礦業(yè)行業(yè)技術(shù)發(fā)展是第四次工業(yè)革命的組成部分，其特征是生產(chǎn)效率更高的機(jī)器以及某些操作任務(wù)的自動(dòng)化、數(shù)字化、更快更大規(guī)模的連接性，以及智能網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)價(jià)值鏈的應(yīng)用。我們期望礦業(yè)行業(yè)能夠變得更加智能、高效、可持續(xù)，在就業(yè)方面變得更加高效、靈活。從目前的情況來看，技術(shù)創(chuàng)新正在以前所未有的速度提高礦業(yè)產(chǎn)能和效率。

技術(shù)創(chuàng)新是礦業(yè)行業(yè)面臨的一次顛覆性變革。礦業(yè)行業(yè)之前所經(jīng)歷的變革，與此次變革的速度和規(guī)模不可同日而語。這些可能發(fā)生的變革不僅會(huì)從根本上改變礦業(yè)的面貌，還將深刻地改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞剑约叭伺c機(jī)器和工作場所的關(guān)系，進(jìn)而改變整個(gè)行業(yè)的規(guī)則。更重要的是，它將徹底改變行業(yè)（礦業(yè)企業(yè)、供應(yīng)商）與東道國（政府、地方社區(qū)、其他非國家行動(dòng)者等）之間已建立的關(guān)系。

新興技術(shù)的主要類別

在評估技術(shù)變革的影響之前，必須清楚地了解礦業(yè)行業(yè)正在開發(fā)和應(yīng)用的各項(xiàng)技術(shù)以及影響，這樣才可以利用這些技術(shù)助推礦業(yè)行業(yè)發(fā)展。

——數(shù)字化基礎(chǔ)技術(shù)。主要包括傳感器技術(shù)、連接的可穿戴設(shè)備技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)以及全球定位衛(wèi)星（GPS）技術(shù)。

傳感器和可穿戴設(shè)備可應(yīng)用于礦業(yè)行業(yè)價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，能夠支持可提升采礦流程操作性能和效率的其他技術(shù)。例如，加拿大黃金公司在其位于加拿大的Eleonore礦山通過使用智能傳感器每年可節(jié)省150萬-250萬美元的使用成本。而連接性可穿戴設(shè)備既可以提高工人的能力，又可以通過礦山和工廠管理人員捕獲關(guān)鍵的實(shí)時(shí)信息，促進(jìn)無縫溝通，并在必要時(shí)提供遠(yuǎn)程專家協(xié)助，從而解決問題、修復(fù)損壞的設(shè)備。澳大利亞的許多礦業(yè)企業(yè)，如力拓集團(tuán)、必和必拓、紐克雷斯特礦業(yè)公司等都為員工配備了智能頭盔等技術(shù)，旨在通過監(jiān)測腦電波來測量疲勞程度，以減少疲勞引起的傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

無人機(jī)技術(shù)用途多種多樣，包括獲取地質(zhì)數(shù)據(jù)、場地規(guī)劃、巖面檢查、實(shí)時(shí)爆破控制、水樣采集、天氣和環(huán)境條件的評估以及安全監(jiān)測。

一些企業(yè)在炮眼鉆機(jī)和電纜鏟車上安裝的GPS系統(tǒng)有助于實(shí)時(shí)并準(zhǔn)確地獲取露天開采作業(yè)中的鉆孔點(diǎn)或鏟道位置的三維可視化信息。

——利用大數(shù)據(jù)優(yōu)化產(chǎn)能的技術(shù)。主要包括機(jī)器學(xué)習(xí)、高級分析、硬件和設(shè)備自動(dòng)化、機(jī)器人流程自動(dòng)化、軟件自動(dòng)化、數(shù)字孿生以及云計(jì)算等。

機(jī)器學(xué)習(xí)能夠提升描述性、預(yù)測性和規(guī)范性任務(wù)的執(zhí)行能力，例如能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)見性維護(hù)，從而減少停機(jī)時(shí)間和運(yùn)營成本，同時(shí)提高產(chǎn)量；結(jié)合數(shù)據(jù)分析和算法，礦業(yè)企業(yè)能夠基于對數(shù)據(jù)的認(rèn)知做出更多的戰(zhàn)略決策。硬件機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備由人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)，盡管這些設(shè)備仍然需要人工進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作，但自動(dòng)化設(shè)備能夠取代人力勞動(dòng)。機(jī)器人流程自動(dòng)化（RPA）工具能夠執(zhí)行后臺(tái)財(cái)務(wù)操作和供應(yīng)鏈管理等重復(fù)性任務(wù)。軟件自動(dòng)化工具有助于持續(xù)地實(shí)施控制作業(yè)，從而提高安全性和效率。

數(shù)字孿生應(yīng)用通過對采礦環(huán)境和作業(yè)設(shè)施的精確化、電子化、數(shù)字化呈現(xiàn)，提供了一個(gè)沉浸式虛擬環(huán)境，能夠顯著改善規(guī)劃、管理和決策。

——集成和追蹤大數(shù)據(jù)提高性能的技術(shù)。包括物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈以及射頻識(shí)別和實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)標(biāo)簽。

（工業(yè)）物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以提高效率、最小化成本支出、優(yōu)化設(shè)備管理、增加資產(chǎn)利用率、改善作業(yè)流程的實(shí)時(shí)性能監(jiān)控，而5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)有望釋放物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的巨大潛力并提高其性能。2015年，德勤會(huì)計(jì)師事務(wù)所預(yù)計(jì)，全球物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的增量貢獻(xiàn)在2014年至2018年間從4000億美元增至1萬億美元，到2020年達(dá)到1.9萬億美元。

區(qū)塊鏈技術(shù)可以提高信用度和透明度，并能夠自動(dòng)檢測欺詐，降低了借貸套利和雙重融資的風(fēng)險(xiǎn)。戴比爾斯鉆石公司開發(fā)了一個(gè)區(qū)塊鏈平臺(tái)來追蹤其鉆石的去向，有助于解決可靠性和合規(guī)性問題。

——優(yōu)化采礦流程的技術(shù)。包括水處理技術(shù)和節(jié)水技術(shù)、尾礦管理與回收技術(shù)、智能能源系統(tǒng)、電力采礦設(shè)備、生物技術(shù)以及生物采礦和生物礦化技術(shù)。這些新技術(shù)正被應(yīng)用于綠色礦山，可以有效節(jié)約水資源、減少碳排放、減少污染等。在智利，加拿大巴里克黃金公司宣布，到2020年其所屬的Zaldívar銅礦將會(huì)全部使用可再生能源，每年能夠減少35萬噸溫室氣體排放。英美資源集團(tuán)制定了未來智能采礦計(jì)劃，其目標(biāo)之一是在采礦過程中不使用淡水，尤其是在礦石和廢物（尾礦）的分離和運(yùn)輸過程中。

——可能影響采購的技術(shù)。主要包括增材制造技術(shù)，也就是為人熟知的3D和4D打印技術(shù)。它們能夠建造更輕、更堅(jiān)固的部件和系統(tǒng)，從而減少生產(chǎn)和交付時(shí)間。該工藝可以根據(jù)需要生產(chǎn)特定備件，并根據(jù)需要更換的部件特點(diǎn)進(jìn)行定制。由于備件可以在距離礦山更近的地方生產(chǎn)，因此可以大大減少停機(jī)時(shí)間。這不僅與產(chǎn)品相關(guān)，還有可能徹底顛覆制造業(yè)。

新興技術(shù)的應(yīng)用趨勢

創(chuàng)新技術(shù)形式多樣，功能繁雜，究竟哪些技術(shù)在短期或中期最可能投入應(yīng)用？2017年，埃森哲咨詢公司（Accenture）進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)于未來5年最受礦業(yè)企業(yè)青睞技術(shù)的調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明，截至2022年，排名前4的技術(shù)分別為：一是機(jī)器人和自動(dòng)化（預(yù)計(jì)超過50%）；二是無人駕駛車輛和無人機(jī)的應(yīng)用；三是可穿戴設(shè)備和其他連接性裝備的應(yīng)用；四是遠(yuǎn)程運(yùn)營中心，此項(xiàng)技術(shù)必須基于前3項(xiàng)技術(shù)。這些技術(shù)的結(jié)合足以改變礦業(yè)行業(yè)的組織和業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，從而改變企業(yè)與雇員、供應(yīng)商、地方社區(qū)及東道國政府之間的關(guān)系。

事實(shí)上，礦業(yè)企業(yè)正在尋求更先進(jìn)、更尖端的中期技術(shù)，從而使目前正在實(shí)施的數(shù)字化、自動(dòng)化和一體化環(huán)境的效益最大化。下一階段的投資將繼續(xù)優(yōu)化先進(jìn)過程控制系統(tǒng)，以在采礦作業(yè)的不同流程之間，尤其是在價(jià)值鏈的不同部分之間，建立更大的融合和更強(qiáng)的橫向聯(lián)系。

在非洲，針對自動(dòng)化的投資已不鮮見。在南非Northern Cape的Finsch鉆石礦，全自動(dòng)無人駕駛卡車已投入運(yùn)營超過10年。2014年，英美資源集團(tuán)在南非林波波省的Venetia地下鉆石礦綠地項(xiàng)目中投資了全自動(dòng)卡車、鉆機(jī)和運(yùn)輸火車。

剛果金的Kibali地下礦山同樣對自動(dòng)化和機(jī)械化進(jìn)行了大量投資，以期提高產(chǎn)能。然而，這些礦山的盈利能力取決于能否獲得價(jià)格實(shí)惠的電力。為此，礦業(yè)企業(yè)投資建設(shè)了水電系統(tǒng)，以確?？煽康碾娏?yīng)。該礦山配備了非洲首個(gè)一體化的自動(dòng)化礦石處理和豎井系統(tǒng)。

在剛果金，加拿大艾芬豪礦業(yè)公司正在建設(shè)Kamoa/Kakula銅礦項(xiàng)目，預(yù)期將成為全球第二大銅礦，實(shí)現(xiàn)高度機(jī)械化地下作業(yè)。

在加納，由于轉(zhuǎn)向合同開采，南非盎格魯黃金公司通過對更為機(jī)械化作業(yè)的投資實(shí)現(xiàn)對Obuasi礦的現(xiàn)代化改造。該礦因改造而臨時(shí)關(guān)閉時(shí)曾有4300個(gè)工作崗位，到2014年礦山重啟時(shí)僅保留了550個(gè)工作崗位，這意味著減少了87%的勞動(dòng)力。

在拉丁美洲，智利在過去10年間一直在推動(dòng)礦業(yè)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。自2008年以來，全球最大的銅出口商——智利國家銅業(yè)在其位于Antofagasta地區(qū)的Gabriela Mistral露天礦投入了18輛自動(dòng)卡車。

同樣在智利，必和必拓成功測試了一種被稱為“智能頭盔（Smartcap）”的探測駕駛員疲勞的技術(shù)。通過在駕駛員的額頭上裝備電子條帶測量用于指示疲勞程度的腦電波，其中的傳感器與卡車車廂內(nèi)的一個(gè)小型裝置進(jìn)行無線通信，向駕駛員和主管發(fā)出警告。

Antofagasta地區(qū)的Minera Centinela礦正在測試新一代的全自動(dòng)無人機(jī)，這些無人機(jī)將被用于繪制地圖以及測量體積和地形。通過將數(shù)據(jù)輸入到一個(gè)數(shù)據(jù)處理軟件中，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、規(guī)劃和決策。

英美資源集團(tuán)在智利的Los Bronces礦，利用數(shù)字孿生技術(shù)監(jiān)測運(yùn)輸性能。該技術(shù)還被用于監(jiān)測巴西長達(dá)500千米的泥漿管道，以防止可能的泄漏。截至目前，該公司通過應(yīng)用數(shù)字技術(shù)設(shè)備，經(jīng)營額提高了約30%（其中，約15%來自于產(chǎn)能提升，約15%來自于成本下降）。

在巴西，淡水河谷建立了人工智能中心，能夠獲取并分析其項(xiàng)目數(shù)據(jù)，從而提高基礎(chǔ)設(shè)施的效率。其中一個(gè)項(xiàng)目專注于預(yù)測Carajás鐵路線的鋼軌斷裂，那里經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重的事故。通過結(jié)合數(shù)據(jù)和分析，淡水河谷在Salobo礦節(jié)省了800萬美元，在一年內(nèi)將越野卡車輪胎的使用壽命提高了約30%。

在加拿大，越來越多的礦業(yè)企業(yè)正使用數(shù)字工具和技術(shù)來提高產(chǎn)能。在Glencore的Onaping Depth礦，數(shù)字系統(tǒng)被用于規(guī)劃班組（shift-level）任務(wù)、監(jiān)督任務(wù)進(jìn)展、追蹤延誤和設(shè)備可用性。其目標(biāo)是利用基于人-流程-技術(shù)整合的方法，減少操作可變性并提高產(chǎn)能。

在中亞的哈薩克斯坦，Kacharsky礦已投入1000萬美元，用于建立一個(gè)針對生產(chǎn)流程的新型模塊化自動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)已被集成到現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)中。通過傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控礦山，檢測出在采礦過程中需要改變的地方，從而提高產(chǎn)能。當(dāng)?shù)卣?017年宣布，將支持礦業(yè)行業(yè)的數(shù)字技術(shù)發(fā)展，為第四次工業(yè)革命做好充分準(zhǔn)備。

新興技術(shù)發(fā)展的影響因素

為何會(huì)產(chǎn)生這種顛覆性的變革？其驅(qū)動(dòng)因素和阻礙因素又是什么？這些都是礦業(yè)行業(yè)健康快速發(fā)展必須破解的問題。

具體來說，礦業(yè)行業(yè)產(chǎn)生顛覆性變革的驅(qū)動(dòng)因素主要源于以下七點(diǎn)：一是礦業(yè)行業(yè)需要降低工人的健康和安全風(fēng)險(xiǎn)。對于一些在極端環(huán)境或偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行的采礦作業(yè)，不僅費(fèi)時(shí)而且費(fèi)用昂貴，同時(shí)還對工人的健康和安全造成威脅。因此，大量減少復(fù)雜和深部開采作業(yè)或偏遠(yuǎn)地區(qū)條件下工人數(shù)量的技術(shù)，有助于改善工人的安全，降低事故率和傷亡率，這也是礦業(yè)企業(yè)及其員工關(guān)心的重大問題。二是礦業(yè)行業(yè)需要降低運(yùn)營成本，提高資產(chǎn)生產(chǎn)能力。由于市場波動(dòng)、不可預(yù)測的商品周期、全球經(jīng)濟(jì)增長放緩等外部因素，礦業(yè)行業(yè)承受著巨大的現(xiàn)金流壓力，不得不提高運(yùn)營效率以緩解壓力。創(chuàng)新技術(shù)的目的大都是為了提高產(chǎn)量和產(chǎn)能，建立更精干高效的生產(chǎn)和組織體系，因此能夠?yàn)榈V業(yè)企業(yè)管理運(yùn)營成本提供新途徑。三是礦業(yè)行業(yè)需要降低資產(chǎn)開發(fā)成本。全球仍有大量礦床有待勘探和開發(fā)。但是，伴隨著不斷增加的前期資本投資、新的資產(chǎn)位置越來越偏遠(yuǎn)、資源的開采難度或儲(chǔ)存深度增加等因素，資產(chǎn)開發(fā)成本愈發(fā)增加。技術(shù)解決方案是降低這些資產(chǎn)開發(fā)成本的一種方式，但考慮到前期大量的資本投入，前沿技術(shù)能否成功應(yīng)用還取決于投資項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性和技術(shù)可行性。四是勞動(dòng)力老齡化問題凸顯。無論是在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體還是新興經(jīng)濟(jì)體，礦業(yè)行業(yè)都面臨著勞動(dòng)力迅速老齡化、退休率上升等問題。這些動(dòng)態(tài)變化反過來又會(huì)轉(zhuǎn)化為因技能短缺產(chǎn)生的巨額工資溢價(jià)，這些因素促使人們決定采用新技術(shù)。五是技術(shù)開發(fā)成本大幅下降。相比于勞動(dòng)力等成本，技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用成本大幅下降，對于礦業(yè)行業(yè)來說具有更高的性價(jià)比。此外，礦業(yè)周期的許多環(huán)節(jié)已經(jīng)非常適合市場化技術(shù)的集成（例如數(shù)據(jù)優(yōu)化、自動(dòng)車輛、高風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用、無人機(jī)勘探、適用于變電站的手動(dòng)任務(wù)等）。不得不承認(rèn)，隨著愈發(fā)成熟的技術(shù)市場化，礦業(yè)行業(yè)中的某些部分可能發(fā)生更快的變革。六是礦業(yè)企業(yè)改變傳統(tǒng)思想，勇爭龍頭。傳統(tǒng)上最先實(shí)施新技術(shù)的企業(yè)會(huì)承擔(dān)較大的金融和監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)，因此眾多礦業(yè)企業(yè)更傾向于成為第二梯隊(duì)成員，使用經(jīng)過測試、成本低廉、發(fā)展成熟的新技術(shù)。但是，當(dāng)今全球的技術(shù)投入明顯增加，科技企業(yè)間的競爭愈發(fā)激烈，礦業(yè)企業(yè)的態(tài)度正在迅速轉(zhuǎn)變，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新。七是礦業(yè)行業(yè)面臨著不斷增加的環(huán)保壓力。無論是投資規(guī)則還是對于可持續(xù)發(fā)展的承諾，都大幅增加了礦業(yè)行業(yè)面臨的環(huán)保壓力。礦業(yè)行業(yè)在整個(gè)供應(yīng)鏈上越來越多地采用“綠色”技術(shù)，以減少水資源和能源的消耗，減少溫室氣體排放，增加對廢物的回收利用等。

雖然眾多因素驅(qū)動(dòng)礦業(yè)行業(yè)的顛覆性變革和技術(shù)迅速發(fā)展，但仍有一些因素會(huì)減緩或阻礙礦業(yè)行業(yè)對新技術(shù)的應(yīng)用。例如，應(yīng)用新技術(shù)會(huì)打破長期以來形成的價(jià)值鏈，因此面臨著價(jià)值鏈中眾多環(huán)節(jié)的障礙，包括經(jīng)濟(jì)上和政治上的障礙；應(yīng)用新技術(shù)同樣會(huì)帶來新的安全挑戰(zhàn)，對于一些不習(xí)慣使用新技術(shù)的工人，很可能給其帶來危險(xiǎn)；應(yīng)用新技術(shù)還會(huì)給管理勞動(dòng)力轉(zhuǎn)化帶來挑戰(zhàn)，需要平衡管理趨于使用更少勞動(dòng)力變化與填補(bǔ)勞動(dòng)力缺口之間的關(guān)系；新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用需要較高的前期成本；新技術(shù)的應(yīng)用需要全新的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，從而實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)的可操作性。

即使部分因素阻礙或減緩了技術(shù)創(chuàng)新和使用，但從大的發(fā)展趨勢來看，新興技術(shù)（尤其是顛覆性技術(shù)）在礦業(yè)行業(yè)中的應(yīng)用愈發(fā)突出。過去10年間，技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的步伐加速，對礦業(yè)行業(yè)產(chǎn)生了前所未有的影響，使企業(yè)和政府措手不及。從人工智能和聊天機(jī)器人的興起，到機(jī)器人和物聯(lián)網(wǎng)，新興技術(shù)和創(chuàng)新性商業(yè)模式正在推動(dòng)巨大的范式轉(zhuǎn)變，未來政府和礦業(yè)企業(yè)需要“高瞻遠(yuǎn)矚”，這樣才能在變革中站穩(wěn)腳跟，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展?！?/p>

來源：中國礦業(yè)報(bào)