مکانیزاسیون معادن، به‌کارگیری ماشین‌آلات مکانیکی و روش‌های خودکار در استخراج مواد معدنی در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم آغاز شد. این تحول ابتدا در کشورهای اروپایی و ایالات متحده آمریکا صورت گرفت و سپس به سایر نقاط جهان، گسترش یافت. در ایران، مکانیزاسیون معادن از دهه ۱۳۴۰ شمسی (۱۹۶۰ میلادی) شروع شد؛ به‌عنوان مثال در معدن کوشک، دوره مکانیزاسیون از سال ۱۳۴۶ به بعد آغاز گردید.
تمام مکانیزه‌شدنِ معادن ایران به عوامل متعددی وابسته است؛ از جمله:
1) سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها و فناوری‌ها:
توسعه و استفاده از فناوری‌های پیشرفته در معادن؛ از قبیل تجهیزاتِ استخراج، حمل‌ونقل و فرآوری مکانیزه، نیازمند سرمایه‌گذاری‌های کلان است.
2) آموزش نیروی انسانی:
استفاده از فناوری‌های مدرن نیازمند نیروی انسانی متخصص است؛ بنابراین، آموزش و تربیت نیروی کار در زمینه کار با تجهیزات مکانیزه یکی از الزامات اصلی است.
3) قوانین و حمایت‌های دولتی:
تسهیل قوانینِ مربوط به واردات فناوری‌های پیشرفته، تخصیص تسهیلات مالی به شرکت‌های معدنی و سیاست‌گذاری‌های حمایتی می‌تواند نقش مهمی در تسریع این فرایند داشته باشد.
4) توسعه تحقیقات و نوآوری:
حمایت از تحقیقات و توسعه در زمینه معدنکاری پیشرفته و استفاده از فناوری‌هایی نظیر هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و رباتیک می‌تواند تحول بزرگی در این صنعت ایجاد کند.
مکانیزه‌شدنِ کامل معادن ایران پروژه‌ای بلندمدت است و نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و همکاری بین دولت، بخش خصوصی و دانشگاه‌ها است. بر اساس برخی برنامه‌ها، پیش‌بینی شده است که با حمایت‌های لازم، طی 10 تا 15 سال آینده بسیاری از معادن ایران به‌صورت نیمه‌مکانیزه یا مکانیزه فعالیت کنند.
با این حال، سرعت پیشرفت به میزان تأمین بودجه، استفاده از دانش بومی و رفع موانع زیرساختی بستگی دارد.
کشورهایی که معادن تمام مکانیزه و حتی هوشمند دارند، اغلب از فناوری‌های پیشرفته و سیستم‌های اتوماسیون در فرایند استخراج و تولید مواد معدنی استفاده می‌کنند. این کشورها معمولاً دارای زیرساخت‌های مناسب، سرمایه‌گذاری‌های کلان و فناوری پیشرفته در حوزه معدن هستند. در ادامه به برخی از این کشورها و روش‌های مکانیزه‌سازی آن‌ها اشاره گردیده است:
– استرالیا
استرالیا یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان زغال‌سنگ، سنگ‌آهن و طلا در جهان است. این کشور از فناوری‌های پیشرفته‌ای؛ مانند کامیون‌های بدون راننده، حفاری خودکار و سیستم‌های مدیریت داده استفاده می‌کند. شرکت‌هایی؛ مانند Rio Tinto و BHP از فناوری‌های رباتیک و هوش مصنوعی برای استخراج و حمل و نقل استفاده می‌کنند و سیستم‌های کنترل از راه دور برای مدیریت تجهیزات سنگین در معادن بزرگ پیاده‌سازی شده است.
– کانادا
کانادا با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین و تمرکز بر ایمنی معادن، یکی از کشورهای پیشرو در مکانیزه‌سازی است.
استفاده از سیستم‌های اتوماسیون حفاری و استخراج در معادن زیرزمینی و بهره‌برداری از نرم‌افزارهای تحلیل داده و سنسورهای پیشرفته برای بهینه‌سازی عملیات معدنی و توسعه معادن سبز با انرژی‌های تجدیدپذیر از جمله اقدامات کانادا در راستای تمام مکانیزه کردن و هوشمندسازی معادن است.
– سوئد
سوئد با استفاده از فناوری‌های دیجیتال و اینترنت اشیا (IoT) در معادن، یکی از کشورهای پیشرفته در مکانیزه‌سازی است. شرکت LKAB در سوئد از سیستم‌های رباتیک و تجهیزات خودکار برای استخراج سنگ‌آهن استفاده می‌کند و توسعه فناوری‌های زیست‌محیطی برای کاهش اثرات زیست‌محیطی در این محیط کشور بسیار حائز اهمیت است.
– چین
به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان مواد معدنی، چین به‌سرعت در حال مکانیزه‌سازی معادن خود است.
استفاده گسترده از ربات‌ها و سیستم‌های هوشمند در معادن زغال‌سنگ و فلزات، پیاده‌سازی سیستم‌های کنترل از راه دور در معادن زیرزمینی، تمرکز بر کاهش نیروی انسانی در محیط‌های خطرناک.
– آفریقای جنوبی
این کشور با ذخایر عظیم طلا و پلاتین در حال حرکت به سمت استفاده از فناوری‌های مکانیزه است، نصب تجهیزات پیشرفته برای حفاری عمیق و استفاده از سیستم‌های تهویه هوشمند در معادن عمیق برای کاهش خطرات.
اما چگونه این کشورها در امر تمام مکانیزه‌سازی و هوشمندسازی معادن موفق شده‌اند؟
1) سرمایه‌گذاری کلان: این کشورها بودجه‌های کلانی برای تحقیق و توسعه در حوزه معدن تخصیص می‌دهند.
2) همکاری با شرکت‌های فناوری: همکاری با شرکت‌های پیشرو در فناوری؛ مانند AB، Caterpillar و Komatsu
3) تمرکز بر ایمنی و بهره‌وری: معادن مکانیزه خطرات جانی و هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهند.
4) قوانین حمایتی: دولت‌ها سیاست‌هایی برای تشویق سرمایه‌گذاری در فناوری‌های نوین اجرا می‌کنند.
مکانیزاسیون و هوشمندسازی دو مفهوم مرتبط؛ اما متمایز در صنعت معدن هستند که هر کدام به بهبود عملکرد و بهره‌وری معادن کمک می‌کنند.
مکانیزاسیون:
مکانیزاسیون به معنای استفاده از ماشین‌آلات مکانیکی برای انجام کارهایی است که قبلاً به‌صورت دستی یا با نیروی انسانی انجام می‌شدند. این فرایند عمدتاً در صنایع و مشاغلی به کار می‌رود که نیاز به انجام کارهای فیزیکی و تکراری دارند. در معادن، مکانیزاسیون شامل به‌کارگیری تجهیزات مکانیکی؛ مانند بیل‌های مکانیکی، لودرها، حفارها و دستگاه‌های حمل‌ونقل برای استخراج و جابه‌جایی مواد معدنی است. هدف اصلی مکانیزاسیون، افزایش سرعت و کارایی عملیات و کاهش نیاز به نیروی انسانی در انجام کارهای سنگین است.
هوشمندسازی در معادن چیست؟
هوشمندسازی به معنای بهره‌گیری از فناوری‌های نوین؛ مانند اینترنت اشیا (IoT)، هوش مصنوعی (AI)، داده‌کاوی و سیستم‌های خودکار برای بهبود فرایندها و تصمیم‌گیری‌ها در معادن است. این رویکرد شامل جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها از تجهیزات و فرایندهای مختلف معدن، ایجاد سیستم‌های کنترلی هوشمند و بهینه‌سازی عملیات استخراج و فرآوری مواد معدنی می‌شود. هدف هوشمندسازی، افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها، بهبود ایمنی و کاهش تأثیرات زیست‌محیطی است.
تفاوت‌های کلیدی مکانیزاسیون و هوشمندسازی:
• سطح فناوری: مکانیزاسیون بر استفاده از ماشین‌آلات مکانیکی تمرکز دارد، در حالی که هوشمندسازی به‌کارگیری فناوری‌های دیجیتال و سیستم‌های هوشمند را شامل می‌شود.
• میزان اتوماسیون: در مکانیزاسیون، ماشین‌آلات نیاز به اپراتور انسانی دارند؛ اما در هوشمندسازی، سیستم‌ها می‌توانند به‌صورت خودکار و با حداقل دخالت انسانی عمل کنند.
• جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها: هوشمندسازی امکان جمع‌آوری و تحلیل داده‌های عملیاتی را فراهم می‌کند که می‌تواند به بهبود تصمیم‌گیری‌ها و بهینه‌سازی فرایندها منجر شود؛ در حالی که مکانیزاسیون چنین قابلیتی را ندارد.
• انعطاف‌پذیری و بهینه‌سازی: سیستم‌های هوشمند قادر به تطبیق با شرایط متغیر و بهینه‌سازی مستمر عملیات هستند، در حالی که مکانیزاسیون انعطاف‌پذیری کمتری دارد. به طور خلاصه، مکانیزاسیون مرحله‌ای از توسعه معادن است که با استفاده از ماشین‌آلات مکانیکی، کارایی را افزایش می‌دهد، در حالی که هوشمندسازی با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، امکان مدیریت هوشمند و بهینه‌سازی جامع عملیات معدنی را فراهم می‌کند.
در ایران با توجه به اهمیت به‌کارگیری فناوری‌های نوین در صنعت معدن، تلاش‌هایی برای معرفی و استفاده از ماشین‌آلات معدنی هوشمند صورت گرفته است. برخی از این ماشین‌آلات عبارت‌اند از:
1) دامپتراک‌های خودران: این کامیون‌های معدنی بدون نیاز به راننده با استفاده از حسگرها و سیستم‌های هوش مصنوعی، عملیات حمل و نقل مواد معدنی را انجام می‌دهند. استفاده از این فناوری می‌تواند به افزایش ایمنی و بهره‌وری در معادن منجر شود.
2) شاول‌های هوشمند: این دستگاه‌ها مجهز به سیستم‌های موقعیت‌یابی بار هستند که به اپراتور امکان می‌دهد به‌صورت گرافیکی و لحظه‌ای از موقعیتِ بار در کامیون مطلع شود. این فناوری می‌تواند به افزایش ایمنی و بهره‌وری در عملیات بارگیری کمک کند.
3) سیستم‌های دیسپچینگ هوشمند: این سیستم‌ها با استفاده از فناوری‌های پیشرفته، مدیریت و گسیل بهینه ماشین‌آلات به سمت مقاصد را انجام می‌دهند که بیشتر برای معادن بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.
4) سامانه‌های پایش وضعیت لحظه‌ای ناوگان: این سامانه‌ها با استفاده از حسگرها و فناوری‌های ارتباطی، وضعیت تجهیزات و ماشین‌آلات معدنی را به‌صورت لحظه‌ای پایش می‌کنند و به مدیران کمک می‌کنند تا از وضعیت آنلاین ناوگان مطلع شوند و در صورت بروز مشکل، اقدامات لازم را انجام دهند.
5) سیستم‌های مدیریت هوشمند معدن: این سامانه‌ها پکیجی متشکل از سخت‌افزار و نرم‌افزار با قابلیت سفارشی‌سازی هستند که امکاناتی؛ مانند پایش ناوگان، گسیل کامیون‌ها، مدیریت تعمیر و نگهداری و گزارش‌گیری دقیق از عملیات معادن را فراهم می‌کنند.
با وجود این تلاش‌ها، همچنان فاصله قابل‌توجهی با جوامع توسعه‌یافته در زمینه هوشمندسازی معادن وجود دارد و نیاز به سرمایه‌گذاری و توسعه بیشتر در این حوزه احساس می‌شود.
بر اساس برنامه هفتم توسعه، دستیابی به رشد ۱۳ درصدی در بخش معدن ایران تا پایان برنامه هفتم، هدف‌گذاری شده است و تحقق این هدف مستلزم اجرای راهکارهای متعددی است که به طور خلاصه عبارت‌اند از:
1) تکمیل و اجرای پروژه‌های توسعه‌ای: پیشبرد پروژه‌های توسعه‌ای در بخش معدن و صنایع معدنی، به‌عنوان راهبرد اصلی در تحقق این هدف مطرح شده است.
2) تأمین زیرساخت‌های توسعه‌ای: دستیابی به رشد ۱۳ درصدی با تأمین زیرساخت‌های توسعه‌ای امکانپذیر است.
3) اصلاح سیاست‌های ضد صادراتی: کارشناسان معتقدند که بدون منابع حاصل از صادرات، تحقق این رشد امکانپذیر نیست و باید سیاست‌های ضد صادراتی اصلاح شوند.
4) جذب سرمایه‌گذاری خارجی
5) مشارکت بخش خصوصی: حضور و مشارکت بخش خصوصی؛ به‌ویژه در حوزه‌های اکتشاف و آموزش نیروی متخصص، برای دستیابی به این اهداف ضروری است.
با توجه به این راهکارها، زمان دقیق دستیابی به رشد ۱۳ درصدی در بخش معدن به میزان اجرای مؤثر این اقدامات و همکاری بین بخش‌های دولتی و خصوصی بستگی دارد.