هوشمندسازی چه تاثیری بر افزایش امنیت و بهره‌وری معادن دارد؟
کارآیی معادن با هوشمندسازی
شرکت‌های معدنی موفق در جهان با پذیرش فناوری‌های دیجیتال و هوشمند در تمامی مراحل معدن‌کاری، موفق شده‌اند کل زنجیره عملیات معدن را خودکار و بهینه کنند و در عین دستیابی به ایمنی و سودآوری، بهره‌وری و کارآیی را نیز افزایش دهند. براین اساس می‌توان گفت هوشمندسازی معادن در سطح جهان منجر به تحقق دو هدف شده‌است. نخست؛ تبدیل محیط کار معدن به محیطی امن و مناسب و دیگری اثربخشی بیشتر اقدامات به‌طوری که تولید با سودآوری پایدار همراه شده‌است.
سودآوری پایدار یعنی در کنار کاهش هزینه و رشد درآمد، ایمنی، بهره‌وری و کارآیی نیز افزایش یافته‌است. با توجه به ضرورت حرکت به سمت معادن هوشمند و دیجیتال، موسسه مطالعات و پژوهش‌های بازرگانی در گزارشی تحت‌عنوان «نقشه‌راه هوشمندسازی معادن در ایران» ضمن برشمردن چالش‌های معدن‌کاری در سطح خرد، به ضرورت هوشمندسازی در معادن پرداخته است. سپس ابزارهای هوشمندسازی و مصادیق آن در مراحل مختلف معدن‌کاری معرفی می‌شوند.
براساس بخش‌های از این گزارش ایران یکی از مهم‌ترین دارندگان مواد معدنی در جهان است. طبق گزارش‌ها، کشور ایران با داشتن تنها یک‌درصد از جمعیت کل جهان، حدود ٧درصد از ذخایر معدنی دنیا را در دست داشته و با داشتن ٣٧میلیارد‌تن ذخایر اثبات‌شده و ٥٧میلیارد‌تن ذخایر بالقوه معدنی، از ٦٨ نوع ماده‌معدنی گوناگون، جزو ١٥کشور بزرگ غنی از مواد معدنی است. بر پایه این اطلاعات، پرواضح است که پتانسیل بسیار بالایی در توسعه معدن ﻭ اقتصاد وابسته به آن در کشور وجود دارد، بااین‌حال بخش معدن سهم بسیار کم و 1.39درصدی را در تولید ناخالص داخلی دارد که هوشمندسازی معادن می‌تواند در افزایش سهم معدن در تولید ناخالص داخلی نقش کاربردی داشته‌باشد. بررسی وضعیت هوشمندسازی معادن در کشور، گویای آن است که هوشمندسازی به آن شکل و معنایی که در دنیا مطرح است در ایران صورت نگرفته‌است. برخی فناوری‌های جدید در حوزه معدن ورود پیدا کرده‌اند و مورد‌استفاده قرار می‌گیرند اما هوشمندسازی و معدن‌کاری مدرنی که در دنیا در حال انجام است، همچنان در ایران ظهور نکرده‌است؛ در واقع به دلیل نگاه سنتی به معدن‌کاری و عدم‌استفاده از فناوری‌های نوین، بخش معدن کشور از نگاه فناوری حفاری، آتشباری، ترابری و فرآوری عقب‌تر از حوزه‌های دیگر حرکت کرده‌است، به‌طوری‌که جز در موارد معدودی در چند مجموعه بزرگ، هوشمندسازی چندان فراگیر نشده‌است و فقط برخی شرکت‌های معدنی گام‌هایی در راستای هوشمندسازی برخی فعالیت‌های معدن‌کاری برداشته‌اند.
چالش‌های معدن‌کاری در ایران
تجربه سال‌های اخیر در بخش معدن کشور نشان می‌دهد به‌رغم افزایش تعداد معادن و سهم اشتغال آنها در اقتصاد کشور، این بخش نسبت به نوسانات قیمتی بازار آسیب‌پذیر بوده و در نهایت تعدادی از معادن بخش‌خصوصی به سبب عدم‌توجیه اقتصادی از ادامه فعالیت بازمانده و تعطیل‌شده‌اند. این موضوع نشان‌دهنده نقصی در سیستم معدن‌کاری کشور است که تنها در زمان رونق بازار مواد معدنی، بخش معدن کشور دارای توجیه اقتصادی بوده و در زمان رکود بخشی از معادن کشور قادر به ادامه فعالیت نیستند، زیرا حاشیه سود خود را از دست می‌دهند؛ این در حالی است که بسیاری از شرکت‌های بزرگ معدنی در جهان در شرایط بسیار بد بازار مواد معدنی، نه‌تنها فعالیت خود را کم نمی‌کنند، بلکه تولید را نیز افزایش می‌دهند تا بر زیان ناشی از افت قیمت غلبه کنند، بنابراین با توجه به‌وجود منابع انرژی ارزان‌قیمت و همچنین نیروی کار متخصص و ارزان در کشور نسبت به سایر کشورهای معدن‌خیز جهان جای سوال است که چرا درایران با نوسان قیمت، بخش معدن دچار چالش جدی می‌شود؟ پاسخ این سوال را باید در شیوه معدن‌کاری و هزینه‌های عمده آن در کشور و همچنین عوامل موثر بر حوزه معدن جست‌وجو کرد. معدن‌کاری در ایران مانند هر نقطه جهان نیازمند سرمایه‌گذاری ثابت و عملیاتی است. بخش‌اعظم سرمایه‌گذاری ثابت به هزینه ماشین‌آلات اختصاص دارد که به‌طور معمول حدود 60درصد از هزینه‌ها را دربر می‌گیرد، همچنین در هزینه‌های عملیاتی نیز تعمیر و نگهداری این بخش جزو عوامل مهم هزینه‌بر بوده که چیزی حدود 20درصد هزینه سرمایه‌گذاری ثابت ماشین‌آلات را شامل می‌شود.
نسبت هزینه تعمیرات به کل ارزش سرمایه‌گذاری ماشین‌آلات در بخش معدن بیشتر از بخش صنعت است. از دلایل این امر می‌توان به فرسودگی ماشین‌آلات، عدم‌حضور سیستم کنترل هوشمند ناوگان ترابری و نبود هماهنگی میان واحدهای ترابری اشاره کرد؛ با انجام هوشمندسازی در معادن می‌توان سطح مکانیزاسیون و اتوماسیون، بهره‌وری استخراج، ترابری، تهویه و فرآوری را افزایش داد و در نتیجه کاهش هزینه و افزایش کیفیت و تنوع محصول (قابلیت استحصال چند محصولی) را دربر خواهدداشت. در مجموع، وجود نگاه کوتاه‌مدت در مدیران بنگاه‌ها و توجه صرف به کاهش هزینه و کسب سود بیشتر موجب‌شده‌است تا بنگاه‌ها توجه چندانی به نوسازی ماشین‌آلات و تجهیزات، استفاده از تجهیزات نوین معدن‌کاری در راستای انجام استخراج‌های عمیق و هوشمند‌کردن ناوگان ترابری در معادن برای بهره‌وری بالاتر و همچنین واحد تحقیق و توسعه مرتبط نداشته باشند. واحدهای تحقیق و توسعه در کمتر از ٢درصد از معادن کشور در سال٩٩ موجود بوده‌است که عدم‌توجه کافی به این واحد را نشان می‌دهد. هزینه برای واحدهای تحقیق و توسعه معادن در راستای ارتقای فعالیت‌هایی همچون اکتشافات بیشتر، بهبود روش‌های استخراج و فرآوری، استفاده از تجهیزات نوین اگرچه در کوتاه‌مدت هزینه سرمایه‌ای بالایی نیاز دارند، اما در بلندمدت باعث کاهش هزینه‌های عملیاتی معدن‌کاری خواهند شد. در ارتباط با ضعف تکنولوژیک گفتن این نکته ضروری است که تجهیزات معدنی کشور اغلب با مشکل آلایندگی، تعمیر و نگهداری، تامین قطعات، بازدهی پایین، مصرف انرژی بالا و... مواجه هستند. این امر همراه با معدن‌کاری سنتی موجب بهره‌وری بسیار پایین معدن‌کاری ایران (با وجود ذخایر معدنی با عیار بالا) در مقایسه با کشورهای معدنی جهان شده‌است (موسسه مطالعات و پژوهش‌های بازرگانی1396).
همان‌گونه که در گزارش آسیب‌شناسی بخش معدن کشور و ارائه راهکارهای ارتقای عملکردی آن توسط موسسه مطالعات و پژوهش‌های بازرگانی در سال1400 آمده است، یکی دیگر از چالش‌های معدن‌کاری در ایران عدم‌نیاز به نیروهای متخصص به‌‌دلیل نبود فناوری‌های نوین در معادن است.
سهم نیروی کار ماهر از شاغلان معدن بسیار کمتر از سهم نیروی کار ساده در این حوزه شغلی است که این موضوع نشان می‌دهد که در صورت هوشمندسازی، بخش معدن می‌تواند یکی از حوزه‌های بکر و جذاب برای به‌کارگیری نیروهای متخصص و ماهر باشد. همچنین بی‌توجهی به برنامه‌ریزی راهبردی از سوی مدیران معادن به دلیل عملکرد سنتی، نبود سیستم‌های اتوماسیون و کنترل هوشمند، عدم‌برقراری ارتباط سازنده میان بخش‌های مختلف واحدهای معدنی، نبود امکانات رفاهی همچون اینترنت و سطح پایین فناوری در معادن میزان بهره‌وری نیروی کار را در بخش معدن به‌شدت کاهش داده‌است. هوشمندسازی معادن یکی از راهکارهایی است که می‌تواند مدیریت معادن را به‌سوی برنامه‌ریزی درست بر پایه دانش روز سوق دهد. همچنین راه‌اندازی سیستم‌های اتوماسیون و کنترل پیشرفته، ایجاد ارتباطی سازنده میان واحدهای مختلف معدنی و ارتقای سطح رفاهی در معادن، با هوشمند‌کردن معادن امری بدیهی است.
ضرورت هوشمندسازی معادن
هوشمندسازی به‌معنای بهره‌گیری از ابزارها و تکنیک‌های فنی و اطلاعاتی جهت مدیریت صحیح امور، تسهیل فعالیت‌ها، ارتقا و اصلاح سبک زندگی، شتاب بخشیدن به اجرای دقیق و حرفه‌ای‌تر امور، کاهش مصرف انرژی و بهره‌برداری حداکثری از خدمات حوزه فناوری اطلاعات در راستای ارتقای شاخص‌های زندگی فردی و اجتماعی است. برای انجام هوشمندسازی در هر سازمانی، نخستین ابزار، داده‌ها به‌صورت آفلاین و آنلاین هستند؛ مرحله بعدی پردازش داده‌ها است که نیاز است داده‌های خطا حذف شود و داده‌های صحیح پردازش شود، در مرحله سوم براساس داده‌های صحیح مدل‌ها ساخته می‌شوند و در نهایت با تصمیم‌گیری درست می‌توان سبب ارتقای عملکرد شد. براین اساس می‌توان گفت که هوشمندسازی به مجموعه‌ای از فرآیندها و تکنیک‌های مورد‌استفاده در ساخت و توسعه سیستم‌های هوشمند اطلاق می‌شود که بخشی از پروژه نوسازی، ارتقای تکنولوژی و نوآوری است و با استفاده از ابزارهای مختلف مانند هوش مصنوعی، کلان‌داده و ... موجب بهبود کارآیی و ارتقای عملکرد در فعالیت‌ها و فرآیندهای مرتبط می‌شود. هوشمندسازی در صنعت مفهومی عام دارد که این مفهوم در مورد بخش معدن نیز درست است؛ به‌عبارت دیگر این اتفاق در معدن به همان معنایی است که در کشاورزی، خودروسازی، هواو فضا یا حوزه‌های دیگر رخ می‌دهد و به همان استراتژی‌ها و روش‌ها در بخش معدن و صنایع معدنی، هوشمندسازی معدن می‌گویند؛ در واقع هوشمندسازی معادن، یک فهم تخصصی در حوزه معدن است و نیاز دارد که بتوان آن را به زبان ریاضی و با استفاده از کامپیوتر مدل کرد. به‌عبارت دیگر، هوشمندسازی معادن، بخشی از پروژه نوسازی، ارتقای تکنولوژی و نوآوری است؛ در واقع هوشمندسازی فرآیندی زمانبر و دانش‌محور است و نیازمند ارتباط مستقیم با دانش و مراکز علمی و تحقیقاتی است.
هوشمندسازی فقط در راستای دیجیتال‌‌کردن نیست بلکه راه‌حل‌هایی است که فرآیندها را ساده و سهل می‌سازد. به‌طور خلاصه می‌توان گفت به‌کارگیری فناوری‌های نوین در ماشین‌آلات معدنی، استفاده از فناوری یادگیری ماشین و هوش‌مصنوعی در کنترل سیستم‌ها و واگذاری کارهای سخت در اکتشاف، استخراج و فرآوری به ماشین و اقداماتی از این دست به‌معنای آن است که فعالیت معدن یا بخشی از آن هوشمندسازی شده و البته باید تاکید کرد این فرآیند انتهایی ندارد. بنابراین هدف از هوشمندسازی این است که عملیات معدن‌کاری را تحت‌یک سیستم واحد مدیریت کرد و قابلیت پیش‌بینی، قابلیت اطمینان و پایداری آنها را بهبود بخشید و ظرفیت اضافی و سرمایه‌گذاری در تجهیزات را کاهش داد. ترکیبی از بینش داده، تفکر انتقادی و حل خلاقانه مساله راه را برای ارائه راه‌حل‌هایی که پیش از آن ممکن نبود، فراهم می‌سازد. برای این منظور باید از داده‌های در لحظه در مجموعه اطلاعات مدیریتی معدن و هوشمندسازی معدن برای سرعت بیشتر و باکیفیت بالاتر استفاده کرد. این امر به برنامه‌ریزان معدن اجازه می‌دهد تا مجموعه داده‌های متفاوت را تجزیه و تحلیل و ترکیب کنند تا بتوانند عملیات مختلف معدن را بهبود بخشند. به‌طور خلاصه هدف از هوشمندسازی معادن این است که باید داده‌ها و اطلاعات معدنی را قابل‌دسترس، استاندارد و قابل‌مقایسه کند.
هوشمندسازی تسهیلات و امکانات فزاینده‌ای را برای رشد و توسعه اقتصادی در همه بخش‌ها ایجاد‌کرده‌است. هوشمندسازی محرک افزایش بهره‌وری، افزایش کیفیت و میزان تولید محصول، افزایش ایمنی، کاهش ریسک، افزایش سرعت‌عملیات، صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش و حذف کربن به دلیل پیامد تغییر اقلیم و گرمایش جهان است. معدن‌کاری دیجیتال ریزترین جزئیات فعالیت معدنی را تغییر خواهد داد. از ادوات و دستگاه‌های حفاری تا لباس کارگران با فناوری‌هایی که در جریان انقلاب چهارم صنعتی پرورش‌یافته و به پختگی رسیده‌اند، ایمنی، هزینه، فرآیند و خروجی کار را ارتقا داده و کیفیت تولید را بالا می‌برند. در عین‌حال تولیدات معدنی با انرژی کمتر و با آلایندگی پایین‌تر از تاسیسات و کارخانه خارج خواهند شد. چنین وضعیتی کمک خواهد کرد تا از یک‌سو روند انتقال جهان به عصر تولید و اقتصاد سبز سرعت بگیرد و از دیگر سو، معدن به پاشنه آشیل اقتصاد سبز تبدیل شود. ویژگی‌های اصلی معدن‌کاری هوشمند شامل انتقال خودکار اطلاعات و ارتباطات، اتوماسیون و انطباق باآن، تعامل میان ماشین و انسان، صنایع با ارزش‌افزوده و بهینه‌سازی، سفارشی‌سازی تولید و دیجیتال‌سازی است. معدن‌کاری هوشمند ارتباط اشیای فیزیکی مانند دستگاه‌ها، حسگرها و دارایی‌های سرمایه‌گذاری را چه با یکدیگر و چه با اینترنت بهبود می‌بخشد و باعث افزایش بهره‌وری می‌شود. هوش‌مصنوعی (AI)، اتوماسیون‌در مقیاس بزرگ و واقعیت‌‌مجازی (VR) به‌طور فزاینده‌ای به‌عنوان راه‌حل‌هایی برای مشکلات بخش معدن از جمله کاهش عیار سنگ‌معدن، چالش‌های ایمنی و ناکارآمدی‌های عملیاتی مورد‌استفاده قرار می‌گیرند وبهره‌وری عملیات معدن‌کاری با استفاده از فناوری دیجیتال و هوشمندسازی فرآیندها ارتقا می‌یابد. هوشمندسازی معادن می‌تواند ترکیب اشتغال بخش معدن را به‌سوی شاغلان با تخصص‌های دانشگاهی و مهارت بالا بکشاند، بنابراین یکی از کارهایی که می‌توان برای جذب نیروهای متخصص داخلی در بخش معدن بهره برد، استفاده از هوشمندسازی در معادن است. بر اساس برآوردهای موسسه بین‌المللی مشاوره BCG، شرکت‌هایی که از روش‌های نوآورانه برای عبور از موانع و حرکت به سمت یک سازمان دیجیتال استفاده کرده‌اند، توان عملیاتی خود را 10 تا 20درصد با کمک فناوری‌های دیجیتال ارتقا بخشیده‌اند، بهره‌وری فرآیندهای شرکت را تا 50درصد بهبود داده‌اند و درنهایت، انتشار گازهای گلخانه‌ای را 15 تا 30درصد کاهش داده‌اند.
از زاویه‌ای دیگر، براساس برآوردهای انجام‌گرفته توسط مجمع‌جهانی اقتصاد، دیجیتالی‌‌شدن معدن و فلزات می‌تواند بیش از 400میلیارد دلار ارزش برای صنعت جهانی طی یک دهه‌آینده ایجاد کند. درواقع تحول دیجیتال در صنعت و معدن این پتانسیل را دارد که تقریبا ارزش سه‌برابری را برای صنعت (321میلیارد دلار) ایجاد کند. طرح‌هایی که بیشترین ارزش را برای صنعت ایجاد می‌کنند، پلتفرم‌های پکپارچه، کارکنان متصل و مرکز عملیات از راه دور هستند که در مجموع بیش از 60درصد از ارزش موردنظر را پاسخگو هستند، همچنین مزایای اجتماعی شامل انتشار کربن کمتر، کاهش مصرف آب و آلودگی خاک کمتر است. ایران از نگاه برخورداری از منابع خدادادی با داشتن ذخایر حدودا 27هزار میلیارد دلاری در جایگاه ششم دنیا قرار دارد، بنابراین با این وجود از درآمدی حدود 220میلیارد دلار برخوردار است. کشور آمریکا با داشتن رتبه نخست اقتصاد جهانی، درآمدی بالغ بر 24هزار‌میلیارد دلار دارد. چین با 16.7هزار‌میلیارد دلار در رتبه دوم و ژاپن با درآمد ٦هزار‌میلیارد دلار در جایگاه سوم قرار می‌گیرند. مقایسه درآمد سالانه ایران با سایر کشورها نشان می‌دهد ما هنوز استفاده درستی از منابع موجود نداریم و خروجی برنامه‌ریزی‌های موجود با توسعه پایدار اقتصادی فاصله زیادی دارد. صنعت کشور بخش قابل‌توجهی از این کسب درآمد را به خود اختصاص داده‌است و به‌عبارت بهتر، پتانسیل بسیار بالایی برای ایجاد درآمد دارد، اما مشکلات زیرساختی موجود به مزیت‌های رقابتی صنعت لطمه می‌زند. برای نمونه، ایران با داشتن منابع عظیم گازی، همچنان در تولید گاز و تامین انرژی مورد‌نیاز صنعت، با مشکلات عدیده‌ای روبه‌رو است. در زمان‌های اوج مصرف برق و گاز، بخش‌هایی از صنعت ما دچار تعطیلی می‌شود. مشکلات مشابهی نیز در تامین زیرساخت‌های دیگری همچون آب، حمل‌ونقل و وجود دارد. تمام این عوامل دست به‌دست هم داده‌اند تا هزینه‌های تمام‌شده محصولات را به‌شدت افزایش دهند و به‌طور طبیعی این مساله، رقابت‌پذیری را در سطح جهانی و حتی منطقه‌ای با چالش جدی مواجه می‌سازد. باید گفته شود یکی دیگر از مصادیقی که ضرورت حرکت به سمت هوشمندسازی معادن را دوچندان می‌سازد، عملیاتی ساختن احکام و قوانین بالادستی است، چراکه در اسناد بالادستی نظیر برنامه‌های توسعه‌ای و قوانین کشور به گردآوری و تجمیع اطلاعات زمینشناسی و اکتشافی و الکترونیکی‌‌کردن فرآیندها در قالب دولت الکترونیک تاکید شده که این مهم از طریق هوشمند ساختن معادن قابل‌اجرا است.
ابزارهای هوشمندسازی
مهم‌ترین ابزارهای هوشمندسازی مورد بهره‌گیری در فرآیندهای معدن‌کاری عباتند از:
آنالیز کلان‌داده: به فرآیند جمع‌آوری، ذخیره‌سازی، تجزیه و تحلیل داده‌های حجیم و متنوع اشاره دارد. این فرآیند اطلاعات مفهومی و ارتباطات مهم را از داده‌های بزرگ استخراج می‌کند تا تصمیمات بهتری گرفته شود، الگوهای جدید شناسایی شوند و اطلاعات ارزشمندی از داده‌ها استخراج شود. تحلیل کلان‌داده در صنایع مختلف مانند بازاریابی، بهداشت، مالی و علوم پیشرفته مورد‌استفاده قرار می‌گیرد و به کمک تکنیک‌های متنوعی مانند تجزیه و تحلیل آماری، یادگیری ماشین و مدل‌سازی پیشرفته داده‌ها، اطلاعات حائزاهمیتی را از داده‌های بزرگ استخراج می‌کند؛ در واقع هدف کلان‌داده برای صنعت معدن، کاهش وقفه‌های استخراج، افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و افزایش حاشیه سود است. مزایای کلان‌داده در معدن‌کاری شامل بهبود کارآیی، مدیریت انرژی، بهبود حمل‌ونقل، تجارت هوشمند، ایمنی و قابلیت اطمینان عملیات معدن و بهبود مدیریت عملیاتی است.
پردازش تصویری: امروزه به‌منظور کاهش هزینه‌ها در تصویربرداری از سیستم‌های دیجیتال استفاده می‌شود. پردازش تصویری در معدن‌کاری اطلاعات مفیدی از انواع تصویر دیجیتال از مقیاس میکرو تا ماکرو ارائه می‌دهد. کاربرد پردازش تصویری از اکتشاف مواد معدنی تا اندازه‌گیری حجم بار کامیون‌های حامل مواد معدنی است. در مقیاس میکرو در تصویربرداری دیجیتال از مغزهای حفاری شده می‌توان به تحلیل توزیع کانی‌ها، توزیع اندازه قطعات سنگی حاصل از انفجار اشاره کرد. در مقیاس ماکرو پردازش تصویری به‌منظور کشف منابع معدنی پوسته زمین با استفاده از اسکنرهای چند طیفی کاربرد دارد، همچنین پردازش تصویر حتی در حوزه زیست‌محیطی مورد‌استفاده قرار می‌گیرد که در این‌خصوص می‌توان به مدل‌سازی جریان آب و انتقال آلودگی در نمونه‌های آزمایشگاهی اشاره کرد.
مدل‌سازی سه‌بعدی: مدل‌سازی سه‌بعدی، فناوری کارآمدی برای تخمین منابع معدنی و تفسیر و مکان‌یابی ویژگی‌های سطحی و زیر سطحی، به لحاظ کیفی و کمی است. مدل‌سازی سه‌بعدی براساس داده‌های حفاری، نقشه‌های زمینشناسی و بررسی اطلاعات ساختاری است.
بلاک‌چین: بلاک‌چین همان‌طور که از نام آن مشخص است، از زنجیره‌ای از بلوک‌ها تشکیل شده‌است که در هریک از آنها داده‌ها را می‌توان به‌صورت رمزنگاری شده ذخیره و براساس یک فرآیند توزیع کرد. یکی از مزایای هوشمندسازی، مقابله با حمات سایبری در صنعت معدن است، زیرا روزانه داده‌های زیادی را طی فرآیند معدن‌کاری ثبت می‌کنند، بنابراین شرکت‌های معدنی هزینه‌های هنگفتی برای تامین امنیت مراکز داده متحمل می‌شوند. این شرکت‌ها با استفاده از فناوری بلاک‌چین سعی کرده‌اند، چالش امنیت داده را رفع کنند. لازم به ذکر است در کنار مزایای فناوری باک چین، هزینه بالای سیستم‌های بلاک‌چین از معایب این فناوری است و این فناوری در مرحله آزمایشی است و پژوهش‌های آزمایشی موفق در این زمینه محدود است.
رایانش ابری: رایانش ابری یکی از روش‌های ارائه سرویس‌های محاسباتی است که شامل سرورها، فضای ذخیره‌سازی، پایگاه‌های اطلاعاتی، شبکه‌ها، نرم‌افزارها، تجزیه‌وتحلیل‌ها و اطلاعات ازطریق اینترنت می‌شود و به‌کاربران اجازه می‌دهد تا به‌سادگی و با کمترین هزینه، به منابع محاسباتی مورد‌نیاز خود دسترسی پیدا کنند و نیاز به تهیه و نگهداری سخت‌افزار و نرم‌افزار خود را نداشته باشند. درحقیقت، ذخیره‌سازی مبتنی‌بر ابر به‌جای ذخیره و نگهداری فایل‌ها روی هارد دیسک اختصاصی یا دستگاه ذخیره‌سازی لوکال، امکان ذخیره‌سازی آنها را در پایگاه‌داده از راه دور فراهم می‌کند. با استفاده از رایانش ابری، می‌توانید در زمان و مکان دلخواه فقط با استفاده از اتصال به اینترنت به داده‌ها و برنامه‌ها نرم‌افزاری دسترسی داشته باشید. از آنجاکه حجم اطلاعاتی در معدن‌کاری بسیار بالاست، این امکان در معدن بسیار کاربردی است. از مزیت‌های مهم رایانش ابری که آن را به گزینه‌ای محبوب در بین کاربران و کسب‌وکارها تبدیل کرده‌است، می‌توان به مقرون‌به‌صرفه‌بودن، افزایش بهره‌وری، سرعت و کارآیی، عملکرد و امنیت اشاره کرد. دلیل نام‌گذاری رایانش ابری این است که دسترسی به اطلاعات را ازطریق فضای ابری یا فضای‌مجازی امکان‌پذیر می‌کند.
اینترنت اشیا: اینترنت اشیا موجب ایمنی بیشتر طی فرآیند معدن‌کاری و اتوماسیون می‌شود. همچنین روند استخراج و بهره‌برداری را مدیریت و کنترل‌‌کرده و موجب کاهش هزینه تعمیر و نگهداری می‌شود؛ در واقع این فناوری موجب افزایش امنیت، سودآوری و بهره‌وری می‌شود. به زبان ساده این تکنولوژی عبارت است از متصل‌کردن وسایل و ابزار مختلف به وسیله حسگرها به شبکه اینترنت است. هدف این است که بتوان توسط انواع رایانه یا موبایل یا ساعت هوشمند و غیره اشیا پیرامون خود را کنترل کرد. اما بزرگ‌ترین چالش اینترنت اشیا در حوزه معدن‌کاری امنیت داده و اطلاعات عملیاتی است که در صورت بروز مشکل موجب اخلال در مدیریت و عملکرد تجهیزات متصل به اینترنت اشیا خواهد شد.
روباتیک: ابزار روباتیک در هوشمندسازی معادن نقش مهمی دارد. با به‌کارگیری این ابزارها، فرآیندهای مختلف در معادن به‌صورت خودکار و بدون نیاز به دخالت انسان انجام می‌شود. به علاوه، روبات‌ها قادر به انجام کارهای سخت و خطرناک در معادن هستند که باعث کاهش حوادث و تصادفات در محیط کار می‌شود. ابزار روباتیک، علاوه‌بر کاهش مخاطرات، باعث بهبود کارآیی و دقت در فرآیندهای استخراج و پردازش مواد معدنی نیز می‌شود. روبات‌های هوشمند قادر به تحلیل دقیق داده‌های جغرافیایی و زمینشناسی هستند و با استفاده از ساماندهی مناسب، تولید، آسان‌تر و با کمترین خطا صورت می‌گیرد، ضمنا استفاده از روبات‌های هوشمند در معادن باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شود. این ابزارها قادر به انجام کارهای بسیار سریع و پیوسته هستند و باعث کاهش زمان تولید و افزایش بهره‌وری معادن می‌شوند.
دو قلوی دیجیتال: این ابزارها با استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند سنسورها، شبکه‌های ارتباطی و نرم‌افزارهای تحلیل داده، به شرکت‌های معدنی کمک می‌کنند تا فرآیندهای خود را بهبود بخشند و عملکرد خود را ارتقا دهند. یکی از نقش‌های اصلی این ابزارها در هوشمندسازی معادن، جمع‌آوری داده‌های سنجیده‌‌شده در زمینه‌های مختلف است. با به‌کارگیری سنسورهای مختلف، اطلاعات در مورد شرایط زیرزمین، تولید و عملکرد تجهیزات و حالت کارگران جمع‌آوری می‌شود. سپس با استفاده از نرم‌افزار تحلیل داده، این اطلاعات تحلیل و به‌صورت گراف‌ها و نمودارهای قابل‌فهم برای مدیران معادن ارائه می‌شود.
ابزار دوقلوی دیجیتال همچنین در بهبود بهره‌وری معادن نقش بسیار مهمی دارد. با استفاده از این ابزارها، معادن قادر خواهند بود تا فرآیندهای خود را به‌صورت خودکار و هوشمند انجام دهند. برای نمونه، با استفاده از سیستم‌های خودکار تولید، تجهیزات معدن قادر خواهد بود تا به‌صورت خودکار تولید را کنترل کنند و در صورت بروز هرگونه نقص یا خطا، به‌صورت خودکار آگاه شده و عملکرد خود را تغییر دهند. علاوه‌بر این، دوقلوی دیجیتال در بهبود امنیت و سلامت کارگران نقش بسیار موثری دارد. با استفاده از سامانه‌های پایش وضعیت کارگران، مدیران قادر خواهند بود تا به‌صورت هوشمند و به‌موقع از وضعیت سلامت کارگران باخبر شوند.
مصادیق فناوری‌های هوشمند در معدن‌کاری
همان‌گونه که گفته شد، فناوری‌های تحول‌آفرین در انقلاب صنعتی چهارم که اساس هوشمندسازی معادن را تشکیل می‌دهند شامل رایانش ابری، هوش مصنوعی، اینترنت اشیاء، یادگیری ماشین، روباتیک، بلاک‌چین، اتوماسیون، واقعیت‌افزوده و‌مجازی هستند. ویژگی‌های اصلی معدن‌کاری هوشمند شامل انتقال خودکار اطلاعات و ارتباطات، اتوماسیون و انطباق با آن، تعامل بین ماشین و انسان، صنایع با ارزش‌افزوده و بهینه‌سازی، سفارشی‌سازی تولید و دیجیتال‌سازی هستند. معدن‌کاری هوشمند ارتباط اشیای فیزیکی مانند دستگاه‌ها، حسگرها و دارایی‌های سرمایه‌گذاری را چه با یکدیگر و چه با اینترنت بهبود می‌بخشد و باعث افزایش بهره‌وری می‌شود. هوش‌مصنوعی(AI)، اتوماسیون در مقیاس بزرگ و واقعیت‌‌مجازی (VR) به‌طور فزاینده‌ای به‌عنوان راه‌حل‌هایی برای مشکلات بخش معدن از جمله کاهش عیار سنگ‌معدن، چالش‌های ایمنی و ناکارآمدی‌های عملیاتی مورد‌استفاده قرار می‌گیرند و بهره‌وری عملیات معدن‌کاری با استفاده از فناوری دیجیتال و هوشمندسازی فرآیندها ارتقا می‌یابد.
اهم موارد به‌کارگیری هوشمندسازی بر فعالیت‌های معدنی در 4 حوزه اکتشاف، استخراج، فرآوری و HSE شامل موارد زیر است:
اکتشاف: کتشاف هوشمند (ترکیب لایه‌های اطلاعاتی با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی)، تصویربرداری با استفاده از پهپاد برای به‌دست‌آوردن لایه‌های اطلاعاتی با رزولوشن بالا، اسکن اتوماتیک فراطیفی از گمانه‌ها، پیشنهاد نقاط حفاری و طراحی شبکه حفاری با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، استفاده از فناوری بلاک‌چین برای شفافیت در عرضه پهنه‌ها و لایه‌های اکتشاف، پردازش تصویر و ایجاد کتابخانه از تصاویر برداشت شده از مغزهای حفاری و معرفی این داده‌ها به‌عنوان یک لایه اطلاعاتی ارزشمند در فعالیت‌های اکتشافی ژئومتالوژیکی.
استخراج: اتوماسیون ناوگان بارگیری و باربری، سیستم‌های حفاری خودکار، لودرها و تراکتورهای خودران بدون راننده، هوشمندسازی و استفاده از سنسور برای بهینه‌سازی چال‌های انفجاری، استفاده از پهپاد برای نقشه‌برداری و مدیریت فعالیت‌های معدنی، استفاده از واقعیت‌‌مجازی/ واقعیت‌افزوده برای مدیریت و آموزش فعالیت‌های استخراجی، پیش‌بینی خرابی و تعمیرات ماشین‌آلات و کامیون‌های استفاده‌شده در معادن (مانند پیش‌بینی خرابی لاستیک، موتور و...)، ایجاد سیستم تهویه هوشمند در معادن زیرزمینی، با استفاده از فناوری IOT و هوش مصنوعی، مدیریت زمان توقف (Down Time) و فعالیت کارکنان معدن با استفاده از سنسورهای IOT برای افزایش بهره‌وری.
فرآوری: استفاده از تکنولوژی دوقلوی دیجیتال برای شبیه‌سازی و طراحی خط کارخانه فرآوری، استفاده از سیستم‌های دسته‌بندی هوشمند برای جداسازی بار ورودی (پیش‌‌تغلیظ) در کارخانه فرآوری، بهینه‌سازی عملکرد آسیاب‌ها و سلول‌های فلوتاسیون با استفاده از فناوری IOT، پیش‌بینی خرابی و تعمیرات دستگاه‌ها در کارخانه‌های فرآوری با استفاده از فناوری IOT و هوش مصنوعی، سنسورهای لیزری برای اندازه‌گیری سایز ذرات، استفاده از فناوری تشخیص عیار واقعیت گسترده برای اندازه‌گیری عناصر در خط‌تولید و بهینه‌سازی مصرف انرژی و آب در فعالیت‌های کارخانه‌های فرآوری.HSE: مدیریت سلامت کارکنان در معدن با استفاده از کلاه و ساعت هوشمند، مدیریت و زمان‌بندی فعالیت کارکنان معدن با استفاده از سیستم مانیتورینگ برخط، اجرای سیستم هشداردهی هوشمند، در زمان‌های مختلف برای کارکنان معدن و پیش‌بینی تولید زهاب اسیدی در معادن با استفاده از روش‌های هوشمند.
