數字技術或許能為礦業(yè)生產率提升帶來新思路

　　利用變革性的數字和技術創(chuàng)新，礦業(yè)或許能有所突破。在本文中，我們將會闡述若干數字技術。早已有研究對這些技術進行分析，而如今這些技術的成本終于足夠低廉，使其能在采礦業(yè)中被大規(guī)模使用。它們的應用范圍

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包括更全面地認識基本資源、優(yōu)化原料和設備流程、加強故障預防工作、提高機械化自動化以及實時監(jiān)控性能。

　　單獨來看，每個條件都具備足夠的潛力。而它們的結合意味著潛在安全性和礦業(yè)價值捕捉的根本轉變。我們會對這些機會進行概述，并提出若干值得礦業(yè)人士關注的關鍵問題。

　　提高生產力勢在必行

　　分析顯示，全球礦產生產率在過去的10年中以每年3.5%的速度遞減。而這一趨勢在許多類細分產品、地區(qū)，以及大部分礦企中都非常明顯。盡管人們對其頹勢的起因爭論不休，但在這一點上已達成共識：由于該行業(yè)的前景已經惡化，大多礦企已經擱置或削減擴張計劃，甚至重新思考到底是應擴張還是應收縮業(yè)務。其結果是，采礦業(yè)生產力趨于平緩，甚至在某些地區(qū)或某些商品上，生產力開始復蘇。

　　但顯然生產力提高的空間是巨大的，將該潛力量化的方法之一是把采礦業(yè)與其他行業(yè)進行對比，如上游石油、天然氣、鋼和煉油業(yè)。以我們設置的基準為參考，可以觀測到在世界范圍內，地下開采、露天開采和粉碎研磨的平均全局設備效率(OEE)分別是27%、39%和69%。相比之下，上游石油和天然氣的OEE已高達88%，鋼業(yè)是90%，而煉油業(yè)則是92%。

　　當然，采礦業(yè)與其他行業(yè)有著諸多不同。它的不確定性相當高，從一開始資源的可開采性評估就充滿變數。礦產的開采環(huán)境往往極度惡劣，而且位置偏遠。不僅如此，光是把工作人員運輸到開采現(xiàn)場(不論是空運人員到達礦井、輸送人員進入地下或者是運回地面)，就已耗費了大量的寶貴時間。另外，由于礦石大小、硬度不可預測，因此采礦設備不時承受過大的壓力，從而導致坍塌事故發(fā)生。

　　但這正是關鍵所在。想要降低外部壓力，智能規(guī)劃和活動協(xié)調是必不可少的。而嚴明的紀律則能消除礦工自己引發(fā)的不確定性。通過降低甚至是盡可能消除礦業(yè)特有的風險，礦產生產率將提升一個臺階。

　　采礦業(yè)的轉折點

　　我們相信礦業(yè)正處在一個轉折點，此時數字技術或許能為不確定性控制、生產率提升帶來新思路。以下四類集群技術的大規(guī)模使用趨勢已日趨顯著。

　　數據、計算能力和連通性

　　通過在實物中嵌入大量傳感器，人們不僅能夠獲取大量數據進行分析，也能讓機器之間實現(xiàn)交流。而這一技術的成本已更低廉、更具可行性;智能電網能夠報告數百萬家庭的用電情況;當問題出現(xiàn)時，深海油井上的傳感器將向控制中心發(fā)送警告信號。在2015年，每天產生的數據比2003年一年總和還多，礦業(yè)已經能獲取大量數據，它們對礦井的了解比以往更精確、更具連續(xù)性。

　　分析與情報

　　為了更好地整合數據，機器會“學”著提升統(tǒng)計技術。得益于先進的分析能力，人們能利用海量數據集，對未來事件的發(fā)生概率進行預測。復雜的采礦任務，如地質建模、日程安排、維修預測，將在智能統(tǒng)計和優(yōu)化算法的運用領域中占重要地位。

　　人機對話

　　智能手機和其他移動設備已讓人類的互動對象由同類拓展至機器。消費者在導航、預訂的士、監(jiān)測健康情況方面都已離不開智能手機;而智能設備在工業(yè)領域的普及度正急速上升，其中智能眼鏡就是一個典型的例子。智能眼鏡能為生產線工人提供指引，或是指示他們修理故障設備，加強運作紀律。另一個例子是具備傳感器的工作服。這種工作服能夠讓管理者獲取相關危險以及工人身體狀況的數據，以此提高工作安全性。

　　數字—物理轉換

　　我們在領域取得了一定的進展，現(xiàn)在我們能夠生產更便宜、高效的全自動設備。在制造行業(yè)，工業(yè)機器人的成本自1990年至今已下降了50%，而同一時期美國勞動力價格卻上升了80%。與此同時，隨著人工智能等領域的技術進步，機器人應用范圍更加廣泛。在礦業(yè)，遠程通信和輔助控制設備的設備越來越普遍。此外，人們已引進全自動設備來開展牽引、鉆井等工作。

　　綜上，這些技術能夠讓礦產的運營方式發(fā)生根本性變革。這種變革不僅體現(xiàn)在利用信息流來降低決策風險，也體現(xiàn)在采取更集中化、機械化的運作方式來降低操作風險。

　　未來業(yè)績

　　我們的觀點是，當把這些技術作為一個整體嵌入采礦產業(yè)鏈時，其最大價值才得以發(fā)揮，接下來我們分析它能創(chuàng)造哪些價值體。

　　對資源的基礎認識

　　幾乎沒有什么問題能這般刺激礦企高管的神經：如果你能準確知道地下礦石的構成與位置，那將如何?過去，從勘探到短期開采計劃，資源的挖掘過程往往被組織邊界、數據來源和地質模型切分成若干細小環(huán)節(jié)。但現(xiàn)在，礦工能夠通過在線取樣，以及結合礦體模型信息與炮孔鉆數據，更好地了解資源。

　　整合開采數據的統(tǒng)計技術能提高發(fā)現(xiàn)礦石的可能性，加深目標的鉆井深度，以最大限度地獲取信息收益。人們把地質信息與更優(yōu)、更具普遍性的規(guī)律結合，能優(yōu)化鉆井和爆破模式，創(chuàng)建一個可執(zhí)行的礦山計劃，同時把質量問題扼殺于搖籃之中。

　　材料與設備流動的優(yōu)化

　　本質上，礦業(yè)的供應鏈是多個固定與移動設備的交互系統(tǒng)。工具和指標如OEE，是業(yè)務改進的基礎，但它們無法掌握系統(tǒng)的復雜性。實時數據和更好的分析工程讓日程安排以及設備、土地使用步伐加快。例如，在礦井之中，將傳統(tǒng)的調度和智能算法結合能使效率最大化。又如，在加工廠中，許多工廠運營者對產量驅動因素的理解存在盲點。而新型數學技術則能尋找二階和三階變量之間的隱藏關系，來解決這一問題。我們已經發(fā)現(xiàn)，運用了這一技術的工廠，其黃金、鎳、磷酸鹽和其他礦物質的產量提高了3至10個百分點。

　　改進預測

　　礦產企業(yè)具有收集大量鉆頭、卡車、加工廠和火車數據的傳統(tǒng)。但這些數據并沒有得到充分利用。在某些情況下，礦企對信息的利用率只有1%，甚至更少。運用這些信息能夠計算特殊部件發(fā)生故障的概率，而不是基于傳統(tǒng)的時間計算法來減少維護費用，防止意外發(fā)生。

　　提高機械自動化程度

　　自動化能夠降低運營成本，加強操作紀律，并且保障工作人員的人身安全。有的技術，特別是自動化運輸和鉆井，已經實現(xiàn)了大規(guī)模商業(yè)化。而另一些技術，特別是自動爆破和鏟除，還處于實驗階段。我們分析認為，運輸自動化帶來的經濟效益是巨大的——持有的總成本將降低15%—40%。具體的下降幅度取決于勞動力成本，因為關于坑配置、設備配置和操作轉換的設計必須由工作人員親自決定，另外，我們認為采礦自動化能夠減少最危險礦區(qū)的一半的勞動力。

　　實時表現(xiàn)監(jiān)控

　　實時數據的優(yōu)勢之一在于，在采礦過程中，人們能每分每秒都掌握設備的情況與具體位置，尤其是能確認項目是否照計劃進行。實時管控技術賦予了運作管理一層新的含義，讓運作管理不再只是制定月度目標，而是關注情況的變化以及計劃的實施情況。此外，實時數據與操作中心不僅讓即時反饋成為可能，同時也讓操作中心的決策更加周全細致。這樣中心能讓整條產業(yè)鏈，而不是某個細分環(huán)節(jié)的價值最大化。這種性能一方面能用于監(jiān)測意外，來提高安全性;另一方面能夠保證設備的高利用率，同時降低計劃的實施成本。

　　每個條件都看似容易實現(xiàn)，但只有作為整體被共同利用時，它們才能發(fā)揮出最大的價值。有三個原因可以解釋這一論點。

　　首先，自動化所需的物理技術提供了實時信息流，這是人們更深入了解情況的基礎。對自動化的投資完美地完成了，同時，人們也投資了那些為更優(yōu)決策而打造的系統(tǒng)與工具。

　　其次，這些決策最終會反饋給全自動機器，而不是人類操作員。這一封閉環(huán)的真實價值在于它的學習功能——持續(xù)的決策記錄，與學習算法的機器共事，將不斷從每次迭代中獲得更優(yōu)的結果。

　　最后，一旦系統(tǒng)的某部分建立于數字化平臺，實在的利益或是網絡效應，將延長其至整個供應鏈。決策算法可用的數據越多，它就越高效;運作活動越是能被系統(tǒng)化地記錄，這些數據將越珍貴;決策算法的范圍越廣，運算結果就越能反映最佳的商業(yè)結果。

　　被充分整合的自動化礦業(yè)供應鏈這一概念，或許在未來也無法獲得全世界的認同，但是它早已不局限于采礦的科學范疇——它是一系列技術部署的邏輯終點，而礦企不過是發(fā)起者罷了。另外，在降低與管控風險方面，它幾乎是礦企的最佳選擇。同時，它既能加強人員安全，也能保證生產率。因此，我們認為它是必然的目標。問題在于，我們要多久才能到達目的地。

　　揚帆起航

　　捕捉數字創(chuàng)新價值代表著采礦業(yè)觀念、戰(zhàn)略、操作模式和性能的根本性轉變。尤其值得關注的是，礦業(yè)的價值創(chuàng)造評價重點將不是物料運輸，而是如何收集、分析，以及根據信息來提高產量。這是一個艱難的轉變，而且只有在行業(yè)領導者認為這一變革前景誘人時，礦企轉型才能成功。我們的分析結果表明，這一機遇帶來的收益相當可觀——在2025年大約能給全球帶來3700億美元的經濟利益。這個數額大約是2025年全球礦業(yè)成本的17%。

　　釋放價值的關鍵在于，人們視創(chuàng)新為涵蓋商業(yè)各方面的行動，而不僅僅是一種技術上的努力。實際上，許多技術難題已經被攻破了。對下一代采礦業(yè)領導者來說，能否抓住這一機遇才是真正的挑戰(zhàn)。

　　技術是自身的終結者還是扎根于價值創(chuàng)造之中

　　礦企必須抵住誘惑，不能以犧牲價值為代價而盲目地追求智能。建立能夠整合商業(yè)難題與技術應用的系統(tǒng)絕非易事，成功的訣竅是，必須擁有一個既知采礦操作技術，又通曉新技術整合的團隊。

　　技術是未來更大更好的工具還是運作模式上的根本轉換

　　若僅僅是把技術作為減少直接計數的新一代工具，那企業(yè)恐怕會錯失整合實時數據與決策的良機。從中心計劃到實操現(xiàn)場，從礦井到港口的全方位運作，數據與決策的整合任務意味著，工作人員將扮演系統(tǒng)工程師的角色，而不是泥土的搬運工。

　　人們的轉變會有多高效

　　通過我們跨行業(yè)的大數據研究，我們認為技術——數據、分析和系統(tǒng)只是答案的一部分，過程和人員的改變是不可或缺的。只有如此，技術和方法才能被有效運用。成功的礦業(yè)人員將會以整體思維來看數據、看系統(tǒng)、看核心過程，乃至看人員能力。他們清醒意識到，只有人們工作與決策的方式改變，新技術才能產生價值。

　　在初始階段，管理效果會如何

　　盈利是優(yōu)先考慮的因素，隨后是價值展現(xiàn)，以及從技術中提取價值能力的建設。與此同時，大量礦企需要改變其傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)、IT系統(tǒng)和數據體系，以便大規(guī)模實施新技術。

　　適應情況會如何

　　許多礦企往往沒有明確創(chuàng)新的管理者。不僅如此，若是僅憑借現(xiàn)有的能力，或是運用目前的記分卡、指標和運算來捕捉新機遇，似乎只會讓企業(yè)延續(xù)現(xiàn)狀。要實現(xiàn)轉變，礦企必須明確負責創(chuàng)新的高管，重新定義身懷技能高管的角色，并且重新設計計劃，來為創(chuàng)新創(chuàng)造空間。

　　從礦產資源到設備壓力再到天氣，采礦業(yè)總是被貼著不確定性和多變的標簽。這些因素是企業(yè)運作的核心，要在采礦業(yè)新時代勝出，關鍵就在于企業(yè)能否清醒地意識到，這一時代終將到來。具體而言，通過正確的投資，企業(yè)可以減少甚至是消除不確定性。隨著時代發(fā)展，礦工將成為一個對知識有所要求的職業(yè)，盡管其面臨的問題不變，但是解決方法卻大相徑庭。現(xiàn)在能意識到這一轉變，并且率先成功轉型的企業(yè)，將會是未來的王者。