پس از کاهش فوق‌العاده بهره‌وری معادن در سال‌های ۲۰۰۴ تا ۲۰۰۹، تا سال ۲۰۱۳ رکود قابل‌توجهی در میزان بهره‌وری صنعت معدن را شاهد بودیم. اما از سال ۲۰۱۴ و با تزریق بیشتر فناوری به اجزای سایت‌های معدنی، فناوری‌های خلاقانه تلنگری به بهره‌وری معادن زده و برخی از شاخص‌های عملکردی آن را صعودی کرده‌اند.
ابزارهای معدن ۴.۰ که بیشتر شامل محصولات فناوری با کاربرد در معدن‌اند، مانند IoT و همزادهای دیجیتال، اصلی‌ترین محورها در این چرخش و بهبود در بهره‌وری صنعت معدن بوده‌اند. به‌ویژه، خلاقیت موجود و انعطاف بالای فناوری‌های جدید، تحقق صعود ۵۰۰ درصدی در تولید و تأمین نیازهای پیش‌بینی‌شده سال ۲۰۵۰ را ممکن می‌سازند.
بااین‌حال و در حضور پیشرفت‌های حاصل‌شده، بهره‌وری صنعت معدن همچنان حوالی یک-چهارم این شاخص در سال مبدأ ۲۰۰۴ است. به‌ویژه، شتاب دادن به فعالیت‌های خلق و جذب نوآوری برای سیستم‌های مدیریت و اجرایی، معادن مهم‌ترین عوامل در صعود بیشتر و تثبیت روند خواهند بود.
شاخص بهره‌وری معدن
شاخص بهره‌وری معدن یک معیار جهانی در تشخیص وضعیت این صنعت ازنظر کارایی عملیاتی، عملکرد مدیریتی، نیروی انسانی، سیستم‌های ایمنی و ترازهای مالی است. بخصوص، در این معیار بر میزان مواد برداشت‌شده ( سنگ معدن یا باطله) و منابعی که صرف این استخراج‌شده تأکید می‌شود.
علاوه‌براین، بهره‌وری معدن، کاهش تأثیر گرید سنگ معدن، نوسانات بازار و وقایع ناگهانی بر درآمد معدن را مدنظر قرار می‌دهد. در این شاخص، وضعیت عرضه و تقاضا و جایگاه معادن در پوشش بازار نسبت به تاریخ‌های قبلی سنجیده می‌شوند.
پس از نزول شدید در سال‌های ۲۰۰۴ تا ۲۰۰۹ (و ۴ سال رکود پس از آن)، به دلایل مختلفی چون رکودهای اقتصادی، افزایش هزینه‌های سرمایه‌گذاری و هزینه‌های اجرای عملیات، اکنون چرخش مثبتی در عملکرد و بهره‌وری معادن ایجادشده است.
شکل ۱ وضعیت شاخص بهره‌وری صنعت معدن از سال مبدأ ۲۰۰۴، تا سال ۲۰۱۸ و بعدازآن. نمودارها نشان از ارتقاء قابل‌توجه بهره‌وری عملیات معدنی دارند.
در این بهبود، فناوری اصلی‌ترین نقش را بازی کرده است؛ جاییکه ایده‌های خلاقانه و تولید انبوه آن‌ها باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود و سرمایه‌گذاران تمایل بیشتری به تخصیص سرمایه خود به بخش معدن پیدا می‌کنند. همچنین، حرکت جهانی در تولید و مصرف محصولات فناوری، تولید انرژی پاک و کاهش تأثیرات اقلیمی، عوامل دیگری بودند که باعث افزایش تقاضا و بهبود بازار برای شرکت‌های معدنی شدند.
مقاله در خصوص برترین کشورهای جهان از لحاظ دارا بودن منابع طبیعی!
جایگاه معدن در انقلاب صنعتی ۴.۰
اگر فناوری دروازه‌ای عریض به‌سوی آینده بدون کربن باشد، معدن ریل آهنی است که این عبور جهانی را ممکن می‌سازد. در کانون این وابستگی، نیاز جهان به نیروگاه‌ها و تجهیزات مرتبط با تولید انرژی‌های سبز قرار دارد.
در آخرین گزارش بانک مرکزی و سازمان ملل بر این واقعیت تأکید شده که تا سال ۲۰۵۰ جمعیت جهان به بیش از ۹.۵ میلیارد نفر می‌رسد. از طرفی، تأمین مواد معدنی و فلزات موردنیاز این جمعیت، تولیدی با افزایش ۵۰۰ درصدی توسط بخش معدن را می‌طلبد.
اگرچه این افزایش تقاضا در بازار محصولات معدن باعث تثبیت مشتریان و سودآوری برای آن می‌شود، اما روی دیگر این سکه تولید آلاینده‌های بیشتر، چالش‌های نیروی انسانی و نیاز به اتخاذ و انطباق با فناوری‌های جدید است.
بنابراین، معدن بیشتر از هر زمان دیگری به نوآوری و خلق سیستم‌های کارا برای افزایش بهره‌وری خود نیاز دارد. این نیاز اما تنها در سطح برنامه‌ریزی و تعیین افق‌های اجرایی نیست؛ برعکس، باید تصمیم همراه با اجرا سریع و مطابق با سرعت تحول در فناوری و افزایش شدید تقاضا باشد.
نیاز کانونی معدن به نوآوری
در معدن، مدیریت هزینه شبیه تأمین درست خون برای اجزاء بدن است. اگر هزینه‌هایی چون نگهداری و تعمیر، سرمایه‌گذاری برای توسعه و پرداخت خسارات به‌درستی مدیریت نشوند، حوزه معدن امکان مانور گسترده و پاسخگویی به تقاضای سرسام‌آور را نخواهد داشت.
بخصوص، وقتی تقاضا افزایش می‌یابد، حجم زیاد فعالیت‌ها به شکسته شدن اراده نیروی انسانی و تحمل ماشین‌ها می‌انجامد. بنابراین، مدیران به ذهنیت نوآورانه و مستمری نیاز دارند که برای چالش صعود تقاضا، راه‌حل‌های آنی، چابک و قابل‌اجرا را ارائه دهد. بخصوص، این ذهنیت باید با پشتوانه فناوری و در قالب دیجیتالی کردن عملیات باشد.
در صنعت معدن، در حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد از کل هزینه‌های تخصیص‌یافته صرف فعالیت‌های نگهداری و تعمیر تجهیزات و اموال معدنی می‌شود. وقتی فشار تولید بیشتر شود، این هزینه‌ها نه خطی، بلکه نمایی رشد می‌کنند و معادن نه‌تنها از تقاضای زیاد سود نمی‌برند، بلکه ساختارهای عملیاتی منسجم و سودآور قبلی را نیز از دست می‌دهند.
از طرفی، اصلی‌ترین دلیل در کاهش و رکود موجود در شاخص‌هایی چون شاخص بهره‌وری معدن، عدم انطباق به‌موقع این صنعت با فناوری‌های جدید و عدم وجود رویکردهای نوآورانه در لایه‌های مختلف شرکت‌های معدنی است.
پاسخ فناوری در نیاز به نوآوری
بیشتر از هر صنعت دیگری، صنعت معدن در مقابل تغییر مقاومت می‌کند و تمایل بیشتری به حفظ رویکردها و روش‌های قبلی خود در تولید دارد. اما در یک دهه گذشته دنیا شاهد عقب‌نشینی معادن از این رویه و مشارکت و اتخاذ راه‌حل‌های فناوری بوده است.
فناوری‌های دیجیتال و خودکارسازی با ورود تجهیزات هوشمند به بدنه معدن شروع می‌شوند. آنچهMining4.0 خوانده می‌شود، تلفیقی از دانش مهندسی و علم داده‌کاوی است که به کمک معادن می‌آید تا با استفاده از ابزارهای هوشمند، گردآوری داده‌های میدانی و تحلیل آن‌ها، از بهره‌وری معدنی پایین گذار کنند و به بهینگی و کارایی حداکثری خود برسند.
در ادامه به راه‌کارهایی از فناوری می‌پردازیم که با اتخاذ آن‌ها، همراه با خلق رویه‌های نوآورانه در استخراج، بهبودهایی چون کاهش زمان ازکارافتادگی، ایمنی کارکنان و به‌طورکلی، افزایش بهره‌وری در معادن تضمین می‌شوند.
نگهداری و تعمیر پیشگیرانه با رصد دائم وضعیت دارایی‌های معدن
در اولین گام برای بهینه‌سازی عملیات و کاهش هزینه‌های معدنی، شرکت‌های معدنی باید تلاش کنند از منحنی‌های پیش‌بینی خرابی و نیاز به تعمیر جلوتر باشند تا از وقفه‌ها و توقف‌های برنامه‌ریزی نشده ممانعت کنند.
چنین حالتی تنها در حضور یک سیستم نظارت بر وضعیت دائم ممکن می‌شود. با استفاده از داده‌های حاصل از این نظارت، وضعیت تجهیزات معدنی به‌صورت لحظه‌ای بررسی و نیاز به مداخله پیش‌بینی خواهد شد. وقتی قبل از خرابی به تجهیزات رسیدگی شود، میزان هزینه موردنیاز برای نگهداری و تعمیر آن‌ها به‌مراتب کمتر از حالت پیش‌فرض است.
به‌ویژه، سیستم‌های رصد وضعیت بر این اصل استوارند که شکست نه یک رویداد، بلکه یک فرایند است. با نظارت مستمر، ناهنجاری‌های موجود در سیستم شناسایی می‌شوند تا قبل از بروز، حادثه کنترل و تأثیر آن‌ها برطرف گردد. این نگاه پیشگیرانه بر تجهیزات باید آغاز یک تحول و حرکت به سمت سناریوسازی و بهره‌گیری از فناوری در تصمیم‌گیری کلان باشد.
نمونه‌ای از رویکرد نظارت پیشگیرانه و نتیجه آن
در نمونه‌ای بارز از اجرای این راهکار در صنایع معدنی، یک شرکت مشاوره در بخش معدن به کمک یک شرکت معدنی آمد تا با برنامه‌ریزی پیشگیرانه، هزینه‌های این بخش معدن را کاهش دهد. با استفاده از این سیستم، شرکت معدنی بالغ‌بر ۱۴ درصد، معادل ۸ میلیون دلار، در هزینه سالانه خود (تنها برای بخش نگهداری و تعمیرات) صرفه‌جویی حاصل کرد.
برای مثال، فرایند لازم برای تحقق این هدف، در گام‌های زیر خلاصه می‌شود:
- استفاده از داده‌ها و تحلیل حاصل از سیستم نظارت بر وضعیت و اعلان هشدار در زمان‌های اضطراری
- ایجاد وضوح بیشتر در روند فعالیت تجهیزات، دریافت دلایل و عواقب کاهش بهره‌وری آن‌ها و بررسی و تعمیر آن‌ها در صورت لزوم
- افزایش سطح دسترسی به تجهیزات، قابلیت اطمینان آن‌ها و کاهش وقفه‌ها و هزینه‌های نگهداری
مطالعات نشان می‌دهند که هرچقدر نظارت قوی‌تر باشد، قابلیت اطمینان تجهیزات بالاتر می‌رود. درنتیجه افزایش قابلیت اطمینان، امنیت در محیط‌های معدنی نیز بالاتر خواهد بود. درواقع، این فناوری است که نیاز به مداخله انسان را کاهش می‌دهد و با بررسی دقیق خود، خطاها را به حداقل می‌رساند.
نقش فناوری‌های شبیه‌سازی و سناریوسازی در افزایش بهره‌وری معدن
ChatGPT عنوان ربات هوشمند و پاسخگویی است که به‌تازگی در دنیای فناوری و شبکه‌های اجتماعی (و حتی علمی) غوغایی به پا کرده است. این ربات به آخرین الگوریتم‌های تحلیل ماشین و هوش مصنوعی مجهز است تا بتواند شبیه یک انسان آینده را ترسیم، شبیه‌سازی و سناریوسازی کند.
در صنعت معدن، همزادهای دیجیتال نقشی مشابه و البته تخصصی‌تر را به عهده دارند. آن‌ها وزنه‌های سنگین فناوری در پیش‌بینی بهره‌وری آتی و برنامه‌ریزی برای دستیابی به آن هستند. تا سال ۲۰۳۰، سطح استفاده از همزادهای دیجیتال در صنعت به‌قدری افزایش می‌یابد که شرکت‌های فاقد آن شبیه جزیره‌هایی ایزوله و با ارتباط محدود با دنیای بیرون خواهند بود.
شبیه‌سازی و سناریوسازی به معدن کاران این اجازه را می‌دهد که از نقطه اول اکتشاف به امکان‌سنجی دقیق پروژه‌ها بپردازند و دید بهتری از آینده سرمایه‌گذاری خود داشته باشند. علاوه‌براین، نمونه‌های مجازی از عملیات و اموال معدنی، بهترین بسترها برای پیاده‌سازی ایده‌ها و آزمایش نوآوری بر صفحه مانیتورند.
دنیای امروز شبیه برهه‌های زمانی قبلی در تحول فناوری و تحرکات اجتماعی نیست. آنچه اکنون یک مد و رویکرد بهینه است، در کمتر از ۵ سال به کمترین سطح کارایی می‌رسد و تنها مدیریت چابک است که قابلیت ارتقاء مستمر سازمان با این تغییر و بروز آنی فناوری را دارد.
مدیریت از راه دور و بهره‌وری آنلاین
شبکه‌های عظیم و قدرتمند از اینترنت اشیاء یا IoT باعث رشد بلوغ دیجیتال سازمان‌ها شده‌اند و فضای آنلاین را به محیط‌های حرفه‌ای و بهره‌برداری از اموال صنعتی بدل کرده‌اند. داده‌های حاصل از این حسگرها در محل گردآوری و تحلیل می‌شوند تا پلتفرم‌های اینترنت اشیاء به سکانی برای هدایت سایت‌های معدنی با ساختار مدیریت از راه دور تبدیل شوند.
به‌طور مشخص، گریدها و دسترسی‌ها به منابع معدنی روبه کاهش هستند و معادن نیازمند فعالیت در مناطق صعب‌العبور و چالش‌برانگیزترند. بنابراین، هرچقدر میزان نیاز به مداخله انسانی کاهش یابد، و به قدرت مانور ماشین افزوده شود، بهره‌وری آنلاین بیشتری را می‌توان ازاین‌گونه سایت‌ها گرفت.
درنتیجه، شرکت‌هایی که به دنبال ترسیم افق‌های بلندمدت در بهبود بهره‌وری خود هستند، باید یک چشم خود را بر روی بهره‌وری آنلاین و سیستم‌های کنترل، تحلیل و مدیریت آنلاین بگذارند. نقطه شروع این برنامه‌ریزی‌ها، شناخت پتانسیل حسگرها، شبکه اینترنت اشیاء، پهبادهای معدنی و دانش بهره‌برداری از آن‌هاست.
خودکارسازی و ارتقاء بهره‌وری
خودکارسازی خودروهای معدنی تقریباً از ۲ دهه گذشته و بخصوص با برنامه سال ۲۰۰۸ Rio Tinto در بهره‌برداری از ۸۰ کامیون بدون سرنشین آغاز شد. بنا بر گزارش شرکت، تنها همین تغییر کافی بود که سال‌های بعد، بهره‌وری معادن Rio Tinto بیشتر از هر زمان دیگری در تاریخ فعالیت آن باشد.
از آن زمان به بعد، شرکت‌های بیشتری وارد جریان خودکارسازی و تجهیز هوشمند معادن خود شدند. نمونه بارز آن مشارکت شرکت‌های بزرگی چون BHP و Vale در پروژه‌های سرمایه‌گذاری بر روی ایده‌های فناوری با کاربرد در صنعت معدن بود.
طولی نکشید که خودکارسازی از خودروهای بدون سرنشین به دریل‌ها و خطوط حمل‌ونقل شرکت‌های معدنی سرایت کرد. درواقع، خودکارسازی آن‌قدر بر بهره‌وری تأثیر می‌گذارد که وقتی شرکتی ذره‌ای از بهبود محصول آن را می‌چشد، دیگر امکان عقب‌نشینی در سیاست‌های دیجیتال متناظر با آن را ندارد.
بخصوص، خودکارسازی یک تبادل اندیشه و سرمایه بین جامعه علمی و شرکت‌های معدنی است. از این طریق، شرکت‌های معدنی ارتباطات خوب و کارایی را با محققان حوزه هوش مصنوعی، علوم کامپیوتر و رباتیک برقرار کرده‌اند تا با سرمایه‌گذاری بر روی ایده‌های آن‌ها، به بهره‌وری در عملیات خود برسند.
رصد و ره‌گیری نیروی انسانی
فناوری‌های پوشیدنی انقلابی در بهبود وضعیت سلامت و بهداشت محیط کار معادن بوده‌اند. با استفاده از این ابزارهای صنعت ۴.۰، معدن کاران با اعتماد بیشتری به سیستم نظارت و اعلان خطر به محیط‌های معدنی می‌روند و در صورت بروز حادثه، واکنشها برای تشخیص مکان و نجات کارکنان سریع‌تر است.
علاوه بر نیروی انسانی، تجهیزات ره‌گیری برای تشخیص موقعیت ماشین‌آلات معدنی نیز به کار گرفته می‌شوند. از پهبادها گرفته تا ربات‌های کاوشگر، رصد موقعیتی به معادن این امکان را می‌دهد که تسلط بیشتری بر عملکرد و امنیت اموال خود داشته باشند.
دیجیتالی کردن عملیات
دیجیتالی کردن عملیات به مجموعه فعالیت‌هایی اطلاق می‌شود که برای اعمال فناوری‌های نوین و دیجیتال بر خطوط تولید و تجهیزات آن اعمال می‌شود. به‌ویژه، تحول دیجیتال در معدن نامی کلی‌تر بر این فعالیت‌ها در تجهیز دیجیتال عملیات کوچک و بزرگ است.
در دیجیتالی کردن، تنها ماشین‌ها نیستند که از پتانسیل فناوری بهره می‌گیرند، بلکه انسان‌ها نیز باید تفکر و عملکردی دیجیتال داشته باشند. به عبارتی، مهارت‌ها باید علاوه بر تمرکز بر ماهیت فعالیت‌های معدن، گرایش‌هایی به سمت فناوری و سیستم‌های دیجیتال را در بر بگیرند.
معادن باید از تعریف تیم‌ها و معاونت‌های دیجیتال آغاز کنند و به فرایندهای کوچک و بزرگ دیجیتال برسند. به عبارتی، باید تیم‌های دیجیتالی سازی در معادن ایجاد شوند که مرحله‌به‌مرحله و بخش به بخش، سیستم‌ها و عملیات را به فناوری و تفکر نوآورانه و چابک تجهیز کنند.
آموزش نیروی انسانی برای هماهنگی با بهبود بهره‌وری
هم‌زمان با تأثیرپذیری و بهره‌گیری صنعت معدن از فناوری‌های مختلف، معادن بیشتر از هر زمان دیگری به آموزش نیروی انسانی و جذب مهارت نیاز دارند. بهره‌وری معدن به‌طور انحصاری درگرو قدرت جذب خلاقیت و استفاده از آن در سطوح مختلف مدیریت و عملیات اجرایی معدن است.
اگر معدن تمام فناوری‌های روز را جذب کند، اما نیروی انسانی آن توان بهره‌گیری از آن‌ها را نداشته باشد، نه‌تنها بهره‌وری کلی آن افزایش نمی‌یابد، بلکه تراز مالی سالانه آن سرشار خواهد بود از هزینه‌هایی که هیچ اتصالی به بهبود و افزایش خروجی مثبت ندارند.
به‌ویژه، معدن باید رویکرد رقابتی را در جذب نیروی انسانی ماهر و نوآور پیش بگیرد. اگرچه حقوق‌های بالا به موقعیت‌های شغلی آن‌ها جذابیت می‌بخشد، اما نیروی انسانی خلاق و فناوری- محور اکنون اولویت‌های دیگری دارند که فراتر از حقوق و مزایای مالی‌اند.
بخصوص، سیستم‌های آموزشی به‌روز، امکان ارتقاء شخصی و درون‌سازمانی، تلاش سازمان برای مشارکت در طرح‌های بزرگ فناوری و مواردی ازاین‌دست، نقش شایانی در جذب نیروهای ماهر و استفاده از ذهن خلاق آن‌ها در تقویت بهره‌وری معدن دارند.
پتانسیل موجود برای افزایش بهره‌وری در صنعت معدن
اگرچه از سال ۲۰۱۴، شاخص بهره‌وری افزایش‌یافته، اما پتانسیل موجود در صنعت معدن برای ارتقاء این شاخص بسیار فراتر از اعداد کنونی است. یک راهکار برای درک بهتر پتانسیل موجود، مقایسه شرایط کنونی معدن با صنایع دیگر چون نفت و گاز است.
بر اساس بنچمارک بنیاد مکنزی از وضعیت کارایی کلی تجهیزات (OEE) در معادن، عملکرد هرکدام از آن‌ها به شرح زیر بوده است:
- کارایی تجهیزات در معادن زیرزمینی: ۲۷ درصد
- کارایی تجهیزات در معادن روباز: ۳۹ درصد
- کارایی عملیات نمونه، خرد سازی و آسیاب: ۶۹ درصد
در مقابل، این سطح کارایی تجهیزات در صنایع بالادستی نفت و گاز ۸۸ درصد، تولید فولاد ۹۰ درصد و پالایش نفت ۹۲ درصد است.
بنابراین، جا برای تغییر به وسعت سایت‌های عظیم معدنی است. معادن بیشتر از هر زمان دیگری بر روی نوار بهبود قرار گرفته‌اند و سیل تقاضا می‌تواند پشتوانه خوبی برای صعودهای تاریخی باشد. درنهایت، در هسته تلاش‌های معدن برای بهبود بهره‌وری خود، اتخاذ، بهره‌گیری و ارتقاء دیجیتال قرار دارد.
جمع‌بندی:
تمام پیش‌بینی‌ها نشان از افزایش فوق‌العاده زیاد تقاضا برای محصولات شرکت‌های معدنی دارند. همین امر باعث رونق جریان‌های سرمایه‌گذاری در شرکت‌های معدنی و مشارکت بازارهای مالی در آن می‌شود. بااین‌حال، چالش‌هایی چون بازنشستگی نیروهای باتجربه قدیمی و عدم تمایل نیروی جوان برای ورود به صنعت معدن، فشار اجتماعی و سیاسی برای کاهش ردپای معدن در فرایندهای آلاینده محیط‌زیست و موارد مشابه، نیاز به تغییر رویه از چهارچوب سنتی به استفاده از انواع فناوری و روش‌های نوآورانه بیشتر از هرزمانی احساس می‌شود.
در اولین گام برای چنین تغییری، معادن باید از تغییر زیرساخت‌های سازمانی و ورود دانش به سطوح مختلف مدیریتی و اجرایی شروع کنند. در ادامه، مدیریت داده، جذب و حفظ نیروی انسانی ماهر و بهره‌گیری از فناوری‌های جدید از مهم‌ترین عوامل در بهبود بهره‌وری معدن‌اند.
کلمات کلیدی:
بهره‌وری معادن – نگهداری و تعمیر – فناوری – نوآوری
