بررسی وضعیت استفاده از تکنولوژی در بخش های معدنی بر اساس علم داده

بررسی وضعیت استفاده از تکنولوژی در بخش های معدنی بر اساس علم داده

کاهش هزینه های عملیاتی و افزایش دقت نتایج بدست آمده و در پی آن افزایش کیفیت محصول نهایی معدن نتایج ایده آل مورد نظر تمامی افراد فعال در بخش معدنی و صنایع مرتبط به آن می باشد. امروزه در عصر تکنولوژی و یا به عبارت دیگر در انقلاب صنعتی چهارم قرار گرفته ایم و همین امر سبب مطرح شدن یک سوال اساسی شده است که کدام تکنولوژی ها می توانند در عملیات های اکتشافی، استخراجی و فرآوری مواد معدنی موثر باشند و بتوانند نتایج ایده آلی را برای شرکت های معدنی و صنایع وابسته به آن ایجاد نمایند.

روش های اکتشاف مواد معدنی و به طور کلی تکنیک های معدنکاری با افزایش دانش بشری روزانه در حال رشد و ارتقا می باشد. به طوریکه در حال حاضر شاهد جایگزینی روش های نوین معدنکاری به جای روش های سنتی هستیم. این نوآوری ها در مقالات تخصصی ژورنال ها، کنفرانس ها و گزارش های شرکت های معتبر معدنکاری جهان قابل مشاهده می باشد. با جستجو در اینترنت می توان تعداد بسیار زیادی از این مقالات و گزارش های تخصصی معدنی را مشاهده نمود که تعداد آن ها روزانه در حال افزایش است.
غالبا محققین دارای ایده های نوآورانه در بخش معدنی از چند کلید واژه و یا اصطلاحات کلیدی از قبیل انقلاب صنعتی چهارم (Fourth industrial revolution)، انقلاب دیجیتالی (Digital revolution)، دیجیتالیزه (Digitalisation)، تغییرات دیجیتالی (Digital transformation) و معدنکاری هوشمند (Smart mining یا Mining 4.0) استفاده می نمایند. تنها استفاده شدن حداقل یکی از واژه ها و یا اصطلاحات ذکر شده برای ما کافی است تا بتوانیم مقاله و یا گزارش تخصصی نوشته شده را در دسته مقالات نوآورانه در معدنکاری و صنایع معدنی دسته بندی نماییم.

جهت افزایش آگاهی، تعاریف صحیح چند اصطلاح نوآورانه به کار برده شده در مقالات و گزارش های تخصصی معدنی در ادامه ذکر شده است.
– تغییرات دیجیتالی (Digital transformation)، بیانگر تغییرات کلی در فرآیندهای یک شرکت و یا مدل کسب و کار آن شرکت در راستای جایگزینی تکنولوژی های نوین معدنکاری می باشد. در عین حال استفاده از اصطلاح معدنکاری هوشمند (Smart mining یا Mining 4.0) صرفا تغییرات دیجیتالی در تجهیزات و ماشین آلات معدنکاری است.
– اصطلاح دیجیتالیزه شدن (Digitalisation) معدنکاری که در این مقاله بسیار از آن استفاده شده است به معنای بهره مندی از تجهیزات، روش ها، سیستم های دیجیتالی و محاسبه گر و داده های دیجیتالیزه شده در بخش های اکتشاف، استخراج و فرآوری مواد معدنی می باشد. دیجیتالیزه شدن سبب کاهش هزینه و افزایش بهره وری فعالیت های معدنی خواهد شد.

اما سوالاتی در اینجا مطرح می شود، در عصر کنونی که سرعت رشد تکنولوژی بسیار زیاد می باشد، آیا می توان با روش های سنتی مقالات مطرح شده را بررسی نمود؟ آیا می توان از تکنولوژی بهره گرفت و روند رو به رشد آن را در بخش معدنی و صنایع وابسته به آن رصد نمود؟

موثرترین روش جهت شناسایی متدهای نوآورانه به کار برده شده در بخش های گوناگون معدنی و صنایع وابسته به آن، مطالعه مقالات و گزارش های تخصصی پژوهشگران علوم زمین و معدن است. این در حالی است که مراکز زمین شناسی معتبر هر کشور و همچنین ژورنال های تخصصی زمین شناسی و مهندسی معدن روزانه تعداد بسیار زیادی از مقالات را پذیرفته و منتشر می نمایند. بنابراین با حجم بسیار زیادی از داده مواجه خواهیم شد که همه آن ها در مورد نوآوری های معدنی می باشد. اما هدف این مقاله صرفا روش های دیجیتالیزه شدن معدنکاری می باشد. پس در همین ابتدای امر یک فیلتر بر سر راه داده های ورودی قرار می گیرد. فیلتر وجود اصطلاحات مربوط به دیجیتالیزه شدن معادن و فعالیت های معدنی از قبیل اکتشاف، استخراج و فرآوری مواد معدنی در مقالات و گزارش های تخصصی معدنی است. اگر برای بررسی مقالات و گزارشات بخواهیم از روش های سنتی استفاده نماییم، علاوه بر بروز میزان درصد خطای بیشتر، از تکنولوژی دور خواهیم ماند، چرا که روند رو به رشد تکنولوژی و استفاده از روش های نوین تکنولوژی به سرعت تغییر می نماید و برای رصد همزمان آن نیاز به بهره مندی از خود تکنولوژی داریم. بنابراین استفاده از روش داده کاوی (Data-mining) می تواند کمک نماید تا هر مقاله و گزارش تخصصی معدنی و علوم زمین به عنوان یک داده مورد بررسی قرار داده شود. بدلیل اینکه مقالات و گزارش های تخصصی مورد بررسی دارای ماهیت نوشتاری است، از روش Text-mining جهت یافتن کلیدواژه ها و اصطلاحات مرتبط با دیجیتالیزه شدن فعالیت های معدنی استفاده شده است.
روش های داده کاوی و الگوریتم های استفاده شده برای چنین کاری در مقاله ای تحت عنوان شناسایی تکنولوژی های دیجیتالی و روند دیجیتالیزه شدن در صنعت معدنکاری به تفصیل توضیح داده شده است. بنابراین از شرح مفصل روش ها در این مقاله خودداری شده و تنها به نکات مهم آن به صورت خلاصه اشاره می شود. در نهایت، نتایج بدست آمده از آن در این مقاله تفسیر خواهد شد.

به طور کلی در مطالعه صورت گرفته توسط بارنوولد و لاترموزر که نتایج آن در اواسط سال ۲۰۲۰ در ژورنال بین المللی علم و تکنولوژی معدنکاری منتشر شده است، جهت داده کاوی مقالات و گزارش های تخصصی معدنی و زمین شناسی از آنالیز های کلمات مشابه (Co-word analyses) و تکنیک های داده کاوی متن (Text-mining techniques) با الگوریتم های مناسب استفاده شده است. بدلیل آنکه بعضی از داده ها (مقالات و گزارش ها) دارای ساختار مناسب نبوده اند، بعد از بررسی تمامی داده ها، ساختار مناسب برای داده های بدون ساختار ایجاد شده است. جهت انجام داده کاوی از نرم افزار راپید مانر (Rapid Miner) بر روی یک کامپیوتر استاندارد (مشخصات کامپیوتر= ۴ cores @ 3.4GHz and 32 GB) استفاده گردیده است. داده های مورد بررسی از
۱- گزارشات شرکت ها و سازمان های مهم در بخش معدن و زمین شناسی
۲- ویکی-پدیا
۳- مرکز داده OneMine (تمام مقالات مرتبط با علوم زمین و مهندسی معدن در آن ذخیره می شود) تامین شده است.

مطالعه صورت گرفته بر روی ۲۶ گزارش از ۱۳ مرکز و سایت معتبر ارائه مشاوره به کسب و کارهای معدنی مثل فوربز (Forbes) و ۲۴۰۰ مقاله تخصصی از ژونال های معتبر جهانی می باشد. جهت بررسی مقالات تخصصی تعداد مقالات با دو فیلتر سال (مقالات ۲۰۱۰ به بعد) و زبان (مقالات نوشته شده به انگلیسی) محدود شده است. بعد از انجام آنالیز های اولیه، ۱۰۷ کلمه کلیدی مرتبط با تکنولوژی معدنی و زمین شناسی شناسایی شده که بعد از حذف موارد مشابه و تکراری، ۱۰ کلمه پر تکرار مشخص گردیده است.
در تصویر ۱، ده تکنولوژی مورد استفاده در صنعت معدنی آورده شده است. در این تصویر TO (Term occurrences) میزان مشاهده شدن اصطلاح کلیدی در مقالات را نشان می دهد و تناوب اسمی اصطلاح (nFT _ Nominal term frequency) امکان مقایسه کردن میزان مشاهده شدن اصطلاح مدنظر با تعداد کلمات مقاله (طول مقاله) را به ما نشان می دهد. بنابراین با مشاهده همزمان میانگین تناوب اسمی اصطلاح (nFT) همراه با تناوب مقاله (Paper frequency –PF)، میزان مشاهده شدن اصطلاح کلیدی (TO) یافت شده را می توان تایید نمود.

ده تکنولوژی مرتبط با صنعت معدنکاری
تصویر ۱-  (Barnewold and Lottermoser, 2020).

بر اساس الگوریتم کوآکورنس (Co-occurrence) اصطلاحات همراه اصطلاحات کلیدی مرتبط با صنعت معدنکاری یافت شده است. در بین مقالات بررسی شده، روابط بین اصطلاحات کلیدی برای هر اصطلاح به صورت جداگانه پیدا گردیده که به صورت یک شبکه ساختاری نمایش داده شده است (تصویر ۲).
گزارشهای تخصصی معدنی و زمین شناسی
تصویر۲: ساختار شبکه ای تمامی تکنولوژی های شناسایی شده در داده کاوی مقالات و گزارش های تخصصی معدنی و زمین شناسی. هر نود (node _ گره) یک تکنولوژی مستقل شناسایی شده می باشد که بر اساس میزان تکرار و دیگر پارامتر ها وزن دهی شده است (سایز نودها نشان دهنده وزن بالای آن ها در مطالعه می باشد). خطوط، ارتباط هر تکنولوژی با یکدیگر را نشان می دهد (Barnewold and Lottermoser, 2020).

جهت ایجاد ساختار شبکه ای و جای گیری نودها (اصطلاحات کلیدی) دو معیار مرکزیت بینابینی (Betweenness centrality) و مرکزیت نزدیکی (Closeness centrality) برای هر نود بررسی می شود. اگر بخواهیم به زبان ساده دو معیار فوق را توضیح دهیم، معیار مرکزیت نزدیکی، نشان می دهد یک گره (نود) در کجای یک شبکه قرار گرفته است و دسترسی به دیگر گره ها جهت دریافت و یا ارسال اطلاعات در آن چگونه می باشد. بنابراین نودی بالاترین میزان این عدد را به خود اختصاص می دهد که در شبکه در محلی قرار بگیرد که به تمامی نودها کوتاه ترین فاصله دسترسی را داشته باشد. معیار مرکزیت بینابینی، میزان ارتباط و اهمیت یک گره را در شبکه نشان می دهد. در واقع این معیار نشان می دهد چه تعداد از نودهای شبکه برای ارتباط سریع تر با هم (واسطه کمتر) به این نود نیاز دارند. بر همین اساس اتوماسیون (Automation)، یادگیری ماشین (Machine learning)، پهپادها (Drones)، هوش مصنوعی (Artificial intelligence)، برنامه ریزی زنجیره تامین (Supply chain planning)، چاپگر سه بعدی (۳D Printers) و اینترنت اشیا (Internet of things) بالاترین میزان معیار مرکزیت نزدیکی و بینابینی را در میان دیگر اصطلاحات دارند (تصویر ۳).

میزان معیار مرکزیت بینابینی و نزدیکی در میان اصطلاحات یافت شده از داده کاوی

تصویر ۳: میزان معیار مرکزیت بینابینی و نزدیکی در میان اصطلاحات یافت شده از داده کاوی

نتیجه مطالعات داده کاوی در مقاله بارنوولد و لاترموزر به شرح ذیل است:

بر اساس نتایج داده کاوی صورت گرفته در مقاله ذکر شده، تکنولوژی های استفاده شده در بخش معدنی عبارت اند از: اتوماسیون، رباتیک، اینترنت اشیاء، کلان داده و داده های زمان  واقعی. این تقسیم بندی بر اساس میزان تکرار اصطلاحات تکنولوژی در مقاله های زمین شناسی و مهندسی معدن است.
حال اگر ارتباط تکنولوژی ها با دیگر تکنولوژی ها در مقالات نوشته شده بر اساس معیار مرکزیت نزدیکی و بینابینی لحاظ شود، این تکنولوژی ها به ترتیب اثرگذاری بدین صورت است: اتوماسیون، یادگیری ماشین، اینترنت اشیاء، چاپگرهای ۳ بعدی، هوش مصنوعی.

بر اساس مطالعات صورت گرفته، توسعه دیجیتالی و ورود تکنولوژی در صنعت معدنکاری دارای ۳۷% ریسک می باشد. این میزان قابل توجه ریسک به دلیل عدم آشنایی کارفرمایان بخش معدنی نسبت به تکنولوژی های روز و همچنین عدم آگاهی از مزایای تکنولوژی های جدید به جای روش های سنتی است. بر اساس گفتگوی سید رضا عظیمی مدیر اجرایی و دبیر شورای هماهنگی طرح احیاء فعال سازی و توسعه معادن کوچک مقیاس که با مرکز نوآوری معادن و صنایع معدنی ایران در شانزدهمین نمایشگاه ایران کان مین داشته است، استارت آپ ها می توانند ناجی معادن کوچک مقیاس باشند.
در حال حاضر شرکت های بزرگ معدنی در ایران مانند شرکت معدنی چادرملو، شرکت تهیه و تولید مواد معدنی و غیره از تکنولوژی های گوناگون برای سهولت فعالیت های اکتشافی، استخراجی و فرآوری خود استفاده می نمایند. در بخش اکتشافات جهت دستیابی به ذخیره معدنی میلیون ها هزینه صورت می گیرد. در صورتیکه محل های نمونه برداری، گمانه زنی، حفریات اکتشافی به درستی انتخاب نشده باشند، به راحتی زمان و سرمایه خود را از دست داده ایم. این درحالیست که با ورود تکنولوژی درصد بروز خطا را می توان به مقدار چشمگیری کاهش داد.

شرکت زمین پی جویان نگار افتخار دارد در طی سالیان گذشته با بهره مندی از متخصصین علوم داده و زمین شناسی پروژه های اکتشافی گوناگون را در کشور اجرا نماید. آنالیز دیتاهای استخراج شده بر اساس نیاز کارفرما و در پی آن گزارش دهی بروز و اختصاصی نتایج آنالیزها، سبب می شود کارفرما بتواند به راحتی از روند اجرائی پروژه آگاه باشد و همچنین بر اساس نتایج بدست آمده، مناسب ترین تصمیم را اتخاذ نماید. این شرکت از ادغام علوم دورسنجی، مکانی، زمین شناسی، ژئوشیمیایی، ژئوفیزیکی و مهندسی معدن بر اساس هدف تعیین شده، پروژه اکتشافی را با مناسب ترین هزینه و زمان ایجاد می نماید و با بهره گیری از تجهیزات مناسب و همکاری با سازمان ها و آزمایشگاه های دارای استانداردهای بین المللی پروژه ایجاد شده را اجرا می نماید تا بتواند نقش خود را در شکوفایی کشور عزیزمان ایفا نماید.

شناسایی و پی جویی از مراحل چهارگانه اکتشاف
تکنولوژی چگونه می تواند هزینه های اکتشاف را به صورت چشمگیری کاهش دهد؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
شما برای ادامه باید با شرایط موافقت کنید

فهرست