全球矿业寻求“寒冬突围”

数字技术或许能为矿业生产率提升带来新思路

利用变革性的数字和技术创新，矿业或许能有所突破。在本文中，我们将会阐述若干数字技术。早已有研究对这些技术进行分析，而如今这些技术的成本终于足够低廉，使其能在采矿业中被大规模使用。它们的应用范围包括更全面地认识基本资源、优化原料和设备流程、加强故障预防工作、提高机械化自动化以及实时监控性能。

单独来看，每个条件都具备足够的潜力。而它们的结合意味着潜在安全性和矿业价值捕捉的根本转变。我们会对这些机会进行概述，并提出若干值得矿业人士关注的关键问题。

提高生产力势在必行

分析显示，全球矿产生产率在过去的10年中以每年3.5%的速度递减。而这一趋势在许多类细分产品、地区，以及大部分矿企中都非常明显。尽管人们对其颓势的起因争论不休，但在这一点上已达成共识：由于该行业的前景已经恶化，大多矿企已经搁置或削减扩张计划，甚至重新思考到底是应扩张还是应收缩业务。其结果是，采矿业生产力趋于平缓，甚至在某些地区或某些商品上，生产力开始复苏。

但显然生产力提高的空间是巨大的，将该潜力量化的方法之一是把采矿业与其他行业进行对比，如上游石油、天然气、钢和炼油业。以我们设置的基准为参考，可以观测到在世界范围内，地下开采、露天开采和粉碎研磨的平均全局设备效率(OEE)分别是27%、39%和69%。相比之下，上游石油和天然气的OEE已高达88%，钢业是90%，而炼油业则是92%。

当然，采矿业与其他行业有着诸多不同。它的不确定性相当高，从一开始资源的可开采性评估就充满变数。矿产的开采环境往往极度恶劣，而且位置偏远。不仅如此，光是把工作人员运输到开采现场(不论是空运人员到达矿井、输送人员进入地下或者是运回地面)，就已耗费了大量的宝贵时间。另外，由于矿石大小、硬度不可预测，因此采矿设备不时承受过大的压力，从而导致坍塌事故发生。

但这正是关键所在。想要降低外部压力，智能规划和活动协调是必不可少的。而严明的纪律则能消除矿工自己引发的不确定性。通过降低甚至是尽可能消除矿业特有的风险，矿产生产率将提升一个台阶。

采矿业的转折点

我们相信矿业正处在一个转折点，此时数字技术或许能为不确定性控制、生产率提升带来新思路。以下四类集群技术的大规模使用趋势已日趋显著。

数据、计算能力和连通性

通过在实物中嵌入大量传感器，人们不仅能够获取大量数据进行分析，也能让机器之间实现交流。而这一技术的成本已更低廉、更具可行性;智能电网能够报告数百万家庭的用电情况;当问题出现时，深海油井上的传感器将向控制中心发送警告信号。在2015年，每天产生的数据比2003年一年总和还多，矿业已经能获取大量数据，它们对矿井的了解比以往更精确、更具连续性。

分析与情报

为了更好地整合数据，机器会“学”着提升统计技术。得益于先进的分析能力，人们能利用海量数据集，对未来事件的发生概率进行预测。复杂的采矿任务，如地质建模、日程安排、维修预测，将在智能统计和优化算法的运用领域中占重要地位。

人机对话

智能手机和其他移动设备已让人类的互动对象由同类拓展至机器。消费者在导航、预订的士、监测健康情况方面都已离不开智能手机;而智能设备在工业领域的普及度正急速上升，其中智能眼镜就是一个典型的例子。智能眼镜能为生产线工人提供指引，或是指示他们修理故障设备，加强运作纪律。另一个例子是具备传感器的工作服。这种工作服能够让管理者获取相关危险以及工人身体状况的数据，以此提高工作安全性。

数字—物理转换

我们在机器人领域取得了一定的进展，现在我们能够生产更便宜、高效的全自动设备。在制造行业，工业机器人的成本自1990年至今已下降了50%，而同一时期美国劳动力价格却上升了80%。与此同时，随着人工智能等领域的技术进步，机器人应用范围更加广泛。在矿业，远程通信和辅助控制设备的设备越来越普遍。此外，人们已引进全自动设备来开展牵引、钻井等工作。

综上，这些技术能够让矿产的运营方式发生根本性变革。这种变革不仅体现在利用信息流来降低决策风险，也体现在采取更集中化、机械化的运作方式来降低操作风险。

未来业绩

我们的观点是，当把这些技术作为一个整体嵌入采矿产业链时，其最大价值才得以发挥，接下来我们分析它能创造哪些价值体。

对资源的基础认识

几乎没有什么问题能这般刺激矿企高管的神经：如果你能准确知道地下矿石的构成与位置，那将如何?过去，从勘探到短期开采计划，资源的挖掘过程往往被组织边界、数据来源和地质模型切分成若干细小环节。但现在，矿工能够通过在线取样，以及结合矿体模型信息与炮孔钻数据，更好地了解资源。

整合开采数据的统计技术能提高发现矿石的可能性，加深目标的钻井深度，以最大限度地获取信息收益。人们把地质信息与更优、更具普遍性的规律结合，能优化钻井和爆破模式，创建一个可执行的矿山计划，同时把质量问题扼杀于摇篮之中。

材料与设备流动的优化

本质上，矿业的供应链是多个固定与移动设备的交互系统。工具和指标如OEE，是业务改进的基础，但它们无法掌握系统的复杂性。实时数据和更好的分析工程让日程安排以及设备、土地使用步伐加快。例如，在矿井之中，将传统的调度和智能算法结合能使效率最大化。又如，在加工厂中，许多工厂运营者对产量驱动因素的理解存在盲点。而新型数学技术则能寻找二阶和三阶变量之间的隐藏关系，来解决这一问题。我们已经发现，运用了这一技术的工厂，其黄金、镍、磷酸盐和其他矿物质的产量提高了3至10个百分点。

改进预测

矿产企业具有收集大量钻头、卡车、加工厂和火车数据的传统。但这些数据并没有得到充分利用。在某些情况下，矿企对信息的利用率只有1%，甚至更少。运用这些信息能够计算特殊部件发生故障的概率，而不是基于传统的时间计算法来减少维护费用，防止意外发生。

提高机械自动化程度

自动化能够降低运营成本，加强操作纪律，并且保障工作人员的人身安全。有的技术，特别是自动化运输和钻井，已经实现了大规模商业化。而另一些技术，特别是自动爆破和铲除，还处于实验阶段。我们分析认为，运输自动化带来的经济效益是巨大的——持有的总成本将降低15%—40%。具体的下降幅度取决于劳动力成本，因为关于坑配置、设备配置和操作转换的设计必须由工作人员亲自决定，另外，我们认为采矿自动化能够减少最危险矿区的一半的劳动力。

实时表现监控

实时数据的优势之一在于，在采矿过程中，人们能每分每秒都掌握设备的情况与具体位置，尤其是能确认项目是否照计划进行。实时管控技术赋予了运作管理一层新的含义，让运作管理不再只是制定月度目标，而是关注情况的变化以及计划的实施情况。此外，实时数据与操作中心不仅让即时反馈成为可能，同时也让操作中心的决策更加周全细致。这样中心能让整条产业链，而不是某个细分环节的价值最大化。这种性能一方面能用于监测意外，来提高安全性;另一方面能够保证设备的高利用率，同时降低计划的实施成本。

每个条件都看似容易实现，但只有作为整体被共同利用时，它们才能发挥出最大的价值。有三个原因可以解释这一论点。

首先，自动化所需的物理技术提供了实时信息流，这是人们更深入了解情况的基础。对自动化的投资完美地完成了，同时，人们也投资了那些为更优决策而打造的系统与工具。

其次，这些决策最终会反馈给全自动机器，而不是人类操作员。这一封闭环的真实价值在于它的学习功能——持续的决策记录，与学习算法的机器共事，将不断从每次迭代中获得更优的结果。

最后，一旦系统的某部分建立于数字化平台，实在的利益或是网络效应，将延长其至整个供应链。决策算法可用的数据越多，它就越高效;运作活动越是能被系统化地记录，这些数据将越珍贵;决策算法的范围越广，运算结果就越能反映最佳的商业结果。

被充分整合的自动化矿业供应链这一概念，或许在未来也无法获得全世界的认同，但是它早已不局限于采矿的科学范畴——它是一系列技术部署的逻辑终点，而矿企不过是发起者罢了。另外，在降低与管控风险方面，它几乎是矿企的最佳选择。同时，它既能加强人员安全，也能保证生产率。因此，我们认为它是必然的目标。问题在于，我们要多久才能到达目的地。

扬帆起航

捕捉数字创新价值代表着采矿业观念、战略、操作模式和性能的根本性转变。尤其值得关注的是，矿业的价值创造评价重点将不是物料运输，而是如何收集、分析，以及根据信息来提高产量。这是一个艰难的转变，而且只有在行业领导者认为这一变革前景诱人时，矿企转型才能成功。我们的分析结果表明，这一机遇带来的收益相当可观——在2025年大约能给全球带来3700亿美元的经济利益。这个数额大约是2025年全球矿业成本的17%。

释放价值的关键在于，人们视创新为涵盖商业各方面的行动，而不仅仅是一种技术上的努力。实际上，许多技术难题已经被攻破了。对下一代采矿业领导者来说，能否抓住这一机遇才是真正的挑战。

技术是自身的终结者还是扎根于价值创造之中

矿企必须抵住诱惑，不能以牺牲价值为代价而盲目地追求智能。建立能够整合商业难题与技术应用的系统绝非易事，成功的诀窍是，必须拥有一个既知采矿操作技术，又通晓新技术整合的团队。

技术是未来更大更好的工具还是运作模式上的根本转换

若仅仅是把技术作为减少直接计数的新一代工具，那企业恐怕会错失整合实时数据与决策的良机。从中心计划到实操现场，从矿井到港口的全方位运作，数据与决策的整合任务意味着，工作人员将扮演系统工程师的角色，而不是泥土的搬运工。

人们的转变会有多高效

通过我们跨行业的大数据研究，我们认为技术——数据、分析和系统只是答案的一部分，过程和人员的改变是不可或缺的。只有如此，技术和方法才能被有效运用。成功的矿业人员将会以整体思维来看数据、看系统、看核心过程，乃至看人员能力。他们清醒意识到，只有人们工作与决策的方式改变，新技术才能产生价值。

在初始阶段，管理效果会如何

盈利是优先考虑的因素，随后是价值展现，以及从技术中提取价值能力的建设。与此同时，大量矿企需要改变其传统的控制系统、IT系统和数据体系，以便大规模实施新技术。

适应情况会如何

许多矿企往往没有明确创新的管理者。不仅如此，若是仅凭借现有的能力，或是运用目前的记分卡、指标和运算来捕捉新机遇，似乎只会让企业延续现状。要实现转变，矿企必须明确负责创新的高管，重新定义身怀技能高管的角色，并且重新设计计划，来为创新创造空间。

从矿产资源到设备压力再到天气，采矿业总是被贴着不确定性和多变的标签。这些因素是企业运作的核心，要在采矿业新时代胜出，关键就在于企业能否清醒地意识到，这一时代终将到来。具体而言，通过正确的投资，企业可以减少甚至是消除不确定性。随着时代发展，矿工将成为一个对知识有所要求的职业，尽管其面临的问题不变，但是解决方法却大相径庭。现在能意识到这一转变，并且率先成功转型的企业，将会是未来的王者。(本文编译自http://www.mckinsey.com)

责任编辑：白岚