采礦業數字化轉型商業模式研究

明金蒲　董瑞琦　杜穎越　李靜　張心奧

摘要：文章主要研究采礦業的數字化轉型商業模式。首先，文章介紹了采礦業數字化轉型的定義，并分析了目前采礦企業數字化轉型的發展現狀，包括理論層面和實踐層面。在實踐層面，以陜煤集團和山東黃金兩家企業為例進行了詳細闡述。其次，文章對商業模式的內涵進行了分析，并指出了采礦企業數字化轉型面臨的問題。最后，文章對采礦業數字化轉型提出了建議，包括運用數字技術建立數字化服務平臺，向服務型企業轉型，提高企業的附加值，建設新型的信息化基礎設施收集行業內外信息，實現多元化經營，以及模式創新構建采礦業數字化生態體系。通過研究，可以為采礦企業的數字化轉型提供理論和實踐方面的指導，促進采礦業向數字化發展轉型。

關鍵詞：采礦業；數字化轉型；商業模式

隨著信息技術的快速發展，數字化轉型已經成為各行業轉型改革的主流趨勢，對企業商業模式的演進發揮著重要作用，是許多行業提升效率、改善模式、增加利潤的主要手段。對于采礦行業而言，其在供能及驅動工業企業方面扮演了重要角色。因此，在各行業都在推進數字化轉型的背景下，采礦行業也應該加快數字化轉型的步伐，探索該背景下采礦業數字化轉型商業模式的路徑。

近年來，我國已經對采礦行業數字化轉型提出了非常明確的要求。如2019年發布的《關于深化“互聯網+先進制造業”發展的實施意見》中明確提出，要加速數字經濟的發展，并將新技術融入傳統產業中去。而2020年發布的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》中指出了要推進煤礦智能化技術與應用方式的創新，以數據為核心提升我國煤炭企業的核心競爭力。2022年發布的《“十四五”數字經濟發展規劃》明確提出了到2025年我國數字經濟的目標，要求數字技術與實體經濟融合，數字經濟治理體系得到完善。規劃還明確提出要加快能源領域的數字化轉型，提升產、運、儲、銷、用等環節的數字化水平，并推進數字平臺的建設。2023年中共中央、國務院印發的《數字中國建設整體布局規劃》指出，要在工業、農業、金融、教育、醫療、交通、能源等重點領域，加快數字技術創新應用。2023年3月，根據國務院關于提請審議國務院機構改革的議案，組建國家數據局，本次組織機構的調整證明數字化轉型已經成為新形勢下經濟的重要發展動力。

在此背景下，采礦行業迎來一個新的發展期。目前，許多企業已經實施或準備實施數字化轉型，但由于采礦行業受自然和政治環境影響的特殊性，各個企業的實際情況并不完全相同，以至于尚難形成一致的數字化轉型方案和規范。采礦行業要重新審視自己的商業模式，探索如何將數字化技術運用到采礦行業全產業鏈，協同上下游企業提升價值創造效率。本文旨在通過文獻綜述的方式，梳理和分析有關采礦業數字化轉型商業模式演進的研究，把握數字化轉型背景下，采礦行業數字化轉型的界定、發展現狀、商業模式內涵及當前階段存在的問題，為進一步深入研究采礦業數字化轉型商業模式提供參考和建議。

一、采礦業數字化轉型的界定

采礦業數字化轉型是將新一代信息通信技術，如5G、云計算、大數據、物聯網和人工智能等應用于采礦業中。這種轉型加速了“5G+工業互聯網”模式，助力“機進人退”，為實現礦山少人化、無人化提供了有力的幫助，同時也為礦山的數字化、網絡化發展提供了可靠的保障，并且為礦山的透明化、智能化和綠色化建設提供了可行的路徑。

采礦業的數字化轉型主要從以下幾個領域開展：首先，設立中心研究所，建立礦山大數據研究所和智能礦山研究所，以及一個全新的數據中心（IPD）和“一張網”數據庫，以支持研究和生產的數據交互與分析。其次，利用BIM、CIM、GIS等前沿的數據處理技術，建立起三維協同設計的網絡系統，實現了從設計到施工、管控和服務的多個步驟的協同配合，使“十四五”的設計和開發的數字化效率達到90%以上。再次，大力投資建設煤礦、石油開采、礦山設施、采掘設備等的智慧工廠，并將其中的技術與資源有效整合，實現全面的數字化轉型，實現企業的信息化管控，實現企業的可持續增長。最后，通過“上云用數賦智”實施業務型制造，實現整個產品、流程、價值鏈環節的完整性，以滿足顧客更多需求。

采礦業的數字化轉型基于五項重要技術：可視化和警報、分析和實施計劃、數字孿生、集成自動化和認知網絡。可視化和警報，利用可視化技術提升效率、節省開銷及增強安全保障。分析和實施計劃，機器學習算法幫助采礦業公司從其數據中獲得戰略性業務見解。例如，使用機器學習算法來預測未來的市場發展趨勢。數字孿生，通過數字孿生技術，企業可以獲得一個全新的、具有深度的、綜合性的、全面的、有效的模擬環境，這將有效地指導企業進行投資、經濟、技術、管理等多方面的決策。集成自動化，作為第一步，利用現有的數據構建一個有效的分析模型，它能夠提供準確的預測，從而為后續的決策提供依據。此外，該模型還能夠將一個流程的信息及時反饋給另一個流程，從而有效提升整個過程的效率。通過使用數字孿生技術，礦業企業能夠更好地評估其在整條產業鏈和整體服務流程中的表現，從而實現績效的提升。認知網絡，使機器可以以人類的思維模式和行為方式深入分析復雜的非結構化數據，從而實現采礦業價值鏈的重大變革。

二、采礦企業數字化轉型發展現狀

（一）理論層面

目前對采礦企業數字化轉型方面的研究主要集中于對采礦企業數字化轉型整體過程的分析、新興技術在采礦企業數字化轉型中的應用、采礦企業數字化轉型中面臨的問題等三個方面。

采礦企業數字化轉型的整體過程可以分為：機械化替人、自動化減人、智能化無人。這三個階段逐一遞進，前一階段是后一階段的基礎。相較于前幾輪技術改革而言，數字化改革的難度系數最高。因為數字化轉型不是單一的設備采購，它分為三個階段不斷向前遞進，是成體系、長周期、涉及面廣、高復雜度的高層次轉型。

在技術方面，各種新興技術逐步應用到采礦企業當中，助力采礦企業實現數字化轉型。在數字化轉型下的新興技術主要分為三類：建立基礎數據的技術，進行大數據集成／追蹤的技術、實現大數據利用的技術。目前應用在采礦業數字化轉型的過程中具有代表性的新興技術主要有：礦山5G通信技術、人工智能在礦產勘查數據處理中的應用、露天礦山無人駕駛運輸系統、地下礦山自主裝載-運輸-卸載系統等。

采礦企業的數字化轉型中仍面臨著一些問題，如數字化轉型后的采礦企業商業模式的構建、數字化系統的常態化運行未實現、示范成效未形成推廣效應、科研管理體系不健全和科研成果的推廣應用不到位等問題。由此，本文針對數字化轉型后采礦企業商業模式的構建問題進行分析。

（二）實踐層面——以陜煤集團、山東黃金為例

1. 以陜西省大型國有采礦企業陜煤集團為例

2018年，陜煤集團就提出了智能化礦區建設的設想，在業內率先開始進行數據標準化治理，通過智能化建設提高效率，把科技創新放在集團發展的核心位置。在技術研發方面，陜煤集團在西安、上海等地組建六所研究院，建設渭南、蒲城等七大產業示范基地，建立了產、學、研相結合的技術創新體系，打造了國內外協同聯動的創新格局，真正實現了自主創新、技術突破。在技術轉化方面，陜煤集團積極轉化先進技術，30多個原創革命性技術再進行轉化示范。在資金投入方面，陜煤集團投資30億元設立“陜煤—秦嶺科技研究創新基金”，通過資本市場把握光伏、鋰資源等新產業的發展先機。在人才培養、引進方面，陜煤集團制定《“十四五”人力資源和人才發展規劃》等10余個文件，積極引進領軍人才，同時對內進行人才選育，開展人才培養的“百千萬工程”。

目前，陜煤集團共有7處智能化示范煤礦通過國家首批驗收，掛牌國家首批“煤礦安全智能開采重點實驗室”，已累計建成智能礦井28處，建成5個“智慧礦區”，智能化產能高達99%。

2. 以山東省大型國有采礦企業山東黃金為例

山東黃金在國內采礦企業中黃金產量效益排名前三，于2018年開始向數字礦山轉型，是較早開始進行數字化轉型的采礦企業。在數字化轉型過程中，山東黃金秉持“融合、服務、共享”的建設理念，以需求為建設導向，積極推進智能化礦井建設。同時，山東黃金積極與相關高校、設計院及華為等通信技術企業合作，通過利用5G、人工智能、大數據等技術，實現井下少人化。山東黃金還嘗試引進遠程操作、智能操控、無人駕駛等先進技術，使井下設施可以遠程操控。2018年，山東黃金以三山島金礦為試點，立下打造國際一流示范礦山的目標。2018年5月，山東黃金啟動項目建設。2021年，山東黃金已形成了一套可復制的建設標準。目前山東黃金正處于從自動化減人到智能化無人的過渡階段。

三、商業模式內涵

“商業模式”這個概念，作為一個商業名稱，早在20世紀50年代就已被提出，并隨著市場需求日益明確及資源日益豐富而得到準確界定，從90年代開始，這個概念開始被人們廣泛使用及傳播。所謂商業模式，有許多學者對于它的定義進行了不同的詮釋，但至今一直沒有統一的說法。Timmers是最早對商業模式進行定義的，他從系統論角度出發，將商業模式定義為：由產品流、服務流和信息流這些元素共同構成的一個系統流程；Osterwalder等指出，“從本質上來看，商業模式其實是一種概念性工具，其目的在于描述特定實體的商業邏輯，并涵蓋多種要素及它們之間的關系。”；劉武芝等認為，商業模式指的是一個包含完整產品、服務及信息流體系的概念，其中涵蓋了每一個參與者的角色、每個參與者的作用及他們的潛在利益、收益來源和方式；牛克洪將商業模式概括為：在追求企業戰略目標的指導下，致力于最大化客戶價值主張、優化關鍵要素資源配置和關鍵流程再造，并擴大獲利渠道。

綜上述，本文理解商業模式為企業如何運用資源，建立自己的生態系統，將所創造的價值最大化，并將其轉化為可獲得的收益。商業模式涉及企業資源的配置、產品的創新、銷售渠道的開發、定價策略的指定及成本控制等，以確保企業在市場上獲得競爭優勢并實現盈利。

商業模式的框架強調企業所創造、提供和分配價值的活動。從其架構角度來看，商業模式可以被拆分成三個核心要素：第一，價值創造，即企業通過提供產品或服務為客戶甚至社會提供價值的過程。企業的價值創造是商業模式的核心要素，須考慮對產品或服務的創新和提高、向客戶提供產品或服務的途徑及從顧客那里獲取收益的方式等。第二，價值主張，即企業給客戶提供的產品或服務的獨特價值。企業的價值主張必須符合客戶的需求和期望，能夠解決客戶的問題或滿足客戶的需求，并且與競爭對手的價值主張區別開來。第三，價值獲取是從價值創造中獲取利潤并在各個利益方分配利潤，從而建立起與客戶的良好關系和品牌價值，同時促進各利益所得者再次投入價值創造的過程循環。

四、采礦企業數字化轉型中存在的問題

采礦公司并沒有“一張藍圖繪到底”的勇氣與耐性，未對數字化轉型進行合理規劃。數字化改造工程必須貫徹“頂層設計、長期規劃、確定發展方向”的路線，這是一項逐步迭代、長期持久的工程。而傳統采礦公司普遍存在“短期思維”，注重于收益的即時性，很難在全新的經營管理模式下下決心，從而進行徹底的改造。但數字化轉型，尤其是關于商業模式的轉型，更要長期謀劃，并隨時調整目標，和已有的組織形式進行不斷磨合，因此，短期來看會出現轉型周期長、轉型成本高的現象。但一旦找到準確的方向，形成一個完整的、高效的、穩定閉環的模式，轉型后的長期收益將遠遠超過當前的效益。目前采礦業多數公司關于數字化轉型的具體工作方法、實施途徑和數字化項目還未明確。

采礦業公司的組織和管理體系與轉型不相適應。許多采礦公司把數字化轉型的重心放在數字化設備上，以為增加投入，加大對數字化智能設備的應用就可以完成轉型。其實數字化轉型不只是技術上的轉變，其核心是利用數字化技術賦能，促進公司經營、結構、管理、制度和決策等方面的轉變，即商業模式的轉變。采礦企業大多為國有企業，國有企業的企業模式已建立很多年，公司內部各個部門的形式也早已經固化，使得公司管理結構進行變革的難度增大。當前大部分采礦企業的管理結構已不再適應發展形勢：層級結構的組織形式，使得公司的調動具有延時性，過時的部門和人員分工使得各部門和層次之間的界限不夠清晰，使得人力資源無法利用。要想突破原來的組織結構、上下級企業界限和利益障礙，必須加大變革的勇氣，改變原來的企業管理模式。改革必定是痛的，但只有順應時代、市場的趨勢，才能站得更高，走得更遠。在IT部門的建立方面，晉能控股、淮河能源、平煤神馬等公司整合相關數字業務部門，設立了一個功能更加強大的信息部門；也有部分公司將原有公司的信息技術部門整合至其他機構；此外，一些公司還將信息技術部門與智能化部門分開，形成新的架構，導致企業的轉型能力與進度受到一定程度的影響。

“重硬件、輕軟件，重建設、輕運維，重技術、輕管理”的問題仍舊突出。一些采礦企業對數字化的投資集中在硬件裝備上，但在軟件技術裝備上卻猶豫不決甚至忽略不計；有些企業盡管對新系統和產品的建設非常重視，但在系統建成后卻不重視保養，這使很多設備雖然在剛建成后的工作環境下穩定良好，但由于長年累月疏于管理以至于故障頻現，最后效果達不到預期，導致轉型失敗。公司盲目追求最新技術的開發前沿，但結果卻往往因為落后、不協調的管理模式，而導致最新技術無法在舊系統中得到充分、有效利用。部分采礦企業在智能化、數字化的項目實施中，從規劃設計到項目實施再到經營管理都過多地依賴于第三方科技企業，既沒有形成自身的科技力量，又沒有將最新的技術手段和管理體系因地制宜地運用于企業管理體系之中，導致結果事倍功半。

數據集成還不成熟，信息孤島未得到有效消除。隨著云計算技術的廣泛推廣，大量信息進入了各個行業，并建立起龐大的數據網絡。采礦企業在生產作業過程中需要采集大量的“人、機、環、管”的多源異構信息，產生的信息量每日俱增，使得數據集成的難度大大增加，采礦業企業原有的基礎設施已不能滿足數字化轉型升級的需要。一些采礦企業尚未建立更先進的數字化設施，導致數據無法應用。

五、建議

（一）運用數字技術，建立數字化服務平臺

在數字化轉型背景下，平臺是商業模式創新的重要環節。數字化服務平臺能夠使企業的商業模式處理能力在新興技術的加持下得到加強，同時也解決了供需雙方存在的信息不對稱問題，打破傳統商業模式下的商業往來壁壘。數字服務平臺的構建能夠使客戶、合作伙伴、相關政府部門形成互聯，創建多主體共同協同的商業系統。

（二）向服務型企業轉型，提高企業的附加值

傳統的采礦業主要通過采集、加工和銷售礦物資源來獲得收益，然而面對當今市場環境的快速變化，采礦企業可以考慮向服務業企業轉型，以提供多元化的服務，并根據客戶需求提供個性化服務。例如，為客戶提供礦產咨詢、技術服務，幫助客戶解決礦產開采、加工等方面的問題。這種轉型方向可以提高企業的附加值和競爭力，從而擴大企業市場份額，并實現可持續發展。

（三）建設新型的信息化基礎設施，收集行業內外信息，實現多元化經營

采礦企業應該注重企業和產業鏈內部資源整合，提高資源利用效率，打破信息孤島、實現資源共享。通過行業數據的采集、分析和挖掘，深入研究不同場景下的數字化經濟效益，以此為依據制定相應的數字化轉型商業模式。

（四）模式創新，構建采礦業數字化生態體系

根據有關部門的指示，積極推動采礦業的發展，激發其內在的活力與創造力，打造完善的數字化產業鏈，以新業態、新模式為引領加快采礦業數字化轉型。首先，要夯實轉型基礎，不斷完善采礦行業的信息化，搭建起靈活、可靠的新一代數字技術平臺，并利用各類采礦機械的互聯，推動行業的發展。其次，為了推動各個細分產業的數字化變革，應加強5G、互聯網、人工智能、工業IoT、云計算、機器人技術的應用，使它們在采礦領域得到更加有效的整合，構筑一個覆蓋整個生態系統的知識交流網絡，以及一個支持智慧決策的系統，從而使整個生態系統的運營更加高效。

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＊基金項目：中國礦業大學（北京）大學生創新訓練項目（202205041）。

【作者單位：中國礦業大學（北京）】