Sự hội tụ của trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT), công nghệ bản sao số (digital twin) và các hệ thống tự động hóa đang làm thay đổi căn bản phương thức tổ chức và vận hành hoạt động khai thác mỏ. Từ mô hình sản xuất phụ thuộc nhiều vào lao động thủ công, ngành khai khoáng đang chuyển dịch sang các mỏ thông minh, nơi dữ liệu trở thành nền tảng cho mọi quyết định vận hành và tối ưu hóa sản xuất.

Chuyển đổi từ khai thác truyền thống sang mỏ thông minh - xu thế tất yếu của ngành khai khoáng. Ảnh: Aimix Group

Chuyển đổi số - xu thế tất yếu của ngành khai khoáng

Trong bối cảnh nhu cầu đối với các khoáng sản quan trọng phục vụ chuyển dịch năng lượng và sản xuất xe điện không ngừng gia tăng, ngành khai khoáng toàn cầu đang đứng trước áp lực phải nâng cao năng suất, tối ưu hóa chi phí, bảo đảm an toàn lao động và giảm tác động đến môi trường. Những yêu cầu đó đang thúc đẩy quá trình chuyển đổi từ mô hình khai thác truyền thống sang các "mỏ thông minh" - nơi dữ liệu, AI và tự động hóa được tích hợp xuyên suốt từ khâu thăm dò, khai thác, chế biến đến quản lý vận hành.

Khái niệm "mỏ thông minh" không chỉ đơn thuần là việc đưa các thiết bị hiện đại vào khai trường. Đây là mô hình khai thác dựa trên dữ liệu, trong đó các hệ thống cảm biến, IoT, AI, điện toán đám mây, bản sao số và thiết bị tự hành được kết nối thành một hệ thống thống nhất, cho phép giám sát, phân tích và tối ưu hóa hoạt động sản xuất theo thời gian thực. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể nâng cao hiệu quả khai thác, giảm tiêu hao năng lượng, kéo dài tuổi thọ thiết bị và hạn chế rủi ro đối với người lao động.

Xu hướng này diễn ra trong bối cảnh ngành khai khoáng đang phải đối mặt với nhiều thách thức mang tính dài hạn. Tại nhiều khu vực, chất lượng quặng có xu hướng suy giảm. Trong khi đó, nhiều mỏ nằm ở vùng sâu, vùng xa với điều kiện địa chất ngày càng phức tạp, khiến chi phí đầu tư và vận hành gia tăng. Song song với đó là áp lực cắt giảm phát thải khí nhà kính, sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn và đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường, xã hội và quản trị (ESG) đang ngày càng khắt khe.

Không chỉ vậy, sự thiếu hụt lao động có tay nghề tại nhiều quốc gia cũng đang trở thành một rào cản đối với hoạt động khai thác. Việc ứng dụng các hệ thống điều khiển từ xa, thiết bị tự hành và trung tâm điều hành tập trung được xem là một trong những giải pháp giúp doanh nghiệp duy trì sản xuất, đồng thời giảm số lượng nhân sự phải làm việc trực tiếp trong môi trường tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn.

Dự báo thị trường khai thác thông minh giai đoạn 2026 - 2036

Thị trường khai thác thông minh bao gồm các công nghệ và giải pháp như hệ thống khoan và vận tải tự động, nền tảng bảo trì dự đoán ứng dụng AI, bản sao số, phần mềm lập kế hoạch mỏ, mạng cảm biến IoT, hạ tầng truyền thông 5G/LTE chuyên dụng và các nền tảng điều hành thông minh nhằm tối ưu hóa hoạt động khai thác.

Theo báo cáo của Future Market Insights (FMI), quy mô thị trường khai thác thông minh toàn cầu được dự báo đạt khoảng 20,5 tỷ USD vào năm 2026 và tăng lên 57,7 tỷ USD vào năm 2036, tương ứng với tốc độ tăng trưởng kép bình quân (CAGR) khoảng 10,9%/năm. Điều này cho thấy chuyển đổi số không còn là xu hướng mang tính thử nghiệm mà đang trở thành định hướng phát triển dài hạn của ngành khai khoáng. Theo FMI, thị trường đang chuyển dịch theo mô hình khai thác được điều khiển bằng phần mềm, trong đó AI, bản sao số và các hệ thống tự động được tích hợp trên nền tảng thống nhất để tối ưu hóa sản xuất theo thời gian thực và thực hiện bảo trì dự đoán trên phạm vi toàn mỏ.

Trong phân khúc thiết bị tự động, xe tải tự hành được dự báo tiếp tục giữ vai trò chủ đạo nhờ khả năng giảm chi phí vận hành và nâng cao an toàn. Bên cạnh đó, các hệ thống khoan tự động và thiết bị xúc, bốc, vận tải ngầm cũng ngày càng được triển khai rộng rãi nhằm nâng cao năng suất và giảm sự hiện diện của con người trong môi trường làm việc nguy hiểm. Chẳng hạn, Rio Tinto đã ứng dụng giàn khoan lỗ nổ tự động để nâng cao hiệu quả khai thác và cải thiện an toàn lao động, trong khi hệ thống DISPATCH Underground của nhà phát triển Modular Mining Systems (thuộc Komatsu) giúp quản lý đội xe hầm lò theo thời gian thực, tăng cường khả năng điều phối và giảm thời gian dừng thiết bị.

Xu hướng tự động hóa cũng gắn liền với mục tiêu giảm phát thải và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Fortescue Metals Group đang hợp tác với Liebherr trong dự án trị giá 2,8 tỷ USD nhằm chuyển đổi khoảng hai phần ba đội xe khai thác sang công nghệ pin không phát thải. Dự án bao gồm 360 xe tải điện, 55 máy xúc và 60 máy ủi, tất cả đều được thiết kế để vận hành tự động, cho thấy xu hướng kết hợp giữa điện hóa và tự động hóa đang ngày càng rõ nét trong ngành khai khoáng.

Bên cạnh thiết bị, các hệ thống thông minh đang trở thành động lực tăng trưởng quan trọng của thị trường. FMI dự báo đến năm 2026, phân khúc hệ thống thông minh sẽ chiếm khoảng 52% thị phần, cao hơn nhóm phần cứng (48%), phản ánh xu hướng chuyển dịch từ đầu tư thiết bị sang khai thác giá trị của dữ liệu và phần mềm. Các nền tảng ứng dụng AI, học máy và phân tích dữ liệu trên nền tảng đám mây đang được sử dụng ngày càng nhiều trong bảo trì dự đoán, quản lý đội xe và tối ưu hóa hoạt động khai thác. Chương trình Mine of the Future của Rio Tinto hay sáng kiến FutureSmart Mining™ của Anglo American là những ví dụ tiêu biểu về việc ứng dụng dữ liệu và AI để nâng cao năng suất, giảm chi phí và hướng tới khai thác bền vững.

Nhìn chung, tăng trưởng của thị trường khai thác thông minh được thúc đẩy bởi nhu cầu nâng cao năng suất, bảo đảm an toàn lao động, cải thiện hiệu quả năng lượng và đáp ứng các mục tiêu giảm phát thải. Cùng với sự phát triển của AI, IoT và các nền tảng khai thác số, các doanh nghiệp khai khoáng đang đẩy nhanh quá trình số hóa và tự động hóa trên quy mô lớn, tạo nền tảng cho thế hệ mỏ thông minh có hiệu quả vận hành cao hơn, chi phí thấp hơn và tác động môi trường được kiểm soát tốt hơn.

Các quốc gia dẫn đầu thị trường khai thác thông minh toàn cầu

Sự phát triển của thị trường khai thác thông minh đang được dẫn dắt bởi các quốc gia có ngành khai khoáng quy mô lớn hoặc sở hữu năng lực công nghệ cao. Mặc dù có lợi thế khác nhau, các quốc gia này đều tập trung đầu tư vào AI, tự động hóa, IoT, bản sao số và phân tích dữ liệu nhằm nâng cao năng suất, bảo đảm an toàn và hướng tới khai thác bền vững.

Mỹ là một trong những thị trường lớn nhất nhờ hệ sinh thái doanh nghiệp công nghệ và khai khoáng phát triển, với sự hiện diện của Caterpillar, Komatsu, Newmont Corporation và Freeport-McMoRan. Các doanh nghiệp tại đây đẩy mạnh ứng dụng xe tự hành, IoT, giám sát thời gian thực và bảo trì dự đoán, đồng thời gia tăng đầu tư vào khai thác các khoáng sản quan trọng phục vụ ngành xe điện.

Trung Quốc và Australia là hai quốc gia đi đầu trong triển khai mỏ thông minh ở quy mô lớn. Trung Quốc đầu tư mạnh vào AI, tự động hóa và hạ tầng số cho khai thác, đồng thời phát triển các giải pháp thông minh với sự tham gia của Huawei và Baidu. Trong khi đó, Australia nổi bật với việc ứng dụng xe tải tự hành, trung tâm điều hành từ xa, AI và bản sao số tại các mỏ của BHP và Rio Tinto, kết hợp với các giải pháp sử dụng năng lượng sạch nhằm giảm phát thải.

Tại Nhật Bản và Hàn Quốc, lợi thế về robot, AI, IoT và mạng 5G đang được chuyển hóa thành các giải pháp khai thác thông minh thế hệ mới. Hitachi, Komatsu, Hyundai và Samsung Heavy Industries phát triển các hệ thống tự động cho khoan, vận tải và giám sát thiết bị, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với kim loại đất hiếm và vật liệu sản xuất pin.

Ở châu Âu, xu hướng phát triển mỏ thông minh gắn chặt với mục tiêu chuyển đổi xanh và phát triển bền vững. Vương quốc Anh, Đức, Pháp và Ý đều thúc đẩy ứng dụng AI, bản sao số, phân tích dữ liệu và tự động hóa để nâng cao hiệu quả khai thác, đồng thời đầu tư vào thiết bị điện, công nghệ tiết kiệm năng lượng và các giải pháp tăng cường khả năng truy xuất nguồn gốc khoáng sản. Các doanh nghiệp như Rio Tinto (ở Anh), Dassault Systèmes (Pháp), Siemens, Bosch (Đức) và Prysmian Group (Ý) đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các công nghệ phục vụ khai thác thông minh.

So với các quốc gia trên, New Zealand vẫn đang ở giai đoạn đầu của quá trình chuyển đổi, nhưng đã bắt đầu thúc đẩy khai thác xanh thông qua việc ứng dụng AI trong thăm dò khoáng sản, phân tích không gian địa lý, bản sao số và các công nghệ giám sát từ xa nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và tính minh bạch của chuỗi cung ứng.

Nhìn chung, mặc dù có những định hướng phát triển khác nhau, các quốc gia dẫn đầu đều đang chuyển dịch từ tự động hóa đơn lẻ sang xây dựng hệ sinh thái mỏ thông minh tích hợp, trong đó AI, dữ liệu thời gian thực và các nền tảng số trở thành nền tảng cho việc tối ưu hóa vận hành, nâng cao an toàn và giảm phát thải trong ngành khai khoáng.

Đánh giá rủi ro và triển vọng của thị trường khai thác thông minh

Mặc dù được đánh giá có tiềm năng tăng trưởng mạnh trong thập niên tới, quá trình phát triển mỏ thông minh vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Chi phí đầu tư ban đầu lớn, việc tích hợp các công nghệ mới vào hệ thống hiện hữu, nguy cơ mất an toàn an ninh mạng và yêu cầu về nguồn nhân lực chất lượng cao vẫn là những rào cản đáng kể đối với quá trình chuyển đổi số trong ngành khai khoáng. Bên cạnh đó, những biến động của chuỗi cung ứng toàn cầu, tình trạng thiếu hụt linh kiện công nghệ, căng thẳng địa chính trị, biến động giá nguyên liệu và các yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt về môi trường, an toàn và bảo vệ dữ liệu cũng làm gia tăng rủi ro trong quá trình triển khai các dự án mỏ thông minh.

Tuy nhiên, xét trong dài hạn, xu hướng phát triển của mỏ thông minh được đánh giá là khó có thể đảo ngược. Nếu cơ giới hóa từng tạo nên bước ngoặt về năng suất của ngành khai khoáng trong thế kỷ XX thì AI, dữ liệu lớn (Big Data), Internet vạn vật (IoT), bản sao số (digital twin) và tự động hóa đang mở ra một giai đoạn phát triển mới, trong đó dữ liệu trở thành một nguồn lực quan trọng, giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả quản trị, tối ưu hóa sản xuất, giảm chi phí, tăng cường an toàn và hướng tới khai thác bền vững.

Đối với Việt Nam, chuyển đổi số đang trở thành một trong những định hướng quan trọng của ngành công nghiệp mỏ. Trong bối cảnh cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư đang làm thay đổi sâu sắc phương thức sản xuất trên toàn cầu, mỏ thông minh không còn là một lựa chọn về công nghệ mà đang dần trở thành xu hướng phát triển tất yếu của ngành khai khoáng. Việc chủ động nắm bắt và từng bước làm chủ các công nghệ cốt lõi sẽ là yếu tố quan trọng quyết định năng lực cạnh tranh và sự phát triển bền vững của ngành khai khoáng Việt Nam trong những thập niên tới./.