Com os lucros baixos, as mineradoras estão focadas em melhorar sua produtividade e a inovação digital pode fornecer esse avanço necessário.

A indústria global de mineração está sob pressão. No curto prazo, a queda dos preços das commodities está comprimindo o fluxo de caixa. Olhando para o futuro, muitas minas existentes estão amadurecendo. Resultando na extração de teores de minério mais baixos e maiores distâncias de transporte da face da minas. Assim como as taxas de reposição de minério estão em declínio e os tempos de desenvolvimento de minas novas estão aumentando. Além disso, as operações de mineração em todo o mundo são 28% menos produtivas hoje do que há uma década.

A indústria mudou seu foco para melhorar a produtividade “espremendo” os ativos existentes, mas essa estratégia de curta duração. Apesar dos altos e baixos do setor, a natureza da mineração permaneceu a mesma por décadas e atingir um avanço no desempenho da produtividade exige repensar como a mineração funciona.

Neste artigo, descrevemos uma série de tecnologias digitais há muito tempo em andamento e que agora estão disponíveis e acessíveis o suficiente para se tornarem operacionais em escala para toda a indústria de mineração.

Suas aplicações incluem a construção de uma compreensão mais abrangente da base de recursos, a otimização do fluxo de materiais e equipamentos, a melhoria da antecipação de falhas, o aumento da mecanização por meio da automação e o monitoramento do desempenho em tempo real.

Sozinhas, cada uma dessas oportunidades tem potencial real. Já juntas, elas representam uma mudança fundamental tanto na melhoria da segurança, como no valor que pode ser captado no setor de mineração. Descrevemos essas oportunidades e levantamos várias questões-chave que os mineiros devem fazer a si mesmos enquanto navegam nessa jornada.

O imperativo de produtividade

Nossa análise mostrou que a produtividade global da mineração diminuiu 3,5% ao ano na última década. Essa tendência é evidente em commodities, geografias e na maioria das empresas de mineração. Embora haja debate sobre a causa do declínio, há um acordo universal de que esse desempenho é insustentável. À medida que a perspectiva da indústria se deteriorou, a maioria das empresas de mineração arquivou ou reduziu os planos de expansão e voltou a concentrar-se em fazer mais com menos. O resultado foi que a produtividade da mineração se nivelou e até começou a se recuperar em alguns locais e commodities.

Mas ainda há um potencial significativo inexplorado para a melhoria da produtividade. Uma maneira de entender a ordem de grandeza é comparar a mineração a outras indústrias, como a produção de petróleo e gás, aço e refinamento de petróleo. Com base em nosso benchmarking, observamos um desempenho médio global da eficácia de equipamentos (OEE) de 27% para mineração subterrânea, 39% para mineração a céu aberto e 69% para britagem e moagem – comparado com 88% para produção de petróleo e gás, 90% para o aço e 92% para o refinamento de petróleo.

Naturalmente, a mineração difere de outras indústrias de várias maneiras. É altamente variável, começando pela incerteza sobre a natureza do recurso sendo extraído. As operações de mineração geralmente ocorrem em ambientes extremos e em locais distantes. Mover as máquinas operadoras para o local de trabalho (seja transportando-as por aviões, movendo-as no subsolo ou com uso de outras máquinas) pode consumir tempo precioso por si só. E as tensões e estresses colocados em equipamentos de mineração por rochas de tamanho e dureza imprevisíveis resultam em danos e problemas frequentes.

Mas este é exatamente o ponto central. Planejamento inteligente e coordenação de atividades são necessários para mitigar a variabilidade causada por forças externas. Dessa forma, é necessária uma execução disciplinada para eliminar a variabilidade que os mineiros criam. O caminho para uma mudança na produtividade da mineração virá através da redução e, quando possível, da eliminação da variabilidade que tornou a mineração única.

Um ponto de inflexão para o setor de mineração

Acreditamos que a indústria de mineração está em um ponto de inflexão, no qual as tecnologias digitais têm o potencial de criar novas maneiras de gerenciar a variabilidade e aumentar a produtividade. A adoção em grande escala de quatro diferentes grupos de tecnologias está se acelerando:

Dados, poder computacional e conectividade

A incorporação de um grande número de sensores em objetos físicos – produzindo grandes volumes de dados para análise e permitindo a comunicação entre máquinas – é cada vez mais acessível. Redes inteligentes podem relatar o uso de energia em milhões de lares; os sensores em poços de petróleo remotos de águas profundas fazem com que os sinais de alerta pisquem no centro de controle central quando surgem problemas. Mineradores já produzem grandes quantidades de dados de sensores, potencialmente permitindo-lhes obter uma imagem mais precisa e consistente da realidade na face rochosa do que nunca.

Análise e inteligência

Os avanços na análise, desde o aprendizado de máquina até as técnicas estatísticas aprimoradas para a integração de dados, ajudam a transformar vastos conjuntos de dados em insights sobre a probabilidade de eventos futuros.

Empresas de telecomunicações, por exemplo, usam algoritmos inteligentes para prever a rotatividade de clientes; os varejistas os empregam para apontar ofertas aos clientes. Do mesmo modo, tarefas complexas de mineração, como modelagem geológica, programação diária e manutenção preditiva, estão cada vez mais no domínio de algoritmos inteligentes de estatística e otimização.

Interação homem-máquina

Os smartphones de consumo e outros dispositivos móveis transformaram a maneira como as pessoas interagem não apenas umas com as outras, mas também com máquinas. Os consumidores confiam em seus smartphones para orientar rotas, reservar táxis e monitorar sua saúde. Aplicações essas que também estão se espalhando rapidamente no campo industrial.

Um exemplo são os óculos “inteligentes” que fornecem instruções aos trabalhadores que trabalham em uma linha de montagem ou a um trabalhador que realiza reparos em equipamentos, aprimorando as disciplinas operacionais. Outro exemplo é a roupa de trabalho que incorpora sensores que transmitem dados aos gerentes sobre condições perigosas e sobre a condição física dos próprios trabalhadores, melhorando os resultados de segurança.

Conversão digital para físico

Os avanços na robótica estão tornando o equipamento totalmente autônomo mais acessível e eficaz. Na manufatura, o custo dos robôs industriais caiu 50% desde 1990, enquanto os custos trabalhistas nos EUA aumentaram 80% no mesmo período.

Enquanto isso, os avanços tecnológicos em áreas como inteligência artificial estão aumentando a sofisticação da robótica e expandindo suas aplicações produtivas. Na mineração, o uso de controle remotos e equipamentos de controle assistido está se tornando comum. E a implantação de equipamentos totalmente autônomos está tomando conta do transporte, da perfuração e de outros processos.

Quando juntas, essas tecnologias permitem uma mudança fundamental na maneira como a mineração funciona. Uma mudança marcada pelo aproveitamento do fluxo de informações para reduzir a variabilidade na tomada de decisões e pela implantação de operações mecanizadas mais centralizadas para reduzir a variabilidade na execução.

O próximo horizonte de desempenho

Nossa visão é de que o maior impacto virá da incorporação dessas tecnologias como um todo integrado em toda a cadeia de valor da mineração.

Maior compreensão da base de recursos

Poucas perguntas entusiasmam mais os executivos de mineração que esta: e se você soubesse exatamente o que havia no solo e em que local?

A jornada de desenvolvimento da percepção de recursos, desde a exploração até o planejamento de minas de curto prazo, está frequentemente dispersa por fronteiras organizacionais, fontes de dados e diferentes modelos geológicos.

Hoje, as mineradoras podem obter um conhecimento de recursos muito melhor, combinando informações do modelo do corpo de minério com dados de perfuração e de amostragem online. Técnicas estatísticas para dar sentido aos dados de exploração têm o potencial de melhorar a probabilidade de descoberta e ajudar a direcionar a perfuração adicional para maximizar os ganhos de informação.

A integração da informação geológica em uma melhor fonte universal de verdade ajuda a otimizar os padrões de perfuração e explosão, criar um plano de mineração executável e evitar problemas de qualidade na fonte. Com esses aprimoramentos, as atividades tradicionais, como registro de núcleo, inspeções de face e testes de plantas manuais, não serão mais necessárias.

Otimização do fluxo de materiais e equipamentos

Em essência, as cadeias de suprimentos de mineração são sistemas interdependentes de múltiplas peças de equipamentos fixos e móveis.

Ferramentas e métricas como OEE são uma base sólida para melhoria operacional, mas não conseguem entender a complexidade do sistema. Dados em tempo real e melhores mecanismos analíticos estão possibilitando as decisões de agendamento e processamento que maximizam a utilização de equipamentos e rendimentos.

Um exemplo é o poço da mina, onde combinar o despacho tradicional com algoritmos inteligentes pode otimizar os movimentos da máquina para obter a máxima eficiência. Outra é em plantas de processamento, onde o nosso trabalho sugere que muitos operadores de plantas têm pontos cegos em compreender os impulsionadores de rendimento.

Ao aplicar novas técnicas matemáticas que buscam relações ocultas entre variáveis ​​de segunda e terceira ordem. Descobrimos que os rendimentos de ouro, níquel, fosfato e outros minerais processados ​​podem ser melhorados em 3 a 10% em alguns meses.

Melhor antecipação de falhas

Empresas de mineração normalmente coletam enormes quantidades de dados de furadeiras, caminhões, plantas de processamento e trens. No entanto, raramente essa informação é usada para gerar insights. Em alguns casos, os mineiros usam menos de 1% das informações coletadas de seus equipamentos.

Implementar o uso dessas informações para estimar a probabilidade de falha de componentes específicos – em vez de usar uma abordagem tradicional baseada em tempo – ajuda a reduzir gastos de manutenção e evitar interrupções não planejadas que custam toneladas.

Maior mecanização através da automação

A automação oferece o potencial para reduzir os custos operacionais, melhorar a disciplina operacional e tirar as pessoas de situações de risco. Algumas tecnologias, especialmente o transporte automatizado e a perfuração, passaram a ser comercializadas em larga escala, enquanto outras, particularmente as de jateamento e escavação automatizadas, estão sendo testadas.

Nossa análise sugere que a economia do transporte é sólida – reduzindo o custo total de propriedade entre 15 e 40%, dependendo do custo do trabalho -, embora os mineradores devam gerenciar várias partes do projeto em torno da instalação do poço, da configuração do equipamento e das transições operacionais.

Além disso, nosso trabalho no desenvolvimento de operações de mineração automatizadas identificou oportunidades para reduzir o número de pessoas que trabalham em áreas consideradas mais perigosas em mais de 50%.

Monitoramento do desempenho em tempo real versus plano

Um dos benefícios de monitorar dados em tempo real é saber o estado e a localização de cada equipamento em uma operação de mineração a cada segundo – e, em particular, se ele está operando de acordo com o plano.

Essa percepção em tempo real dá um novo significado ao gerenciamento do desempenho das operações. Mudando dessa forma o foco da atenção da produção mensal para um foco na variabilidade e na conformidade com o plano.

Além disso, conectar esse feedback em tempo real a um centro operacional central não apenas possibilita uma resposta em tempo real. Mas também transfere o controle para uma capacidade de tomada de decisões mais sofisticada no centro, que pode realizar ações para otimizar as operações em toda a cadeia de suprimentos em vez de locais isolados.

Esse recurso pode ser implantado para melhorar os resultados de segurança, detectando desvios das condições de operação esperadas e mantendo a alta utilização do equipamento e o baixo custo operacional, de acordo com os planos operacionais.

Cada oportunidade dessas é significativa em si mesma, mas alcançar todo o potencial de todas as oportunidades só é possível se elas forem desenvolvidas de maneira integrada. Nós vemos três razões para isso.

  • Primeiro, a tecnologia física necessária para automação fornece o fluxo de informações em tempo real que forma a base para melhores insights. Os investimentos em automação são mais bem feitos ao lado de investimentos em sistemas e ferramentas que criam uma base para uma melhor tomada de decisão.
  • Segundo, com o tempo, essas decisões serão realimentadas em máquinas autônomas, não em operadores humanos. O valor real de concluir esse loop estará no aprendizado que ele fornece – decisões e ações consistentemente registradas que, trabalhando com algoritmos de aprendizado de máquina, serão continuamente aprimoradas para melhorar a cada interação.
  • Por último, uma vez que parte do sistema existe em uma plataforma digitalizada, há benefícios reais, ou efeitos de rede, para estendê-lo ao longo da cadeia de suprimentos. Quanto mais dados acessíveis aos algoritmos de tomada de decisão, mais eficazes eles se tornam. Quanto mais atividades operacionais forem sistematizadas e registradas, mais elas se tornarão dados valiosos por si mesmas. E quanto mais amplo o escopo dos algoritmos de tomada de decisão, mais eles refletem os melhores resultados de toda a empresa para a operação.

Uma cadeia de suprimentos de mineração totalmente integrada e automatizada pode não ser universalmente realizada em um futuro próximo, mas é mais do que ficção científica de mineração – é o ponto final lógico em uma série de implementações de tecnologia que as empresas de mineração já iniciaram.

E é o resultado que move a indústria de mineração mais perto de reduzir e gerenciar melhor a incerteza, e desse modo conseguir ganhos de segurança e produtividade necessários. Assim, vemos isso como um destino natural; a questão é quanto tempo levará para chegar lá e navegar com sucesso pela jornada.

Navegando na jornada

Capturar o valor das inovações digitais representa uma mudança fundamental na visão, estratégia, modelo operacional e recursos no setor de mineração. Em particular, grande parte da criação de valor na mineração mudará de quão bem a operação move o material para o quão bem ele coleta, analisa e age sobre a informação para mover o material de forma mais produtiva.

Esta será uma mudança difícil, e só terá sucesso se a liderança da indústria acreditar que há um grande prêmio no final. Nossa análise indica que a oportunidade é de fato considerável – com um potencial impacto econômico de cerca de US $ 370 bilhões por ano em todo o mundo em 2025. Isso representaria 17% da base de custos projetada da indústria globalmente em 2025.

A tecnologia é vista como um fim em si mesma ou esse esforço está firmemente fundamentado na criação de valor?

Os mineiros devem resistir à tentação de buscar inteligência à custa de valor. É difícil criar um departamento que possa integrar problemas de negócios e a aplicação prática de tecnologias. A chave para isso é ter equipes multifuncionais que entendam as operações de mineração e as tecnologias, integrem novas tecnologias nas operações e mensurem os seus impactos.

A tecnologia é vista como a próxima geração de equipamentos maiores e melhores ou uma mudança mais fundamental no modelo operacional?

Enxergar a tecnologia como a próxima geração de equipamentos para reduzir a contagem direta poderia levar a oportunidades perdidas de integrar dados em tempo real com a tomada de decisões. A tarefa de integrar dados na tomada de decisões em todo o planejamento central e local, e em toda a extensão das operações do poço ao porto, está tornando os mineradores mais parecidos com os engenheiros de sistema do que com os movedores de lama. As empresas de mineração devem ser capazes de obter o conjunto de habilidades de integração de sistemas para maximizar a criação de valor.

Com que eficácia as mudanças de pessoas são gerenciadas, tanto a mudança de cultura quanto a mudança no mix de capacitação necessária para implantar novas tecnologias?

Do nosso trabalho em big data em todos os setores, sabemos que a tecnologia – dados, análises e sistemas – é apenas parte da resposta. São necessárias mudanças nos processos e nas pessoas para implementar de maneira mais eficiente a tecnologia e as novas formas de trabalho que ela possibilita.

Mineradoras bem-sucedidas definirão uma visão integrada dos dados aos sistemas, dos processos centrais às capacidades das pessoas, reconhecendo que as novas tecnologias só criam valor se mudarem a forma como as pessoas trabalham e tomam decisões.

Quão bem se faz a administração no início, balanceando vitórias de mais de 12 a 18 meses para criar impulso com uma visão de longo prazo de para onde a empresa está se dirigindo?

O conceito de inovação tem duas velocidades – uma abordagem ágil para perseguir os itens mais acessíveis, combinados com uma abordagem mais ponderada para mudar os principais sistemas e arquiteturas – já se tornou algo comum. A abordagem para aplicar novas tecnologias na mineração deve seguir esse mesmo princípio.

Uma prioridade é colocada na obtenção de ganhos no curto prazo para mostrar valor e construir os recursos necessários para extrair valor da tecnologia. Ao mesmo tempo, os sistemas de controle, os sistemas de TI e a arquitetura de dados de muitas empresas de mineração precisaram de uma transformação abrangente para suportar a implantação da nova tecnologia em grande escala. Os jogadores de sucesso encontrarão maneiras de fazer as duas coisas.

Quão bem a organização se adapta ao novo conjunto de oportunidades?

Em muitas empresas de mineração, muitas vezes não há um executivo designado como o responsável pela inovação. Além disso, aproveitar essa oportunidade com o conjunto de recursos já existentes ou usando os dados, métricas e orçamentos atuais provavelmente resultará apenas em uma continuação do status quo.

Para que essas mudanças aconteçam, as empresas de mineração devem adaptar suas organizações criando uma clara responsabilidade entre os principais executivos. Refinando o design organizacional para criar funções seniores significativas para pessoas com habilidades técnicas e redesenhando o processo anual de planejamento e gerenciamento de desempenho para criar espaço para a inovação.

Conclusão

A mineração sempre foi marcada pela incerteza e variabilidade, desde os recursos no solo até o estresse no equipamento e o clima. Essas dinâmicas são fundamentais para o desempenho operacional do setor. A chave para a próxima era na mineração é reconhecer que essa situação não é mais inevitável – que, com os investimentos certos, os mineradores têm a oportunidade de reduzir e, em alguns casos, eliminar a incerteza.

Com o tempo, o trabalho de mineração evoluirá para empregos baseados em conhecimento que resolvam os mesmos desafios de hoje, mas o fazem por diferentes meios. As empresas de mineração que reconhecerem esta tendência hoje e melhor navegarem nas mudanças à frente serão as vencedoras de amanhã.

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