نقش دانشگاه‌های استرالیا در پیشبرد دیجیتالی سازی معادن
دیجیتالی سازی به طور فزاینده‌ای به یکی از ارکان صنعت معدن استرالیا در عملیات بالادستی و پایین‌دستی تبدیل می‌شود. همکاری تحقیق و توسعه بین دانشگاه‌ها و صنعت، نقش مرکزی در نوآوری دیجیتال در صنعت معدن دارد.
شرکت‌های معدنی با چشم‌انداز دیجیتال در حال بررسی مجموعه‌ای گسترده از نوآوری‌ها، از هوش مصنوعی تا فناوری مدل‌سازی سه‌بعدی، برای بهبود مستمر هستند.
به جای اتکا به تحقیق و توسعه (R&D) درون‌سازمانی که می‌تواند بسته و محدود باشد و از نظر هزینه و مقیاس‌پذیری مشکلاتی ایجاد کند، تحقیقاتی که توسط دانشگاه‌ها هدایت می‌شود، دسترسی به تخصص، امکانات تخصصی و فرصت‌های بازار را فراهم می‌آورد.
همکاری نه تنها به نفع شرکت‌های شرکت‌کننده است، بلکه از طریق به اشتراک‌گذاری دانش در بلندمدت، به نفع صنعت به طور کلی نیز خواهد بود. شورای مواد معدنی استرالیا معدنکاران و دانشگاه‌ها را به عنوان «محرک‌های نرخ بی‌سابقه تغییرات فناوری در صنعت» شناخته است.
صنعت معدن استرالیا توسط مؤسسات آموزشی با استاندارد جهانی پشتیبانی می‌شود که در حال انجام تحقیقات پیشرفته در زمینه دیجیتال‌سازی هستند، در حالی که این کشور در تلاش است تا تولید را بهینه کرده و موقعیت خود را به عنوان یک بازیگر عمده در رقابت جهانی مواد معدنی حیاتی حفظ کند.
پیشرفت استرالیا در دیجیتالی سازی معادن
پرفسور محسن یحیایی از دانشگاه کوئینزلند می‌گوید: "استرالیا در زمینه دیجیتال‌سازی معادن پیشرو است و معیارهای جهانی را در اتوماسیون، هوش مصنوعی و تصمیم‌گیری مبتنی بر داده تعیین می‌کند".
در واقع، شرکت‌های عظیم معدنی استرالیا در بهره‌برداری از عملیات دیجیتال پیشگام بوده‌اند. از سال ۲۰۱۹، شرکت پیشروی صنعت، ریوتینتو، شبکه ریلی دیجیتالی خودکار خود، AutoHaul، را به منظور حمل سنگ آهن از معادن خود در منطقه Pilbara واقع در غرب استرالیا، بهینه کرده است. این نخستین و بزرگترین سرویس قطار خودکار حمل بار سنگین و مسافت طولانی در جهان است.
گزارشی از GlobalData، با عنوان «توسعه کامیون‌های خودران در بخش معدن جهانی» نشان می‌دهد که استرالیا تا جولای ۲۰۲۴ با 927 دستگاه بزرگترین ناوگان را در اختیار دارد که بسیار از رقبای خود چین با ۵۶۲ و کانادا با ۲۸۹ دستگاه جلوتر است.
فرآیندهای خودکار نرم‌افزاری و برنامه‌نویسی هوش مصنوعی همچنین می‌توانند داده‌های زمین‌شناسی و اکتشافی، داده‌های عملکرد ماشین‌آلات و داده‌های مربوط به ایمنی و فرآیندهای تولید را تحلیل کنند. مدیر ارشد اطلاعات ریوتینتو، Dan Evans، پیش‌تر گفته بود که این امر "برای کسب مزیت رقابتی حیاتی است".
دوقلوهای دیجیتال ابزار دیگری هستند که برای مقابله با چالش جهانی مواد خام در حال گسترش هستند. با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از دارایی‌های فیزیکی و مدل‌های سه‌بعدی، یک مدل دیجیتال می‌تواند برای شبیه‌سازی فرآیندها به منظور بهبود بهره‌وری و ایمنی در سایت‌های معدنی استفاده شود. برای چندین سال، بزرگترین معدن طلای استرالیا، Newcrest، در حال کار بر روی بازتولید دیجیتال معدن پرچمدار خود، Cadia، در نیو ساوت ولز بوده است.
طبق گزارش GlobalData، شرکت BHP استرالیا، بزرگترین شرکت معدنی جهان از نظر ارزش بازار، در سال مالی ۲۰۲۴ مبلغ ۳۰.۸ میلیون دلار استرالیا (۱۹.۳ میلیون دلار آمریکا) را صرف فناوری‌های دیجیتال از جمله هوش مصنوعی، اینترنت اشیاء و اتوماسیون کرده است. این شرکت در گزارش سالانه خود فناوری دیجیتال را به عنوان یک «ابزار کلیدی» معرفی کرده است.
گروه صنعتی استرالیا کاهش ۷۸ درصدی سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه (R&D) از سوی کسب‌وکارهای معدنی در بازه زمانی ۲۰۱۲ تا ۲۰۲۲ را ثبت کرده و تأکید می‌کند که این امر تبعات گسترده‌تری برای «اقتصاد دانش» استرالیا دارد، زیرا این کشور به شدت به تعداد کمی از صنایع پیشرو در تحقیق و توسعه وابسته است که یکی از آن‌ها صنعت معدن است.
علاوه بر ظرفیت سرمایه‌گذاری، پذیرش فناوری‌های دیجیتال در صنعت معدن به در دسترس بودن زیرساخت‌های موجود و نیروی انسانی آموزش‌دیده وابسته است که این امر چالش‌های بیشتری را برای اپراتورهای کوچک‌تر به همراه دارد.
همکاری‌های دانشگاه و صنعت در حال مقابله با چنین عدم تعادلات و کاهش‌هایی در تحقیق و توسعه معدنی استرالیا هستند تا به سوی یک تحول دیجیتال فراگیر در سطح صنعت حرکت کنند.
یحیائی بر منافع متقابل این رابطه تأکید می‌کند و می‌گوید: "مؤسسات دانشگاهی تحقیق پیشرفته، تکنیک‌های مدل‌سازی و دیدگاه‌های جدید را به ارمغان می‌آورند. در عوض، صنعت معدن چالش‌های دنیای واقعی، داده‌های عملیاتی و پتانسیل مقیاس‌پذیری را فراهم می‌کند".
اتصال صنعت و دانشگاه‌ها برای تحقیق و توسعه (R&D)
شاخص جهانی نوآوری سازمان جهانی مالکیت معنوی، که اکوسیستم نوآوری را در ۱۳۲ کشور ارزیابی می‌کند، استرالیا را در سال ۲۰۲۴ در رتبه بیست و سوم جهان قرار داد و کیفیت دانشگاه‌های این کشور را برجسته کرد.
صنعت معدنی ملی از این تخصص علمی بهره‌برداری کرده و یک شبکه پیچیده تحقیق و توسعه (R&D) با ۶۵ برنامه با دانشگاه‌های استرالیا ایجاد کرده است که به توسعه ابزارهای دیجیتال کمک کرده‌اند.
یک ابتکار کلیدی، برنامه دانشگاه‌های پیشگام است. دولت فدرال مبلغ ۳۷۰.۳ میلیون دلار استرالیا را برای قابلیت‌های جدید تحقیقاتی، نتایج تجاری‌سازی و همکاری‌ها اختصاص داده است.
دانشگاه کوئینزلند یکی از بازیگران اصلی مؤسسه‌ای است که مرکز تحقیقات معدنی Julius Kruttschnitt (JKMRC) و موسسه معدن پایدار را میزبانی می‌کند. این موسسه در سال ۲۰۰۱ توسط دولت ایالتی و بیش از ۲۰ شرکت معدنی تأسیس گردید. یحیائی به عنوان مدیرJKMRC، از طریق برنامه سیستم‌ها و فناوری‌های خودران آینده (FAST) همکاری نزدیکی با صنعت دارد.
او به ابزار استنتاج پر کردن آسیاب JKMRC اشاره می‌کند، یک حسگر نرم که برای آسیاب‌های نیمه‌خودکار طراحی شده است. شرکت معدنی متوسط MMG استرالیا در تأمین مالی این راه‌حل مشارکت داشته است، که به معدنکاران امکان می‌دهد آسیاب‌ها را با ظرفیت بالاتر بدون خطر بارگذاری بیش از حد به کار گیرند، نیاز به اندازه‌گیری دستی را کاهش می‌دهد و سایش لاینر و تجمع دوغاب را پیش‌بینی می‌کند تا از تعطیلی‌های ناگهانی جلوگیری کند.
راه‌حل‌های دیجیتالی دیگر توسعه‌یافته تحت برنامه FAST شامل یک مدل سه‌بعدی برای دپوها و مجموعه‌ای از ابزارهای سنجش عملکرد کنترل فرآیند برای بهبود اتوماسیون در فرآوری مواد معدنی است.
یحیایی می‌گوید: "این‌ها نتایج واقعی همکاری بین دانشگاه و صنعت هستند که مفاهیم نظری را به حسگرهای نرم و مدل‌هایی تبدیل می‌کنند که مشکلات عملیات فرآوری مواد معدنی را حل می‌کنند".
توسعه راه‌حل‌های تجاری با استفاده از ابزارهای دیجیتال
دانشگاه Curtin یکی دیگر از اعضای برجسته و یک وزنه سنگین در تحقیق و توسعه معدن دیجیتال است. این دانشگاه دارای بسیاری از مشارکت‌های مهم معدنی از جمله اتحاد BHP Curtin است که چندین مرکز تحقیقاتی مشترک (CRC) را تأسیس کرده است.
پیشرفت‌های ایجاد شده توسط این مراکز تحقیقاتی مشترک شامل ابزارهای علم داده برای نگهداری سایت، فناوری مواد معدنی باتری، یک شبیه‌ساز استخراج یکپارچه و یک دستگاه حفاری به نام RoXplorer است.
RoXplorer نمونه بارزی از گستره وسیع اکوسیستم همکاری استرالیا است. از طریقMinEx CRC، توسعه آن با مشارکت شرکت‌کنندگان صنعتی مانند Anglo American، BHP، Epiroc، South32 و Wassara، به همراهCurtin، CSIRO، دانشگاه جنوب استرالیا و موسسه تحقیقات مواد معدنی استرالیا انجام شد. این دستگاه حفاری سپس با استفاده از فناوری واقعیت مجازی و دوقلوی دیجیتال برای شبیه‌سازی در محل ارتقاء یافت.
Ivor Bryan ، مدیر ارشد فناوریDraslovka Mining Process Solutions، که در حال حاضر یک همکاری تحقیقاتی ۳ میلیون دلاری با دانشگاه کرتین تحت برنامه Trailblazer دارد، می‌گوید: "ما همکاری با دانشگاه‌ها را برای توسعه اولیه فوق‌العاده می‌دانیم."
این تجربه بسیار بر کیفیت علمی متمرکز بوده و ما با افزودن رهنمودهایی، راهکارهای تجاری ارائه کرده‌ایم. اکنون فناوری‌ای داریم که به بازار جهانی عرضه می‌کنیم.
اکوسیستم دانشگاه و صنعت در استرالیا همچنین استارت‌آپ‌های معدنی را به وجود آورده است تا راه‌حل‌های تحقیق و توسعه امیدوارکننده را مستقیماً به بازار عرضه کنند. یک مثال بارز ElectraLith است، که یک شعبه از دانشگاه موناش است و با حمایت مالی ریوتینتو پیش می‌رود. مدیر ارشد فناوری این شرکت، Shaun Oosthuizen ، می‌گوید: "ترکیب سرمایه‌گذاری خطرپذیر و حمایت دانشگاهی و صنعتی که به عنوان یک استارت‌آپ دریافت کردیم، توانایی ما در نوآوری و رشد را به طور قابل توجهی افزایش داد".
ترکیب نوآوری دانشگاهی با نیازها و کاربردهای واقعی شرکت‌های معدنی، شانس تجاری‌سازی موفقیت‌آمیز فناوری‌های تحول‌آفرین صنعت و دستیابی به رشد پایدار در یک بخش معدن بسیار رقابتی را افزایش می‌دهد.
چالش‌های تجاری‌سازی و آموزش
پس از توسعه یک راه‌حل دیجیتال، چالش تجاری‌سازی و پذیرش موفقیت‌آمیز آن توسط شرکت‌های معدنی و نیروی کار همچنان باقی است.
معدنکاران استرالیا به طور تاریخی در این فرایند کند بوده‌اند حتی با افزایش دیجیتالی‌سازی. طبق گزارش نشریه Mineral Economics ": در استرالیا یک تأخیر عظیم وجود دارد، به طور متوسط ۱۳ سال، بین انتشار یک فناوری و پذیرش آن در عملیات زغال‌سنگ." این مسئله باعث نگرانی است زیرا زغال‌سنگ یکی از دو کالای معدنی بزرگ استرالیا است.
مدیر تجاری‌سازی IP دانشگاه کرتین، Rohan McDougall، توضیح می‌دهد که دانشگاه "مجموعه‌ای از شرکت‌ها را برای خدمات‌دهی به دیجیتالی‌سازی در بخش معدن بر اساس نتایج و خروجی‌های تحقیقاتی ایجاد کرده است."
او به Scanalyse اشاره می‌کند، یک کسب‌وکار موفق تاسیس‌شده توسط Curtin که فناوری اسکن لیزری و نقشه‌برداری را ارائه می‌دهد و توانایی جمع‌آوری ده میلیون نقطه داده مکانی در کمتر از پنج دقیقه برای نظارت بر تجهیزات سایت را دارد. مشتریان معدنی استرالیا شاملBHP، Barrick و Rio Tinto هستند.
در سال ۲۰۲۴، Curtin Venture Studio با هدف تسریع در نوآوری و با بودجه ۱۸.۶ میلیون دلاری راه‌اندازی شد تا برای پژوهشگران دسترسی به سرمایه، شرکای بالقوه، مربیان، زیرساخت‌ها و تجهیزات را فراهم سازد.
با گسترش دامنه راه‌حل‌های دیجیتالی در معدن، برایان ارتقای مهارت را به‌عنوان یک چالش کلیدی معرفی می‌کند. "معدن‌کار سنتی به مجموعه‌ای از مهارت‌های متفاوت نسبت به ده یا پانزده سال پیش نیاز دارد".
این یک حوزه دیگر است که صنعت می‌تواند از اتصال به دانشگاه‌ها بهره‌مند شود، زیرا آن‌ها به هدف اصلی خود یعنی آموزش عمل می‌کنند.
برنامه FAST دانشگاه کوئینزلند آموزش‌هایی را برای مهندسان و اپراتورها در اتوماسیون فرآیندها ارائه می‌دهد. دانشگاه کرتین نیز دوره‌ای برای حرفه‌ای‌های صنعت در زمینه کاربردهای فناوری دیجیتال در سراسر زنجیره ارزش معدن فراهم می‌کند.
علاوه بر تسهیل توسعه حرفه‌ای، دپارتمان‌های معدن دانشگاه‌های استرالیا در حال آموزش نسل بعدی کارگران صنعت در تحول دیجیتال هستند. یک مثال قابل توجه، ماژول اتوماسیون معدن دانشگاه آدلاید است که تجزیه و تحلیل داده‌ها، حسگرها و کنترل از راه دور، شبیه‌سازی و دوقلوهای دیجیتال را پوشش می‌دهد. آینده‌نگری نیروی کار حیاتی است زیرا استرالیا یکی از چندین مرکز جهانی معدن است که با یک شکاف مهارت‌های دیجیتالی فزاینده مواجه است.
مکدوگال بیان می‌کند: "قطعا، آموزش افراد و فراهم کردن دسترسی به جدیدترین سیستم‌های کدنویسی و ابزارهای نرم‌افزاری که در حال توسعه هستند، همچنان در دانشگاه‌ها انجام خواهد شد".
همکاری در آینده دیجیتالی برای معدن
صنعت معدن استرالیا به خوبی در موقعیتی قرار دارد که از رابطه نزدیک خود با شبکه‌های تحقیق و توسعه دانشگاهی بهره‌مند شود و در پیشرفت گسترده دیجیتالی‌سازی پیشرو باشد.
برایان موافق است. "صنعت معدن به عنوان یک صنعت سرمایه‌بر، به طور تاریخی محافظه‌کار بوده است، اما در ده سال گذشته، استقبال بیشتری از نوآوری و همکاری مشاهده شده است". او تحقیق و توسعه در فناوری سنجش و تحلیل در زمان واقعی را به عنوان موضوعات کلیدی در پیشرفت دیجیتال آینده مطرح می‌کند.
مکدوگال می‌گوید: "امور به سرعت در حال تغییر هستند. من بسیار امیدوارم که علاقه بخش معدن به سرمایه‌گذاری دیجیتال در آینده، باعث بهبود بهره‌وری و ایمنی و امکان عملیات از راه دور شود".
رابطه دانشگاه و صنعت بی‌پایان به نظر می‌رسد. در واقع، همسایه استرالیا، اندونزی، یکی دیگر از غول‌های معدنی جهانی، اخیراً پیشنهادی برای اصلاح قانون معدن خود ارائه کرده است تا امتیازات مناطق مجوز ویژه را به دانشگاه‌های ملی اعطا کند. این نشان‌دهنده نقش گسترده و بی‌نظیر مؤسسات دانشگاهی در پیشبرد صنعت است.
یحیایی تأیید می‌کند: "بسیاری از چالش‌های معدن بسیار پیچیده هستند که یک شرکت به‌تنهایی نمی‌تواند آن‌ها را حل کند. دانشگاه‌ها به‌عنوان گروهی مستقل و بی‌طرف، امکان اشتراک‌گذاری دانش و همکاری میان صنعت‌ها را فراهم می‌کنند".
این امر امکان توسعه استانداردهای باز برای ادغام دیجیتال را فراهم می‌کند و اطمینان از سازگاری بین فناوری‌های معدنی مختلف را تضمین می‌کند، بنابراین راه‌حل‌های توسعه یافته در یک شرکت یا سایت معدن می‌تواند به نفع بخش وسیع‌تری باشد.