تاکنون چند بار چنین خبرهای ناگوار و ناخوشایندی را حوادث مربوط به صنعت معدن دیده و شنیده اید؟
- 6 کارگر محبوس در معدن زغال سنگ دامغان جان باختند.
- یک کارگر معدن زغال سنگ پروده طبس زیرغلطک نوار نقاله کارگاه گیر افتاد و جانش را از دست داد.
- بر اثر ریزش معدن زغال سنگ در کوهبنان 3 کارگر مصدوم و یک نفر جان خود را از دست داد.
- یکی از کارگران معدن طلای آق دره تکاب پس از قطع عضو، به دلیل وخامت شرایط فوت کرد.
حتما شما هم چنین اخباری را شنیده اید و با خود اندیشیده اید که آیا راهکاری هست که بتوان از چنین حوادث تلخی در معادن پیشگیری کرد و به مرگ صفر رسید؟
خوشبختانه پاسخ مثبت است، بله راهکار وجود دارد و راهکار استفاده از هوش مصنوعی (AI) است.
قبل از ورود به بحث اصلی بد نیست که مفهوم معدنکاری را با هم مرور کنیم. طبق تعریف، به عمل استخراج کانیها یا دیگر مواد ارزشمند از معادن، معدنکاری یا کانش گفته میشود. فرآیندهای معدنکاری شامل چندین مرحله است که از پی جویی و اکتشاف شروع شده و تا فرآوری ادامه می یابد. معدنکاری صنعت پیچیده، پرمخاطره و پر هزینه ای است که مواد اولیه مورد نیاز بسیاری از صنایع دیگر را فراهم می کند.
ایران از جنبه تنوع ذخایر معدنی جزو 10 کشور نخست جهان است و همچنان که این صنعت درآمد شایانی را نصیب کشور می سازد اما مخاطرات و چالش های خاص خود را دارد.در ادامه به ارائه توضیحات بیشتر درمورد کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت معدن میپردازیم
درون معادن هوشمند چه می گذرد؟
به مدد فناوری های نوین و هوش مصنوعی امروزه معدنکاری هوشمند (Smart mining) در بسیاری از کشورها از جمله استرالیا، کانادا، آمریکا و چین مورد توجه می باشد. اصطلاح معدنکاری هوشمند به استفاده از فناوری های پیشرفته و ابزارهای هوشمند همچون کلان داده ها (Big Data)، اینترنت اشیاء (IoT)، سیستم های سایبرفیزیکی (CPS)، فضای ابری و … در معدنکاری دلالت دارد. فناوری های هوشمند برای جنبه ها و عملیات های مختلف این فرایند مورد استفاده قرار می گیرند تا صفر تا صد عملیات معدنکاری با بیشترین بهرهوری انجام شود، ضمن اینکه فناوریهای جدید این امکان را ایجاد میکند که عملیات معدنکاری با کمترین خطا و خسارت انسانی و محیطی انجام شود. با این توصیف در ادامه به تشریح کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت معدن می پردازیم.
اکتشاف
دستیابی به داده های قابل اعتماد و پردازش سریع آنها جزو کارکردهای AI در حوزه اکتشاف است. در عملیات اکتشاف، هوش مصنوعی هزینه شناسایی و اکتشاف را به شدت کاهش می دهد و اکتشاف هوشمند را میسر می سازد.
تصویربرداری و جمع آوری دیتا با استفاده از پهباد باعث می شود وسعت بیشتری در زمان کمتری و البته ارزانتر نسبت به روش های سنتی مورد پایش قرار گیرد، ضمن اینکه امکان داده برداری از مناطق صعب العبور و خطرناک را مهیا می سازد. پس از جمع آوری دیتا، تلفیق و مدل سازی دیتاهای اکتشافی همچون داده های تصاویر ماهواره ای، نمونه های صحرایی و ژئوفیزیک انجام و داده ها توسط فضای ابری ارسال می شود.
پردازش داده ها توسط AI انجام و در نهایت نمایش توسط واقعیت مجازی و واقعیت افزوده انجام می شود.
استخراج
در بسیاری از معادن هنوز هم حفاری با استفاده از ابزارهای سنتی و قدیمی انجام میشود و از کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت معدن در این معادن بهره ای برده نشده است. این درحالیست که معادن موج چهارم از فناوری های حفاری هوشمند بهره میبرند. حفاری هوشمند این امکان را در اختیار معدن داران قرار میدهد تا با حذف فرآیندهای دستی عملیات حفاری را به بهترین شکل انجام دهند.
هدف هوشمندسازی در این مرحله کاهش هزینه های عملیاتی و افزایش بهره وری مرحله استخراج است که به عنوان نمونه می تواند به شیوه های زیر انجام می شود:
- مدلسازی و بهینه سازی الگوی آتشباری معادن روباز با استفاده از روش های شبکه های عصبی مصنوعی، منطق فازی و سایر روش های تلفیقی
- استفاده از پهباد برای کنترل و نظارت کیفی همچون بررسی وضعیت قبل و بعد از حفاری، مدیریت ماشین آلات معدنی، بررسی نشت گاز و آب و ترابری معدن (که در معادن روباز حدود نیمی از هزینه معدنکاری را شامل می شود) شامل بارگیری و انتقال خودکار توسط سنسورهای اینترنت اشیا
ایمنی و حفاظت محیط زیست
موضوع سلامت کارکنان، ایمنی و محیط زیست که به اختصار HSE نامیده می شود، چالش مهمی در فرایند معدنکاری و بطور کلی صنعت معدن است. نگاه هوشمندسازی در این قسمت متمرکز بر کاهش تلفات انسانی، حفظ سلامت و بهداشت کارکنان و مراقبت از محیط زیست است.
بررسی آنی داده های حاصل از سنسورهای وضعیتی به منظور مدیریت رفتار کارگران در شرایط سخت، حرکت ماشین آلات و تعیین مسیر امن، بررسی دمای محیطی، سطح نویز و وضعیت گرد و غبار از جمله اقدامات قابل انجام در راستای ایمنی و سلامت کارکنان است.
عملیات معدنکاری دارای تاثیرات قابل توجهی بر محیط زیست است. در موضوع محیط زیست، مدیریت پساب ها وباطله ها، آلودگی آب های سطحی و زیرسطحی، آلودگی خاک منطقه و تخریب پوشش گیاهی توسط پهباد و سایر فناوری-های هوشمند بررسی و گزارشدهی می شود.
فرآوری
فرآوری مواد معدنی به زبان ساده تبدیل سنگهای استخراج شده به محصولاتی با ارزش افزوده بالاتر است. ساخت یک مدل دیجیتال از واقعیت موجود و به روزرسانی مستمر این مدل با استفاده از داده های دریافتی منجر به طراحی و برنامه ریزی صحیح فرآوری و پیش بینی به موقع مشکلات احتمالی خواهد شد. از دیگر کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت معدن به استفاده از هوش مصنوعی در کارخانههای فرآوری با بهینه سازی توان عملیاتی میتوان اشاره کرد که این مهم میتواند هزینههای پردازش و عملیات را به میزان خوبی کاهش دهد. از دیگر مزایای AI افزایش چابکی فرآیند برنامه ریزی عملیات و سیستم فروش است.
هوش مصنوعی و MR در خدمت آموزش کارکنان
گذشته از کاربردهای هوش مصنوعی در فرایند معدنکاری، در مقوله آموزش نیز کاربرد دارد. به گونه ای که می توان از هوش مصنوعی و فناوری های AR و VR یا بطور کلی MR جهت یادگیری مشارکتی، شبیه سازی موقعیت های پرخطر برای کارکنان، مهارت آموزی و خود ارزیابی کارکنان قبل از مواجهه با شرایط واقعی در معدن کمک گرفت.
با کمک هوش مصنوعی محتواهای آموزشی مورد نیاز ساخته می شود و روش های بررسی و سنجش یادگیری مشخص می-شود. ترکیب AI با VR و AR دستاوردهای زیادی را در حوزه آموزش به همراه داشته و خواهد داشت. این ترکیب فناوری ها کارکنان را قادر می سازد که مهارت تصمیمگیری در شرایط مختلف به ویژه واکنش در شرایط بحرانی را در فضایی مشابه با محیط واقعی تمرین کنند تا خسارت ها و آسیب های جانی و مالی به حداقل برسد. MR همچنین در حوزه نگهداری و تعمیرات (نت) و آموزش اقدامات پیشگیرانه و پیش بینانه کاربرد دارد. کارکنان می توانند با تجهیزات هوشمند آموزش های لازم را تحت نظر کارشناس دریافت و تمرین کنند و اقدامات جداسازی، تعمیر و نصب دستگاه ها شخصا در پلتفورم های مجازی تمرین کنند و کسب تجربه کنند.
در زمینه آموزش کار با ماشین آلات و دستگاه ها، کاربر میتواند ماشینآلات معدنی را در ابعاد واقعی مشاهده کند و این امکان را دارد تا در این محیط مجازی، اجزای مختلف ماشین و اطلاعات مرتبط با آن را با جزئیات بصری و به صورت تعاملی بررسی کند و کار با آنها را فرا بگیرد. بنابراین، آسیب های احتمالی به ماشین آلات از طریق سعی و خطا، به حداقل می رسد.
جمع بندی
هم اکنون شرکت های صاحب فناوری و کشورهای پیشرو روز به روز در حال افزایش استفاده از فناوری های نوین و هوشمند هستند و گام های موثری را در جهت ارتقای بهره وری، ایمنی و حفاظت از کارکنان و محیط زیست برداشته اند و همچنان در حال تحقیق و تجاری سازی ابزارهای فناورانه جدید هستند. در ایران، اما ما هنوز در ابتدای راه هوشمندسازی و بهرمندی از کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت معدن هستیم. طبق گزارش مرکز نوآوری و توسعه هوش مصنوعی پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات در سال 1400 وضعیت ایران در زمینه کاربردهای هوش مصنوعی قابل توجه نیست و رتبه ۷۵ در میان کشورهای دنیا به ایران اختصاص دارد. حرکت در این مسیر، نیاز به برنامهریزی در سطح کلان، عزم و اراده راسخ و سرمایه-گذاری هدفمند دارد و شرکت مگفا این آمادگی را دارد که در مسیر هوشمندسازی، استفاده از فناوری نوین و آموزش های مرتبط همراه و هم یار مدیران و فعالان این صنعت باشد.
نویسندگان: خانم راحله رمضانی، آقای پژمان دوراندیش
واحد یادگیری الکترونیکی مگفا