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采矿业的创新之路



我们真的与众不同吗?其实我是故意把文章标题设置得有一点模糊:这里的“我们”是指从事采矿业的我们, 还是“我们力拓”呢?其实我要说的是,两个理解都是对的。


首先我们说一下第一个“我们”,就是从事采矿业的人们。我相信,采矿业所谈到的创新与其它行业的创新在本质上是不同的。


通常采矿业会因对创新和技术变革的抵触或执行缓慢而受到批评。近期也有相关报告指出,采矿业在转型和创新方面一直背负“赤字”(安永公司,2014年),并且“缺乏创新”(维瑟公司,2013)。在一些会议上也不断谈到,我们采矿业是技术保守、讨厌风险,并且对于能够在一夜之间革新整个行业的技术奇迹视而不见。


这是真的吗?我们是否是一个创新行动缓慢的行业?相关数据表明,这个看法至少是部分正确的。尽管在过去的几个世纪里技术已经得到了发展,采矿业在相当大的程度上还是在沿用同一种方式在生产。我们粉碎矿石并把碎石运走,我们的机械变得更大型,我们的设备更加复杂,但我们今天的一些生产运营方式对50或100年前的人们来说,依然会感觉熟悉。相比较而言,一个时光旅行者如果看到了今天现代化的办公室、工厂或家庭,应该感觉到完全的迷失,因为在这些地方,技术已经彻底改变了我们工作和休闲的方式。


按通常的说法,采矿业有一些内在的特性使得技术创新难以推行:我们在偏远地区进行生产,要处理极端的风险,生产规模庞大。这些因素确实存在,但我不认为它们会成为我们创新迟缓的理由。矿业在上述方面就像军队的行动,但是没有人会说50年前的军队与今天的军队相像。上述的行业内在特性确实使得创新成功实施的难度加倍,但并不是本质的原因。


相反,我认为有三个因素使得采矿业在新技术和创新的实施方面落后于其他行业,它们是: 失败,成功和信息。


失败


让我们先考虑一下失败。采矿业本身是风险较高的行业。对于新矿山的开采,即使我们尽了最大努力,我们仍然不能精确地知道到底能够挖掘到什么,挖出来的矿石在工厂的性能又会怎样。此外,一个新的矿山企业的盈利能力在很大程度上取决于未来的产品价格——这是我们无法控制的。矿体的不确定性、产品价格以及前面提到的因素:远程操作、对人和环境的危害、大型作业等等都进一步加剧了风险。鉴于所有这些以及更多的原因,失败的可能性笼罩着许多新的采矿企业。身处采矿业多年的人们,大多数都有过运营失败的切身体验,那种经历是痛苦的、真切的。


对于创新和技术变革,采矿业通常被批评为是抵触并且推行缓慢的行业。由于存在这些固有风险,新矿山尤其不适合尝试新的、未经验证的技术。除非有绝对的必要性,否则同时去冒已知的风险以及未知的技术风险是非常不明智的。所以,大多数矿业公司都会在新矿山理性地沿用原有的技术,除非新技术拥有无法颠覆的商业价值。不幸的是,只有很少的新技术所具有的商业价值是足以抵消由此带来的项目失败风险的。对不必要技术风险做必要的规避,这个观念造就了矿业公司的“紧随”文化,即在新技术的采用上,自豪地承认自己是要做“第一个跟从者”。至今,这一战略已经成功地被多家矿业公司所实施。


成功


在某些方面,采矿业所取得的成功对技术发展同样是巨大的障碍,其阻碍程度并不亚于对失败的惧怕。新的矿山采用经过实验、性能可靠的设备,一旦运营成功、创造利润,就少有动力进行技术变革。如果传统的技术所带来的收益能够让人接受,那么在已经盈利的运营中,提议资本支出用于新技术就会变得相当困难。


事实上,这是我们在采矿业经常看到的关于技术革新的悖论之一。年成好的时候,要对运营系统进行技术改造,通常很难找到充分的理由,因为新增的收益未必能够弥补停工改造所带来的损失。公司忙着挣钱,要他们停下来,只为再多挣一点,那几乎不可能。不幸的是,年成不好的时候,公司低成本、高效率运作,要他们增加资本投资进行技术改造也会相当困难,因为在公司收益不佳的时候,要争取某项投资是很难的。结果就是:矿山仍旧沿用传统的技术,不管是好年成还是坏年成,就这么运营下去,直到传统技术哪一天变得绝对无用了,或是无可救药地被淘汰了。如果没有严重危机,或者重大发展,一直到矿山关闭,在技术上的问题最多也就是运营和设备需要做一点小修补。


如果说是惧怕失败促使我们一开始就选择成熟的老技术,成功使我们尽可能长期地固守这些技术,那我认为信息(或者更确切地说是缺乏信息)则让我们多年来一直维持现状至今。采矿业从来都是关乎信息的,知道在哪里能开采,哪里不能开采,是成功的开采者有别于他人的地方。可惜的是,矿山又总是信息缺乏的地方。我们这个行业的人都明白,对自己所开采的矿体我们通常都不能达到一清二楚的程度,尽管有勘探、开发所做的大量工作,有杰出的地质学家、复杂的计算机建模,但是在真正挖掘成功之前,对于能够挖到什么,常常还有许多未知。缺乏信息和由此产生的不确定性从根本上限制了我们的规划能力,并且妨碍了对已有计划的执行。当我们遭遇意想不到的情况,并且常常会有这样的遭遇,所有的计划都要随之更改。结果就是,我们常常不得不去将就一些模糊、不完全精确的开采计划,我们知道这样的计划并非最佳,只能不断去更新、优化。


信息


对矿体缺乏了解这个问题十分复杂,其中最困难的一方面是,往往经过很长时间的开采,才能了解矿体的具体情况。这是由于矿石的性质造成的:矿石是固体,而固体是相当可怕的东西。


采矿业的本质是巨量地移动固体:地球上没有其它行业比采矿业移动的固体更多。但不幸的是,固体是个极难处理的物质。固体的本质就是不均匀,它们的组成成分、体积大小可以相去甚远,它们彼此分离,拒绝融合。当我们希望它们分离的时候,它们却混在一起;当我们希望它们聚在一起时,它们却支离破碎。测量固体的运动十分困难,测量运动固体的精确组成成分则难上加难。在采矿的各个阶段,想要精确了解矿体组成成分、体积以及固体运动几乎是不可能完成的任务。这种信息上的局限大大影响了我们所能取得的成就。


尽管采矿业和油气业有许多相似之处,但由于后者的处理对象是液体和气体,比固体更易测量、运输与分析,他们在精密控制和技术先进方面已经达到了更高程度。


从历史上看,采矿业采取了很多方式来应对信息缺乏的困境。我们的第一种对策是混合和平均。我们收集日数据、周数据或月数据并在此基础上进行分析。当所有数据都进行了混合、平均后,大多无用的干扰就会消失,因而数据也变得容易处理,但有时就会不幸地丧失信息。我们做的另一种对策,就是谨慎缓慢地开采,开采体积较大不易出错的矿体。最后一种对策,是我们将处理误差作为我们日常工作的一部分。我们与突发状况为伴,从不过度计划,非常善于在困难中自我解救。但最终,这些都只是应对策略,如果我们能获取更精准的矿体信息,我们就能更有效规划和控制,使生产变得产量更高、成本更低、影响更小。如果我们不够了解矿体,并且没有办法克服这个问题,那改变矿业现状和创新就会十分困难。


如果成功、失败和信息缺乏使“我们矿业人”与其它行业的创新者有所不同,那么“我们力拓”又和其它矿业公司有何不同呢?与其它公司相比,力拓在应对矿业挑战时有何独到之处?


未来矿山


大约七年前,力拓意识到信息和通信技术革命已经达到了相当高的水平,有望解决复杂的、难度很大的采矿作业问题。因此力拓摒弃了同行们的“紧随”战略,做出了成为矿业革新领导者的战略决策,继而推出了“未来矿山”项目,在多个领域进行了大量、持续的技术投资,例如目前在皮尔巴拉运营的无人矿车。


对于未来矿山这一新项目来说,重点需要关注的就是大幅增加采矿作业的有效信息量。请注意信息与数据是不同的概念。很多矿山会生成大量的数据,但是他们所生成的信息却不可同日而语。信息的定义应该是:信息是对于问题的答案,矿山的数据如果不是问题的答案,就不能算是信息。把数据转化为信息,则需要系统、程序,更重要的是分析。


自动化开采


作为把数据转化为信息的核心技术,力拓的矿山自动化系统(MAS)是创新战略所开发的第一个组件。对于力拓的矿山作业,MAS起到了信息支柱的作用,把来自各处的数据整合成一个整体,让我们能够运用数学模型和可视化工具,查询和整合一系列的数据包,发现无法从它处获得的新见解。


基于将采矿数据转化为有用信息的这一理念,座落在珀斯的力拓运营中心现在直接控制着我们1500公里以外的皮尔巴拉铁矿石业务。此外,力拓已在布里斯班和印度普纳设立了卓越中心网络,专家们可以远程研究遍布世界各地的加工厂和矿山作业。从对矿山作业的深入分析中得出的见解,现在可以用来证明全新采矿技术的开发合理性,从而有力地驳斥了采矿业技术革新的悖论。事实上,自动化程度很高的地区,矿山作业的进一步提升实际上就是升级软件,相对于大量采购硬件设备,软件升级的速度更快,并且低成本、低风险。


任何新技术的发展,无论是软件升级或是新硬件的开发,在实施之前都需要进行不断的彻底去风险实验。力拓创新部门就是在珀斯附近的矿山试验区,充分开发和模拟新的未来矿山技术,之后才推进到试运行。新技术在试验区测试成功后,才在现有的和新的矿山推行。


结束语


回到我在文章开头提到的看法,即现代的矿山看上去和50年前的矿山几乎一样,我想指出,在力拓的矿山,恰恰是你所看不到的那些使得我们的今天不同于过去。你看不到卡车上有司机,看不到钻机旁有操作工,看不到通信基础设施密如蛛网传送矿山各点的信息,你也看不到1500公里以外在珀斯,或是10000公里以外在印度的工作人员正在分析整个流程的各个环节,并且在不断学习、不懈努力地推动运营的进步。


正如这篇文章中所提到的多种原因,采矿业的创新一直以来都不同于许多其他行业。正因为力拓在过去的七年中做了大量、持续的技术投资,今天才能收获更高的生产效率和技术的加速发展。我们也期待在未来,这些收获仍将继续。