اتوماسیون درمعادن

اتوماسیون یعنی خودکارشدن عملیات ، اتوماسیون فاز پیشرفته ای نسبت به مکانیزاسیون تلقی می شود ضمن آنکه به مکانیزاسیون وابسته است اما مکانیزاسیون نیست. از سوی دیگر Robotic توصیف کننده دو کلمه Robot و Action است. امروزه مکانیزاسیون در معادن به مرحله ای رسیده است که به منظور بهبود در میزان تولید ، از ماشین آلات با ظرفیت تولید بالا و در عین حال فوق العاده گرانقیمت و پیچیده استفاده می شود.این ماشین آلات که از تکنولوژی پیچیده و پیشرفته ای برخوردار ند نیاز به اپراتورهای ماهر دارند این در شرایطی است که عمق معادن زیاد و موقعیت ذخایر معدنی قابل استخراج بسیار دشوار و غیر قابل تصور حتی با ۱۰ سال قبل است. اخیرا محققینی در استرالیا مشغول مطالعه بر طرحی از معدن روبازند که دارای عمق ۱۰۰۰متر است.این مشکلات تنها در مورد معادن سطحی وجود ندارد بلکه در معادن زیرزمینی به دلیل تولید کم و ناامن بودن موقعیت عملیات معدنکاری در قیاس با روش های استخراج معادن سطحی ار حساسیت بیشتری برخوردار است. مجموعه این عوامل ، مشکلات و موانع قانونی و اخلاقی را در پیش روی طراحان و مهندسین معدن قرار داده است. انتخاب مجموعه ای از گرانقیمت از ماشین آلات و نیروی انسانی برای موقعیت کاری به شدت دشوار دغدغه های امروزی مسئولان معادن را تلقی می شود
● مقدمه:
اتوماسیون (Automation) ترکیبی است از دو کلمه "automatic" و "operation" و به معنی عمل کردن بدون عامل خارجی ( انسان) یا با کمترین تاثیر عامل خارجی است. به عبارت دیگر اتوماسیون یعنی خودکارشدن عملیات ، اتوماسیون فاز پیشرفته ای نسبت به مکانیزاسیون تلقی می شود ضمن آنکه به مکانیزاسیون وابسته است اما مکانیزاسیون نیست. از سوی دیگر Robotic توصیف کننده دو کلمه Robot و Action است. امروزه مکانیزاسیون در معادن به مرحله ای رسیده است که به منظور بهبود در میزان تولید ، از ماشین آلات با ظرفیت تولید بالا و در عین حال فوق العاده گرانقیمت و پیچیده استفاده می شود.این ماشین آلات که از تکنولوژی پیچیده و پیشرفته ای برخوردار ند نیاز به اپراتورهای ماهر دارند این در شرایطی است که عمق معادن زیاد و موقعیت ذخایر معدنی قابل استخراج بسیار دشوار و غیر قابل تصور حتی با ۱۰ سال قبل است. اخیرا محققینی در استرالیا مشغول مطالعه بر طرحی از معدن روبازند که دارای عمق ۱۰۰۰متر است.این مشکلات تنها در مورد معادن سطحی وجود ندارد بلکه در معادن زیرزمینی به دلیل تولید کم و ناامن بودن موقعیت عملیات معدنکاری در قیاس با روش های استخراج معادن سطحی ار حساسیت بیشتری برخوردار است. مجموعه این عوامل ، مشکلات و موانع قانونی و اخلاقی را در پیش روی طراحان و مهندسین معدن قرار داده است. انتخاب مجموعه ای از گرانقیمت از ماشین آلات و نیروی انسانی برای موقعیت کاری به شدت دشوار دغدغه های امروزی مسئولان معادن را تلقی می شود.
● ارتباط بین مکانیزاسیون ، کنترل و اتوماسیون
در دو دهه گذشته سایر صنایع موفق آمیزی، از اتوماسیون برای بهبود بهره وری خود استفاده کرده اند اما تجربیات اولیه در معادن بالاخص در سوئد و آمریکای شمالی نتایج مشابهی را در بر نداشته است. دلیل این امر آن است که در عملیات معدنکاری همبستگی و یکپارچگی وجود ندارد. معدنکاری در محیطی انجام می گیرد که شرایط زمین شناسی آن غیرقابل پیش بینی و به شدت متغییر است. در نتیجه برای موفقیت سیستم معدنکاری هوشمند مثل اتوماسیون نیاز به تخصص بالا در شناخت عوامل زمین شناسی غیرقابل پیش بینی و غیر قطعی وجود دارد.
بر مبنای پیشرفت های گذشته ، اختراعات و ابداعات اخیر و نشانه های آینده می توان این گونه اظهار نظر کرد که صنعت معدنکاری در زمینه مکانیزاسیون پیشرفت های خوبی داشته ، در زمینه کنترل از راه دور و اتوماسیون کارهایی انجام داده و تجاربی اندوخته است ، ولی تا استفاده از رباتها هنوز راه درازی پیش رو دارد. در صورتی که این ارزیابی صحیح باشد ، معدنکاری به شکل تاسفباری از سایر صنایع عقب مانده است.
ریشه یابی و پی بردن به کنه دلایل این امر مشکل است. به طور کلی عدم تناسب افزایش توان تولید در مقابل هزینه هایی که پرداخت می شود را دلیل عمده مکانیزاسیون و اتوماسیون در معدنکاری ذکر کرده اند. ولی حتی اگر دلیل قانع کننده تری نیز برای این مساله بر می شمردند ، نیاز ضروری به بهبود اساسی در ایمنی فعالیت های معدنکاری که بدترین سابقه را از نظر مسائل ایمنی در میان کلیه صنایع دارد ، رو آوردن به مکانیزاسیون و اتوماسیون را ایجاب می کرد. اتوماسیون مانند روش حفر سریع جزء روش های خاص معدنکاری نیست ولی می توانند اصلاحات و تغییراتی حتی در حد یک انقلاب در صنعت معدنکاری بوجود آورند.
● کنترل از راه دور
کنترل ازراه دور امکان کنترل فعالیت ماشین را از فاصله دورتر از محل کار ماشین فراهم می آورد. کنترل از راه دور هم می تواند به صورت خودکار و هم غیر خودکار (توسط نیروی انسانی) انجام شود. در معدنکاری کنترل از راه دور تقریبا همیشه به صورت دستی انجام شده است بنابراین متصدی دستگاه می تواند در فاصله ای دورتر از ماشین مستقر شود. به جرات می توان گفت که توان تولید و صرفه جویی در هزینه هایی نیز ناشی از بهبود وضعیت ایمنی متصدی دستگاه حاصل می شود. این بهبود ایمنی در زمینه های مختلفی صورت می گیرد که می توان به کاهش احتمال ریزش زمین ، کاهش تمرکز و جمع شدن گرد و غبار و گاز ، کمتر شدن سر و صدا و کاهش خطرات ناشی از تصادم با ماشین آلات اشاره کرد.
تجربه ای که تاکنون از کار با ماشین های استخراج پیوسته مجهز به کنترل از راه دور یعنی قدیمی ترین و معمول ترین کاربرد کنترل از راه دور در معادن زیر زمینی حاصل شده است نشان می دهد که این سیستم ها چندان مورد استقبال قرار نگرفته اند. Murphy(۱٩٨٥) تخمین می زند که از ۷۰۰ ماشین استخراجی مجهز به کنترل از راه دور که تا سال ۱٩٨٥ در ایالات متحده راه اندازی شده اند ، کمتر از ۲۰۰ ماشین به طور منظم مورد استفاده قرار گرفته اند. وی دلایل زیر را به عنوان عمده عدم پذیرش و مقبولیت آنها ذکر کرده است.
۱) کاهش دریافت های حسی متصدیان ماشین های استخراج پیوسته ای که با ابزار کنترل از راه دور کار می کنند.
۲) مشکلات موجود در تعمیر و نگهداری یا دسترسی به دستگاه های کنترل از راه دور
۳) مخالفت و مقاومت سازمان های وضع کننده مقررات ایمنی و حفاظتی در برابر استفاده از دستگاه های کنترل از راه دور که فاقد معیارهای ایمنی و حفاظتی مورد نظرشان می باشند.
جالب توجه است که اولین دلیل بزرگترین مانع در به کارگیری دستگاه های کنترل از راه دور می باشد. در بررسی های به عمل آمده متصدیان ماشین های استخراج پیوسته حس های لامسه و شنوایی و بینایی را به ترتیب در کارکرد ماشین مهم و موثر دانسته اند. در نتیجه متصدیان دستگاه ها هدایت ماشین را بیشتر تحت تاثیر حالت های ارتعاشی و شنوایی دریافتی از ماشین انجام می دهند وتاثیر حس بینایی کمتر است. وقتی از دستگاه های کنترل از راه دور استفاده می شود ، متصدی دستگاه تمامی دریافت های حسی ارتعاشی یا لمسی و بخش عمده شنوایی (دو حالتی که از بهبود کارکرد ماشین می توانند نقش موثرتری داشته باشند) را از دست می دهند. آموزش های خاص برای متصدیان در این زمینه مفید خواهد بود ، ولی ممکن است مستلزم پیشرفت ها یا ظرافت های بیشتری (برای مثال تجهیزات اضافی) در دستگاه های کنترلی باشد تا بتواند جبران از دست دادن دریافت های حسی متصدی را بنماید.
مشکلات مربوط به تعمیر و نگهداری و یا تامین و دسترسی یعنی دومین عیب استفاده از سیستم های کنترل از راه دور ، همچنان به عنوان مانعی در راه به کارگیری از آنها وجود دارند. عدم سازگاری اجرایی و فنی ماشین ها و سیستم های کنترل از راه دور و تنوع انواعی که در حال حاضر در بازار وجود دارند ، یک مشکل عمومی است. دستگاه های کنترل از راه دور باید با ما ماشین هایی که به آن ها منضم می شود سازگاری داشته باشند.
سومین دلیل عدم استقبال از سیستم های کنترل از راه دور به جنبه های ایمنی مربوط است.کشمکش های اندکی میان شرکت های معدنی و سازمان های کنترل کننده (ضوابط و استانداردهای ایمنی) در مواردی نظیر وسعت سپری که حفاظت متصدی را تامین می کند ، تعداد دفعات کنترل گاز در سینه کار ، وسعت محل یا سکوی استقرار متصدی ، عمق برش و غیره در گرفته است. البته به طور عمده این عدم توفق ها از طریق مذاکره حل و فصل شده است.
بعد از ماشین های استخراج پیوسته ، معمول ترین کاربرد کنترل از راه دور در معدنکاری به زغالتراش های جبهه کار بلند ، ماشین های LHD و قطار های تعلق دارد. به طور خاص در جاهایی که صرفه جویی در هزینه های مربوط به نیروی انسانی به عنوان یکی از خط مشی های اصلی فعالیت در نظر گرفته می شود ، مزایای ایمنی از راه دور می تواند آن را به صورت یکی از راهکارهای الزامی در دستیابی به هدف مذکور در کلیه فعالیت ها و عملیات های معدنکاری در آورد.
● اتوماسیون
بر سر راه اتوماسیون در صنایع به طور کلی عبارتند از :مشکلات عدم پذیرش از سوی کارگران و همان مشکلاتی که موجب عدم استقبال از کنترل از راه دور می شد ، ولی با شدت و گستردگی بسیار بیشتر. eRous و Morris (۱۹۸۵) با قاطعیت اظهار داشتند آنچه پذیرش یا عدم پذیرش اتوماسیون را از سوی کارگران تعیین می کند سطح دانش آنها از اتوماسیون است. این دو پیشنهاد کرده اند که قبل از اقدام به هر گونه تغییری ، یک برنامه آموزشی برای کسب حمایت کارگران و تعیین سطح پذیرش اتوماسیون برگزار شود.
از جنبه تاثیر گذاری بر زندگی بشر ، فناوری برخی اوقات تاثیرات مطلوب و زمان هایی تاثیر نامطلوب داشته است. در ابتدا ماشین هایی اختراع شدند که می توانستند کارهایی ساده را به طور خودکار یا مستقل انجام دهند. آنها تا جایی پیشرفت کردند که جایگزین انسان ها دربرخی کارهایخاص شدند. اتوماسیون که در آغاز به عنوان یک فناوری در جهت کمک به انسان مطرح شده بود ، به سرعت به عنوان یک جانشین برای انسان سربر آورد. دشمنی طبقه کارگر با اتوماسیون نتیجه طبیعی این فرآیند می باشد.
با این وجود ما سطوح پیچیده اتوماسیون را در زندگی روزمره خود پذیرفته ایم. خانه هایمان را با ترموستات ها سرد و گرم می کنیم ، با کمک کلیدهای خودکار در مسافت های طولانی تماس تلفنی برقرار می نماییم ، با آسانسورهای خودکار جابجا می شویم ، با اتومبیل های مجهز به جعبه دنده خودکار و کنترل سرعت اتوماتیک رانندگی می کنیم و با خطوط هوایی مجهز به سیستم های هدایت خودکار پرواز می نماییم. مسلم است که این سطوح یا میزان از اتوماسیون برای بخش اعظم جامعه بشری به طور کامل مورد پذیرش قرار گرفته است.
به طور کلی در اتوماسیون پنج عمل اساسی انجام می شود. این اعمال همراه با توضیح و ذکر مثال هایی در مورد آنها در ادامه آورده شده اند. در این میان احتمالا کمترین پیشرفت ها به عمل تصمیم گیری مربوط می باشند ، زیرا کامپیوترها برای در میان گزینه ها باید (توسط انسان) برنامه ریزی شوند. به همین ترتیب عمل ساخت و تجزیه و تحلیل خودکار مستلزم تعبیر و تفسیر توسط متخصصین حرفه ای و با آموزش های عالی است.
صنعت معدنکاری صرفنظر از کاربردهای بسیار زیاد اتوماسیون در کانه آرایی در مراحل بسیار اولیه قرار دارد. اجرای بهتر ، بهبود ایمنی و اقتصادی ، انعطاف پذیری بیشتر در استفاده از تجهیزات و فضا و افزایش کنترل سازمان یافته ، برخی از جنبه های جذاب اتوماسیون هستند. بیکاری نیروی انسانی ، بد عمل کردن سیستم ، پیچیدگی و سرمایه گذاری بالا از معایب اتوماسیون به شمار می روند.
ماشین های معدنی مختلف مجهز به سیستم کنترل از راه دور یا اتوماسیون در معادن ایالات متحده در زمینه در زمینه رفتارنگاری کیفیت هوای معدن است که طبق گزارش ها در حال حاضر ٤٢ سیستم کامپیوتری از این نوع مورد استفاده قرار می گیرد.
ماشین حفر دویل مخصوص سنگ های سخت مجهز به سیستم کنترل از راه دور و خودکار که این فعالیت های نیمه خودکار را با خودکار را با کامپیوتر کنترل می کند و نمایش می دهد.
ماشین حفر بازویی خودکارمورد استفاده در معادن پتاس و زغال سنگ ، دو بازوی برش دهنده به حسگرهای الکترونیکی برای تشخیص باطله از ماده معدنی مجهز می باشند و بوسیله کامپیوتر کنترل و با لیزر هدایت می شوند.
● استفاده از رباتها
رباتها و استفاده ار آنها شکل پیشرفته ای از اتوماسیون می باشد که در آنها ماشین های خاص برنامه ریزی شده با کنترل از راه دور ، وظایف خود را از طریق بازوها یا اهرم های مکانیکی و یا رباتها انجام می دهند.کاربرد ربات ها در صنایع در حال حاضر بسیار محدود است و در خطوط مونتا&#۶۴۳۹۴; کارخانه ها برای انجام کارهای تکراری و مداومیا در محیط های کاری بسیار خطرناک یا فوق العاده تمیز برای کارهای ساده مختلف استفاده شده اند. قابلیت به کارگیری آنها در معدنکاری اکنون تحت بررسی قرار دارد. گزارش هایی مبنی بر استفاده از یک ماشین معدنی روسی که با ربات کار می کند و همچنین انجام مطالعاتی در ایالات متحده در زمینه مناسب بودن استفاده از رباتها در عملیات تکراری و یکسان (مانند نصب پیچ سنگ ها) ، وجود دارد. منضم کردن ریزپردازنده هایی با قیمت پایین به بازوها یا اهرمهایی مکانیکی ، امکان مناسبی را برای افزایش ایمنی و بهبود توان تولید در صنایعی همچون صنعت معدنکاری فراهم آورده است.
● مزایا:
▪ توان تولید بالاتر
▪ هزینه های عملیاتی کمتر
▪ بهبود ایمنی کاری
▪ اجرای بهتر عملیات
▪ استفاده انعطاف پذیرتر از تجهیزات و فضا
▪ کنترل و پیوستگی سازمان یافته تر
▪ کارکرد بهتر ماشین
● معایب:
▪ هزینه سرمایه ای بالاتر
▪ قابلیت دسترسی کمتر سیستم و نرخ خرابی زیاد
▪ آمادگی خراب شدن دستگاه های الکترونیکی در محیط زمخت و خشن معدن
▪ بیکاری کارگران یا عدم استخدام ، اعتراض و مخالفت سندیکاها و اتحادیه های کارگری
▪ کاهش کنترل حسی متصدی دستگاه در صورت کنترل از راه دور
▪ اعتراض و مخالفت های سازمان های کنترل کننده (ضوابط و استانداردهای ایمنی و حفاظتی) مبنی بر اعمال سیستم های حفاظتی بیشتر
▪ کاهش کارایی به دلیل تغییرپذیری شرایط &#۶۴۳۹۴;ئومکانیکی و جابجایی محل فعالیت های معدنی
▪ موفقیت های محدود در معدنکاری
▪ سیستم رفتارنگار خودکار متان که برای تشخیص گاز تقویت سیستم های هشدار دهنده و متوقف کردن ماشین استخراج پیوسته در سینه کار زغال سنگ مورد استفاده قرار گرفته است.

منبع : سایت جامع علمی داکفا