全球矿业寻求“寒冬突围”

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年中以每年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分别是和相比之下上游石油和天然气的OEE已高达钢业是而炼油业则是

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年每天产生的数据比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年至今已下降了而同一时期美国劳动力价格却上升了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至个百分点

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年大约能给全球带来亿美元的经济利益这个数额大约是年全球矿业成本的

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