همزاد دیجیتالی، فناوری تحول‌آفرین در صنعت معدن - افق اقتصادی

صنعت معدن که در تولید محصولات متعدد، از صفحه گوشی‌های هوشمند گرفته تا باتری‌های تسلا نقش دارد، از حیاتی‌ترین، خطرناک‌ترین و سخت‌ترین فعالیت‌های اقتصادی در جهان به شمار می‌آید. عملیات معدن اغلب پیچیده و خطرناک است و با توجه به نوسانات قیمت کالاها و فشارها برای کاهش اثرات زیست‌محیطی، این صنعت با چالش‌های فزاینده‌ای روبروست.

بهبود کارایی، بهره‌وری و ایمنی در عملیات استخراج، مهم‌ترین مطالبه در صنعت معدن است. اما چگونه می‌توانیم در چنین محیط حساس و پرچالشی چنین انتظاری را داشته باشیم؟ پاسخ بسیاری از کارشناسان بکارگیری همزادهای دیجیتالی (Digital Twins) است. فناوری همزاد دیجیتالی می‌تواند با نمایش بصری دارایی‌ها و فرایندهای فیزیکی، صنعت معدن را متحول کند. این فناوری به شرکت‌های فعال در حوزه استخراج معدن کمک می‌کند ایمنی، کارایی، بهر‌ه‌وری و پایداری را افزایش دهند.

«همزاد دیجیتالی» به زبان ساده

همزاد دیجیتالی نسخه مجازی یک دارایی یا فرایند فیزیکی است. این نسخه مجازی با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از حس‌گرها و سایر دستگاه‌هایی که بر یک دارایی یا فرایند فیزیکی نظارت می‌کنند، ایجاد می‌شود. مدل هوش مصنوعی‌ای که در ادامه با استفاده از این اطلاعات ساخته می‌شود رفتار آن دارایی یا فرایند را بصورت در لحظه (Real Time) شبیه‌سازی یا پیش‌بینی می‌کند.

مزایای استفاده از همزادهای دیجیتالی برای عملیات استخراج

استفاده از همزادهای دیجیتالی در عملیات استخراج معدن می‌تواند با فراهم‌سازی زمینه انجام عملیات‌های کارآمدتر و پایدارتر، شیوه‌های استخراج سنتی را متحول کند. برخی از مزایای کلیدی عبارتند از:

نظارت در لحظه و تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌شده: همزادهای دیجیتالی با نظارت پیوسته بر ماشین‌آلات معدن امکان تعمیر و نگهداری پیش‌بینی شده را فراهم می‌کنند و به معدنکاران اجازه می‌دهند عملکردها را ارزیابی و ناهماهنگی‌ها را شناسایی کنند. همچنین معدنکارها با استفاده از همزادهای دیجیتالی، در لحظه از وقوع خرابی‌های احتمالی جلوگیری می‌کنند.

بهینه‌سازی فرایندهای استخراج معدن: بکارگیری همزادهای دیجیتالی می‌تواند فرایندهای مختلف استخراج معدن مانند حفاری، انفجار و استخراج سنگ معدن را بهینه کند. این بهینه‌سازی، به افزایش بهره‌وری و کاهش ضایعات از طریق آزمایش پارامترهای مجازی می‌انجامد.

بهبود ایمنی و کاهش خطر: شبیه‌سازی‌هایی که همزادهای دیجیتالی انجام می‌دهند بستر آموزشی بسیار خوبی را فراهم می‌کند و همچنین همزادهای دیجیتالی عملیات تجهیز از راه دور را امکان‌پذیر می‌کنند. فناوری همزاد دیجیتالی همچنین با نظارت بر جابجایی‌ کارگران و وسایل نقلیه با هدف اطمینان از ایمنی و جلوگیری از تصادف‌ها، به کاهش خطرات کمک می‌کند.

پایداری: همزادهای دیجیتالی با ترکیب جدیدترین داده‌های زیست‌محیطی، بهینه‌سازی استفاده از منابع، به حداقل رساندن انتشار گازهای گلخانه‌ای و کاهش اثرات زیست‌محیطی از راه بهینه‌سازی کیفیت هوا، مصرف آب و مصرف انرژی به پایداری عملیات معدن کمک می‌کنند.

صرفه‌جویی در هزینه‌ها و افزایش طول عمر دارایی‌ها: مدیران صنایع معدنی می‌توانند با همزادهای دیجیتالی، فرصت‌های صرفه‌جویی در هزینه را در سراسر زنجیره ارزش شناسایی کنند و از این راه حاشیه سود را افزایش بدهند. همزادهای دیجیتالی همچنین با کمک به افزایش طول عمر دارایی‌های حیاتی، رشد و موفقیت پایدار را تضمین می‌کنند.

روند بازگشت سرمایه در فرایند بکارگیری فناوری در معدن

امروزه چند شرکت بزرگ در حوزه استخراج معدن از همزادهای دیجیتالی برای بهبود عملکرد خود استفاده می‌کنند. با این حال واقعیت این است که یکپارچه‌سازی فناوری اطلاعات(IT) با فناوری‌های عملیاتی (OT) پیچیدگی‌های زیادی دارد.

سرمایه‌گذاری اولیه در این زمینه رقم قابل توجهی نیاز دارد، اما همزادهای دیجیتالی از راه تعمیر و نگهداری پیش‌بینی ‌شده، عملیات‌های بهینه‌سازی شده و افزایش طول عمر تجهیزات، مبلغ قابل‌توجهی از هزینه‌ها را کاهش می‌دهند.

برای مثال در جریان مشارکتی که میان بخش تحقیق و توسعه یک شرکت فناور با یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های استخراج‌کننده سنگ آهن جهان برای حل چند مشکل حیاتی انجام شد، این شرکت‌ها با استفاده از شبکه‌های ابری خصوصی و بی‌سیم، صدها دستگاه عظیم را در معادن روباز خود بکار انداختند. آنها کامیون‌های خودران و مته‌های خودکار، حس‌گرها و لیدارهایی دارند که بر اتصال حیاتی متکی هستند و برای جلوگیری از صدمات، تصادفات و موانع از سازوکارهای ایمنی زیادی مانند ژئوفنسینگ استفاده می‌کنند. با توجه به حجم عظیم داده‌ها، یکی از بهترین اقداماتی که شرکت‌ها باید بررسی کنند، یکپارچه‌سازی داده‌هاست. ضبط، ذخیره، حفاظت و بازرسی دقیق منبع واحد حقیقت، متشکل از داده‌های مبداهای مختلف، برای موفقیت‌آمیزبودن چنین عملیاتی اهمیت زیادی دارد. برنامه‌ریزی این عملیات که با هوش مصنوعی ارائه شد از طریق استفاده مجدد از بسیاری از دارایی‌های بکار گرفته شده و استفاده از کد منبع باز، به پیش‌بینی توقف و خرابی تجهیزات و بهینه‌سازی فرایندها با کمترین میزان سرمایه‌گذاری اولیه کمک کرد. در هر پروژه تحول‌آفرینی، پیروی از شاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) برای پیگیری پیشرفت در سازمان حیاتی است.

ریسک‌ها، موانع و خطرات احتمالی

یکی از چالش‌هایی که بسیاری از صنایع هنگام اتخاذ اهدافی همچون بکارگیری همزادهای دیجیتالی با آن رو‌به‌رو می‌شوند، ناتوانی در توصیف روشن نتایج بدست‌آمده و مزایای آن برای کسب‌وکار است. صنایع کالامحور مانند صنعت معدن، بطور طبیعی ریسک‌گریز هستند و تلاش‌های صورت گرفته ممکن است به سرعت احساس اضطراب جمعی را افزایش دهند و در پروژه‌های جداگانه مضمحل شوند.

چالش رایج دیگر مربوط به موانع سازمانی است. تیم‌های فناوری عملیات که بیشتر به دنبال نوآوری‌هایی از این دست هستند، در حوزه‌ها یا حیطه‌های مختلفی پراکنده شده‌اند و نمی‌توانند مجموعه نیازها را با بخش فناوری اطلاعات هماهنگ کنند. بخش فناوری اطلاعات روی درخواست‌های فوری کار می‌کند و بدون داشتن دیدگاه روشن و جامعی نسبت به سایر بخش‌ها، ممکن است در نهایت راهکارهای فرعی ارائه دهد که در آنها فقط به نیازهای اولیه توجه شده است. چنین راهکارهایی ممکن است در مراحل بعدی به معضل تبدیل شوند. از همین‌رو همکاری و مشارکت شرکت معدنی با یک مجموعه فناور که بتواند در قامت یک شریک تجاری فرایند تحول دیجیتال را در سراسر شرکت معدنی طراحی و پیاده‌سازی کند راهگشاست، مجموعه‌ای که با راهبری هدفمند بتواند راهکارهای صنعت ۴ را بصورت یکپارچه در معدن بکاربگیرد.

رشد و موفقیت پایدار از مسیر همزادهای دیجیتالی

همزادهای دیجیتالی برای صنعت معدن با وجود ملاحظات اولیه بودجه و چالش‌های مربوط به پیچیدگی و یکپارچگی داده‌ها، مزایای قابل توجهی دارند. رهبران صنعت استخراج معدن می‌توانند با استفاده از بهترین شیوه‌ها و بهره‌برداری کامل از این فناوری، عملیات را بهینه‌سازی کنند، هزینه‌ها را کاهش و ایمنی را افزایش دهند، به رشد و موفقیت پایدار دست یابند و مزیتی رقابتی در صنعت ایجاد کنند.

منبع:

https://www.forbes.com/sites/forbesbusinesscouncil/2024/02/21/digital-twins-for-mining-industries-a-transformative-technology/?sh=6e7786095e6d