Технологические прорывы создают благоприятные условия для инноваций в горнодобывающей отрасли и способствуют столь необходимому повышению производительности. Перед руководителями горнодобывающих предприятий теперь стоит вопрос не о том, внедрять инновации или нет, а о том, как это делать.
Горнодобывающая отрасль находится на перепутье. Растут затраты, снижается содержание полезных ископаемых в руде, а спрос на критически важные материалы увеличивается, что оказывает давление на операционные модели, созданные для другой эпохи. В то же время во всех отраслях набирает обороты мощная волна новых технологий. Достижения в области автоматизации, искусственного интеллекта, электрификации, химии и подключения объектов — многие из которых уже зарекомендовали себя в смежных отраслях — меняют принципы работы шахт. Отдельные лидеры отрасли и некоторые регионы внедряют эти технологии, демонстрируя, какой может быть следующая эра производительности в горнодобывающей отрасли.
Проблема продуктивности: когда «больше того же самого» перестаёт работать
Каждый скачок производительности в горнодобывающей отрасли за последние 125 лет был обусловлен инновациями, в том числе механизацией в XIX веке, разработкой карьеров и внедрением крупногабаритного оборудования в XX веке, а также автоматизацией процессов на рубеже тысячелетий (пример 1).
Десятилетия исследований показывают, что инновации являются одним из самых мощных долгосрочных факторов повышения производительности и прибыльности во всех отраслях. Несмотря на необходимость инноваций в горнодобывающей промышленности и их очевидную пользу, за последние два десятилетия темпы их внедрения замедлились. На самом деле данные ОЭСР2 показывают, что с 1997 по 2023 год производительность в обрабатывающей промышленности выросла более чем в два раза, а в сельском, лесном и рыбном хозяйстве — более чем в 1,5 раза (пример 2). В то же время производительность в горнодобывающей промышленности снизилась вдвое!
Снижение содержания металлов в руде, усложнение производственных процессов и рост затрат на ресурсы, например на электроэнергию и техническое обслуживание и расходы на персонал, усугубили производственные проблемы, в результате чего многие шахты опустились ниже исторических кривых производительности (пример 3)
В то же время спрос на важнейшие полезные ископаемые растёт из-за электрификации, энергетического перехода, развития искусственного интеллекта и увеличения количества подключённых устройств. Ожидается, что к 2035 году спрос на редкоземельные элементы вырастет почти вдвое, на медь и алюминий — примерно на 25 %, а на литий — более чем в четыре раза.3 По мере роста спроса и повышения производительности горнодобывающей отрасли инновации становятся необходимостью, а не роскошью.
Новые технологические возможности: шанс на перемены
Хотя повышение производительности может быть связано с целым рядом факторов, в том числе с оптимизацией, факты свидетельствуют о том, что существует связь между устойчивым ростом производительности и внедрением цифровых технологий, автоматизацией и использованием данных. Благодаря таким инновациям отрасль может воспользоваться следующими преимуществами:
- Использование автономных транспортных средств становится всё более распространённым и масштабным. По мере развития автономных технологий в других отраслях появляется возможность для масштабного внедрения автономных грузовиков в горнодобывающей промышленности.
- Постоянная связь доступна на удалённых объектах по всему миру. На всех видах шахт всё чаще используется мониторинг, контроль и централизованное управление в режиме реального времени, которые стали возможны благодаря низкоорбитальной спутниковой связи.
- Развитие ИИ ускоряется в геометрической прогрессии. Ведущие горнодобывающие компании уже получают выгоду от применения глубокого обучения для оптимизации стационарных установок и диспетчеризации, а также от использования передового агентного ИИ4 для переосмысления таких сложных процессов, как отгрузка и идентификация проблем.
- Электрификация активно внедряется. В Китае уже используются в коммерческих целях небольшие электровозы (обычно грузоподъемностью от 90 до 150 метрических тонн), а горнодобывающие компании по всему миру запускают пилотные программы по использованию аккумуляторных электровозов и электровозов с троллейбусными прицепами.
- Достижения в области химии и биоинженерии расширяют возможности извлечения полезных ископаемых. Ведущие специалисты открывают новые реагенты и применяют технологии для улучшения извлечения материалов, которые ранее считались невоспроизводимыми или нерентабельными (см. врезку «Выщелачивание халькопирита»).
- Данные и недорогие датчики меняют представление о прозрачности в горнодобывающей отрасли. Новые поколения датчиков с высоким разрешением и современные архитектуры данных позволяют оптимизировать транспортировку, обработку и производительность оборудования практически в режиме реального времени — от скважинных датчиков, работающих в режиме реального времени, до детальной характеристики добываемых пород.
- Робототехника расширяет границы автоматизации. Несмотря на то, что роботизированные системы всё ещё находятся на ранней стадии развития, они могут значительно повысить безопасность, эффективность и стабильность работы, позволяя машинам выполнять сложную физическую работу с минимальным вмешательством человека.
Учитывая открывающиеся возможности, многие майнеры, по понятным причинам, не знают, с чего начать. Наш опыт показывает, что полезно расставить приоритеты в цепочке создания ценности (пример 4).
Теперь вопрос в том, как ведущие горнодобывающие компании и горнодобывающая отрасль в целом воспользуются сегодняшними благоприятными условиями, внедрят эти инновации и воспользуются возможностями для повышения производительности.
Признаки сбоя в работе
Некоторые отрасли горнодобывающей промышленности уже демонстрируют переход от точечных инноваций к полномасштабным операциям, когда многолетняя экспериментальная деятельность превращается в полномасштабные операции.
Наш анализ показывает примеры стремительного внедрения инноваций в горнодобывающей промышленности Китая. На самом деле на долю китайских компаний приходится почти 56 % автономного и телеуправляемого оборудования.5 Автономность, электрификация и цифровая организация процессов развиваются параллельно благодаря сотрудничеству между производителями оборудования, поставщиками технологий и политическими деятелями. Многие из масштабных прорывов, которые мы наблюдаем сейчас, были совершены менее чем за пять лет. Это демонстрирует, как согласованные действия экосистем майнеров, производителей оборудования и цифровых игроков могут сократить сроки внедрения инноваций.
Австралийские компании добились прогресса в удаленном управлении. Расстояние от месторождений до населенных пунктов, затраты на привлечение и транспортировку работников на эти месторождения, а также ценность постоянной оптимизации подтолкнули австралийских лидеров горнодобывающей отрасли не только к удаленному управлению оборудованием и мониторингу его работы, но и к оптимизации автопарка.
Наконец, производители меди в Северной и Южной Америке, столкнувшиеся с ухудшением качества руды, ростом затрат и сильным желанием обеспечить максимально возможную рентабельность инвестиций в оборудование стоимостью в миллиарды долларов, стали первопроходцами в области глубокого обучения и цифровых двойников, которые позволяют повысить производительность и извлечение в концентраторах.
Технологический прогресс в Китае
От идеи к реализации: как ведущие горнодобывающие компании добиваются результатов с помощью инноваций
Следующее десятилетие, скорее всего, вознаградит тех, кто принимает чёткие, смелые и продуманные стратегические решения о том, какую роль они играют в сфере инноваций и какие проблемы они целенаправленно решают. Мы считаем, что успешные новаторы обычно выстраивают свои процессы на основе итеративных циклов непрерывной обратной связи, состоящих из трёх взаимосвязанных и дополняющих друг друга этапов: стремление, инновации и реализация (пример 5).
Стремление: создание технологических устремлений в основе всего
Многие проблемы, с которыми сегодня сталкиваются майнеры, носят структурный характер. Крупные инновации не появляются из-за мелких амбиций. Вспомните высадку человека на Луну: кто-то должен был поставить перед собой амбициозную цель, чтобы вдохновить людей на поиск решений, которые сделают это возможным. Точно так же компания SpaceX осознала ценность возможности повторного использования ракет-носителей и сосредоточила усилия инженеров на решении конкретной проблемы.
У руководителей горнодобывающих компаний есть возможность сосредоточиться на проблемах, которые должны решать инновационные команды, и впоследствии поставить перед собой амбициозные цели, чтобы добиться кардинальных изменений. Выщелачивание халькопирита — один из примеров потенциальной проблемы, которую можно решить, поскольку она затрагивает конкретную и важную тему. Другие горнодобывающие компании обычно сосредотачиваются на текущих и будущих факторах стресса, растущих затратах, нехватке рабочей силы или узких местах в производственных процессах.
Инновации: управление решениями как портфелем проектов
Как только вы чётко сформулируете конкретную, убедительную и вдохновляющую цель, можно будет переходить к инновациям.
Лидеры в области инноваций могут начать с того, что разберут проблему на составляющие и определят фундаментальные физические принципы, процессы и ограничения системы, вместо того чтобы сразу прибегать к готовым инструментам. Вместо того чтобы думать о том, как извлечь выгоду из автоматизации, руководители горнодобывающих предприятий могут задаться вопросом о наиболее экономичном способе перемещения горных пород из пункта А в пункт Б. А ещё лучше спросить себя: «А нужно ли вообще перемещать горные породы из пункта А в пункт Б?»
Шаг, который часто отличает лучших новаторов от остальных, — это построение кривой снижения затрат. Обычно это связано с тем, насколько быстро решение становится дешевле в производстве или внедрении, а также с тем, насколько быстро решение раскрывает свой потенциал. Например, за последние несколько десятилетий стоимость производства солнечных панелей резко снизилась, и логично предположить, что технология производства аккумуляторов последует этому примеру. Чтобы построить кривую снижения затрат, новаторам нужно проанализировать стоимость и производительность любого потенциального решения и разбить его на составляющие, чтобы понять, какой может быть стоимость каждого компонента в будущем.
Многие отрасли уже продемонстрировали, насколько быстро могут снижаться затраты при масштабировании технологий. Чтобы достичь минимума затрат при снижении себестоимости, нужны лидеры, готовые ставить смелые цели, брать на себя обязательства на ранних этапах и неустанно стремиться к масштабированию. Горнодобывающая отрасль не станет исключением. Провидцы, которые примут этот вызов сегодня, скорее всего, будут лучше всех подготовлены к тому, чтобы сформировать следующую эру производительности. К примеру в внедрении водорода и новых батарейных технологиях Китай в разы снизил затраты за счет масштабирования бизнеса и производства:
Реализация: воплощение идей в реальном мире
После того как компании сформируют портфель потенциальных решений для конкретной проблемы, успех будет зависеть от их способности воплощать идеи в жизнь с помощью целенаправленных экспериментов, быстрого обучения и комплексного масштабирования. Успех пилотного проекта можно оценить по скорости и качеству обучения, а не по непосредственным результатам. Это позволяет руководителям инновационных проектов совершенствовать портфель, корректировать влияние рисков и определять, куда направлять человеческие и финансовые ресурсы в ходе следующего цикла обучения.
Инновации также требуют наличия специализированных команд, у которых есть полномочия и возможности для реализации. В состав таких команд могут входить ведущие специалисты в области операционной деятельности и технических разработок, а также сотрудники, отвечающие за конкретные инновационные темы. Крайне важно иметь отдельные каналы отчетности. Без отдельных полномочий команды могут оказаться в ситуации, когда им придется выбирать между необходимостью выполнить текущий бюджет или операционный план и необходимостью решать инновационные задачи, которые обеспечат успех организации в будущем.
Хорошо продуманная операционная модель для инноваций может стать основой управления, которая обеспечит согласованность и эффективность работы этих команд. Такие модели делают упор на принятие решений в режиме реального времени, когда вопросы решаются быстро, а итерации заменяют длительные циклы анализа. Команды возглавляют опытные технические руководители, которые сочетают тщательный анализ с прагматичным подходом «80/20»7 к решению проблем. Управление может быть жёстким, но не бюрократическим. Инициативы должны быть направлены на чёткое распределение прав принятия решений, обеспечение доступа к экспертной поддержке и прозрачность для старших спонсоров, которые могут помочь решить проблемы в режиме реального времени.
Наконец, для успешной реализации часто требуется пересмотреть отношения с поставщиками и партнёрами. Компании могут рассмотреть возможность сотрудничества, основанного на совместных экспериментах, совместной разработке и совместной ответственности за результаты, что потенциально может ускорить процесс снижения затрат и повышения производительности, а также создать условия для взаимной заинтересованности в успехе. Если в экосистеме поставщиков нет таких возможностей, настоящие лидеры в области инноваций могут рассмотреть вариант самостоятельной реализации или вертикальной интеграции.
Учитывая проблемы, с которыми сталкиваются современные горнодобывающие компании, очевидно, что в следующую эпоху производительность будет определяться инновациями. Сочетание искусственного интеллекта, автономных технологий, передовых химических разработок, робототехники и подключённых систем обеспечивает не только постепенное повышение эффективности, но и возможность значительного увеличения производительности. Возможности реальны, но и конкуренция высока. Компании, которые добьются успеха, скорее всего, будут действовать смело и решительно, уже сегодня сосредотачиваясь на решении правильных задач, ставя перед собой амбициозные цели, внедряя инновации и действуя быстро и уверенно. Рецепт успеха очевиден. Какие лидеры отрасли последуют ему?