SIGMAS

معدن در مسیر فناوری‌های نو و افزایش بهره‌وری

اولین سطح از سطوح زنجیره‌ی تولید فولاد، و بسیاری از مواد صنعتی دیگر، معدن است. یک صنعت کلیدی و مادر که در بسیاری از کشورهای دنیا، برای توسعه‌ی آن طرح‌های گوناگونی از سوی دولت و بخش خصوصی ارائه می‌شود. اما در سال‌های اخیر، با رشد و گسترش فناوری‌های رایانه‌ای، صنعت معدن نیز از تغییرات بی‌نصیب نبوده است و بسیاری از شرکت‌ها، پیاده‌سازی این فناوری‌ها را در معادن خود آغاز کرده‌اند. در این نوشتار، پاره‌ای از این فناوری‌ها را از نظر می‌گذرانیم و به نقش آنها در کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری اشاره می‌کنیم.
در اینجا باید به این نکته اشاره کرد که فناوری‌های جدید می‌توانند زنجیره‌ی تامین صنعت معدن را به کلی متحول کنند؛ حتی نقش‌ها و روابط در زنجیره‌ی تامین مواد اولیه می‌تواند کاملا عوض شود. با این وجود، هم سرمایه‌ی لازم برای این طرح‌های فناورانه بسیار زیاد است و هم دوره‌ی بازگشت سرمایه برای آنها طولانی (حدود 10 سال) است. از این رو عموما برای مدیران سطح بالا در صنعت معدن، تصمیم‌گیری جهت سرمایه‌گذاری در یک طرح، بسیار سخت‌تر از صنایع دیگر است.

مدیران چطور باید تصمیم بگیرند که روی کدام یک از این طرح‌های بلندپروازانه سرمایه‌گذاری کنند؟ در این شرایط مدیران بهتر است سه سوال از خود بپرسند:
• این فناوری‌های جدید چه بهبودی به هر سطح از زنجیره‌ی تامین می‌دهند؟
• هر کدام از این فناوری‌ها چگونه می‌توانند نقش‌ها و روابط را در زنجیره‌ی تامین دچار تغییر و تحول کنند؟
• حالا که چشم‌انداز شفاف و روشنی از آینده وجود ندارد، شرکت‌های معدنی چه اقداماتی می‌توانند انجام دهند که در آینده، در زمره‌ی شرکت‌های موفق قرار گیرند؟
در ادامه‌ی این نوشتار سعی می‌کنیم شیوه‌ی پاسخگویی به هر یک از این سوالات را تبیین کنیم.

فناوری‌های نو در صنعت معدن

در این بخش تعدادی از فناوری‌های جدید در صنعت معدن را معرفی کرده و بررسی می‌کنیم که هر یک از آنها چگونه می‌توانند موجب کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری شوند. برخی از این فناوری‌ها هم‌اکنون در دسترس هستند و برخی در شرف تجاری‌سازی قرار دارند.

حوزه‌ی اکتشاف و برنامه‌ریزی

در معادن، می‌توان داده‌های زیادی را از منابع مختلفی جمع‌آوری کرد. داده‌های جغرافیایی، متالورژیک، عملیاتی و … انواعی از این داده‌ها هستند. همه‌ی این داده‌ها امکان “مجازی‌سازی” محیط را فراهم می‌کنند. همان چیزی که در فناوری‌های جدید تحت عنوان “جفت دیجیتال (Digital Twin)” شناخته می‌شود؛ یعنی یک بازسازی از محیط در کامپیوتر، که می‌توان از آن برای شبیه‌سازی‌ کامپیوتری و تست در دنیای کامپیوتر (به جای تست سناریوها در دنیای واقعی) استفاده کرد.
به بیان دقیق‌تر، با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده در عرصه، مهندسین شروع به شبیه‌سازی کامپیوتری معدن می‌کنند. در این شبیه‌سازی‌ها، سناریوهای مختلف در کامپیوتر تست می‌شود نه در معدن واقعی. تصور کنید که بتوان یک طرح حفاری را بدون آنکه در محیط واقعی اجرا کرد، در کامپیوتر تست نمود. در این صورت، می‌توان فهمید که آیا طرح شدنی هست یا خیر؛ یا زمان و هزینه‌ی انجام آن چقدر است، یا اینکه چقدر نیروی انسانی و تجهیزات لازم دارد. این کار (علی‌رغم خطاهایی که ممکن است داشته باشد) چقدر می‌تواند در طرح‌ها صرفه‌جویی ایجاد کند؟

حوزه‌ی استخراج و فرآوری

جمع‌آوری بلادرنگ (Real-Time) داده‌ها می‌تواند در مدیریت عملیات از راه دور بسیار کمک‌کننده باشد. مثلا شرکت Boliden اخیرا تعداد زیادی سنسور به تجهیزاتش وصل کرده است که کیفیت قطعات را پایش می‌کنند. اگر کیفیت قطعه‌ای پایین آمده باشد، مهندسین به سرعت متوجه این نکته می‌شوند و تعمیر قطعه را سریعا آغاز می‌کنند. با این کار عملا از ضرر و زیان هنگفت خرابی حین کار جلوگیری به عمل می‌آید. فناوری جدیدی که به تعمیرات و نگه‌داری پیشگویانه (Predictive Maintenance) موسوم است.
فناوری جدید دیگر، پرینتر‌های سه‌بعدی و چهاربعدی است. با استفاده از این پرینترها می‌توان قطعات یدکی را در همان محل معدن تولید کرد. از این رو فرآیند طولانی، پرهزینه و دست‌وپاگیر تهیه‌ی قطعات یدکی تا حد قابل توجهی حذف می‌شود.
تجهیزات بدون سرنشین باعث می‌شوند کار حفاری با دقت و بهره‌وری بالاتری انجام گیرد. به علاوه، نیروی انسانی کمتری در معرض خطر قرار می‌گیرد و حوادث کم می‌شود. این کار هم هزینه‌های مادی و هم هزینه‌های جانی را کاهش خواهد داد.
کلاه‌های ایمنی جدید نیز که با فناوری واقعیت افزوده (Augmented Reality) کار می‌کنند، هم می‌توانند داده‌های مهم را به سرعت در مقابل دید شخص قرار دهند و هم می‌توانند نقاط خطرناک را به او نشان دهند.
مثال دیگر سنسورهای LIDAR است که روی کامیون‌های خودران نصب می‌شود و می‌تواند فاصله را اندازه‌گیری کند و حضور اشخاص در یک فاصله‌ی مشخص تشخیص دهد.

حوزه‌ی لجستیک و زنجیره‌ی تامین

شرکت Rio Tinto در یکی از معادن خود، اخیرا یک خط آهن خودران 100 کیلومتری احداث و با موفقیت بهره‌برداری کرده است. شرکت BHP نیز عنوان کرده است که طی 10 سال آینده، از کشتی‌های باری بزرگ خودران استفاده خواهد کرد. این تجهیزات، علاوه بر کاهش تعداد نیروی انسانی، ایمنی را نیز افزایش می‌دهند و باعث افزایش بهره‌وری می‌شوند.
اخیرا بحث کامپیوترهای کوانتومی نیز داغ شده است (هر چند فناوری آن احتمالا به این زودی‌ها تجاری نخواهد شد). این کامپیوترها می‌توانند داده‌های حجیم زنجیره‌ی تامین را در کسری از ثانیه پردازش کنند.

حوزه‌ی بازاریابی و بازرگانی

داده‌های حجیم و الگوریتم‌ها اخیرا باعث توسعه‌ی بازاریابی و مبادلات شده‌اند و مدل‌های کسب‌وکار جدیدی به وجود آورده‌اند.
هوش بازاری که از طریق کانال‌های دیجیتال به دست می‌آید، به شرکت‌ها کمک می‌کند که آربیتراژها در بازارها با سرعت بیشتری تشخیص دهند و از آنها استفاده کنند.
علاوه بر موارد فوق، شفاف بودن زنجیره‌ی تامین و ارتباط نزدیک با سطوح دیگر، کیفیت تجربه‌ی مشتری و همچنین درگیر بودن مشتری در پروژه را افزایش می‌دهند.
مثال دیگری از فناوری‌های این حوزه که اخیرا نیز بحث آن بسیار داغ شده است، فناوری بلاک‌چین است. این فناوری می‌تواند روی یک لوح دیجیتالی، ویژگی‌ها و منشا و خاستگاه یک محصول را مستند کند، و اطلاعات محصول را در هر مرحله (اعم از عمده‌فروشی، خرده‌فروشی و فرآیندهای میانی) برای خریداران شفاف کند. با شفاف شدن این اطلاعات ارزش محصول نهایی بالاتر می‌رود. مجموعه‌ی این بهبودها به افزایش بهره‌وری کمک خواهد کرد.

فناوری‌های جدید چگونه می‌توانند زنجیره‌ی تامین را دچار تغییر و تحول کنند؟

حوزه‌ی تاثیر فناوری‌هایی که اخیرا توسعه داده شده‌اند، صرفا به درون شرکت‌ها محدود نمی‌شود. این فناوری‌ها باعث توسعه‌ی مدل‌های جدید کسب و کار و تغییر نقش‌ها در زنجیره‌ی تامین می‌شوند. سوال این است که این تغییرات چگونه اتفاق می‌افتد.

تغییرات جدید در زنجیره‌ی ارزش

از آنجا که دانشگاه‌ها و شرکت‌های تحلیل داده، به صورت تخصصی در حوزه‌ی پردازش داده کار می‌کنند و به پیشرفت‌های بزرگی دست یافته‌اند، بهتر است که شرکت‌های معدنی، داده‌های اکتشاف خود را به این نهادها بسپارند و یا لااقل در این کار از همکاری این نهادها استفاده کنند. به علاوه اکتشاف ابعاد دیگری همچون بیوشیمی و الگوریتم‌های علوم کامپیوتر دارد. بسیار دور از انتظار است که شرکت‌های معدنی بتوانند بدون برون‌سپاری این موارد به دانشگاه‌ها، خود از عهده‌ی آنها بربیایند. حضور دانشگاه‌ها و شرکت‌های تحلیل داده، یک نقش جدید در زنجیره‌ی تامین ایجاد می‌کند.

تغییراتی که در زنجیره‌ی تامین اتفاق می‌افتد، منحصر به اکتشاف نیست؛ این تغییرات در استخراج و فرآوری نیز مشهود است. اکنون روندی آغاز شده است که شرکت‌ها به جای خرید تجهیزات، به اجاره‌ی آنها روی می‌آورند. در این صورت، این شرکت‌ها فقط به اندازه‌ی ساعت‌هایی که از آن تجهیز استفاده می‌کنند پول می‌پردازند. ممکن است در آینده، نه تنها اجاره‌دادن تجهیز، بلکه اورهال و حتی تامین نیروی انسانی تجهیز هم در اختیار شرکت‌های سازنده‌ی تجهیز (OEMها) قرار بگیرد و نقش شرکت‌های معدنی در این زمینه بسیار کمرنگ شود.

تغییرات مدل‌های کسب‌وکار

یک تغییر عمده‌ی دیگر در حوزه‌ی زنجیره‌ی تامین، تغییر مدل‌های کسب‌وکار است. در مورد کشتی‌های خودران صحبت کردیم. فرض کنید شرکت‌ها با همکاری یکدیگر، یک پلتفرم تشکیل دهند که آنها را به شرکت‌های کشتی‌رانی وصل می‌کند. در این پلتفرم تقاضای هر شرکت هم مشخص است. تصور کنید که این پلتفرم چه صرفه‌جویی عظیمی می‌تواند ایجاد کند. شرکت‌ها به اندازه تولید می‌کنند و برای حمل و نقل برنامه‌ریزی دقیق انجام می‌دهند. در نتیجه کمبود، دورریز، و تاخیر در ارسال و دریافت به شدت کاهش خواهد یافت.

اقدام بدون داشتن چشم‌اندازی شفاف از آینده

تشخیص اینکه استفاده از کدام داده‌ها، یا کدام تغییر در کسب‌وکار می‌تواند باعث به وجود آمدن مزیت رقابتی شود اصلا کار ساده‌ای نیست. زیرا آینده خیلی پیش‌بینی‌ناپذیر است.

دو گونه از مدیران بر فعالیت‌های شرکت نظارت می‌کنند. مدیران ارشد در دفتر خود مشغول تنظیم راهبردها هستند. شاید از نظر آنها، تعدادی از این فناوری‌ها جالب به نظر برسد. اما شاید اگر همین‌ها را برای مدیران عملیاتی در عرصه تعریف کنید به شما بخندند! کم دیده نشده است که با تعریف چنین ماجراهایی برای مدیران در عرصه، با چنین جواب‌هایی روبرو شده‌ایم:

خیلی ریسک داره این کارا!

اینا همه‌ش فکر و خیاله!

بیخیال!

عوض این حرفا بیا سرعت ماشینارو ببریم بالا، کارگرا رو بهتر تقسم کنیم و …

واقعیت اما این است که هر دوی این دیدها مورد نیاز است. باید هر دو نگرش با هم همکاری کنند تا بتوان به یک اقدام مشترک و مفید رسید.

چگونه می‌توان این کار را انجام داد؟ چاره‌ی این کار استفاده از طرح‌های پایلوت است. طرح‌هایی که نه فقط شدنی‌بودن یک فناوری، بلکه اقتصادی بودن و ارزشمند بودن آن را نیز بسنجند. البته این‌ها همه در حرف ساده است و طبیعتا طراحی چنین طرح‌هایی خود یک چالش است.

ساختن آینده با طرح‌های پایلوت

تجربه نشان داده است که برای اجرای یک فناوری جدید در شرکت‌های معدنی، بهتر است یک طرح منسجم با استفاده از برنامه‌های پایلوت مختلف شکل بگیرد. راهبرد کلی پیشنهادی BCG به شکل زیر است:
طرح‌های پایلوت کوچک راه بیندازید. تست کنید. اگر شکست می‌خورید، سریع شکست بخورید. اگر طرح جواب داد، طرح دیگری را که به نوعی به طرح قبلی مرتبط است اجرا کنید. باز هم تست کنید. این نوآوری‌ها را به گونه‌ای جلو ببرید که به تدریج یک مجموعه از نوآوری‌ها در قالب یک طرح اجرایی شکل بگیرد. در واقع به این صورت، دارید قطعات یک پازل را (که می‌توانیم اسمش را پازل معدن آینده بگذاریم) کنار هم می‌گذارید. خلاصه‌ای از آنچه که گفته شد، در شکل 2 آمده است.

فرض کنید که ابتدا با یک قطار خودران شروع می‌کنید. همان کاری که Rio Tinto انجام داد. این کار احتمالا خالی از اشکال نخواهد بود. مثلا اگر در میانه‌ی راه، قطار خراب شود، طبیعتا با توجه به بدون سرنشین بودن آن، مهندسین تعمیر و نگه‌داری باید به محل اعزام شوند. این کار ممکن است زمان تعمیرات را افزایش دهد. با این وجود اگر کلیت طرح مثبت و ارزشمند ارزیابی شد، می‌توان این طرح را پذیرفت و برای گسترش آن برنامه‌ریزی کرد.
حال که قطعه‌ی اول پازل در جای خود قرار گرفت، ممکن است به سراغ طرح کامیون‌های خودران برویم و پس از تست و موفقیت آن به سراغ تعمیرات پیشگویانه بریم. با تست سنسورها در کامیون‌های مختلف طی یک سال، این طرح نیز تست می‌شود و اگر ارزشمند بود آن را در سطح وسیع‌تر اجرایی می‌کنیم.
همین برنامه را می‌توان در حوزه‌های دیگر غیر از لجستیک، مانند بازاریابی، اکتشاف، فرآوری و … نیز اجرا کرد. طبیعتا انتخاب طرح‌ها باید بر اساس ضرورت، ریسک، ارزشمندی و اجرایی بودن اولویت‌بندی شود.
به عنوان جمع‌بندی این بحث می‌توان گفت که پیاده‌سازی فناوری‌ها، نیازمند اقدام و عمل سریع است. این اقدامات باید با قدم‌های کوچک شروع شده و ادامه یابد. به بیان زیبای پیتر دراکر، بهترین راه برای پیش‌بینی آینده ساختن آن است.

راهبردهای کلی دیگری برای معادن (سبز) آینده

با توجه به فشار نهادهای بین‌المللی برای کربن‌زدایی (سبز کردن) فرآیندهای تولید مواد معدنی، لازم است که شرکت‌های معدنی خود را با این شرایط وفق بدهند. برای آنکه این شرکت‌ها بتوانند نقش پررنگ‌تری در زنجیره‌ی تامین فولاد سبز ایفا کنند، سه اقدام پیشنهاد می‌شود.

سرعت بخشیدن به تولید سنگ آهن باکیفیت

از آنجا که روند سبز شدن فولاد در دنیا، به سمت کم کردن استفاده از روش کوره بلند (BOF) و استفاده‌ی بیشتر از کوره‌ی قوس الکتریکی (EAF) است، تقاضای سنگ آهن گرید بالا افزایش یافته است و بنابراین باید تولید آن را به سرعت افزایش داد.

توسعه به سمت پایین

همانطور که در مقاله‌ی قبل اشاره کردیم، حال که استفاده از آهن احیای مستقیم (DRI) بیشتر شده است و لزومی هم ندارد که تولید DRI و استفاده از آن در کوره‌ی قوس الکتریکی در یک مکان اتفاق بیفتد، و با توجه به این نکته که قیمت منابع تجدیدپذیر در همه جا یکسان نیست، شرکت‌های معدنی می‌توانند راساً وارد تولید DRI شوند و در واقع یک توسعه‌ی رو به پایین در زنجیره‌ی تامین فولاد ایجاد کنند. این شرکت‌ها می‌توانند کارخانه‌های DRI را در مکان‌هایی که انرژی تجدیدپذیر بیشتری دارد احداث کنند. از آنجایی که ماده‌ی اولیه از خود این شرکت‌ها تامین می‌شود، عملا می‌توان هزینه‌ی تولید DRI را کاهش داد.

مشارکت در بازیافت فولاد

شرکت‌های معدنی، خود می‌توانند به عنوان تامین‌کننده‌ی قراضه نیز عمل کنند. از آنجا که ارتباط معادن با کارخانه‌های فولاد زیاد است، کارخانه‌های فولاد می‌توانند قراضه را نیز از معدن‌ها تهیه کنند. این کار نیز هزینه‌ها را در زنجیره‌ی تامین کاهش می‌دهد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

جایی که راهکارهای افزایش بهره‌وری به یک بن‌بست ظاهری رسیده است، ممکن است استفاده از فناوری‌های نو، منجر افزایش تولید با یک هزینه‌ی بسیار کم شود. برای استفاده از این فناوری‌ها، پیش از هر چیز، وجود یک تفکر نوآورانه و متهورانه در ذهن مدیران ارشد شرکت‌ها ضروری است. تفکری که می‌تواند عامل ایجاد مزیت‌های رقابتی بزرگ برای شرکت‌های معدنی در سال‌های آینده باشد.

مراجع

The New Technology Frontier in Mining, Boston Consulting Group (BCG), 2018
Greener Still, Greener Mining?, Boston Consulting Group (BCG), 2018
Inside a Mining Company’s AI Transformation, McKinsey & Company, 2020