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矿山领域智能化过程应规避的四大误区

2017/8/24    来源:赛迪智库    作者:黄玉垚  高宏      
关键字:矿山领域  智能化  
目前,我国矿山领域的智能化建设不断深入,但总体水平参差不齐,在智能化发展过程中,出现了错误认知和规划不明等误区。如何规避这些误区,对矿山领域实现智能化发展有着重要意义。
    在2017年5月17日的国务院常务会议上,李克强总理再次就《中国制造2025》指明:把发展智能制造作为主攻方向。联合国更是盛赞《中国制造2025》的智能制造战略,号召其他国家学习。在此背景下,矿山领域要抓住机遇,深化改革发展,促进智能化进程,实现安全生产与经济增长的“双丰收”。目前,我国矿山领域的智能化建设不断深入,但总体水平参差不齐,在智能化发展过程中,出现了错误认知和规划不明等误区。如何规避这些误区,对矿山领域实现智能化发展有着重要意义。
 
    一、我国矿山领域智能化发展现状
 
    (一)行业整体处于智能化发展初级阶段
 
    从整体上看,我国矿山领域仍处于智能化发展的初级阶段,该阶段的特征是矿山信息化和开采自动化。在国家政策支持和技术创新驱动下,矿山产业发展初具规模,产业链已经形成,集聚发展态势明显,技术研发取得突破,生产效率提升,应用推广效果显著。但从产品结构上看,老产品占比较高,新产品占比较低,尤其是科技含量较高的产品缺失严重。面对行业经济持续低位运行的态势,企业短期内难以投入大量资金开展矿山智能化建设,部分企业对于智能装备或产品的需求量低,市场难以打开。
 
    (二)智能产品已初步融入矿山领域中
 
    目前,矿山领域已基本建设了安全监测监控系统、井下人员定位系统、通信联络系统等多种系统,以及覆盖矿山主要生产环节的通信与传输网络。部分现代化矿井中,井下4G通信网络系统成功示范,自动化综采工作面开始应用,主运系统和辅助运输装备实现了智能监测监控,各个生产环节实现了集中控制,并取得了一定的经济和社会效益。以国内一套煤炭综采成套装备智能系统为例,一套系统的成本为6000万元,但年产煤能力达200万吨,与国内同类型工作面相比,每年可多产50万吨原煤,增加产值近2亿元。同时,该系统令采矿模式由9人的井下操作变成了1人的常规巡检,进一步提高了生产作业安全的同时,每年可节约人工总费用500多万。
 
    (三)企业智能化进程差距大
 
    我国矿山领域企业规模差异较大,在智能化进程中所处阶段也各不相同。一些大型矿山企业或集团,如徐工集团,凭借着庞大的资金、技术和人才优势,率先布局智能矿山建设,并积极与科研院所合作,形成了涵盖先进综采、监测、装备制造的矿山运营体系,提高了安全防范能力和经济效益,智能化进程不断加快。相比之下,一些中小矿山企业则面临着“想智能化却无法智能化”的境地,资金、技术、人员配置无法达到智能矿山建设的需求,智能化进展缓慢,经常出现工作环节不匹配的矛盾,如信号传输方式相互兼容性差、安全监控预警系统没有统一接口等。
 
    (四)企业智能化发展空间更广阔
 
    随着科技发展和技术进步,矿山智能化的内涵也在不断深化和延展,建设方向已由矿井向矿区延伸。从矿山开采到矿区管理,均以信息化、数字化和自动化为核心,集成应用通信、监控监测、物联网、云计算等技术,将智能化建设从传统业务管理扩展至资源环境管理、采掘生产管理、洗选加工管理、矿山安全管理等各个方面,一些以先进技术为核心的矿山企业,已经将智能技术输出作为企业新的经济增长点。
 
    二、我国矿山领域智能化过程中的四大误区
 
    (一)以引入自动化生产线代表实现智能化
 
    部分矿山领域企业在进行智能化改造过程中,由于对智能化建设的认识不够以及考虑成本投入因素,认为只要引入自动化生产线、生产设备或工艺系统,就是实现了矿山智能化建设。自动化生产线的引入只是企业智能化改造最具代表性的一步,但却不是全部。智能矿山体系自下而上包括设备层、控制层、生产执行层、经营管理层和决策支持层等关键层次的智能化建设(图1),还要统一架构的矿山数据库、规范的数据接口、标准化的作业流程,以及智能系统的支撑。任何一方面的缺失都会导致先进生产线的优势无法发挥、落后的生产关系无法匹配先进工艺等问题。
 
:《2016中国矿山物联网发展报告》
 
    数据来源:《2016中国矿山物联网发展报告》,2017.06
 
    (二)智能化过程似乎可以一步到位
 
    部分矿山领域企业单纯的认为只要采用先进技术或设备,实现企业生产、运营、监管、救援等关键环节的机械化或信息化,达到固定岗位无人值守、井下作业人员减少、生产率和设备利用率提升、安全事故数量降低的目标,就可以实现智能化。矿山企业的智能化是一个全面而复杂的过程,不是一步到位的,它涉及到智能化建设的全面认识、专业化执行团队、系统性设计、先进工艺技术和设备、匹配的智能系统、智能化管理和决策体系、长期的优化完善等方面,需要企业循序渐进的进行升级改造,最后形成智能化体系。
 
    (三)效仿好像就能追赶或缩小与优势企业的差距
 
    目前,我国大部分矿山领域企业依然延续着对技术或经营模式的模仿和消化吸收的做法,看到龙头企业采用自动化、信息化生产线,那么也让自己的企业引入相应的技术或设备,并没有充分考虑自身需求并积极开展关键技术研究,也没有进行系统性的规划和设计,造成生产工艺或设备与矿山实际需求严重不符。我国的一些优势的矿山企业,如神华集团、山西焦煤集团等,在智能化过程中,同样是从借鉴德国先进矿山集团的经验开始的,但却积极开展关键技术攻关,紧密和科研院所合作,从自身实际出发,建立了自主知识产权的智能矿山体系,并将先进技术输出服务作为企业的一大经济增长点,成功地完成了由生产型向生产服务型的转型升级。
 
    (四)盲目依靠高投入代替智能化规划
 
    矿山智能化过程是一个系统工程,需要人力、物力、财力等多方面的投入和配置统筹,一些企业管理人员在没有对智能化进行充分认知的前提下,盲目的高投入,希望能在较短的时间内实现智能化改造。结果,先进的工艺和设备的优势没有得到完全发挥,无法和传统的标准设计对接,对生产能力的要求大于对设备智能化功能的要求,这对企业未来智能化驱动和设备系统性功能升级非常不利。没有经过合理充分的科学规划和正确的智能化体系运作,高投入很难达到高收益的效果,不但造成资源浪费,更阻碍了企业智能化发展道路。
 
    三、矿山领域智能化建设的对策建议
 
    (一)注重前期的系统性规划设计
 
    前期的系统性规划设计是实现矿山领域智能化的基础保障。企业要认真了解国内外矿山智能化发展动态,准确定位智能化概念,理顺实施脉络,合理规划发展方向,系统设计建设方案,打造适合自身的智能化矿山组织实施模型,杜绝采用单一的引进先进技术或自动化生产线经营模式。在规划设计过程中,要采取多专业、多领域的技术融合,以“采选专业为主体,其他专业分步实施”的方式,如采选专业提出产能、服务年限、经营指标等总体方案,再由电子电力、机械机电、系统控制等专业针对矿山企业特点提出信息系统、管理控制、数据采集等各自领域的配套设计,最终经汇总沟通后,进行模拟计算,共同审核流程,形成系统性的智能化建设规划。
 
    (二)逐步实现并持久完善
 
    矿山领域智能化建设是一个逐步实现的,并对矿山系统长期进行优化完善的过程。在建立长远规划的同时,要以企业现有基础为起点,逐步进行工艺及技术的智能化升级改造,不能一蹴而就。升级改造的过程要经历三个阶段:第一阶段是实现矿山信息化,以矿山各业务的信息化管理和机械化采选为标志;第二阶段是实现矿山数字化,该阶段将真实矿山以及和它相关的现象整合起来,实现矿山虚拟现实,并自动化采选;第三阶段才是实现矿山智能化,该阶段的矿山能完成自动感知、分析和智能化决策,并完成远程控制的智能化采选。
 
    (三)形成研发改造和管理体系
 
    矿山领域的智能化过程需要根据自身实际需求出发,积极开展智能化技术和设备研发,探寻与高校、科研单位或供应商合作的新模式,完成智能化升级改造,形成适合自身的技术研发体系。企业在效仿其他矿山企业的同时,更要立足当前工艺系统,以满足智能化运行、标准化应用、市场化运作要求为目标,实现工艺系统整体上的升级,并完成与运营工作的匹配。此外,矿山企业要具备对各种智能化设备系统熟练操作与维护的能力,同时要形成智能化管理理念,建立全面的新型矿山管理制度,管理层、维护层、操作层、最高决策层要“四层合一”,使矿山管理和智能化过程协同发展。
 
    (四)合理投入人力、物力和财力
 
    矿山智能化建设涉及人力、物力和财力的综合投入和统筹配置。在人力方面,矿山企业应加大对管理人员和操作人员系统培训的投入,内容应涉及工艺设备维护与管理、智能化系统操作过程等,实现岗位协作与联动。另外,构建和完善专家系统,实现数字化高度集成和决策支持。在物力方面,要根据矿山情况、环境条件和自身需求,综合生产能力和智能化功能需要,合理的引进智能化生产系统或设备。在财力方面,资金的投入要以智能化建设的总体规划为根本,既不能吝惜投入,也不能盲目投入,对企业必要的智能化生产线、工艺设备、管理体系等,要加大投资力度,保障企业正常运营和升级改造;对不符合企业长期发展需求的设备或技术,即使更加先进、更加智能,也不能过多投入,以免影响企业的基础建设和阶段技术体系的完善。
 
责任编辑:李欢
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