Theo giáo sư Ian Manchester, Giám đốc, Trung tâm Robotics Australia; Giám đốc, Trung tâm Quản lý Tài sản và Kiểm tra Robot Australia. Trường Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ, Cơ khí và Cơ điện tử, Đại học Sydney, và Tiến sĩ Andrew Hill, Giám đốc Trung tâm Tự động hóa Mỏ Rio Tinto, Trung tâm Robotics Úc, Đại học Sydney.
Thật khó để tin rằng cách đây chưa đầy 20 năm, ngay cả những mỏ lớn nhất, phức tạp nhất thế giới cũng có rất ít tự động hóa. Lĩnh vực tài nguyên ngày nay là lĩnh vực tiên phong trong việc phát triển và áp dụng các hệ thống robot, tự động hóa và trí tuệ nhân tạo, và mặc dù đã đạt được nhiều thành tựu nhưng vẫn còn nhiều việc phải làm.
Sự chuyển đổi của lĩnh vực này kể từ giữa những năm 2000, đến vị trí ngày nay là tiêu chuẩn toàn cầu cho robot và tự động hóa lĩnh vực công nghiệp, thực sự đáng chú ý.
Có lẽ điều ít được biết đến hơn là sự đổi mới, đột phá khoa học của Úc và sự hợp tác nghiên cứu trong ngành với các trường đại học Úc là động lực quan trọng cho sự chuyển đổi này. Những thành tựu này là bằng chứng cho thấy Úc không cần phải trở thành hành khách trong đổi mới toàn cầu mà thay vào đó có thể trở thành quốc gia đi đầu trong việc phát triển và xuất khẩu các công nghệ robot và tự động hóa.
Hợp tác công nghiệp-trường đại học
Vào đầu những năm 2000, các học giả tại Trung tâm Robotics Úc (ACFR) tại Đại học Sydney, đã có những đóng góp mang tính đột phá cho một công nghệ được gọi là SLAM là một phương pháp để các phương tiện tự động xây dựng bản đồ và định vị đồng thời. SLAM mang đến cho robot khả năng tái tạo lại thế giới vật chất xung quanh nó trong thời gian thực và tự định hướng trong quá trình tái thiết đó – giống như con người làm hàng ngày, điều hướng và vận hành trong môi trường xung quanh.
Cho đến thời điểm này, các hệ thống robot trong công nghiệp phần lớn chỉ giới hạn trong các môi trường có cấu trúc, như sàn nhà máy, nơi kịch bản và nhiệm vụ được kiểm soát và dự đoán. Sự phát triển của SLAM có nghĩa là các hệ thống robot giờ đây có thể tương tác với 'thế giới thực' phi cấu trúc và dẫn đến sự bùng nổ đổi mới trong ngành công nghiệp của Australia, trong đó đáng chú ý nhất là trong lĩnh vực tài nguyên.
Vào giữa những năm 2000, các học giả ACFR đã xuất bản một loạt bài báo trình bày rõ tầm nhìn về một mỏ khai thác tự động vận hành từ xa. Những công trình quan trọng và đóng góp về mặt kỹ thuật này đã để lại một di sản lâu dài và giúp thúc đẩy ngành khai thác mỏ của Úc dẫn đầu về đầu tư và áp dụng công nghệ.
Vào giữa những năm 2000, các học giả ACFR đã xuất bản một loạt bài báo trình bày rõ tầm nhìn về một mỏ khai thác tự động vận hành từ xa. Những công trình quan trọng và đóng góp về mặt kỹ thuật này đã để lại một di sản lâu dài và giúp thúc đẩy ngành khai thác mỏ của Úc dẫn đầu về đầu tư và áp dụng công nghệ.
Những đổi mới này cũng dẫn đến mối quan hệ đối tác nghiên cứu lâu dài trong ngành – Trung tâm Tự động hóa Mỏ Rio Tinto (RTCMA) giữa Rio Tinto và ACFR, được thành lập vào năm 2007 và vẫn tồn tại khoảng 15 năm sau đó.
Thông qua mối quan hệ hợp tác này, các nhà nghiên cứu ACFR và Kỹ sư Rio Tinto đã đi tiên phong trong nhiều cải tiến hàng đầu trong ngành. Trong lĩnh vực robot và tự động hóa tài sản vật chất, nhóm đã phát triển máy khoan tự động, phương tiện hạng nhẹ, nền tảng khảo sát và công cụ thu thập dữ liệu địa chất. Ở cấp độ đội xe, lập kế hoạch đào tạo tự động, hệ thống điều phối xe tải, lập bản đồ mạng lưới đường bộ và lập kế hoạch di chuyển vật liệu trên mạng lưới mỏ phức tạp.
Hệ thống tự động hóa mỏ độc quyền, hay MAS, hợp nhất dữ liệu từ các nhà cung cấp khác nhau và các hệ thống được phát triển nội bộ để cung cấp nguồn thông tin chính xác tập trung, theo thời gian thực, cho phép quan sát các hoạt động trong mỏ và cung cấp phân tích, hiểu biết sâu sắc và hỗ trợ cho các quyết định thông minh- làm từ khắp nơi trên thế giới.
Phản ứng tổng hợp dữ liệu cũng đã được sử dụng trong mô hình hóa thân quặng, sử dụng mô hình xác suất để kết hợp các bộ dữ liệu bổ sung khi chúng có sẵn, cung cấp các biểu diễn chính xác hơn về thân quặng hỗ trợ trong việc lập kế hoạch và thiết kế các mỏ lộ thiên.
Những đổi mới này chỉ là bề nổi của những gì có thể thực hiện được
Phấn đấu vận hành tự chủ hoàn toàn
Điều đáng lưu ý vì mục đích của bài viết này là mặc dù tự động hóa trong lĩnh vực tài nguyên được coi là một tiêu chuẩn toàn cầu, nhưng chúng ta vẫn còn đang ở giai đoạn đầu của hành trình này. Chúng ta vẫn chưa đạt được điểm uốn trong đó các mỏ được thiết kế hoàn toàn để tự động hóa, thay vì tự động hóa gia tăng các quy trình trong chuỗi giá trị trước đây do con người thực hiện.
Chiếc Dipper CAD. Nguồn hình ảnh: Trung tâm Robotics Úc
Nói cách khác, một cách nhìn về tự động hóa mỏ trong suốt hai thập kỷ qua là nó tập trung vào tự động hóa thiết bị được thiết kế cho con người. Nhưng mỏ và thiết bị của nó sẽ trông như thế nào nếu nó được thiết kế để vận hành hoàn toàn tự động ngay từ đầu?
Các câu trả lời khác nhau cho câu hỏi này liên quan đến các phương thức hoạt động hoàn toàn khác nhau, các cân nhắc về an toàn và thiết bị chuyên dụng và hiệu quả hơn.
Một ví dụ phổ biến về điều này mà chúng tôi sử dụng tại ACFR là xe tải chở hàng. Ấn tượng đầu tiên người ta có thể cho rằng những phương tiện to lớn này lớn như vậy vì đây là cách hiệu quả nhất để vận chuyển khối lượng lớn nguyên liệu thô chưa qua chế biến, nhưng thực tế không phải vậy. Chúng có quy mô lớn chủ yếu để đáp ứng những hạn chế của lực lượng lao động vận hành là con người. Cụ thể, đây là lực lượng lao động có tay nghề cao nhưng nhỏ, có thể tạo ra nút thắt cổ chai hoặc điểm xảy ra lỗi nghiêm trọng nếu không có đủ trình điều khiển đồng thời.
Để đảm bảo không có sự gián đoạn về sản lượng, cần có những chiếc xe tải lớn hơn để đáp ứng nhu cầu kinh tế của lực lượng lao động nhỏ. Nhưng nếu những chiếc xe tải này và các thiết bị tải và vận chuyển liên quan khác không còn do con người vận hành nữa thì liệu chúng có cần phải lớn như vậy không? Câu trả lời là không'. Khi chúng tôi nghĩ về một đội xe vận chuyển hoàn toàn tự động, tính kinh tế thực sự ủng hộ một phương tiện nhỏ hơn vì chúng có kích thước tiêu chuẩn và các bộ phận tiêu chuẩn, dễ bảo trì hơn cho thợ cơ khí và có thể lái trên những con đường có kích thước tiêu chuẩn cần ít bảo trì hơn.
Theo Mining (còn tiếp ...)