش مصنوعی و روباتیک در معدن

جعفر زیاری - کارشناس ارشد فن آوری و کارآفرینی

در گذشته های دور در زمان عصر کشاورزی به عنوان مثال اگر خشکسالی پیش می امد مردم دست به دعا می شدند که بلا از آنها دور شود، اکنون در عصر نواوری این یک مساله است و راههای زیادی برای حل مساله وجود دارد. مساله ای که چندین بار هست که در دهه گذشته در مسایل معدن رخ داده است تنها کاری که توانستیم انجام دهیم این بود که پروفایل های خود را مشکی کنیم و به هم تسلیت بگوییم، اگر کارگر معدن در اثر سانحه جان نبازد، در دوران بازنشستگی همه را باید خرج درد و رنج خود خواهد کرد. عقب ماندگی در عصر صنعت در معادن را می توان با ظهور عصر نوآوری و با فرایندهای هوش مصنوعی و رباتیک در معدن جبران کرد، دیگر انسان به این شکل به اعماق زمین فرستاده نمی شوند و رباتها و ابزارهای عملیات اکتشاف و استخراج را انجام می دهند.

جعفر-زیاری

البته نباید نادیده گرفت که این سپر انسانی با حل مساله تبدیل به پدیده بی کاری (منظور آن است که انسان حذف شود کارگر بی کار شود) برای کارفرما نشود و با رشد ارزش افزوده، اشتغالی بیشتری برای افراد باید ایجاد کرد که در جای خود باید بحث شود. در اینجا سعی بر آن است با مطالب مندرج در این مقاله و در انتها اشاره به مراجع آن به بررسی آخرین یافته ها در آینده هوش مصنوعی و رباتیک در معدن بپردازیم و توجه بیشتر به این نکات و به کار گیری آن بتواند محیط ایمن برای کارگران عزیر معادن کشورمان ایجاد کند.

در دنیای پیچیده معدن که در آن جستجو برای منابع با چالش های بزرگ استخراج مواجه می شود، چندین عملیات پرهزینه ماهیت چند وجهی صنعت را برجسته می کند. هر مرحله، از اکتشاف تا پردازش، موانع منحصر به فردی را ارائه می دهد که نیازمند توجه دقیق به جزئیات و اجرای دقیق برای جلوگیری از موانع پرهزینه و تضمین ایمنی پرسنل و محیط زیست است. هوش مصنوعی و رباتیک در معدن پتانسیل کاهش هزینه ها، بهبود کارایی و کاهش ریسک را دارند.

ابتدا نگاهی به پنج حوزه عملیات معدن و چالش‌های فعلی مرتبط با هر بخش صنعت بیاندازیم:

اکتشاف

اکتشاف به عنوان پیشروی حیاتی برای استخراج معادن عمل می کند که شامل جستجوی سیستماتیک برای ذخایر معدنی قابل دوام است. این فرآیند اغلب مستلزم بررسی گسترده، تجزیه و تحلیل زمین شناسی، و نمونه برداری از مکانهای دارای پتانسیل است. چالش‌ها به دلیل مقیاس وسیع زمینی که باید پوشش داده شود و پیچیدگی سازندهای زمین‌شناسی به وجود می‌آیند. عدم دقت در شناسایی مناطق غنی از مواد معدنی می تواند منجر به تلاش های نادرست حفاری و در نتیجه هدر رفتن منابع و خسارات مالی شود.

حفاری

حفاری زیر بنای عملیات معدنی است که برای دسترسی به ذخایر معدنی زیرزمینی ضروری است. دقت برای جلوگیری از هدر رفتن منابع غیرضروری و اقدامات اصلاحی بعدی بسیار مهم است. حفاری نادرست می تواند نیاز به حفاری مجدد پرهزینه داشته باشد یا باعث ناپایداری ساختاری در محل گودبرداری شود و ایمنی کارگران را به خطر بیندازد و زمان بندی پروژه را طولانی کند.

انفجار

انفجار یک عملیات مهم و در عین حال خطرناک در معدن است که برای تکه تکه کردن سازندهای سنگ و تسهیل استخراج مواد به کار می رود. انفجار کنترل شده مواد منفجره خطرات ذاتی را هم برای پرسنل و هم برای محیط اطراف ایجاد می کند. حوادث ناگوار در حین انفجار می تواند منجر به صدمات، آسیب به اموال و آلودگی محیطی شود و هزینه های پروژه و چالش های مربوط به رعایت مقررات را تشدید کند.

حمل و نقل

حمل و نقل شامل حمل و نقل مواد استخراج شده از محل معدن به تاسیسات پردازش یا مناطق ذخیره سازی است. این مرحله شامل جابجایی حجم عظیمی از سنگ معدن، اغلب در فواصل طولانی و زمین های چالش برانگیز است. تأخیر یا ناکارآمدی در عملیات حمل و نقل می تواند کل گردش کار معدن را مختل کند و منجر به گلوگاه های تولید و افزایش هزینه های عملیاتی شود.

فرآوری

فرآوری نقطه اوج فعالیت‌های معدنی است، جایی که مواد استخراج‌شده برای استخراج مواد معدنی با ارزش، پالایش و بهره‌برداری می‌شوند. این مرحله با فرآیندهای شیمیایی و مکانیکی پیچیده مشخص می شود که هر کدام نیاز به کنترل و بهینه سازی دقیق دارند. پردازش ناکارآمد می‌تواند منجر به نرخ‌های بازیابی مواد معدنی، افزایش مصرف انرژی و اثرات زیست‌محیطی شود و سودآوری کلی عملیات را کاهش دهد.

ترکیب هوش مصنوعی و رباتیک در عملیات معدن

ادغام هوش مصنوعی و رباتیک در استخراج فرصتی عالی برای ساده‌سازی و بهبود عملکرد این دسته‌های عملیاتی است. این فناوری‌ها پتانسیل ارائه راه‌حل‌های نوآورانه را برای افزایش کارایی و کاهش خطرات در تمام جنبه‌های عملیات استخراج دارند. با استفاده از این فناوری‌های پیشرفته، شرکت‌های معدنی می‌توانند رویکرد خود را در زمینه اکتشاف، حفاری، انفجار، حمل و نقل و پردازش متحول کنند و عصر جدیدی از روش‌های معدنی امن‌تر، پایدارتر و اقتصادی‌تر را آغاز کنند.

اکتشاف مستلزم بررسی دقیق و نمونه برداری است که در صورت عدم دقت می تواند به تلاش های بیهوده حفاری منجر شود. حفاری، یک گام اساسی، نیاز به دقت برای جلوگیری از هدر رفتن منابع و اجتناب از حفاری مجدد پرهزینه دارد. انفجار، اگرچه برای سست شدن مواد ضروری است، اما خطرات ذاتی تصادفات و آسیب های زیست محیطی را به همراه دارد. حمل و نقل شامل حمل و نقل بارهای سنگین است، جایی که تاخیر یا حوادث ناگوار می تواند کل عملیات را مختل کند. فرآوری، مرحله نهایی، مستلزم بهره وری برای استخراج اقتصادی مواد معدنی ارزشمند است.

ادغام هوش مصنوعی و روباتیک در معدن، نوید دهنده یک دوره دگرگون کننده در عملیات معدن است که کاهش قابل توجهی هزینه و کاهش ریسک را ارائه می دهد. تجزیه و تحلیل های پیش بینی مبتنی بر هوش مصنوعی با پردازش مجموعه داده های گسترده و شناسایی مکان های حفاری بهینه، دقت اکتشاف را افزایش می دهد. رباتیک مجهز به حسگرها و الگوریتم های پیشرفته، حفاری را با دقت بی نظیری انجام می دهد و هدر رفت منابع را به حداقل می رساند.

پهپادها و وسایل نقلیه خودران در مناطق انفجاری خطرناک حرکت می کنند و خطر آسیب های انسانی و آسیب های زیست محیطی را کاهش می دهند. به طور مشابه، الگوریتم‌های هوش مصنوعی مسیرهای حمل و نقل را بهینه می‌کنند و کارایی را به حداکثر می‌رسانند در حالی که مصرف سوخت و سایش ماشین‌آلات را به حداقل می‌رسانند. در پردازش، سیستم‌های مرتب‌سازی و پردازش مبتنی بر هوش مصنوعی نرخ بازیافت مواد معدنی را افزایش داده و مصرف انرژی را کاهش می‌دهند.

انتخاب شریک یکپارچه ساز سیستم مناسب

تخصص ادغام‌کنندگان سیستم‌های فناوری اطلاعات در بهره‌گیری از پتانسیل کامل هوش مصنوعی و روباتیک در عملیات استخراج بسیار مهم است. این ادغام‌کننده‌ها به خوبی راه‌حل‌های متناسب را توسعه می‌دهند و الگوریتم‌های هوش مصنوعی و روباتیک را به‌طور یکپارچه در جریان‌های کاری موجود ادغام می‌کنند. با همکاری با یکپارچه‌کننده‌های سیستم‌های متعدد، شرکت‌های استخراج می‌توانند به مجموعه‌ای از تخصص‌های مختلف دسترسی داشته باشند و از پشتیبانی جامع و محافظت در برابر پیشرفت‌های تکنولوژیکی اطمینان حاصل کنند.

به عنوان مثال، یک ادغام کننده ممکن است در الگوریتم های هوش مصنوعی برای تعمیر و نگهداری پیش بینی تخصص داشته باشد، در حالی که دیگری در اتوماسیون رباتیک برتر است. دیگری ممکن است در تجزیه و تحلیل داده ها، امنیت سایبری یا یکپارچه سازی سیستم ها تخصص داشته باشد(مانند گروه تکنیکات اکسیس). شرکت‌های معدنی با تعامل با کنسرسیومی از یکپارچه‌کننده‌ها، خطر منسوخ شدن فناوری را کاهش می‌دهند و از پشتیبانی مستمر از فناوری‌های هوش مصنوعی و روباتیک در حال توسعه اطمینان حاصل می‌کنند.

همگرایی هوش مصنوعی و رباتیک نقطه عطفی برای صنعت معدن است که نویدبخش کارایی و ایمنی بی‌سابقه است. استفاده از تخصص ادغام‌کنندگان سیستم‌های فناوری اطلاعات برای اجرای موفقیت‌آمیز این فناوری‌ها و پیمایش در پیچیدگی‌های عملیات استخراج مدرن ضروری است. از طریق همکاری استراتژیک با یکپارچه‌سازها، شرکت‌های معدن می‌توانند نوآوری را پذیرفته و موقعیت خود را در خط مقدم تکامل صنعت تضمین کنند.

چگونه ربات ها و هوش مصنوعی صنعت معدنی ایمن تر و کارآمدتر ایجاد می کنند

پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، عملیات روزانه در صنعت معدن را تغییر می‌دهد. با توانایی تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از داده ها و ارائه توصیه ها در زمان واقعی، هوش مصنوعی با بهبود اکتشاف، کاهش ضایعات و بهبود کارایی با اتوماسیون، به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی و بهبود ایمنی کارگران، موجب تغییر در صنعت معدن می شود.

مشابه اینکه چگونه هوش مصنوعی اکتشاف در نفت و گاز را تقویت می کند، صنعت معدن نیز از هوش مصنوعی برای بهبود شناسایی و شناسایی ذخایر سنگ استفاده می کند. به طور سنتی، اکتشاف فرآیندی زمان‌بر و پرهزینه بوده است که به شدت به کار دستی و داده‌های غیرقابل اعتماد متکی است. شرکتهایی مانند کوبلد متال از هوش مصنوعی برای پردازش داده های زمین شناسی و ماهواره ای جهت اکتشاف دقیقتر و سریعتر منابع معدنی استفاده میکنند. این دقت ضروری خواهد بود زیرا رسوبات آسان برای یافتن تخلیه می‌شوند و منابع جدید در اعماق زمین، از جمله مناطق زیر دیگر ساختارهای زمین‌شناسی، یافت می‌شوند. همانطور که این ذخایر پیچیده تر می شوند، رویکردهای استخراج آنها نیز باید پیچیده شود. هوش مصنوعی این را نیز با توصیه استراتژی‌های حفاری بهینه برای بازیابی کارآمد حل می‌کند.

با وجود این، هوش مصنوعی می تواند بیشتر از توصیه مناطقی برای حفاری، برای افزایش راندمان استخراج انجام دهد. نگرش کامپیوتر و سایر حسگرهای پشتیبانی شده با پردازش هوش مصنوعی برای کاهش ضایعات و بهبود کارایی در فرآیندهای استخراج ضروری هستند. در سطح معدن، حسگرهای متصل به بیل ها می توانند مشخصات دقیق سنگ معدن را در زمان واقعی شناسایی کرده و از داده ها برای کاهش هدر رفت سنگ معدن و رقیق شدن ضایعات استفاده کنند. در حالی که در پایین دست، حسگرها می توانند ترکیبات سنگ معدن را برای بهبود بازیابی تجزیه و تحلیل کنند، و دوربین هایی با دید کامپیوتری می توانند پارگی و ریزش تسمه نقاله را شناسایی کنند که باعث کاهش ضایعات می شود و سرعت تعمیرات را کاهش می دهد و زمان خرابی را کاهش می دهد.

در حالی که صنعت معدن در حال انتقال به سمت اتوماسیون و دیجیتالی شدن بود، این امر با پیشرفت‌های هوش مصنوعی تسریع شده است. کامیون ها و قطارهای خودران رایج تر می شوند، اما پتانسیل اتوماسیون در استخراج به همین جا ختم نمی شود. برای مثال، شرکت آف ورلد ربات‌های مجهز به هوش مصنوعی را برای نقشه‌برداری و حفاری، جمع‌آوری و حمل سنگ‌های معدنی توسعه داده است. تغییر به تجهیزات استخراج کاملاً مستقل می تواند به معنای افزایش بهره وری و کاهش هزینه برای شرکت های معدن باشد.

روباتیک و هوش مصنوعی در معدن؛ تغییری اساسی در صنعت

صنعت معدن، که به طور سنتی مشخصه اش نیروی انسانی و ماشین آلات سنگین است، در حال تحولاتی تحت تاثیر پیشرفتهای روباتیک و هوش مصنوعی میباشد. این تغییرات نه تنها به بهینه شازی عملیاتی منجر شده ، بلکه کوششی اساسی در راستای بهبود استانداردهای امنیتی در این بخش نیز می باشد. هدف این مقاله بررسی این است که روباتیک و هوش مصنوعی چگونه در حال تغییر شکل عملیاتهای معذنی می باشد و آینده این صنعت حیاتی به چه شکل خواهد بود.

ظهور روباتیک در معدن؛ تجهیزات خودکار معدنی:

یکی از مهمترین کاربردهای روباتیک در معدن استقرار وسایط حمل و نقل و تجهیزات خودکار میباشد. شرکتهای همچو ریو تینتو و کترپیلار کامیونها و ماشینهای حفر خودرانی معرفی کرده اند که بدون دخالت انسان عمل میکنند. این سیستمهای خودکار حسگرها، سیستم موقعیت یاب و ماشینهایی با الگوریتم یادگیرنده هستند که زمینهای پیچیده حرکت میکنند، مواد را انتقال میدهند و کارهای تکراری را با دقت انجام میدهند.

حفر و انفجار با روباتیک

حفر روباتیک دکلها به طور فزاینده ای در کاوش و استخراج در حال بکارگیری است. این ماشینها میتوانند به طور مداوم کار کنند و به نواحی دسترسی یابند که برای نیروی کار انسانی امکان خطر وجود دارد. سیستمهای حفر خودکار دقت عملیات را بهبود بخشیده و زمان مورد نیاز برای عملیاتهای حفر را کاهش و منجر به افزایش کارایی میشوند.

روبات های زیرزمینی

در محیطهای معدنی زیرزمینی از رباتهای مجهز به دوربین و حسگر برای تفتیش و نظارت استفاده میشود. آنها میتوانند تونلهارا بپیمایند، یکپارچگی ساختاری را ارزیابی نمایید و نشتیهای گاز و دیگر خطرها را تشخیص دهند. این امر باعث کاهش نیاز به ورود معدنچیان به نواحی خطرناک میشود و به طور چشمگیری امنیت را افزایش میدهد.

دگرگونی عملیات های معدنی توسط هوش مصنوعی؛ تحلیل داده و پیش بینی تعمیر و نگهداری

الگوریتم های هوش مصنوعی گستره وسیعی از داده ها را که از تجهیزات حسگر، بررسی های زمین شناسی و اندازه گیریهای عملیاتی جمع آوری شده اند آنالیز میکنند. مدلهای ماشینی یادگیرنده خرابیهای تجهیزات را قبل از وقوع پیش بینی میکنند از این رو اجازه میدهند برنامه تعیراتی فعالانه تهیه شود. این تعمیرات ئیش بینی شده اتلاف زمان را به حداقل میرساند و طول عمر تجهیزات را افزایش میدهد.

اکتشاف و مدیریت منابع

آنالیزهای هوش مصنوعی به اکتشاف رسوبات معدنی توسط تحلیل داده های زمین شناسی به طور دقیقتری نسبت به روشهای سنتی کمک میکند. الگریتمهای پیشرفته قادر به شناسایی الگوها و ناهنجاریها در مجموعه داده ها هستند که این امر باعث افزایش سرعت اکتشاف شده و مدیریت منابع را بهینه میگرداند.

بهینه سازی زنجیره تامین

سیستمهای هوش مصنوعی توسط پیش بینی تقاضا، مدیریت موجودی و ساده سازی مسیرهای حمل و نقل زنجیره تامین را بهینه سازی میکنند. این امر منجر به صرفه جویی در هزینه ها و بهینه سازی روند رسانده مواد معدنی استخراج شده به بازار میگردد.

افزایش پروتکل های امنیتی

فناوری‌های هوش مصنوعی شرایط محیطی و سلامت کارگران را در زمان واقعی نظارت می‌کنند. دستگاه‌های قابل پوشیدن و حسگرها علائم حیاتی و عوامل محیطی مانند دما و سطح گاز را ردیابی می‌کنند. سیستم‌های هوش مصنوعی این داده‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کنند تا به کارگران و مدیریت خطرات احتمالی هشدار دهند و از حوادث جلوگیری کنند.

مزایای ادغام رباتیک و هوش مصنوعی

۱. بهبود ایمنی: اتوماسیون نیاز به حضور انسان در محیط های خطرناک و خطر تصادفات و تلفات را کاهش می دهد.

۲. افزایش کارآمدی و بهره وری: ربات ها و سیستم های هوش مصنوعی به طور مداوم بدون خستگی کار می کنند که منجر به سطوح خروجی بالاتر می شود.

۳. کاهش هزینه: با وجود اینکه سرمایه گذاری اولیه زیاد است، صرفه جویی درازمدت ناشی از کاهش هزینه های نیروی کار و افزایش بهره وری عملیاتی قابل توجه است.

۴. تصمیم گیری پیشرفته: هوش مصنوعی بینش های مبتنی بر داده را ارائه می دهد که به مدیران کمک می کند تا در مورد عملیات و تخصیص منابع تصمیمات آگاهانه بگیرند.

۵. پایداری محیطی: دقت در فرآیندهای استخراج، ضایعات و اثرات زیست محیطی را کاهش می دهد و با اهداف پایداری جهانی همسو می شود.

چالش ها و ملاحظات

سرمایه گذاری اولیه بالا

استقرار فناوری های رباتیک و هوش مصنوعی مستلزم هزینه های سرمایه ای قابل توجه است. ممکن است شرکت‌های معدنی کوچک و متوسط سرمایه‌گذاری در این سیستم‌های پیشرفته بدون پشتوانه مالی قابل توجه را چالش برانگیز بدانند.

جابجایی نیروی کار

اتوماسیون ممکن است منجر به از دست دادن شغل در بخش های خاصی از صنعت معدن شود. نیاز فزاینده ای به آموزش مجدد کارگران و تغییر نیروی کار به سمت نقش های فنی بیشتر که شامل مدیریت و نگهداری سیستم های رباتیک است وجود دارد.

محدودیت های فنی

پیاده سازی روباتیک و هوش مصنوعی در محیط های معدن چالش های فنی مانند اطمینان از سیستم های ارتباطی قابل اعتماد زیرزمینی و محافظت از تجهیزات در برابر شرایط سخت را به همراه دارد.

نگرانی های اخلاقی و مقرراتی

پذیرش هوش مصنوعی سوالات اخلاقی را در مورد حریم خصوصی داده ها و استقلال تصمیم گیری ماشین ها ایجاد می کند. چارچوب‌های نظارتی همچنان با پیشرفت‌های سریع در فناوری پیش می‌روند.

روندهای آینده در فناوری معدن، ادغام هوش مصنوعی پیشرفته

انتظار می‌رود که سیستم‌های هوش مصنوعی آینده وظایف پیچیده‌تری مانند تصمیم گیری در محیط های پویا را خودکار انجام دهند . این می تواند عملیات را بیشتر بهینه کند و نیاز به مداخله انسانی را کاهش دهد.

شیوه های معدنکاری پایدار

فن آوری هایی که اثرات زیست محیطی را به حداقل می رساند، یک نقطه کانونی خواهد بود. هوش مصنوعی و رباتیک می‌توانند به روش‌های استخراج دقیق‌تر و بازسازی سایت‌های معدن کمک کنند.

مراکز عملیات از راه دور

این صنعت در حال حرکت به سمت مراکز کنترل متمرکز است که در آن اپراتورها می توانند چندین مراکزی را از راه دور مدیریت کنند. این امر نیاز به پرسنل در محل را کاهش می دهد و امکان تخصیص بهتر منابع را فراهم می کند.

ربات های مشارکتی (کوبات)

کوبات‌ها طوری طراحی شده‌اند که در کنار انسان‌ها کار کنند و توانایی‌ها را بدون جایگزینی کامل نیروی انسانی افزایش دهند. آنها می توانند وظایفی را انجام دهند که به دقت نیاز دارند و در عین حال به انسان اجازه می دهند روی فرآیندهای تصمیم گیری پیچیده تمرکز کنند.

نتیجه گیری

رباتیک و هوش مصنوعی با افزایش کارایی، ایمنی و پایداری صنعت معدن را متحول می کنند. در حالی که چالش ها وجود دارد، مزایای استفاده از این فناوری ها قانع کننده است. همانطور که صنعت به تکامل خود ادامه می دهد، شرکت هایی که از نوآوری استقبال می کنند، موقعیت بهتری برای پاسخگویی به تقاضاهای یک بازار جهانی به سرعت در حال تغییر خواهند داشت. سرمایه‌گذاری مداوم در فناوری، توسعه نیروی کار و رعایت مقررات برای به حداکثر رساندن پتانسیل روباتیک و هوش مصنوعی در معدن ضروری است.