راهکاری سودآور برای معادن

سجاد ادهمی- کارشناس ارشد حوزه معدن و صنایع معدنی امید اصغری - دانشیار دانشکده مهندسی معدن دانشگاه تهران در صنعت معدن‌‌‌، نگهداری و تعمیرات سهم قابل‌‌‌توجهی از کل هزینه‌‌‌های عملیاتی را به خود اختصاص می‌دهد. هزینه‌‌‌های نگهداری و تعمیرات یکی از هزینه‌‌‌های بزرگ‌‌‌مقیاس اما قابل کنترل صنعت معدن‌‌‌کاری است و تقریبا ۳۰ تا ۵۰‌درصد هزینه‌‌‌های مستقیم معدن را شامل می‌شود. تجربه نشان داده است که دامنه تغییرات هزینه‌‌‌های نت تجهیزات معدنی ۲۰ تا بیشتر از ۳۵‌درصد کل هزینه‌‌‌های عملیاتی معدن بوده و به طور پیوسته افزایش می‌‌‌یابد. علاوه‌‌‌براین، براساس آمار منتشرشده در صنایع تولیدی، هزینه تولید ازدست‌‌‌رفته به دلیل توقف‌‌‌های برنامه‌‌‌ریزی‌نشده بیش از ۵۰میلیارد دلار در سال بوده است. همچنین براساس آمار ارائه‌‌‌شده در سال ۱۹۹۵، ۲۰ تا ۵۰‌درصد هزینه صنعت معدن، ۱۰ تا ۲۵‌درصد هزینه در صنایع فلزی و ۳ تا ۱۵‌درصد هزینه‌‌‌ها در صنایع تولیدی را هزینه‌‌‌های نگهداری و تعمیرات تشکیل می‌دهند.

دو رویکرد مختلف تعمیر و نگهداری وجود دارد که صنعت معدن‌‌‌کاری در دنیا به‌‌‌طورکلی از آن استفاده می‌کند: تعمیر و نگهداری اصلاحی (ازکارافتادن تا شکست) و دیگری تعمیر و نگهداری پیشگیرانه. براساس رویکرد اول، سیستم‌ها تا زمانی که از کار بیفتند مورداستفاده قرار می‌گیرند و پس از رسیدن به این مرحله اقدامات تعمیر یا جایگزینی آغاز می‌شود. از طرف دیگر، رویکرد دوم شامل کلیه فعالیت‌‌‌ها و فرآیندهای اجراشده برای حفظ یک سیستم در یک حالت مشخص از طریق بازرسی، شناسایی و اجتناب از خرابی‌‌‌ها می‌شود. جلوگیری از خرابی از طریق اقدامات تعمیر و نگهداری منظم و تعویض قطعات از قبل معمولا ارزان‌‌‌تر از تعمیر خرابی‌‌‌های غیرمنتظره است؛ اما هزینه و اثربخشی چنین رویکردی برای تعمیر و نگهداری را می‌‌‌توان با اتخاذ یک رویکرد تعمیر و نگهداری پیش‌‌‌بینانه بهینه کرد. براساس این رویکرد، خرابی‌‌‌ها قبل از وقوع با آنالیز داده‌‌‌ها و اطلاعات موجود از تجهیزات که معمولا از طریق سنسورهای متصل بی‌‌‌سیم جمع‌‌‌آوری می‌‌‌شوند، پیش‌بینی خواهند شد.

تعمیر و نگهداری پیش‌بینانه نه‌‌‌تنها کل خرابی سیستم را با استفاده از آنالیز پیش‌بینی‌‌‌کننده مبتنی بر الگوریتم‌‌‌های یادگیری ماشین به حداقل می‌‌‌رساند، بلکه هزینه‌‌‌های تعمیر و نگهداری را با اجتناب از اقدامات تعمیر و نگهداری غیرضروری که معمولا تحت یک برنامه ثابت برنامه‌‌‌ریزی و اجرا می‌‌‌شوند، بهینه می‌کند. به‌‌‌عنوان‌‌‌مثال، تنظیم سوپاپ یک کامیون در معدن تحت یک برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه معمولا یک فعالیت ۱۲ساعته است که در فواصل زمانی منظم انجام می‌شود. آنالیز داده‌‌‌های جمع‌‌‌آوری‌‌‌شده از طریق سنسورهای نصب‌شده بر روی کامیون، در هنگام باز و بسته‌‌‌شدن سوپاپ ورودی و خروجی، می‌‌‌تواند به شناسایی سوپاپ‌‌‌های خاصی که نیاز به تنظیمات دارند کمک کند و ازاین‌‌‌رو، مدت‌‌‌زمان کلی فعالیت را به کمتر از سه‌ساعت کاهش دهد. برای یک معدن بزرگ، این موضوع سبب پس‌‌‌انداز شدن میلیون‌‌‌ها دلار خواهد شد. بنابراین، امروزه اتخاذ و اجرای استراتژی تعمیر و نگهداری صحیح برای موفقیت شرکت‌های معدنی حیاتی شده است.

هزینه مرتبط با استراتژی‌‌‌های مختلف نگهداری و تعمیرات در شکل زیر نمایش ‌‌‌داده ‌‌‌شده است. در استراتژی نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه، هزینه پیشگیری بسیار بالا خواهد بود، در حالی که هزینه تعمیر کم خواهد بود؛ زیرا خرابی‌‌‌های زیادی رخ نمی‌‌‌دهد. به‌‌‌عبارت‌‌‌دیگر، نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه به میزان قابل‌‌‌توجهی تعداد خرابی‌‌‌ها را کاهش می‌دهد، اما بسیار پرهزینه خواهد بود. در حالی که در استراتژی نگهداری و تعمیرات واکنشی، تعداد بیشتری از خطاها رخ خواهد داد و به هزینه بالای تعمیر و هزینه کم برای پیشگیری منجر خواهد شد. همان‌طور که در نمودار مشخص است، ترکیبی از استراتژی‌‌‌های نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه و واکنشی می‌‌‌تواند قابلیت اطمینان، دردسترس‌‌‌بودن و نگهداری را بهبود بخشد و به طور هم‌‌‌زمان هزینه نگهداری و تعمیرات را کاهش دهد.

هزینه‌‌‌های مرتبط با استراتژی‌‌‌های نگهداری و تعمیرات

اینترنت‌اشیا (IoT) که از طریق اتصال وایرلس فعال می‌شود، ستون و سنگ‌‌‌بنای اصلی به‌‌‌منظور اتخاذ و پیاده‌سازی یک برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه است. این فناوری، حرکات ناشی از ماشین‌‌‌ها و اطلاعات لحظه‌‌‌ای محیط اطراف را به سیگنال‌‌‌های دیجیتالی مورداستفاده توسط الگوریتم‌‌‌های یادگیری ماشین تبدیل می‌کند. داده‌‌‌های مربوط به پارامترهای حیاتی، مانند دما و لرزش، به همراه داده‌‌‌های مربوط به کنترل‌‌‌کننده‌‌‌های منطقی قابل‌‌‌برنامه‌‌‌ریزی، پایانه‌‌‌های سیستم اجرای استخراج‌‌‌ و سیستم‌های مدیریت تعمیر و نگهداری رایانه‌‌‌ای به طور مداوم از طریق سنسورها جمع‌‌‌آوری می‌‌‌شوند. اطلاعات از تمام این سیستم‌ها و سنسورهای مختلف، مبنایی را برای نهایی کردن رویکردهای تعمیر و نگهداری پیشگیرانه فراهم می‌کنند.

با استفاده از قدرت اینترنت‌اشیا در فرآیند تعمیر و نگهداری پیشگیرانه، بهره‌‌‌وری تا ۲۵‌درصد افزایش، ازکارافتادن تجهیزات تا ۷۰‌درصد و هزینه نگهداری تا ۲۵‌درصد کاهش خواهد یافت. اما باید از این تصور نادرست که تعمیر و نگهداری پیشگیرانه همیشه بهترین سیاست نگهداری است اجتناب شود. موفقیت در اجرای یک تکنولوژی نگهداری و تعمیرات پیشرفته، نیازمند پایه نظری قوی و آگاهی کافی از سخت‌‌‌افزار و نرم‌‌‌افزارهای مرتبط است.

پیاده‌سازی استراتژی تعمیر و نگهداری پیشگیرانه با استفاده از اینترنت اشیا صنعتی می‌‌‌تواند یک عملیات پرهزینه باشد و تنها زمانی منطقی است که نسبت به سایر روش‌های تعمیر و نگهداری سودآورتر باشد. مانند هر تصمیم دیگری، ارزش اطلاعات جمع‌‌‌آوری‌‌‌شده از طریق این فرآیند باید بیشتر از کل هزینه جمع‌‌‌آوری آن اطلاعات باشد. ازاین‌‌‌رو، مقرون‌‌‌به‌‌‌صرفه بودن راه‌‌‌حل تعمیر و نگهداری پیشگیرانه یکپارچه، از جمله زیرساخت IoT و سیستم (های) ارتباطات وایرلس، باید قبل از اتخاذ تصمیم سرمایه‌گذاری استراتژیک ارزیابی شود.

رویداد جامع معدن و صنایع معدنی ۱۴۰۳ از ۳۰ اردیبهشت تا ۳خرداد به همت گروه رسانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای «دنیای‌اقتصاد» برگزار می‌شود.