采矿业数字化转型商业模式研究

明金蒲　董瑞琦　杜颖越　李静　张心奥

摘要：文章主要研究采矿业的数字化转型商业模式。首先，文章介绍了采矿业数字化转型的定义，并分析了目前采矿企业数字化转型的发展现状，包括理论层面和实践层面。在实践层面，以陕煤集团和山东黄金两家企业为例进行了详细阐述。其次，文章对商业模式的内涵进行了分析，并指出了采矿企业数字化转型面临的问题。最后，文章对采矿业数字化转型提出了建议，包括运用数字技术建立数字化服务平台，向服务型企业转型，提高企业的附加值，建设新型的信息化基础设施收集行业内外信息，实现多元化经营，以及模式创新构建采矿业数字化生态体系。通过研究，可以为采矿企业的数字化转型提供理论和实践方面的指导，促进采矿业向数字化发展转型。

关键词：采矿业；数字化转型；商业模式

随着信息技术的快速发展，数字化转型已经成为各行业转型改革的主流趋势，对企业商业模式的演进发挥着重要作用，是许多行业提升效率、改善模式、增加利润的主要手段。对于采矿行业而言，其在供能及驱动工业企业方面扮演了重要角色。因此，在各行业都在推进数字化转型的背景下，采矿行业也应该加快数字化转型的步伐，探索该背景下采矿业数字化转型商业模式的路径。

近年来，我国已经对采矿行业数字化转型提出了非常明确的要求。如2019年发布的《关于深化“互联网+先进制造业”发展的实施意见》中明确提出，要加速数字经济的发展，并将新技术融入传统产业中去。而2020年发布的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中指出了要推进煤矿智能化技术与应用方式的创新，以数据为核心提升我国煤炭企业的核心竞争力。2022年发布的《“十四五”数字经济发展规划》明确提出了到2025年我国数字经济的目标，要求数字技术与实体经济融合，数字经济治理体系得到完善。规划还明确提出要加快能源领域的数字化转型，提升产、运、储、销、用等环节的数字化水平，并推进数字平台的建设。2023年中共中央、国务院印发的《数字中国建设整体布局规划》指出，要在工业、农业、金融、教育、医疗、交通、能源等重点领域，加快数字技术创新应用。2023年3月，根据国务院关于提请审议国务院机构改革的议案，组建国家数据局，本次组织机构的调整证明数字化转型已经成为新形势下经济的重要发展动力。

在此背景下，采矿行业迎来一个新的发展期。目前，许多企业已经实施或准备实施数字化转型，但由于采矿行业受自然和政治环境影响的特殊性，各个企业的实际情况并不完全相同，以至于尚难形成一致的数字化转型方案和规范。采矿行业要重新审视自己的商业模式，探索如何将数字化技术运用到采矿行业全产业链，协同上下游企业提升价值创造效率。本文旨在通过文献综述的方式，梳理和分析有关采矿业数字化转型商业模式演进的研究，把握数字化转型背景下，采矿行业数字化转型的界定、发展现状、商业模式内涵及当前阶段存在的问题，为进一步深入研究采矿业数字化转型商业模式提供参考和建议。

一、采矿业数字化转型的界定

采矿业数字化转型是将新一代信息通信技术，如5G、云计算、大数据、物联网和人工智能等应用于采矿业中。这种转型加速了“5G+工业互联网”模式，助力“机进人退”，为实现矿山少人化、无人化提供了有力的帮助，同时也为矿山的数字化、网络化发展提供了可靠的保障，并且为矿山的透明化、智能化和绿色化建设提供了可行的路径。

采矿业的数字化转型主要从以下几个领域开展：首先，设立中心研究所，建立矿山大数据研究所和智能矿山研究所，以及一个全新的数据中心（IPD）和“一张网”数据库，以支持研究和生产的数据交互与分析。其次，利用BIM、CIM、GIS等前沿的數据处理技术，建立起三维协同设计的网络系统，实现了从设计到施工、管控和服务的多个步骤的协同配合，使“十四五”的设计和开发的数字化效率达到90%以上。再次，大力投资建设煤矿、石油开采、矿山设施、采掘设备等的智慧工厂，并将其中的技术与资源有效整合，实现全面的数字化转型，实现企业的信息化管控，实现企业的可持续增长。最后，通过“上云用数赋智”实施业务型制造，实现整个产品、流程、价值链环节的完整性，以满足顾客更多需求。

采矿业的数字化转型基于五项重要技术：可视化和警报、分析和实施计划、数字孪生、集成自动化和认知网络。可视化和警报，利用可视化技术提升效率、节省开销及增强安全保障。分析和实施计划，机器学习算法帮助采矿业公司从其数据中获得战略性业务见解。例如，使用机器学习算法来预测未来的市场发展趋势。数字孪生，通过数字孪生技术，企业可以获得一个全新的、具有深度的、综合性的、全面的、有效的模拟环境，这将有效地指导企业进行投资、经济、技术、管理等多方面的决策。集成自动化，作为第一步，利用现有的数据构建一个有效的分析模型，它能够提供准确的预测，从而为后续的决策提供依据。此外，该模型还能够将一个流程的信息及时反馈给另一个流程，从而有效提升整个过程的效率。通过使用数字孪生技术，矿业企业能够更好地评估其在整条产业链和整体服务流程中的表现，从而实现绩效的提升。认知网络，使机器可以以人类的思维模式和行为方式深入分析复杂的非结构化数据，从而实现采矿业价值链的重大变革。

二、采矿企业数字化转型发展现状

（一）理论层面

目前对采矿企业数字化转型方面的研究主要集中于对采矿企业数字化转型整体过程的分析、新兴技术在采矿企业数字化转型中的应用、采矿企业数字化转型中面临的问题等三个方面。

采矿企业数字化转型的整体过程可以分为：机械化替人、自动化减人、智能化无人。这三个阶段逐一递进，前一阶段是后一阶段的基础。相较于前几轮技术改革而言，数字化改革的难度系数最高。因为数字化转型不是单一的设备采购，它分为三个阶段不断向前递进，是成体系、长周期、涉及面广、高复杂度的高层次转型。

在技术方面，各种新兴技术逐步应用到采矿企业当中，助力采矿企业实现数字化转型。在数字化转型下的新兴技术主要分为三类：建立基础数据的技术，进行大数据集成／追踪的技术、实现大数据利用的技术。目前应用在采矿业数字化转型的过程中具有代表性的新兴技术主要有：矿山5G通信技术、人工智能在矿产勘查数据处理中的应用、露天矿山无人驾驶运输系统、地下矿山自主装载-运输-卸载系统等。

采矿企业的数字化转型中仍面临着一些问题，如数字化转型后的采矿企业商业模式的构建、数字化系统的常态化运行未实现、示范成效未形成推广效应、科研管理体系不健全和科研成果的推广应用不到位等问题。由此，本文针对数字化转型后采矿企业商业模式的构建问题进行分析。

（二）实践层面——以陕煤集团、山东黄金为例

1. 以陕西省大型国有采矿企业陕煤集团为例

2018年，陕煤集团就提出了智能化矿区建设的设想，在业内率先开始进行数据标准化治理，通过智能化建设提高效率，把科技创新放在集团发展的核心位置。在技术研发方面，陕煤集团在西安、上海等地组建六所研究院，建设渭南、蒲城等七大产业示范基地，建立了产、学、研相结合的技术创新体系，打造了国内外协同联动的创新格局，真正实现了自主创新、技术突破。在技术转化方面，陕煤集团积极转化先进技术，30多个原创革命性技术再进行转化示范。在资金投入方面，陕煤集团投资30亿元设立“陕煤—秦岭科技研究创新基金”，通过资本市场把握光伏、锂资源等新产业的发展先机。在人才培养、引进方面，陕煤集团制定《“十四五”人力资源和人才发展规划》等10余个文件，积极引进领军人才，同时对内进行人才选育，开展人才培养的“百千万工程”。

目前，陕煤集团共有7处智能化示范煤矿通过国家首批验收，挂牌国家首批“煤矿安全智能开采重点实验室”，已累计建成智能矿井28处，建成5个“智慧矿区”，智能化产能高达99%。

2. 以山东省大型国有采矿企业山东黄金为例

山东黄金在国内采矿企业中黄金产量效益排名前三，于2018年开始向数字矿山转型，是较早开始进行数字化转型的采矿企业。在数字化转型过程中，山东黄金秉持“融合、服务、共享”的建设理念，以需求为建设导向，积极推进智能化矿井建设。同时，山东黄金积极与相关高校、设计院及华为等通信技术企业合作，通过利用5G、人工智能、大数据等技术，实现井下少人化。山东黄金还尝试引进远程操作、智能操控、无人驾驶等先进技术，使井下设施可以远程操控。2018年，山东黄金以三山岛金矿为试点，立下打造国际一流示范矿山的目标。2018年5月，山东黄金启动项目建设。2021年，山东黄金已形成了一套可复制的建设标准。目前山东黄金正处于从自动化减人到智能化无人的过渡阶段。

三、商业模式内涵

“商业模式”这个概念，作为一个商业名称，早在20世纪50年代就已被提出，并随着市场需求日益明确及资源日益丰富而得到准确界定，从90年代开始，这个概念开始被人们广泛使用及传播。所谓商业模式，有许多学者对于它的定义进行了不同的詮释，但至今一直没有统一的说法。Timmers是最早对商业模式进行定义的，他从系统论角度出发，将商业模式定义为：由产品流、服务流和信息流这些元素共同构成的一个系统流程；Osterwalder等指出，“从本质上来看，商业模式其实是一种概念性工具，其目的在于描述特定实体的商业逻辑，并涵盖多种要素及它们之间的关系。”；刘武芝等认为，商业模式指的是一个包含完整产品、服务及信息流体系的概念，其中涵盖了每一个参与者的角色、每个参与者的作用及他们的潜在利益、收益来源和方式；牛克洪将商业模式概括为：在追求企业战略目标的指导下，致力于最大化客户价值主张、优化关键要素资源配置和关键流程再造，并扩大获利渠道。

综上述，本文理解商业模式为企业如何运用资源，建立自己的生态系统，将所创造的价值最大化，并将其转化为可获得的收益。商业模式涉及企业资源的配置、产品的创新、销售渠道的开发、定价策略的指定及成本控制等，以确保企业在市场上获得竞争优势并实现盈利。

商业模式的框架强调企业所创造、提供和分配价值的活动。从其架构角度来看，商业模式可以被拆分成三个核心要素：第一，价值创造，即企业通过提供产品或服务为客户甚至社会提供价值的过程。企业的价值创造是商业模式的核心要素，须考虑对产品或服务的创新和提高、向客户提供产品或服务的途径及从顾客那里获取收益的方式等。第二，价值主张，即企业给客户提供的产品或服务的独特价值。企业的价值主张必须符合客户的需求和期望，能够解决客户的问题或满足客户的需求，并且与竞争对手的价值主张区别开来。第三，价值获取是从价值创造中获取利润并在各个利益方分配利润，从而建立起与客户的良好关系和品牌价值，同时促进各利益所得者再次投入价值创造的过程循环。

四、采矿企业数字化转型中存在的问题

采矿公司并没有“一张蓝图绘到底”的勇气与耐性，未对数字化转型进行合理规划。数字化改造工程必须贯彻“顶层设计、长期规划、确定发展方向”的路线，这是一项逐步迭代、长期持久的工程。而传统采矿公司普遍存在“短期思维”，注重于收益的即时性，很难在全新的经营管理模式下下决心，从而进行彻底的改造。但数字化转型，尤其是关于商业模式的转型，更要长期谋划，并随时调整目标，和已有的组织形式进行不断磨合，因此，短期来看会出现转型周期长、转型成本高的现象。但一旦找到准确的方向，形成一个完整的、高效的、稳定闭环的模式，转型后的长期收益将远远超过当前的效益。目前采矿业多数公司关于数字化转型的具体工作方法、实施途径和数字化项目还未明确。

采矿业公司的组织和管理体系与转型不相适应。许多采矿公司把数字化转型的重心放在数字化设备上，以为增加投入，加大对数字化智能设备的应用就可以完成转型。其实数字化转型不只是技术上的转变，其核心是利用数字化技术赋能，促进公司经营、结构、管理、制度和决策等方面的转变，即商业模式的转变。采矿企业大多为国有企业，国有企业的企业模式已建立很多年，公司内部各个部门的形式也早已经固化，使得公司管理结构进行变革的难度增大。当前大部分采矿企业的管理结构已不再适应发展形势：层级结构的组织形式，使得公司的调动具有延时性，过时的部门和人员分工使得各部门和层次之间的界限不够清晰，使得人力资源无法利用。要想突破原来的组织结构、上下级企业界限和利益障碍，必须加大变革的勇气，改变原来的企业管理模式。改革必定是痛的，但只有顺应时代、市场的趋势，才能站得更高，走得更远。在IT部门的建立方面，晋能控股、淮河能源、平煤神马等公司整合相关数字业务部门，设立了一个功能更加强大的信息部门；也有部分公司将原有公司的信息技术部门整合至其他机构；此外，一些公司还将信息技术部门与智能化部门分开，形成新的架构，导致企业的转型能力与进度受到一定程度的影响。

“重硬件、轻软件，重建设、轻运维，重技术、轻管理”的问题仍旧突出。一些采矿企业对数字化的投资集中在硬件装备上，但在软件技术装备上却犹豫不决甚至忽略不计；有些企业尽管对新系统和产品的建设非常重视，但在系统建成后却不重视保养，这使很多设备虽然在刚建成后的工作环境下稳定良好，但由于长年累月疏于管理以至于故障频现，最后效果达不到预期，导致转型失败。公司盲目追求最新技术的开发前沿，但结果却往往因为落后、不协调的管理模式，而导致最新技术无法在旧系统中得到充分、有效利用。部分采矿企业在智能化、数字化的项目实施中，从规划设计到项目实施再到经营管理都过多地依赖于第三方科技企业，既没有形成自身的科技力量，又没有将最新的技术手段和管理体系因地制宜地运用于企业管理体系之中，导致结果事倍功半。

数据集成还不成熟，信息孤岛未得到有效消除。随着云计算技术的广泛推广，大量信息进入了各个行业，并建立起庞大的数据网络。采矿企业在生产作业过程中需要采集大量的“人、机、环、管”的多源异构信息，产生的信息量每日俱增，使得数据集成的难度大大增加，采矿业企业原有的基础设施已不能满足数字化转型升级的需要。一些采矿企业尚未建立更先进的数字化设施，导致数据无法应用。

五、建议

（一）运用数字技术，建立数字化服务平台

在数字化转型背景下，平台是商业模式创新的重要环节。数字化服务平台能够使企业的商业模式处理能力在新兴技术的加持下得到加强，同时也解决了供需双方存在的信息不对称问题，打破传统商业模式下的商业往来壁垒。数字服务平台的构建能够使客户、合作伙伴、相关政府部门形成互联，创建多主体共同协同的商业系统。

（二）向服务型企业转型，提高企业的附加值

传统的采矿业主要通过采集、加工和销售矿物资源来获得收益，然而面对当今市场环境的快速变化，采矿企业可以考虑向服务业企业转型，以提供多元化的服务，并根据客户需求提供个性化服务。例如，为客户提供矿产咨询、技术服务，帮助客户解决矿产开采、加工等方面的问题。这种转型方向可以提高企业的附加值和竞争力，从而扩大企业市场份额，并实现可持续发展。

（三）建設新型的信息化基础设施，收集行业内外信息，实现多元化经营

采矿企业应该注重企业和产业链内部资源整合，提高资源利用效率，打破信息孤岛、实现资源共享。通过行业数据的采集、分析和挖掘，深入研究不同场景下的数字化经济效益，以此为依据制定相应的数字化转型商业模式。

（四）模式创新，构建采矿业数字化生态体系

根据有关部门的指示，积极推动采矿业的发展，激发其内在的活力与创造力，打造完善的数字化产业链，以新业态、新模式为引领加快采矿业数字化转型。首先，要夯实转型基础，不断完善采矿行业的信息化，搭建起灵活、可靠的新一代数字技术平台，并利用各类采矿机械的互联，推动行业的发展。其次，为了推动各个细分产业的数字化变革，应加强5G、互联网、人工智能、工业IoT、云计算、机器人技术的应用，使它们在采矿领域得到更加有效的整合，构筑一个覆盖整个生态系统的知识交流网络，以及一个支持智慧决策的系统，从而使整个生态系统的运营更加高效。

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＊基金项目：中国矿业大学（北京）大学生创新训练项目（202205041）。

【作者单位：中国矿业大学（北京）】