بررسی روندهای جهانی معدن‌کاری هوشمند نشان می‌دهد این سبک از فعالیت در بخش معدن نه صرفا استفاده از آورده‌‌‌های انقلاب دیجیتال که شیوه‌‌‌ای تازه در ارتباط با کارگران و کارشناسان این بخش، استفاده بهینه از منابع انرژی و به‌کارگیری اشکالی تازه از تصمیم‌گیری و مهارت است. هشدار موسسه جهانی دیلویت نشان می‌دهد عدم‌درک درست از ابعاد مختلف معدن‌کاری هوشمند در کشورهای مختلف می‌تواند تبعاتی نظیر جذب ناقص این نوآوری و گمراهی بخش معدن در این روند را به همراه آورد. تجربه قزاقستان در استفاده از شرکت‌های فعال در معدن‌کاری هوشمند نشان می‌دهد پیشگیری از مرگ و میر معدنکاران از طریق معدن‌کاری هوشمند امکان‌‌‌پذیر است. برآوردهای جهانی نشان می‌دهد سهم این شیوه خاص از معدن‌کاری در افق 2027 تا ورای 23میلیارد دلار خواهد رسید که 2برابر مقادیر کنونی است. رشد سالانه این بخش احتمالا با کنار رفتن تب پاندمی افزایش یافته و از 16درصد در سال بگذرد. این جهت‌‌‌گیری غلیظ به سمت استفاده از روش‌های هوشمند در معدن‌کاری کمک خواهد کرد ضمن افزایش ایمنی کار در معادن، امکان اقتصادی کردن پروژه‌‌‌های اکتشاف و استخراج در نرخ‌های پایین‌‌‌تری فراهم شده، و شانس دسترسی به رگه‌‌‌های معدنی افزایش یابد.
اما دو مسیر اصلی توسعه بازار معدن‌کاری دیجیتال، ارائه خدمات و فروش تجهیزات هستند که به حوزه‌‌‌های مختلفی تقسیم می‌‌‌شوند. برای نمونه در بخش خدمات شاهد سه حوزه مختلف هستیم که شرکت‌های متنوعی در سالیان اخیر در این اکوسیستم شکل گرفته‌‌‌اند و شامل پشتیبانی و نگهداری (خدمات مهندسی)، یکپارچهسازی سیستم (خدمات استقرار) و خدمات مشاوره هستند. در بخش تجهیزات اما روند متفاوت و دامنه کار گسترده‌‌‌تر است. بخش‌‌‌هایی که در نتیجه انقلاب دیجیتال به حوزه معدن و صنایع معدنی اضافه شده‌‌‌اند عموما در دو سطح کلی قرار دارند. در واقع معدن‌کاری هوشمند به ترتیب برای معادن روی زمین و استخراج سطحی، و نیز استخراج عمیق راهحلهای تازه‌‌‌ای ارائه می‌کند. بر اساس یکی دیگر از انواع دستهبندی، بازار معدن‌کاری هوشمند از منظر تجهیزات و قطعات خودکار طبقهبندی میشود. تجهیزات خودکار شامل انواع بیل‌‌‌های مکانیکی، ماشین‌آلات تخلیه بار، ادوات حفاری و سنگ‌‌‌شکن، کامیون‌‌‌های روباتیک و سایر تجهیزات خودران است. از منظر اطلاعات نیز، بازار به سه سطح سخت‌افزار، نرم‌افزار و راه‌حل، و خدمات طبقهبندی میشود. جزء سختافزاری خود به انواع حسگرها، برچسب‌های RFID، سیستم‌های هوشمند و انواع دیگر ابداعات تقسیم شده است. در بخش نرم‌افزار و راه‌حل هم، بازار استخراج هوشمند به نرم‌افزارهای لجستیک، نرم‌افزار مدیریت داده و عملیات، سیستم‌های ایمنی و امنیتی، راهحلهای اتصال هوشمند، راهحلهای تجزیه و تحلیل داده، راهحلهای مدیریت از راه دور و نیز راهحلهای مدیریت دارایی دستهبندی شده است. بخش خدمات نیز ابعاد مشخصی دارد. فعلا و برمبنای برآوردهای اولیه، بخش تجهیزات خودکار بزرگ‌ترین سهم را از توسعه معدن‌کاری دیجیتال داشته و بازار آن با سرعتی شگفت‌‌‌انگیز در حال گسترش است. بررسی‌‌‌های بیشتر اسناد مالی شرکت‌های فعال در این بازار نشان می‌دهد از سال 2025 به بعد، رشد معدن‌کاری دیجیتال شدتی دوچندان گرفته که در نتیجه این روند، ابعاد مالی این بخش گسترش یافته و صنعتگران فعال در این حوزه را منتفع خواهد کرد.
کشورهای برتر در معدن‌کاری هوشمند
کشورهایی که در زمینه معدن‌کاری هوشمند و دیجیتال در حال جابه‌جا کردن مرزها هستند، معدودند. چهار منطقه آسیا-پاسیفیک، آمریکای شمالی، شمال اروپا و روسیه مهم‌ترین کانون‌‌‌های توسعه معدن‌کاری هوشمند هستند. با این حال، از بین همه این مناطق روند رشد بازار و استفاده از فناوری‌‌‌های استخراج هوشمند در آسیا-پاسیفیک با سرعت بیشتری در حال رشد است. طبق پیش‌بینی‌‌‌های اولیه یک مجموعه بازیگر کوچک در دو منطقه آمریکای لاتین و خاورمیانه نیز احتمالا در سالیان آتی به شدت بر حجم سرمایه‌گذاری خود در حوزه معدن‌کاری هوشمند بیفزایند.
از جمله شرکت‌هایی که در زمینه معدن‌کاری هوشمند دست بالا را در جهان دارند می‌توان به کاترپیلار، کوماتسو ماینینگ کورپوریشن، اینتلیسنس، اینترنشنال بیزنس ماشین (Ibm)، اطلس کوپکو، هیتاچی، هگزاکان، رابرت بوش (Robert Bosch GmbH)، اوتوتک (Outotec Oyj)، راک‌‌‌ول اتوماسیون، سیمبوتیک‌‌‌ویر و سیسکو سیستم اشاره کرد. بازیگرانی که طبق برآورد دیلویت طی 5 سال آینده سهم بازار آنها در بخش معدن‌کاری هوشمند به بیش از 13میلیارد دلار خواهد رسید. برای نمونه یکی از فعالیت‌های موفق سیسکو در قزاقستان این بود که با تمرکز روی ایمنی کار در معادن، مدل‌‌‌های حفاظت از جان کارگران را به شکل هوشمند با همکاری یک اپراتور ملی راه‌‌‌اندازی کرد. دو مجموعه گکو سیستم و راک‌‌‌ول اتوماسیون هم اخیرا با توسعه مدل‌‌‌های تحلیلی مبتنی بر فناوری‌‌‌های دیجیتال، توانایی مناسبی را برای کشورهای مختلف در جهان که در پی کاوش انواع خاصی از سنگ با خلوص مدنظر بودند، ایجاد کردند. بسیاری از رقبای فعال در این بازار، راه‌‌‌اندازی خطوط تولید محصولات تازه را به عنوان استراتژی کلیدی توسعه خود در دستور کار قرار داده و برای گسترش سبد محصولات استخراج هوشمند درصدد ارتقای تکنولوژیک هستند. به عنوان مثال، در فاصله ژوئیه 2019 تا انتهای سال 2021، شرکت ABB سیستم مدیریت عملیات قابلیت ABB را برای توانایی یکپارچهسازی فوری عملیات در معادن زیرزمینی و روباز راه‌‌‌اندازی کرده که با استقبال بسیار زیادی در استرالیا و کانادا روبه‌رو شده است. نتیجه این سیستم نوین، ایجاد هماهنگی بین موقعیت‌‌‌های پویا در برنامه‌‌‌های هفتگی تولید در معدن است. روند حاکم بر این سیستم به گونه‌ای اجزای مختلف معدن اعم از نیروی انسانی، تجهیزات و اطلاعات را هدایت می‌کند که تولید به حداکثر رسیده، کارآیی بهبود یافته و بهره‌‌‌وری به نقطه مطلوب می‌‌‌رسد. یک نمونه دیگر از این روش، اتوماسیون هوشمند طراحی شده توسط شرکت‌هایی نظیر سندویک (Sandvik) است که موجب شده تا اپراتورهای حفاری و کاوش بدون حضور در فضای معدن از درون یک اتاق امن و دارای تهویه مطبوع به آن دسته از لودرهای خودران و بازو‌‌‌های حفاری نظارت کنند که درون معدن به کار مشغولند. از آن سو توسعه روش‌های معدن‌کاری مدولار از طریق هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی کمک می‌کند تا حداکثر سطح ممکن از برگشت سرمایه‌گذاری در بخش معدن ممکن شود.
در برخی از شرکت‌ها و در شماری از کشورها استفاده از این شیوه به رشد بهره‌‌‌وری سالانه بین 5 تا 34درصد منجر شده است. این رویه که مسیر استخراج عمیق را اتوماتیک و هوشمند می‌‌‌سازد، معدن‌کار را برای غلبه بر چالش‌های محیط معدن همراهی کرده و حفاری و استخراج در اعماق زمین را به شکلی مناسب قابل کنترل می‌‌‌سازد. به طور کلی، بخش استخراج سطحی بیش از نیمی از سهم بازار استخراج هوشمند جهانی را از سال 2019 به این سو به خود اختصاص داده است. این روند در سال‌های 2020 و 2021 همچنان صعودی بوده و چشم‌‌‌انداز رشد آن تا 2030 دو رقمی است.
این موضوع به دلیل فعالیت‌های متنوعی است که از مسیر استخراج سطحی در مقیاس بزرگ در سطح جهانی در حال شکل‌‌‌گیری است. در این حوزه یک دستهبندی جدید نشان می‌دهد، بخش تجهیزات خودکار درآمد بالایی در بازار جهانی ایجاد کرده است. این موضوع به دلیل پذیرش بالای تجهیزات استخراج مستقل و همچنین به رسمیت شناختن مزایای ارائه شده توسط این تجهیزات است. ادواتی که در دو سال اخیر، از سوی شرکت‌های بسیاری خریداری شده و بسیاری از کشورها به جذب تکنولوژی‌‌‌های معدن‌کاری هوشمند اقدام کرده‌اند. با این حال، انتظار می‌رود که بخش تجهیزات تا سال 2027 به دلیل پیشرفت‌های مداوم فناوری در قطعات سختافزاری و نرم‌‌افزاری، شاهد رشد سریعی باشد.
مناطق پیشران در معدن‌کاری هوشمند
معادن تحت تسلط شرکت ریو تینتو استرالیا در کنار بخش‌‌‌هایی از رگه‌‌‌های معدنی نوادا دو قطب اصلی سرمایه‌گذاری معدنی در جهان هستند که احتمالا پیشران استفاده از معدن‌کاری هوشمند در یک دهه آن خواهند بود. در این روند، یافتن و خارج کردن فلزات موردنیاز برای گذار جهان از دوره حاضر و رسیدن به وضعیت کربن صفر حیاتی است.
شواهد موجود از یک گزارش رسمی در وب‌سایت ماینینگ تکنولوژی نشان می‌دهد آمریکای شمالی پیشران خرید روبات‌‌‌های معدن‌کار در جهان است و در ماههای ابتدایی سال 2022 این روند را تقویت کرده است. پس از آمریکای شمالی هم این اروپای غربی و شمال اروپاست که در این زمینه پیشرو است. مکزیک نیز به عنوان یکی از کشورهای فعال در بخش معدن در ماههای اخیر روند استخدام نیرو برای هدایت روبات‌‌‌های معدن‌کار را شدت بخشیده است. نشانه‌‌‌های بسیار دیگری هم در بین بازیگران برجسته معدن‌کاری وجود دارد که گویای جهت‌‌‌گیری آنها به سمت روندهای هوشمند است. برای نمونه از سال 2016 تاکنون روند استفاده از ابرداده (big data) در پروژه‌‌‌های معدنی شرکت‌هایی نظیر کاترپیلار و متالورژیکا شدت گرفته و به دو برابر افزایش یافته است. گلوبال دیتا با تایید این خبر اعلام کرده این جهت‌‌‌گیری گرچه نشانه موفقیت معدنکاران در جایگزینی روش‌های قدیمی با روش‌های جدید نیست اما از افزایش سرمایه‌گذاری در روندهای هوشمند حکایت دارد. شدت گرفتن استفاده از ابرداده در شرکت‌های معدن‌کار در آمریکای شمالی در فصل چهارم 2021 در حالی بوده است که گزارش‌های رسمی از افت سرمایه‌گذاری در اینترنت اشیا در بخش معدن آمریکا حکایت دارد. این روند البته به نسبت فصل سوم کم شده اما در مقایسه با سال قبل کاملا صعودی است و خبر از جهش در هزینه‌‌‌کرد بخش‌‌‌های تحقیق و توسعه معدنکاران بزرگ در اینترنت اشیا (IOT) دارد. این شاهد در کنار افزایش ثبت اختراعات معدنی مبتنی بر اینترنت اشیا گویای شدت گرفتن این نوع از فناوری‌‌‌ها در فضای حفاری، کاوش و استخراج معدنی است. طبق بررسی «دنیای‌اقتصاد» دو شرکت هانی‌‌‌ول اینترنشنال و کاترپیلار از سردمداران سرمایه‌گذاری در نوآوری‌‌‌های معدنی مبتنی بر اینترنت اشیا در جهان هستند.
معدن‌کاری دیجیتال از جنبه‌‌‌های سیاسی هم تقویت میشود. مشکلات کره‌جنوبی و استرالیا با ژاپن موجب شده تا کشور آفتاب تابان از گردونه فعالیت‌های جدید در بخش معدن استرالیا کنار گذاشته شود. همزمان قرارداد جدید کره‌جنوبی و استرالیا با محوریت اکتشاف، استخراج و استحصال فلزات جدید موردنیاز فناوری‌‌‌های انقلاب سبز یکی از روندهایی است که به تقویت جدی معدن‌کاری هوشمند در بخش مهمی از جهان یعنی استرالیا منجر خواهد شد. به موجب این همکاری قرار است میلیاردها دلار سرمایه جدید به بخش معدن استرالیا در راستای اکتشاف لیتیوم، کبالت و... تزریق شده و کره‌جنوبی بخش اعظم این سرمایه را تامین و خروجی آن را دریافت کند.
گزارش بانک جهانی نشان می‌دهد تقاضای فزاینده برای فناوری‌‌‌های همسو با انرژی پاک جهان را نیازمند استخراج بیش از 3میلیارد تن مواد معدنی و فلزات خواهد کرد. این فلزات که دستیابی به آنها برای استقرار نیروگاه‌‌‌های بادی، خورشیدی و زمین گرمایی و همچنین ذخیره‌‌‌سازی انرژی حیاتی است، دستیابی به آینده پایدار برای کره زمین را امکان‌‌‌پذیر و هدف کاهش دمای جهان تا سطح 2 درجه سانتیگراد را محقق می‌‌‌سازند. براین مبنا انتقال اقتصاد جهان به این عصر سبز، به شدت به رواج معدن‌کاری دیجیتال وابسته است.
چالش‌های پیش‌‌‌روی معدن‌کاری هوشمند
گزارش مارکت‌‌‌ریسرچ نشان می‌دهد بخش معدن هم‌‌‌اکنون از مشکلاتی جدی در زمینه آگاهی از فرآیند کار رنج می‌‌‌برد که این موضوع تا حد بسیاری از طریق معدن‌کاری هوشمند و ترندهای انقلاب دیجیتال قابل حل است.
افزایش آگاهی در مورد تاثیرات شدید فضای معدن بر کارگران که از قرار گرفتن در معرض اشعه ماورای بنفش و تنفس گرد و غبار، تا تحمل سر وصدا و پذیرفتن خطرات شیمیایی کار در عمق زمین یا ناپایداری‌‌‌های درون زمین را شامل میشود، سلامتی نیروهای انسانی این بخش را با مخاطرات جدی روبه‌رو ساخته است. این موضوع که به صورت تاریخی تولیدکنندگان کلیدی را تحت‌تاثیر قرار داده، شرایط سختی را برای ابداعات جدید در این بخش ایجاد کرده است. از منظر تحلیلگران جهانی «راه حل‌‌‌های پیشرفته استخراج هوشمند» یکی از محرک‌‌‌های کلیدی بخش معدن است که می‌تواند اقتصاد این حوزه را به کل متحول سازد. تکیه بر ناوگان خودران، استفاده از تجهیزات کنترل از راه دور و به‌کارگیری راهحلهای تهویه هوا برای بهبود شرایط کاری ایمن می‌تواند بهره‌‌‌وری عملیاتی را بهبود بخشد. توصیه دیلویت این است که همزمان با رشد بازار، معدنکاران بر افزایش ایمنی و سلامت در معادن تمرکز کرده، برای پذیرش راهحلهای جدید مبتنی بر اینترنت اشیا و افزایش استفاده از تجهیزات خودران نگرش بازتری داشته باشند. نحوه مواجهه با رخدادهای غیرقابل پیش‌بینی بخشی از مشکلاتی است که معدنکاران در اقصی نقاط جهان با آن روبه‌رو هستند. توسعه استفاده از جی‌‌‌پی‌‌‌اس، ابرداده و تحلیل آماری موجب شده تا سیستم‌هایی در بخش معدن شکل گیرند که با طراحی الگوریتم‌‌‌های هوشمند به پیش‌بینی مکان، سرعت و مسیر همه وسایل نقلیه پرداخته و ضمن نظارت بر معدن، دستگاه‌های فعال در مجاورت را تجزیه و تحلیل کنند. کار دیگر این سیستم این است که هشدارها و آلارم‌‌‌های لازم را در صورت وجود شرایط خطرناک یا بالقوه خطرناک به اپراتور و مدیران عالی اعلام می‌کند.
درس‌‌‌‌‌‌هایی برای سرمایه‌گذاری
شاید مهم‌ترین درسی که بنگاه‌‌‌های بزرگ فعال در بخش معدن طی 5 سال اخیر از تحولات جهان گرفتند، این بود که که جریان معدن‌کاری هوشمند صرفا یک بازی تکنولوژیک نیست. دیلویت (deloitte) با اشاره به موفقیت‌‌‌های متعدد سرمایه‌گذاران پیشرو در معدن‌کاری هوشمند تصریح می‌کند بنگاه‌‌‌هایی که از جریان عقب مانده‌‌‌اند، لازم است برای ایجاد تغییر واقعی و درک ارزش پیوستن به این جریان در مدل‌‌‌های عملیاتی خود، روش تصمیم‌گیری، روند جذب و آموزش استعدادها، تعامل با سهامداران خود و بهینه‌‌‌سازی منابع تغییر مسیر دهند. توصیه این موسسه تحقیقاتی این است که شرکت‌های علاقه‌مند به این حوزه در کنار سرمایه‌گذاری در معدن‌کاری هوشمند، استخدام افراد علاقه‌مند و خلاق در حوزه‌‌‌های مذکور را جدی بگیرند. در عین حال، ارتقای زیرساخت‌‌‌های داده چه در سطح کشورها و چه در سطح شرکت‌ها باید جدی‌‌‌تر در دستور کار قرار گیرد. هزینه توسعه و به‌‌‌روزرسانی‌‌‌های زیرساخت‌‌‌های اساسی، تقویت Wi-Fi و کیفیت اتصال، پذیرش فناوری عملیاتی و پلت‌فرم‌‌‌های مناسب گرچه بالاست اما معادن را در معرض ورود به حلقه‌‌‌های بالاتری از نوآوری قرار خواهد داد. براین مبنا شرکت‌ها باید بدانند معدن‌کاری هوشمند فقط درباره استفاده از فناوری در کاوش و استخراج معدن نیست بلکه درباره این است که چطور با فناوری، فناوری‌‌‌ها تسهیل شده و سازمان چگونه کار کند. درک این موضوع می‌تواند به استفاده بهتر از اینترنت اشیا، هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی، تحلیل داده و روباتیک در مسیرهای مختلف کار در معدن منجر شود.