Đã qua rồi thời các mỏ khai thác khoáng sản là những nơi làm việc bị ô nhiễm và đầy rẫy nguy hiểm. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ kỹ thuật số, ngành khai thác mỏ đang ngày càng trở nên xanh sạch hơn và an toàn hơn cho người lao động. Sự thay đổi công nghệ phù hợp với sự chuyển đổi trong logic cơ bản của khai thác mỏ. Trước đây, giải pháp chính để gia tăng sản lượng khai thác là bổ sung các địa điểm khai thác mỏ và nhân viên. Ngày nay, trong bối cảnh biến động giá cả, thiếu hụt nhân tài và nhiều rào cản khác, ngành khai thác mỏ đang chuyển từ phương pháp truyền thống sang phương pháp tăng cường sử dụng các địa điểm hiện có.

Công nghệ đang làm cho ngành khai thác mỏ trở thành một lĩnh vực an toàn hơn. Ảnh: ESRI 

Trung Quốc là một ví dụ điển hình của quá trình chuyển đổi này. Hiện nay, ở nước này, nền kinh tế số đang đan xen với nền kinh tế thực. Điều này giúp kết hợp các thế mạnh của Trung Quốc, từ tìm nguồn cung ứng nguyên liệu thô đến sản xuất công nghiệp và các ứng dụng kỹ thuật số. Nằm ở điểm bắt đầu của bất kỳ vòng đời sản phẩm nào, lĩnh vực khai thác mỏ chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong sự phát triển kinh tế của quốc gia này.

Các tiêu chuẩn thống nhất là nền tảng của sự thành công

Do các nguồn khoáng sản phong phú nhất thường nằm ở các vùng sâu vùng xa, các mỏ cần được kết nối liền mạch trên toàn bộ chuỗi cung ứng. Các tiêu chuẩn thống nhất cho phép sự trao đổi thông tin liền mạch trên cơ sở hạ tầng viễn thông hiệu suất cao.

Kết hợp dữ liệu và thông tin chi tiết qua các bước của chuỗi cung ứng và cuối cùng là giữa các ngành sẽ mở ra giá trị của dữ liệu và tạo ra các cơ hội kinh doanh mới. Lấy ví dụ, ở tỉnh Thiểm Tây, vùng tây bắc Trung Quốc, hiện đang có hàng ngàn bộ thiết bị sản xuất nằm trong các mỏ dưới lòng đất được kết nối với nhau, tạo ra hàng triệu mục dữ liệu mỗi ngày.

Do đó, sự liên minh rộng rãi giữa ngành công nghiệp khai thác mỏ, cơ quan quản lý và giới học thuật đã thúc đẩy việc áp dụng các tiêu chuẩn thống nhất. Ngoài tác động kinh doanh ngay lập tức, sự phụ thuộc vào các tiêu chuẩn thống nhất góp phần giảm bớt chi phí và thời gian tiến hành thử nghiệm các giải pháp mới đồng thời giúp phát triển các giải pháp cho sản xuất bền vững.

Trong bối cảnh đó, nhà cung cấp cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) và thiết bị thông minh hàng đầu thế giới Huawei và Tập đoàn Năng lượng Trung Quốc đã bắt tay nhau phát triển MineHarmony OS, được xem là “hệ điều hành Internet vạn vật đầu tiên trong lĩnh vực khai thác mỏ”. Hệ điều hành này tích hợp nhiều thiết bị và giao diện riêng lẻ vào một hệ thống duy nhất dễ dàng kết nối với các hệ điều hành khác.

7 yếu tố đẩy nhanh quá trình chuyển đổi thông minh trong khai thác mỏ

Phương pháp tiếp cận có hệ thống đối với việc số hóa ngành khai thác mỏ ở Trung Quốc cũng như ở các nước khác dựa trên 7 yếu tố sau:

1. Kết nối thời gian thực thông minh

Bắt đầu bằng việc kết nối để đưa tất cả các thiết bị trực tuyến. Để tạo ra giá trị bổ sung, tất cả các thiết bị phải tập hợp và chia sẻ thông tin liên quan được thu thập thông qua các cảm biến. Thiết bị truyền động cho phép sử dụng thông tin chi tiết cuối cùng. Với các yêu cầu của môi trường phức tạp tại các mỏ, việc trao đổi dữ liệu phải diễn ra trong thời gian thực. Vì vậy, chất lượng kết nối tạo ra sự khác biệt đáng kể về tác động của số hóa.

Ngoài ra, tác động của số hóa còn phụ thuộc vào một hệ điều hành thống nhất với các chức năng tích hợp liên quan hỗ trợ các trường hợp sử dụng mục tiêu. Nhắm tới các ứng dụng khai thác cụ thể, hệ điều hành MineHarmony đã được phát triển để biến các thiết bị “câm” trở nên “thông minh”.

2. Ra quyết định dựa trên dữ liệu

Trong những năm gần đây, giá trị của dữ liệu trong bối cảnh công nghiệp đã nhận được sự quan tâm đáng kể từ các nhà lãnh đạo ngành bởi họ ngày càng nhận thức sâu sắc dữ liệu là một yếu tố sản xuất mới và quan trọng. Có thể sử dụng dữ liệu từ các thiết bị được kết nối để nâng cao hiệu quả và đưa ra các quyết định, điều này sẽ không thể thực hiện được nếu không có các phân tích và hiểu biết tương ứng.

Đối với các mỏ khai thác khoáng sản, cho đến nay vẫn được xem là môi trường nghèo dữ liệu, tính khả dụng và việc sử dụng dữ liệu từ các thiết bị được kết nối có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể về hiệu suất và, quan trọng là, hỗ trợ quá trình chuyển đổi từ mô hình ký quỹ mở rộng sang mô hình ký quỹ chuyên sâu. Tất cả dữ liệu có thể được lưu trữ trong một hồ dữ liệu. Những hiểu biết thu được từ tổng quan này có thể góp phần cải thiện các vấn đề liên quan đến các lĩnh vực như nhân sự, khai đào, vận chuyển, thông gió và cấp thoát nước.

3. Các mỏ khai thác được xác định bằng phần mềm

Ngoài tài sản hữu hình, ngành khai thác mỏ còn có rất nhiều tài sản vô hình, chẳng hạn như kiến thức và hiểu biết chủ quan. Các thiết bị sử dụng phần mềm có thể tích hợp kiến thức đó vào các quy trình ra quyết định dựa trên dữ liệu được kích hoạt bởi kết nối thông minh.

Cùng với sự chuyển đổi mô hình tổ chức và kinh doanh, bản thân phần mềm ngày càng trở nên tinh vi, phải thay đổi và cập nhật liên tục bởi kiến thức hôm nay có thể trở nên lạc hậu vào ngày mai. Phần mềm được cải tiến liên tục để phù hợp với từng trường hợp khai thác. Điều này sẽ mang lại một làn sóng mới về hiệu quả và an toàn vì phần mềm trong các mỏ phải có khả năng đối phó với môi trường phức tạp và thay đổi. Do đó, thế hệ phần mềm khai thác mỏ trong tương lai được kỳ vọng sẽ xây dựng dựa trên học sâu (deep learing) và các bộ dữ liệu khổng lồ, từ đó có khả năng tạo mã mới, không ngừng học hỏi và tối ưu hóa để cung cấp phân tích chính xác và đưa ra quyết định tối ưu.

4. Hỗ trợ nền tảng hợp nhất

Để phát huy hết tiềm năng của mình, dữ liệu cần phải lưu chuyển tự do giữa các thực thể và trên các lĩnh vực. Điều này đòi hỏi một nền tảng internet công nghiệp - nền móng cho số hóa công nghiệp kết nối và thông minh.

Đối với các mỏ cụ thể, các chức năng của một nền tảng như vậy có thể được nâng cấp hơn nữa. Mạng Internet công nghiệp mỏ thông minh sử dụng các mô hình và dữ liệu hội tụ nền tảng và cung cấp các dịch vụ thông minh đám mây. Đây là nền tảng internet công nghiệp đầu tiên của ngành khai thác mỏ, được hỗ trợ bởi 5G và Internet công nghiệp, do nhóm Huawei Mine BU và Công ty Công nghiệp Than Thiểm Tây (Trung Quốc) hợp tác phát triển. Nền tảng này tổng hợp dữ liệu từ nhiều nguồn và hệ thống rồi tích hợp nó với các thiết bị, cơ chế và mô hình kinh doanh liên quan. Các kết quả có thể được áp dụng rộng rãi trong các kịch bản công nghiệp, chẳng hạn như quản lý hoạt động, chẩn đoán lỗi thiết bị và bảo trì, nhằm cải thiện chất lượng và hiệu quả, đảm bảo an toàn và giảm tiêu thụ năng lượng.

5. Đổi mới dựa trên dữ liệu

Dữ liệu và thông tin chi tiết thu được từ các thiết bị được kết nối đặt nền tảng cho các dịch vụ sáng tạo mà nếu thiếu chúng sẽ không được phát triển.

Đối với ngành khai thác mỏ, có ba loại dịch vụ giá trị gia tăng chính. Dịch vụ thứ nhất là dựa trên thiết bị. Các nhà sản xuất thiết bị có thể cung cấp các dịch vụ thông minh dựa trên internet công nghiệp - chẳng hạn như bảo trì dự đoán, quản lý phụ tùng và quản lý vòng đời - giảm sửa chữa và thời gian chết. Loại dịch vụ giá trị gia tăng thứ hai đến từ những đổi mới trong kinh doanh khai thác mỏ. Các công ty khai thác mỏ có thể sử dụng ICT để thu lợi nhuận từ kiến thức và kinh nghiệm đối với các tình huống cụ thể của họ bằng cách biến chúng thành các hệ thống hoặc ứng dụng thông minh cho các công ty mỏ khác sử dụng. Thứ ba là các dịch vụ thông minh dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) và dữ liệu lớn. Các dịch vụ này nhằm mục đích nâng cao hiệu quả hoạt động của các công ty thông qua tuần tra thông minh, giám sát thông minh và các ứng dụng tương tự khác.

6. Đổi mới dựa trên AI

Các giải pháp dựa trên AI có thể mang lại những cải tiến đáng kể cho ngành khai thác mỏ, bao gồm robot bảo trì tự hành thay thế con người trong những môi trường nguy hiểm.

Điều quan trọng là chúng ta có thể thấy rằng khi AI phát triển, nó sẽ trở nên dễ tiếp cận hơn vì nó ngày càng hỗ trợ các giải pháp không cần mã và ít mã. Kết quả là, các giải pháp phần mềm sáng tạo có thể được phát triển và triển khai ngay tại chỗ, ngay cả trong các tình huống phức tạp. Tập đoàn Huawei hỗ trợ sự phát triển này bằng việc cho ra mắt một mô hình trước đào tạo lớn có tên là Mô hình khai thác mỏ Pangu như một sức mạnh điện toán mới cho ngành công nghiệp AI, đã được áp dụng trong các mỏ của Trung Quốc. Các mô hình Pangu 3.0 sẽ tập trung vào việc xây dựng khả năng cạnh tranh cốt lõi và hỗ trợ khách hàng, đối tác cũng như nhà phát triển vận hành AI và thúc đẩy việc tạo ra giá trị thực trong các ngành. Với các dịch vụ đám mây Ascend AI, sức mạnh tính toán AI đáng tin cậy hơn đã giúp làm cho các mô hình lớn trở nên dễ tiếp cận hơn bao giờ hết.

Các mô hình Pangu cũng được tích hợp vào các sản phẩm và dịch vụ của Huawei Cloud nhằm tăng năng suất đáng kể. Lấy ví dụ, Pangu tự động tạo mã và copywriting (công việc viết các nội dung được sao chép một cách có chọn lọc từ các tài liệu khác để phục vụ mục đích tiếp thị, quảng cáo), tăng tốc độ ra mắt sản phẩm và giới thiệu người dùng cho các sản phẩm mới. Dịch vụ khách hàng đám mây nhúng kiến thức ngành và khai thác ý định, tăng hiệu quả của toàn bộ quy trình lên 30% thông qua các phản hồi đầu tiên là AI sau đó là con người.

7. Tái cơ cấu tổ chức và hợp tác

Chỉ dựa vào công nghệ là không đủ. Các tổ chức phải thích ứng với số hóa và sử dụng dữ liệu theo những cách có ý nghĩa. Điều này có thể là một thách thức lớn hơn so với việc triển khai công nghệ ở bước đầu.

Các mỏ khai thác ở Trung Quốc đã bắt đầu hành trình số hóa. Tại mỏ Hongliulin, công nhân điều khiển thiết bị từ xa, không còn phải mạo hiểm cuộc sống của họ làm việc nhiều giờ dưới lòng đất.

Mỏ Hongliulin và Huawei đã hoàn thành việc thu thập dữ liệu, xây dựng hồ dữ liệu và phát triển một nền tảng kỹ thuật số phát triển ít mã, thực hiện các bước đầu tiên hướng tới mục tiêu xây dựng một mỏ với cặp song sinh kỹ thuật số (digital twins). Những nỗ lực này đã đặt nền móng cho một mỏ thông minh tiên tiến trong tương lai.

Kể từ khi thành lập, Nhóm nghiên cứu mỏ Huawei cam kết "tìm kiếm các công nghệ phù hợp cho ngành khai thác mỏ". Dựa trên nền tảng ICT và một hệ sinh thái mở cho sự cộng tác ở các mỏ thông minh, kinh nghiệm đối với kịch bản cụ thể, phần cứng thiết bị và công nghệ AI đã được kết hợp với nhau để tạo ra các tính năng thông minh đáp ứng nhu cầu sử dụng rộng rãi hơn. Trong tương lai, hướng tới mục tiêu xây dựng các mỏ thông minh, Nhóm nghiên cứu mỏ Huawei sẽ tiếp tục đầu tư vào đổi mới công nghệ và hợp tác với các đối tác hệ sinh thái và các tổ chức nghiên cứu trên nền tảng mở.

Trong thời đại công nghệ 4.0, vì lợi ích của toàn ngành công nghiệp khai thác mỏ, đòi hỏi sự sẵn sàng chia sẻ chuyên môn công nghệ và sự hợp tác trong lĩnh vực tiêu chuẩn hóa, tạo điều kiện cho các tiêu chuẩn thống nhất, kiến trúc và thông số kỹ thuật dữ liệu có thể dễ dàng được thực hiện nhằm giải phóng giá trị của mạng Internet công nghiệp mỏ thông minh./.