洪行

（銅陵有色金屬集團(tuán)企業(yè)管理部，安徽 銅陵 244000）

1 國家智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃及有色金屬行業(yè)制造形勢分析

2015年5月國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》（國發(fā)〔2015〕28號），明確要求：加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。

2020年4月，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、自然資源部聯(lián)合公告了《有色金屬行業(yè)智能工廠（礦山）建設(shè)指南（試行）》（2020年第19號）。

我國有色金屬行業(yè)信息化與智能化的整體水平：有色行業(yè)<鋼鐵與石化行業(yè)<先進(jìn)制造業(yè)。總體而言，我國有色金屬行業(yè)智能化建設(shè)尚處在起步、試點和探索階段。

2 有色金屬行業(yè)礦山智能制造研究探討

有色金屬礦山主要分為井下采礦和地表選礦兩大部分。井下采礦生產(chǎn)工藝主要包括鑿巖、裝藥與爆破、出礦、支護(hù)、運輸（有軌、無軌）、提升等工序，以及配套的通風(fēng)、排水、充填、供風(fēng)、供電等環(huán)節(jié)；選礦工藝主要有碎礦、磨礦、選別、精礦脫水、排尾等工序。兩者都屬于較為典型的流程工業(yè)。

礦山智能制造建設(shè)的目標(biāo)應(yīng)該是基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)，集成應(yīng)用各類傳感感知、數(shù)據(jù)通信、自動控制、智能決策等技術(shù)，對礦山信息化、工業(yè)自動化深度融合，完成礦山所有信息精準(zhǔn)適時采集、信息集成、實時可視化展現(xiàn)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動化運行，為各類決策提供智能化服務(wù)，并對人-機-環(huán)的隱患、故障和危險源提前預(yù)知和預(yù)防，建設(shè)成一個具備生產(chǎn)管理自我學(xué)習(xí)、分析和決策能力的現(xiàn)代化智慧礦山。

接下來我認(rèn)為可以從生產(chǎn)運行智能化和企業(yè)管理智能化兩方面對智能礦山建設(shè)進(jìn)行研究探討。

2.1 生產(chǎn)運行智能化重點建設(shè)內(nèi)容

2.1.1 生產(chǎn)制造智能化

實施采礦、運輸、選礦、排水、通風(fēng)、充填、配電、供風(fēng)供水等工藝的自動化操作。所有自動化系統(tǒng)提供通訊接口，向礦山工業(yè)實時數(shù)據(jù)平臺交換數(shù)據(jù)。

（1）采礦作業(yè)部分：做到井下網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，結(jié)合自動控制和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)采礦設(shè)計、計劃、生產(chǎn)、調(diào)度和決策等過程的智能化。

采礦計劃：根據(jù)地質(zhì)和礦床分布情況，通過三維地質(zhì)軟件建模，根據(jù)選礦處理要求制定出礦計劃并實現(xiàn)自動配礦。

智能無軌設(shè)備：利用機器視覺、人工智能、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)鑿巖機或鑿巖臺車無人操控或者遠(yuǎn)程控制；實現(xiàn)鏟運機無人操控或者遠(yuǎn)程控制。

（2）運輸作業(yè)部分：在水平運輸巷道，利用定位技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、信集閉技術(shù)實現(xiàn)電機車等有軌設(shè)備無人操控，自動運行。

利用視頻監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制技術(shù)實現(xiàn)提升系統(tǒng)自動控制和集中控制，提高人員作業(yè)效率。

（3）選礦作業(yè)部分：

配礦：根據(jù)多個礦倉礦石品位在線分析結(jié)構(gòu)，針對選礦優(yōu)化給礦模型，通過給料機進(jìn)行二次配料，實現(xiàn)礦石性質(zhì)均勻相對穩(wěn)定，提高選礦回收率。

自動加球：學(xué)習(xí)建立磨機模型，根據(jù)半自磨機、球磨機工況實現(xiàn)自動加球，保障磨礦效率。

自動加藥：通過學(xué)習(xí)建立礦漿濃度成分及加藥量模型，根據(jù)礦漿在線分析結(jié)果自動加藥，提高選礦回收率。

專家系統(tǒng)：通過專家系統(tǒng)內(nèi)置的選礦模型，通過對選礦礦石、礦漿、設(shè)備和環(huán)境參數(shù)學(xué)習(xí)后，對礦山選礦模型優(yōu)化，提高選礦回收率。

充填：實現(xiàn)自動配料，從料漿制備、管道輸送、到充填體結(jié)晶狀態(tài)、強度監(jiān)測全部實現(xiàn)自動化。

利用無線通訊技術(shù)、精確定位技術(shù)、自動控制實現(xiàn)精礦倉行車無人操控，根據(jù)任務(wù)指令自動運行，提高作業(yè)效率。

利用激光測量技術(shù)、多維建模技術(shù)實現(xiàn)精礦倉實時盤庫，隨時了解庫存精礦量。

（4）其它工輔作業(yè)部分：

自動排水：根據(jù)液位和避峰就谷用電綜合控制的自動排水系統(tǒng)；實現(xiàn)高可靠高安全性，同時通過避峰就谷和水泵效率提升實現(xiàn)能耗下降效率提升。

通風(fēng)自動控制系統(tǒng)：在原有風(fēng)機、風(fēng)門、通風(fēng)構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上，引入智慧通風(fēng)系統(tǒng)管理，通過設(shè)定各個巷道屬性參數(shù)、摩擦阻力系數(shù)、斷面面積、人員數(shù)量等快速調(diào)節(jié)風(fēng)機、風(fēng)門、風(fēng)墻等礦井常用通風(fēng)調(diào)節(jié)措施，以達(dá)到按需供風(fēng)，減少風(fēng)能浪費、降低能源消耗。

自動計量：利用定位技術(shù)、車牌識別技術(shù)、人證比對技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)自動計量，并與供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)打通，實現(xiàn)磅房無人化、計量集中化。

2.1.2 生產(chǎn)保障智能化

（1）設(shè)備管理智能化

設(shè)備管理智能化主要包括設(shè)備管理信息系統(tǒng)和設(shè)備健康狀態(tài)智能診斷兩大方面。建立設(shè)備管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)礦山設(shè)備全生命周期管理；對關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)實時監(jiān)控，實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的可預(yù)測性維護(hù)管理，減少因設(shè)備非計劃性檢修導(dǎo)致的產(chǎn)線停工，避免其帶來的經(jīng)濟(jì)損失，有效保障生產(chǎn)安全可持續(xù)進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。

（2）能源管理智能化

能源管理智能化建設(shè)內(nèi)容是以企業(yè)有效節(jié)能為最高目標(biāo)，全面提升設(shè)備感知、協(xié)同和分析優(yōu)化能力，在數(shù)字化的基礎(chǔ)上充分顯示能源利用情況，在信息化的過程中充分展示用能績效，制定行之有效的能源管理策略，實現(xiàn)管理的智能化。

（3）安全管理智能化

地下礦山生產(chǎn)作業(yè)相比冶煉加工更注重安全，安全措施的建設(shè)、預(yù)警、報警、事故后的應(yīng)急救援，是保障礦山安全生產(chǎn)重要內(nèi)容。

礦山安全管理智能化建設(shè)應(yīng)以礦山現(xiàn)有的安全監(jiān)管平臺系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)展和優(yōu)化，整合集成、擴(kuò)展安全環(huán)保監(jiān)管系統(tǒng)和視頻監(jiān)管系統(tǒng)，結(jié)合礦山安全避險六大系統(tǒng)檢測內(nèi)容，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)，建立礦山安全監(jiān)視系統(tǒng)和應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)。對采集的環(huán)境、設(shè)備、工藝等實時工業(yè)數(shù)據(jù)以及視頻進(jìn)行處理分析，對涉及到人員安全和主要設(shè)備的溢出的指標(biāo)進(jìn)行預(yù)見和報警；建立安環(huán)預(yù)警、重大災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)。實現(xiàn)有毒有害氣體預(yù)警、溫度過限預(yù)警、水文預(yù)警、地壓變化預(yù)警、應(yīng)力變化預(yù)警、用能過荷預(yù)警、設(shè)備故障預(yù)警、環(huán)保排放預(yù)警、尾礦庫位移預(yù)警、人員危險操作預(yù)警等。

通過安全管理平臺實現(xiàn)人、機、物的生產(chǎn)安全監(jiān)管的數(shù)字化、可視化，安全風(fēng)險多級預(yù)警，工作流程閉環(huán)控制，保障礦山生產(chǎn)安全、可持續(xù)運行。

（4）安保管理智能化

安全保衛(wèi)智能化主要目標(biāo)是實現(xiàn)對進(jìn)出礦區(qū)的車輛、訪客與員工或業(yè)務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)化的智能協(xié)同管理；應(yīng)用基于視頻入侵檢測預(yù)警技術(shù)實現(xiàn)重要場所的智能化安全保衛(wèi)管理。

（5）工業(yè)數(shù)據(jù)平臺建設(shè)

建立礦山工業(yè)數(shù)據(jù)平臺，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)實施安全、人員、設(shè)備、環(huán)境等傳感感知，向礦山工業(yè)數(shù)據(jù)平臺交換數(shù)據(jù)，以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、計量、質(zhì)檢、ERP等系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)采集。

礦山可依托現(xiàn)有能源管理系統(tǒng)資源，擴(kuò)充許可容量，建立礦山統(tǒng)一實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)物聯(lián)采集數(shù)據(jù)，采集有毒氣體監(jiān)測、礦壓監(jiān)測、地應(yīng)力監(jiān)測、水文監(jiān)測、地表沉降監(jiān)測、尾礦庫監(jiān)測等環(huán)境數(shù)據(jù)，以及提升、選礦、排水、通風(fēng)、能源等工藝和設(shè)備運行數(shù)據(jù)，結(jié)合安全避險六大系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、質(zhì)量計量系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，形成礦山工業(yè)數(shù)據(jù)平臺。為生產(chǎn)管理可視化提供數(shù)據(jù)源，同時為礦山工藝優(yōu)化、設(shè)備改進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析提供歷史數(shù)據(jù)。

2.2 運營管理智能化重點建設(shè)內(nèi)容

2.2.1 生產(chǎn)經(jīng)營綜合管理平臺

基于礦山工業(yè)數(shù)據(jù)平臺建立礦山生產(chǎn)經(jīng)營綜合管理平臺，結(jié)合與ERP、質(zhì)量計量系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等集成，通過數(shù)據(jù)和位置信息結(jié)合，實現(xiàn)礦山地上地下透明管理和智能決策，實施生產(chǎn)計劃自動編排、重點設(shè)備工藝監(jiān)控、產(chǎn)量實時精確計量與計效、環(huán)境與設(shè)備報警與處置、調(diào)度指令發(fā)布和信息反饋、實時成本計算、監(jiān)測監(jiān)控三維展示、生產(chǎn)過程追溯等。為礦山生產(chǎn)提供一個可視化的三維操作平臺。將復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)三維建模，重要的數(shù)據(jù)集中顯示，主要生產(chǎn)過程虛擬展示，同時結(jié)合先進(jìn)的測量硬件，實現(xiàn)實時監(jiān)控，實時統(tǒng)計生產(chǎn)數(shù)據(jù) ，實時生產(chǎn)財務(wù)報表，為綜合輔助決策提供重要數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.2.2 一站式、移動化的協(xié)同辦公管理

協(xié)同工作管理主要覆蓋礦山日常行政事務(wù)管理、公司管理制度的流程化執(zhí)行管理、日常工作聯(lián)絡(luò)、信息和報表發(fā)布、共享獲取、消息通訊、移動化辦公等內(nèi)容，其目標(biāo)是實現(xiàn)公司文件管理、制度運行管理流程化、可視化，實現(xiàn)管理流程風(fēng)險控制機制系統(tǒng)化、自動化，實現(xiàn)公司內(nèi)部信息安全共享與傳遞。通過實施協(xié)同工作管理平臺將提高公司內(nèi)部工作協(xié)同效率，有效實現(xiàn)公司管理制度的系統(tǒng)化落地，提升公司內(nèi)控管理水平。

2.3 生產(chǎn)經(jīng)營決策支持智能化

管理決策支持智能化主要目標(biāo)是梳理建立多層次生產(chǎn)經(jīng)營監(jiān)管指標(biāo)體系，實施縱向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)公司生產(chǎn)經(jīng)營管理關(guān)鍵績效指標(biāo)數(shù)據(jù)可視化，公司管理層借助系統(tǒng)即可實現(xiàn)對公司生產(chǎn)和經(jīng)營管理的態(tài)勢感知，有效預(yù)知生產(chǎn)經(jīng)營風(fēng)險、管控風(fēng)險。

3 總結(jié)

有色金屬智能礦山是一項建設(shè)時間周期長、投資金額巨大、體系極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要結(jié)合礦山兩化融合實際場景，進(jìn)行規(guī)劃、建設(shè)、實施。最終建立生產(chǎn)運行智能化、經(jīng)營管理智能化的現(xiàn)代化智慧礦山。