數(shù)字化礦企的“道”與“術(shù)”

文 | 王宇 章怡雋

作者分別系科爾尼管理咨詢公司合伙人、董事

我國礦企的海外資源布局迎來重大的發(fā)展機遇。過去10年，中國礦企開啟了大規(guī)模“走出去”的篇章，啟動海外礦山資源的兼并擴張之路。隨著之后緊鑼密鼓的達產(chǎn)投產(chǎn)，國內(nèi)礦企向世界展示了中國速度。

在經(jīng)歷爬坡后，國內(nèi)領(lǐng)先礦企的領(lǐng)導(dǎo)層逐漸將工作重心回歸到企業(yè)管理本身。提倡降本增效、精益管理；擁抱數(shù)字礦山，趕上潮流。然而，把國內(nèi)礦企礦山項目與世界領(lǐng)先同類礦企項目的運營指標一經(jīng)對比，我們不難得出一個簡單的結(jié)論：國內(nèi)礦企對礦山的管理尚處于粗放階段，運營效率尚低、礦山間的協(xié)同性差及總部與區(qū)域的管理分散或脫節(jié)、運營數(shù)據(jù)基礎(chǔ)薄弱。更多的企業(yè)仍處于清洗盤剝海量運營數(shù)據(jù)的階段。一些領(lǐng)先嘗試擁抱數(shù)字化的礦企，嘗試引入機器人爆破，借助技術(shù)提高礦山安全，但離真正意義上的數(shù)字化礦山管理相去甚遠。經(jīng)驗告訴我們，成功實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)僅占所有嘗試數(shù)字化轉(zhuǎn)型企業(yè)的20%。

目前，國內(nèi)礦企數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨著三大挑戰(zhàn)：認為數(shù)字化轉(zhuǎn)型就是上系統(tǒng)；缺乏統(tǒng)籌安排，各礦山分別上系統(tǒng)；各礦山數(shù)據(jù)系統(tǒng)不兼容、采集流程不一致、統(tǒng)計口徑不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)信息不完整，導(dǎo)致輸出的數(shù)據(jù)不具備可比性，無法協(xié)助總部決策。

礦業(yè)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之根本是通過數(shù)字化技術(shù)，加快決策速度，提高決策質(zhì)量，最終提高生產(chǎn)力，創(chuàng)造更大的價值。如何吸取過去管理經(jīng)驗不足的教訓(xùn)，運用國際領(lǐng)先礦山運營管理經(jīng)驗，借助數(shù)字化手段，提高海外礦山的專業(yè)化管理水平，并在保障供應(yīng)且合規(guī)的兩大核心前提下，最大化投資價值，將是未來國內(nèi)礦企實現(xiàn)中國國際礦業(yè)大格局，提升礦山競爭力的首要目標。

然而，通過數(shù)字化實現(xiàn)可持續(xù)的生產(chǎn)力提升需要以價值為導(dǎo)向的統(tǒng)一方法。該方法需要領(lǐng)導(dǎo)層的重點支持和整個組織的文化轉(zhuǎn)型。認識到這一點并且現(xiàn)在就開始數(shù)字化轉(zhuǎn)型的公司將成為未來贏家。

通過數(shù)字化技術(shù)，采礦業(yè)務(wù)的利潤可在2-3年內(nèi)提高20-45%

全球采礦業(yè)的傳統(tǒng)發(fā)展方式有兩種：一是擴大業(yè)務(wù)規(guī)模，二是采用分離技術(shù)提高生產(chǎn)力。但隨著采礦業(yè)整體環(huán)境日益艱難，礦業(yè)公司規(guī)模經(jīng)濟效益觸頂，很多公司開始探索新的方法提高運營效率。

數(shù)字化技術(shù)可大幅提高各環(huán)節(jié)的效率——從勘探、開發(fā)到供應(yīng)、生產(chǎn)、配送、銷售、交易，甚至閉礦等環(huán)節(jié)。事實上，可以收集和傳遞精準信息的技術(shù)可以為礦業(yè)公司帶來大量機會，使礦業(yè)公司做出更加嚴謹?shù)臎Q策，提高資本回報率。

采礦業(yè)務(wù)復(fù)雜性較高，如規(guī)模龐大、安全要求高、地理位置偏遠以及環(huán)境影響大等，因此數(shù)字化轉(zhuǎn)型在采礦業(yè)似乎極具挑戰(zhàn)。但是全球五大頂級采礦企業(yè)都已投資啟動數(shù)字化建設(shè)，很多甚至已經(jīng)開始取得顯著成效。筆者曾為全球最大的金礦企業(yè)制定了數(shù)字化發(fā)展議程，12個月內(nèi)生產(chǎn)力提高10%以上。

截至目前，筆者所在公司為礦業(yè)公司實施了大量數(shù)字化解決方案。例如，采用預(yù)測性浮選回收模型，指導(dǎo)客戶建立更優(yōu)的流程控制機制。該模型通過統(tǒng)計建模和機器學(xué)習(xí)方法論實現(xiàn)。通過優(yōu)化關(guān)鍵控制點驅(qū)動因素，尾礦品位可最大程度下降，從而提高金屬的回收率。運輸車再調(diào)度優(yōu)化工具，調(diào)度員可利用它指導(dǎo)決策判斷。此外，還有關(guān)鍵路徑優(yōu)化的工具。

根據(jù)為礦業(yè)公司開展的項目服務(wù)經(jīng)驗，我們認為，數(shù)字化技術(shù)可在2-3年內(nèi)使利潤提升20-45%。在這種情況下，很多行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者開始接受數(shù)字化轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)。

數(shù)字化技術(shù)可加速并優(yōu)化決策

新的數(shù)字解決方案已經(jīng)開始影響采礦業(yè)的大多數(shù)領(lǐng)域。領(lǐng)先公司都在探索如何利用新的技術(shù)提高生產(chǎn)力，如自動化技術(shù)、機器人、遠程傳感技術(shù)、3D打印、模擬技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)等。然而，很多公司仍然沒有發(fā)揮這些解決方案的全部潛力。

很多公司還沒有意識到數(shù)字化轉(zhuǎn)型資本回報率最高的部分是能捕捉實時信息的細分領(lǐng)域。這些領(lǐng)域的數(shù)字化能夠加快決策速度，提高決策質(zhì)量。好的決策需要有合理的預(yù)測性計劃，而合理的預(yù)測性計劃離不開一致、統(tǒng)一的系統(tǒng)。雖然大多數(shù)公司明白一致性、可預(yù)測性和標準化對提高生產(chǎn)力的必要性，但仍然有很多公司根據(jù)延遲信息或通過主觀判斷做出重要決策，因此很容易出現(xiàn)錯誤。

以開展礦山生產(chǎn)預(yù)算過程為例,公司經(jīng)常耗時數(shù)百小時通過使用極易出錯的EXCEL電子表格在整個業(yè)務(wù)中整合和標準化電子表格。然而，這個普遍存在的問題正在通過新的數(shù)字技術(shù)得到解決。

而數(shù)字化技術(shù)可以實現(xiàn)基于實時信息的自動化決策過程——因為數(shù)字化技術(shù)可以為所有相關(guān)職能決策周期內(nèi)的所有觸點提供支持。換言之，數(shù)字化技術(shù)可以通過提高決策質(zhì)量和速度創(chuàng)造顯著效益。離散事件模擬工具現(xiàn)可應(yīng)用于采礦業(yè)來衡量變化的影響。創(chuàng)建采礦作業(yè)的模型，這些模型反映了整個礦區(qū)的復(fù)雜性和動態(tài)性；包括這些系統(tǒng)中出現(xiàn)的可變性、交互作用和依賴性。而更快、更好的決策可以提早實現(xiàn)更大的效益。這對為具體職能建立定制解決方案模型非常重要——例如，自動化排程和庫存地理定位，從而實時匯報庫存和倉儲機器人的狀態(tài)。

自動化決策過程帶來的生產(chǎn)效率提升可體現(xiàn)到職能層面。例如，使用傳感器和機器學(xué)習(xí)算法進行自動數(shù)據(jù)反饋，可以優(yōu)化車隊運力安排，增加總產(chǎn)量。例如在一個地下礦山將地下裝載和運輸調(diào)度計劃從人工調(diào)整轉(zhuǎn)為線性優(yōu)化計劃6個月后，該礦山產(chǎn)量提高了30%。圖像處理算法可以評估粒度大小，優(yōu)化炸藥系數(shù)與設(shè)計，提高產(chǎn)量、節(jié)約能源。此外，倉庫儲料箱和鉆頭等消耗品上的傳感器可以捕捉重要數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對庫存量和磨損率的快速分析。

以結(jié)構(gòu)化、嚴謹且以價值為導(dǎo)向的實施模式來提高轉(zhuǎn)型成功率

數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法論能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)重大價值，主要分為三個階段，采用最先進的思想與切實可行方法相結(jié)合的模式，協(xié)助企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化突破，制定企業(yè)在運營模式中引入和嵌入數(shù)字化技術(shù)的實施路徑圖。這三個階段中每一個對現(xiàn)場或辦公場所的技術(shù)整合都至關(guān)重要。

第一個階段，了解數(shù)字化機遇，了解某一項技術(shù)應(yīng)用的潛在好處。首先，要了解哪些技術(shù)目前可用，以及它們的作用和效果。然后評估競爭對手、利益相關(guān)方和領(lǐng)先供應(yīng)商正在使用的技術(shù)。最后，掃描其他市場和行業(yè)使用的數(shù)字化技術(shù)，并思考其于采礦業(yè)的可能應(yīng)用。

數(shù)字化解決方案必須統(tǒng)一采用通用的架構(gòu)

此外，需要根據(jù)主要收入和成本杠桿分析數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)存儲、方法以及系統(tǒng)，深入了解新應(yīng)用的潛在價值。比如，回收率：確定如何應(yīng)用分析方法和機器學(xué)習(xí)提高組織對工藝條件的了解；總產(chǎn)量：評估大數(shù)據(jù)分析如何幫助企業(yè)識別潛在瓶頸（如通過優(yōu)化路線和調(diào)度計劃）；可靠性：確定使用預(yù)測性維護、資產(chǎn)健康可視化和條件監(jiān)測的方法，從而更快識別并糾正問題；運營成本：評估提高自動化水平和精簡流程的方法。例如，一家公用事業(yè)公司在解決漏水問題上的支出占其運營成本的三分之一以上。為此，將其5個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合到一個數(shù)據(jù)庫，最終大幅提高了公司預(yù)測漏水問題的能力，縮短了漏水故障排查時間，幫助其搜索漏水點的直接成本下降25%。

在第一階段，需要設(shè)定公司的數(shù)字化愿景和目標——即不考慮任何限制因素情況下的一個理想方法。雖然最初只會采納愿景中比較現(xiàn)實的部分，但對未來發(fā)展愿景的描繪會持續(xù)鼓勵創(chuàng)新。對機遇的優(yōu)先排序有助于保持解決方案的價值與實施難易程度之間的平衡，而優(yōu)先順序的確認需要考慮時間期限、可行性和公司的數(shù)字化成熟度。

第二個階段，在試點領(lǐng)域啟動數(shù)字化解決方案。首要任務(wù)和數(shù)字化愿景確定后，實施過程將以明確試點領(lǐng)域的組織需求和技術(shù)為重點。在這一階段，公司確定選擇的發(fā)展路徑，并制定數(shù)字化舉措的短期和長期實施路徑圖。

通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型與落地的方法論，全球最大的金礦公司依據(jù)內(nèi)部標準和科爾尼的基準對解決方案進行了嚴格的測試，精準地把握了潛力最大的數(shù)字化機遇。該公司對潛在解決方案進行了獨立與端到端的流程評估。確定了每個環(huán)節(jié)的初始數(shù)字化水平和目標數(shù)字化水平（從低到高，一直到全面數(shù)字化）。通過試行有吸引力的解決方案，管理層證明了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的價值，并獲得了組織對變革的支 持。

該金礦的試點同時也開啟了一段文化旅程，鼓勵非數(shù)字原生代成為數(shù)字移民（數(shù)字原生代是指出生在數(shù)字化時代、能夠無縫使用數(shù)字化技術(shù)的人；數(shù)字移民是指出生在技術(shù)廣泛使用之前的時代，但是能夠適應(yīng)新技術(shù)使用的人），為未來發(fā)展計劃奠定基礎(chǔ)。在大多數(shù)字化轉(zhuǎn)型項目中，這類文化轉(zhuǎn)型需要公司有預(yù)測和促進各職能轉(zhuǎn)變的意愿，有時甚至在文化轉(zhuǎn)型之前就有這樣的意識。促進文化轉(zhuǎn)型、邁向數(shù)字化未來和捕獲最大價值需要時間了解各種變化對資源、系統(tǒng)和人產(chǎn)生的影響，然后據(jù)此明確轉(zhuǎn)型的范圍和速度。

因為有文化上的大力支持和試點領(lǐng)域的經(jīng)驗見解，這家全球金礦企業(yè)對不同礦山量身制定符合其獨特個性的數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑圖，并對各職能在三個階段的機會進行了排序。

有效的試點不僅僅是概念驗證。有效的試點可以產(chǎn)生切實的價值，為進一步投資開展更深入的轉(zhuǎn)型提供動力，為決定在礦山層面推廣還是總部集中推廣提供洞察參考。理想的方法具有規(guī)范性和高效性，可以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)和范圍的平衡。機器學(xué)習(xí)對于全面推廣是理想的選擇，因為機器學(xué)習(xí)往往可以實現(xiàn)顯著的效益，且適應(yīng)性比較廣泛。而進度優(yōu)化模型則更適合礦山層面的推廣。

第三個階段，全面實施數(shù)字化解決方案。階段一制定的數(shù)字化轉(zhuǎn)型愿景和階段二制定的轉(zhuǎn)型路徑圖為階段三奠定了基礎(chǔ)。路徑圖應(yīng)包括支持實施工作所需的要求以及試點的經(jīng)驗總結(jié)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成功實施離不開完善的管控體系。礦山、區(qū)域和公司層面管理層和執(zhí)行層需要有清晰的溝通和明確的決策權(quán)才能最大程度減少重復(fù)和錯誤信息。首席數(shù)據(jù)官和CEO之間的直線關(guān)系（在支持部門、資產(chǎn)管理部門和采礦部門中最關(guān)鍵的職能點上安排數(shù)據(jù)專家）有助于制定有理有據(jù)、以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的決策。

此外，清晰的運營模式也是數(shù)字化轉(zhuǎn)型成功實施的基礎(chǔ)，一般包括四個要素：組織范圍內(nèi)轉(zhuǎn)型的行政問責(zé)制度，包括文化轉(zhuǎn)型；對非重復(fù)職能整合的明確責(zé)任；所有職能的能力和專業(yè)知識是可接近并且有針對性；用戶友好的系統(tǒng)，確保更廣泛的采用和接納。

實施數(shù)字化解決方案時，信息技術(shù)（IT）和操作技術(shù)（OT）必須統(tǒng)一，要有物理設(shè)備和數(shù)字設(shè)備通用的架構(gòu)支持。這一中央系統(tǒng)為每個層面的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供支持，從設(shè)備（如車隊、無人機、運輸車）到礦山本身，實現(xiàn)設(shè)備的無縫信息共享。

礦山層面的運營洞察反饋給核心IT服務(wù)職能，確保它們對網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施的支持。與此同時，分析能力等信息化能力可以產(chǎn)生更廣泛的洞察，這些洞察可以為運營提供信息依據(jù)。一旦IT和OT統(tǒng)一，系統(tǒng)需求必須不斷協(xié)同工作。關(guān)于技術(shù)升級的決策需要考慮公司所有利益相關(guān)方的意見，而且取決于對架構(gòu)的整體認識。

最初的數(shù)字成熟度評估將突出能力差距或缺陷。而一旦戰(zhàn)略機會確定，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)字解決方案供應(yīng)商合作。例如，某些專業(yè)的采礦管理解決方案等軟件為數(shù)字礦山整合了單一的真實數(shù)據(jù)來源，確保了不同職能和部門之間的一致性。通過將數(shù)據(jù)捕獲、標準化和整合到一個安全的系統(tǒng)中，不同的部門可以共享相同的信息，以提高決策。由于字化技術(shù)變化速度較快，這些合作伙伴結(jié)合先進的礦山軟件解決方案，對新數(shù)字化生態(tài)系發(fā)展與技術(shù)的掌握能力至關(guān)重要。