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        陜西煤業:大型煤炭企業基于智慧礦區建設的數字化轉型實踐
        發布時間:2022-04-27 15:57:51     作者:陜西煤業

        摘要:數字化轉型的關鍵不止于技術,而是以前所未有的方式綜合運用數字化技術、通過創新戰略、產品和體驗來創造收入和成果。本文深度剖析了煤炭領域數字化轉型升級的意義,闡述了陜西煤業股份有限公司基于加快構建智能礦井、智慧礦區智慧管理平臺推動數字化轉型的實踐案例與應用,提出了煤炭智能化轉型升級的新構想,對于大型煤炭企業數字化轉型和高質量發展極具啟示意義。

            企業簡介:陜西煤業股份有限公司(以下簡稱“陜西煤業”)是陜西煤業化工集團公司以煤炭主業資產出資,聯合三峽集團、華能開發、陜西有色、陜鼓集團共同發起設立的股份有限公司。具有較強的資源優勢、產品優勢、區位優勢、政策優勢和專業化管理優勢,被譽為“中國西部煤炭航母”,控股股東陜煤集團位列世界五百強第220位。

        近年來,公司突出目標和問題導向,圍繞“智能礦井、智慧礦區、一流企業”強力推進“四化”建設,強化技術攻關和科研管理,圍繞煤礦安全生產中心,積極構建煤炭產、供、銷“三網一平臺+金融”智慧聯動管理系統,持續提升企業的綜合實力和核心競爭力。首套智能化無人開采、智能快速掘進機器人系統、110采煤工法等技術的創新應用,開創了國內采煤新方式的先河,填補了煤礦開采技術應用的空白;智慧化礦山、快掘系統、瓦斯零排放等一系列技術的探索和應用,極大地改善了安全環境,大幅提升了生產效率和水平;下屬黃陵礦區、神南礦區連續兩屆獲得中國工業大獎,在行業樹立了典范和標桿。

        截至2020年末,陜西煤業擁有煤炭地質儲量217.83億噸,可采儲量125.60億噸,90%以上的優質煤炭資源位于陜北、黃隴等優質煤產區,所管理的36處礦井生產能力18655萬噸/年。目前公司達到國家一級安全生產標準化礦井共18對。2020年實現營業收入948.6億元,同比增長28.66%;實現歸母凈利潤148.83億元,同比增長27.85%,凈資產收益率連年位列行業第一名,相繼榮獲“最佳信息披露A股公司”和“中國主板上市公司價值百強”等榮譽。

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        一、大型煤炭企業基于智慧礦區建設的數字化轉型實踐背景

        當前,新一代信息技術蓬勃發展,驅動全社會生產方式、生活方式和治理方式加速變革,世界經濟數字化轉型成為大勢所趨。陜西煤業堅決貫徹習近平總書記關于推進數字經濟和實體經濟融合發展的重要指示精神,落實黨中央、國務院和陜西省關于推進新一代信息技術和制造業深度融合、打造數字經濟新優勢等決策部署,增強推動數字化轉型的責任感、使命感、緊迫感,凝聚數字化轉型共識,多措并舉推動數字化轉型,助力經濟高質量發展。

        (一)積極響應國家號召,實現興能強國、智領未來的戰略需求

        習近平總書記多次對推動數字經濟與實體經濟融合發展作出重要指示,強調要“做大做強數字經濟”,建設“數字中國”和“智慧社會”。2015年10月,黨的十八屆五中全會正式提出“實施國家大數據戰略”, “加快數字化發展,打造數字經濟新優勢,協同推進數字產業化和產業數字化轉型,加快數字社會建設步伐,提高數字政府建設水平,營造良好數字生態”,備受關注的2021年政府工作中“數字”成為高頻詞,折射出全面數字化的時代大勢。為貫徹落實“數字中國”戰略部署,國家和陜西先后出臺《關于工業大數據發展的指導意見》《陜西省推進工業大數據應用促進工業企業數字化轉型工作方案(2020-2025年)》《陜西省數字化轉型伙伴行動倡議》《陜西省煤礦智能化建設實施意見》等多項政策文件,為數字化轉型指明了方向。陜西煤業作為國有特大型能源企業,堅決扛起保障能源安全穩定供應的重大責任使命,積極擁抱數字化發展的時代大勢,大力實施興能強國、智領未來戰略,加快推動數字化轉型,這不僅是貫徹新發展理念的內在要求,更是化理念為行動的緊迫任務。

        (二)滿足煤炭行業發展新形勢新要求新挑戰,推動企業轉型升級的必由之路

        煤炭是我國現代能源體系的“壓艙石”,煤炭行業數字化、智能化發展是實現煤炭工業高質量發展的強大動力。當前,新一輪能源技術革命方興未艾,先進信息技術與能源行業加速融合,數字化、網絡化、智能化發展快速演進,能源行業面臨全方位、全流程的產業升級、業態創新、服務拓展和生態重構的機遇和挑戰。

        2020年國家發改委等八部委聯合印發《關于推進煤礦智能化發展的指導意見》,明確提出要推動智能化技術與煤炭產業融合發展,提升煤礦智能化水平。新型基礎設施建設的不斷完善、新一代信息技術的縱深發展以及其他行業成功應用的經驗借鑒都為煤炭行業數字化轉型、智能化發展帶來無限可能。到2025年,大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現智能化,形成煤礦智能化建設技術規范與標準體系。到2035年,各類煤礦基本實現智能化,構建多產業鏈、多系統集成的煤礦數字化系統,建成智能感知、智能決策、自動執行的煤礦智能化體系。這就再次說明,深入開展煤礦數字化建設,不僅符合國家倡導的方向,也順應行業發展需求。

        (三)把握工業4.0升級迭代方向,實現高質量發展的迫切需要

        黨的“十九大”強調,新時代“我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段”,必須堅持“質量第一、效益優先”,推動經濟發展實現“三大變革”。我國能源結構,依然是富煤、少氣、缺油的特點沒有改變。煤炭作為我國能源的主體組成部分,不僅直接影響國家經濟發展活躍度,更關系著國家能源戰略是否安全。

        近年來,隨著整個社會產業分布的逐步精細,社會經濟運行趨于穩定的形勢影響,煤炭行業的發展趨勢,就是以深化煤炭供給側結構性改革為主線,突出煤炭結構調整與轉型升級,以推進傳統能源向清潔能源的戰略轉型為主攻方向,全面加強煤炭安全高效智能化開采和清潔高效節約化利用,從而促進煤炭產業轉型升級。其中,最鮮明的特點就是創新,要利用科技創新來支撐行業高效發展,利用管理創新來激發產業動能,推動煤炭產業實現高質量發展。

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        二、大型煤炭企業基于智慧礦區建設的數字化轉型實踐的基本內涵和主要做法

        當前,數字化轉型已成為新一輪產業發展的制高點,是企業實現質量變革、效率變革、動力變革的必然選擇。陜西煤業與其他煤炭企業一樣,伴隨著煤炭行業轉型升級的方向,守正創新、改革圖強,加快數字化建設步伐,努力走企業“安全、綠色、高效、創新、和諧”發展的道路。

        陜西煤業以“智能礦井、智慧礦區、一流企業”為目標,奮力打造“數”位一體管理平臺推動煤炭行業數字化轉型,將5G、大數據、云計算等先進技術為支撐,融合管理技術和企業文化構建智慧化企業管理架構。通過搭建“產供銷”三位一體智慧礦區,重構業務流程,構建一體化、全鏈條數字產業生態,明確效益導向,嚴格過程管控精益求精推動項目完善。在此基礎上,深入挖掘數據價值,驅動經營管理效益,持續助力智能化建設全面迅速開展和運營質效提升,為煤炭行業數字化在轉型奠定堅實基礎。

        (一)明確總體思路,搭建“產供銷”三位一體智慧礦區總體規劃和部署

        為適應數字化、智能化在工業領域的深入發展、深入融合的趨勢,陜西煤業以習近平總書記“四個革命和一個合作”能源安全新戰略為指導思想,搶抓科技革命和數字革命新機遇,按照集約化、標準化、智能化的管理模式,引導產業鏈向數字化智能化轉型,實現能源革命與數字革命同頻共振,引領未來能源發展,堅定不移地做數字化轉型踐行者。陜西煤業成立了推進“四化”建設工作和數字化轉型領導小組,先后制定了《數字化轉型“十四五”規劃》《煤礦“四化”建設總體規劃綱要》、《關于進一步加強“四化”工作的決定》、《煤礦“四化”建設考核管理辦法》和《智能化工作面建設激勵辦法》等文件,積極研究建立智能化建設標準體系,全面推動煤礦數字化轉型建設建設向更深層次發展。

        1.總體思路

        陜西煤業圍繞“創新、安全、高效、綠色、和諧”五大理念推進高質量發展,利用科技創新支撐產業高效發展,利用管理創新激發產業動能,堅持安全是高質量發展的根本前提,堅持高效益是高質量發展的內在要求,加快綠色礦山建設步伐,積極應用先進技術裝備;堅持以數字化轉型建設為主線,基于綠色安全的智能礦井建設方向,構建高效協同的智慧礦區,建設創新發展的一流企業,實現“生產智能化、管理精細化、運營標準化、決策科學化”的“數字陜煤”發展目標——建成榆北、黃陵2個智慧礦區,力爭3年內所屬煤礦采煤工作面均實現智能化開采,主要生產輔助系統均實現集中控制。到2022年底,黃陵、彬長、榆北和陜北礦業將建成“智慧礦區”,全面助推陜煤實現高質量發展;實現管理創新和技術創新“兩個突破”,夯實裝備、巷道和人力資源“三個基礎”,聚焦規劃引領、規范引導、對標管理、多級協同“四個著力點”,促進“三大變革”,實現“智能礦井、智慧礦區、一流企業”目標,不斷提升員工幸福生活指數和獲得感,積極履行社會責任,創造更大社會價值。

        2.智能礦井頂層設計

        智能礦井基于構建全面感知與高速傳輸網絡(一張網)、礦井地理信息系統(一張圖)、安全生產管控一體化平臺(一個平臺)、統一計算存儲管理(一個庫)、統一數據接口與編碼標準(一個標準),以及諸多智能化子系統與設備(一系列智能化設備應用層),實現安全生產的統一管控。通過建立智能礦井運營管理中心(一個運營管理中心),實現全面的生產經營智慧決策管理??梢酝ㄟ^開發部署礦山云服務平臺(一朵云),實現面向不同業務部門的按需服務。

        其中“一張網”是基于“兆工業環網+無線寬帶網絡(4G/5G) +窄帶物聯網”通信網絡,融合有線寬帶與無線寬帶,以及窄帶傳輸技術,建立礦山通信多源異構網,承載煤礦所有智能化系統的應用,解決煤礦移動設備、傳感器網絡數據接入問題,達到數據傳輸的實時、可靠性要求?!耙粡垐D”是以礦山地理信息系統(GIS)為基礎,為智能化子系統及各類應用提供精準的空間地理坐標?!耙粋€平臺”是面向智慧礦山安全生產管理一體化信息感知、控制、展示、應用的平臺,實時、透明、清晰地展示礦山日常生產景象,實現礦山生產無人值守、系統聯動、數據融合、統一管理?!耙粋€庫”是指統一數據存儲,實現數據統一管理、調用,支持數據統一接入、全維度數據管理、跨業務數據融合,可構建面向業務的數據倉庫,實現面向礦山主題的數據分析與挖掘?!耙粋€標準”是指構建“數據采集規范”“數據共享規范”“數據接口規范”等統一標準,進行數據交換、存儲,實現互聯互通,從而實現全面的數據標準化?!耙幌盗兄悄芑O備”是指構成礦山安全生產各環節“采、掘、運、提、排、通”等的諸多智能化子系統與智能化設備,如無人值守監控子系統、礦山特種機器人等?!耙粋€運營管理中心”是指經營管理平臺,是決策管理駕駛艙,集成了基于大數據的礦山精細化管理、決策分析軟件,為實現礦井高效運營提供了技術支撐。全礦基于云平臺技術可構建礦井私有云,也可以應用集團云來完成信息的上云和云計算業務,為集團或礦井提供動態、靈活、彈性、虛擬、共享和高效的業務云平臺服務。

        在頂層設計和建設中遵循打通信息壁壘、消除信息孤島、避免重復建設的技術方法,遵循采礦規律,實現人工智能與采礦工藝技術深度融合。其建設基本原則為:頂層設計、基礎先行、重點突破、全面接入。以“一張網”“一張圖”為基礎,“一個平臺”為核心,應先行建設;以智能化采掘工作面、智能化主煤流運輸系統、智能化輔助運輸系統、礦山特種機器人等關鍵子系統為重點,將各智能化子系統全面接入,形成完整的智能礦井系統。

        3.智慧礦區系統架構

        智慧礦區是通過對各部分橫向關聯、縱向貫通、綜合集成、信息融合,形成企業安全、生產、經營管理的綜合性智慧系統,實現礦山智能化管控。智慧礦區系統架構由經營管理層和安全生產層組成。在企業經營管理層與安全生產層之間設有工業非軍事隔離區(IDMZ安全隔離區),提升工業控制系統的網絡安全水平。

        經營管理層集成了企業資源管理、協同辦公平臺和決策支持系統,主要實現礦區經營過程的財務管理、運銷管理、物資管理、人力資源管理、設備管理、項目管理、預算管理等業務功能,通過大數據應用、云計算服務對企業生產經營活動進行決策指導和智慧化管理,形成智慧決策平臺。

        安全生產層主要由若干智能化子系統與智能化設備、通信網絡、安全生產管控一體化平臺組成。安全生產層集成了煤礦安全生產采、掘、運、提、排、通等幾十種智能化監測控制子系統與各類智能化設備,包括各類礦山特種機器人。安全生產層主要實現煤礦各類設備在復雜環境下能自我感知、自適應控制、故障智能診斷與應急處置等功能,從而實現智能化開采與現場無人值守控制或少人化作業。安全生產層面向礦井安全、生產與調度管理,通過建立統一的接口標準、統一的編碼規范、統一的存儲管理、統一的地理信息系統,將礦山各種信息系統、應用資源有效地整合在一起,對煤礦生產全過程動態跟蹤、統一調度、信息共享,實現智能生產管理、智能安全管理、應急救援管理等業務功能。利用先進的數據倉庫及信息融合等技術進行綜合統計與智能分析,為企業管理層提供決策依據。

        (二)重構業務流程,構建一體化、全鏈條數字產業生態

        當前,以技術革命為基礎的互聯網已經從消費互聯網逐步進入產業互聯網。“誰掌握了數據,誰就擁有了未來”成為時代共識。陜西煤業作為國有特大型能源企業,肩負數字化轉型引領煤炭行業科技進步的使命,以數字化轉型推動我國煤炭工業智能化轉型升級、高質量發展責無旁貸。根據陜煤集團“創建世界一流企業”的戰略目標,陜西煤業以數字化轉型為抓手,以智慧礦山、數字化車間、智能化工廠為切入點,通過“機器換人”、智能化改造,從點到線、從線到面、從面到網,不斷整合,不斷重塑,持續推進,通過內部產業數據集成,構建新的產業生態體系,實現傳統產業與現代科技的滲透融合與換道超車,為建設世界一流企業奠基立魂。

        1.明確痛點難點,進行系統評估

        當前我國的數字化建設還處于起始階段,相關技術規范標準尚不完善,導致在建設時標準不一,系統繁多,信息數據接口不一致,易形成信息“孤島”。這也是所有煤炭企業面臨的共性問題。因此,在數字化轉型推進過程中,陜西煤業堅持統籌規劃與頂層設計相結合、超前布局與高效實施相結合、立足實際與創新發展相結合的總體思路,將標準規范建設列入重大科技攻關項目,聯合西科大、華為和電信等院校企業協同合作,制定企業數字化、智能化建設的標準和技術規范,進而形成完整的煤礦數字化、智能化化技術標準規范體系,為促進行業和國家標準建設貢獻力量。

        在建設過程中,存在傳統的煤炭專業人員不懂數字技術,而懂信息技術的人又不懂煤炭專業的短板。陜煤依托科研創新平臺的技術優勢,充分發揮2個國家平臺與7個工程研究中心的重要作用,積極開展“四化”建設技術研究,堅持“走出去”與“請進來”相結合,加強與高科技集成技術服務商的溝通交流,加大與科研院所、高技術企業的跨界合作和技術融合力度,開展核心技術和關鍵裝備的攻關,內聯外引,形成合力,力爭在煤礦精準地質探測、井下精確定位與數據高效連續傳輸、智能快掘、復雜條件智能綜采等技術領域取得突破,推動智能化技術裝備、管理理念、運營模式的創新應用。

        隨著煤炭開采深度不斷增加,部分礦井災害日趨增多,特別是煤礦深部資源安全高效作業面臨巨大威脅。經過大數據集成、分析、建模和評估,對礦井設計、生產布局、工藝優化、安全生產等活動的前、中、后不同階段進行地質預判、擾動感知與風險評估,緊密結合并貫穿于煤礦智能化建設過程中,達到保障煤礦正常生產、重大災害預測預警和科學管控的目的,為推進數字化建設創造了技術保障和地質支撐。

        陜西煤業以“智能礦井、智慧礦區、一流企業”為目標,堅持問題導向、目標導向、結果導向,推進管理創新,構建出煤炭產供銷“三網一平臺”信息化體系。

        “一張網、一張圖、零隱患”,第一張網暨煤炭安全生產網,由陜西煤業建設,覆蓋36對生產礦井,集成900多個監測監控子系統,服務近7萬名煤炭產業工人。一張網以龍軟安全生產信息管理系統為支撐,梳理與規范“采、掘、機、運、通”等專業業務流程,可對“水、火、瓦斯、粉塵、頂板”等,進行在線監測、工業視頻、數據采集和預測預警,實時反映各礦井的安全生產態勢?!耙粡垐D”可視化管理模式,有效推動礦井的現代化和智能化進程,向煤炭安全生產“零隱患”的目標奮力邁進。

         “一張網、一套碼、零庫存”。第二張網煤炭物資供應網,是陜煤物資集團打造的,由40多個站點超市、4個區域中心庫、若干個社會資源共享庫構成的,煤炭物資保供“一張網”?!耙粡埦W”以物資統一采購供應管理SAP系統作為支撐,實現物資統一采購、代儲代銷、資金結算、云倉存儲,并拓展到煤炭物資采、儲、用全程線上管理。通過“一套碼”標準化統一管理,陜西煤業建立共享調配管理機制,推進代儲代銷,最終實現“零庫存”目標。

         “一張網、一條鏈、零距離”,第三張網煤炭運輸銷售網,是陜煤運銷集團立足煤炭專業化銷售業務,按照“基于大運銷、連通大數據、服務大市場、激發新動能”的基本思路,構建的煤炭運銷“一張網”?!耙粡埦W”以煤炭公路智慧零售系統為支撐,依托區塊鏈技術,形成“終端客戶-運輸司機-物流公司”煤炭銷售一條鏈,圍繞“中部看陜煤”市場戰略布局,促進煤炭運銷從 “坑口賣煤”向“入廠交付”模式轉變,實現煤炭營銷服務客戶“零距離”。

         “一平臺、三層面、四模塊”,經營調度大數據平臺是陜西煤業結合自身生產經營特點,采用云計算、大數據、互聯網、物聯網等先進技術,融匯多項管理創新,建設的“縱向共享、橫向聯動、業財一體、實時管理、智能分析”煤炭產供銷三網聯動智慧管理“一平臺”。該平臺貫穿“陜西煤業-礦業公司-生產礦井”三個層面,包括產供銷實時協同、生產經營日清月結、“雙十體系”預算、資金司庫管理四個模塊。

        一是產供銷實時協同模塊——通過獲取各礦井的煤炭洗選加工、煤炭實時庫存,物資消耗領用、物資保障儲備,煤炭裝車運輸、煤炭流向價格等信息,用圖表為經營管理人員及時、清楚提供產、供、銷信息,促進煤炭產業鏈協同合作,逐步構建煤炭智能供應鏈。

        二是生產經營日清月結模塊——通過獲取礦井每天的產量、進尺、銷量、售價、成本等,核算出“礦井-礦業-煤業” 每天的收入、成本和利潤,并根據經營指標分解,對比完成進度,建立預警模型,識別生產經營異常,實現各級信息共享反饋。

        三是“雙十體系”預算模塊——通過創建煤礦安全生產經營過程管理“雙十體系”,將業務與財務密切銜接,形成“生產作業-勞動組織-要素耗費-列支渠道”多維數據庫,有效解決多個行業經營管理難題,為建立采煤、掘進、治災等經營管理標準,搭建框架。

        四是資金司庫管理模塊——通過資金司庫軟件管理系統,將陜西煤業所有的賬戶、存款、票據、貸款、授信集中統一管理,形成“資金管理池”,調度盤活資金資源。

        2.瞄準轉型目標,重構業務流程

        數字化轉型是傳統企業的大勢所趨,也是必然選擇。陜西煤業以問題和效益為導向,充分利用業務運營分析洞察和機器學習模型,自動對業務過程提出建議或作出行動,提升公司決策的數字化、智能化能力。全面優化輔助決策能力,依托安全生產共享平臺建設,通過知識計算、可視化等方法,打造精細化的數據管理看板、全員數據賦能系統和全方位的數據決策支持。構建自適應、自尋優的數字化決策能力。在此基礎上,擴展到銷售、供應等領域,實現煤炭生產經營決策“科學化”。

        安全生產信息共享平臺采用最新的空間信息、云計算、大數據、物聯網、移動互聯網等技術,建立覆蓋陜西煤業總部、8個礦業公司及36對礦井的安全生產信息共享平臺,實現煤炭板塊生產經營的協同調度、集中管控及科學決策。

        1)建立完整的礦井“一張圖”。對現有36對礦井的地質、測量、儲量、水文、煤質等礦山空間信息進行規范和整理,基于GIS技術形成各個礦井標準化、電子化的二維圖紙;將支撐礦井安全生產的“采、掘、機、運、通”五大系統和制約礦井安全生產的“水、火、瓦斯、頂板”數據以及保障礦井安全生產的安全監測、人員定位、礦壓監測、工業視頻等系統在電子圖紙上進行集成和展現,形成能全面反映礦井安全生產狀況的“一張圖”,實現以“圖”管礦,以“圖”管量,以“圖”防災。

        2)建立統一的數據倉庫。制定統一的數據標準并在陜西煤業總部和礦業公司建立兩級數據倉庫。各個礦業公司負責將所屬礦井的“一張圖”的完整數據和業務數據進行入庫管理并實時更新,同步上傳陜西煤業數據倉庫;陜西煤業對現有36對礦井的“一張圖”的完整數據和業務數據進行集中存儲和管理,保證數據的真實性、規范性和安全性。

        3)部署統一的安全生產信息共享平臺。在煤炭板塊部署統一的安全生產信息共享平臺,以礦井“一張圖”為數據基礎,以安全生產管理的核心業務為主線,在陜西煤業、礦業公司和礦井三個層級,按照各自需求,分層級、分權限部署專業管理模塊,形成三級單位業務全協同和數據全對接,實現對煤炭板塊的風險預控、標準化、動態診斷等要素的安全生產綜合管理,實現安全生產、應急救援指揮管理的分級管控和基于大數據的安全生產智能分析。其中:在陜西煤業層面部署安全生產運營綜合門戶、“一張圖”綜合信息服務平臺,綜合預警、生產經營調度管理、生產技術綜合管理、安全管理、智能分析、移動門戶8個專業信息系統模塊,主要功能是用信息化手段對所屬礦井進行全面管理;在36個礦井端部署GIS “一張圖”協同管理、地測防治水管理、資源儲量管理、“一通三防”管理、生產技術管理、機電管理、綜合調度、安全綜合管理、安全隱患閉環管理、風險預控管理、三違管理、標準化管理、安全生產動態診斷、應急救援指揮管理、移動應用門戶15個專業信息系統模塊,主要功能是用信息化技術對礦井安全生產業務進行集成應用。

        4)建立起統一的安全生產管理標準體系。通過安全信息共享平臺的建設應用,梳理優化煤炭板塊的安全生產管理標準和業務協同流程,建立起行之有效的安全生產管理標準體系,促進提升煤炭板塊各企業生產經營的智能化水平。

        3.打造數字平臺,支撐智慧決策

        聚焦生態發展,推動平臺價值開發。陜西煤業充分發揮能源核心企業的優勢,積極打造數字平臺,堅定走“產學研用”道路,一切從實際需求出發,與華為、西科大、電信建立戰略合作伙伴關系,共同構建合作共贏數字化生態體系。吸納市場、技術、知識、關系、資金、服務等方面資源,開展廣泛的跨界聯系,實現資源動態重組,打造生態運營平臺,不斷推進數字化生態建設。通過以“三網一平臺”系統為基礎研發建設礦山生態修復時空大數據平臺、智能礦井透明地質保障信息系統、井工煤礦綜合評價體系、設備全生命周期管理系統、安全生產標準化管理信息系統、科技管理信息系統等六個信息化平臺,對所有業務領域進行數字化整合,實現全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面連接,推動實現智能感知、網絡協同、敏捷響應、高效決策、動態優化,全面構建了陜西煤業數字孿生體,打造了可視、可控、可算的智慧大腦,形成創新型生態,初步完成了系統智能化智能系統化的跨越。

        一是礦山生態修復平臺

        礦山生態修復平臺圍繞空天地立體動態感知網絡、三維可視化礦山地質環境監測、治理恢復與生態修復全過程監管、多源異構時空大數據融合與分析四大模塊,積極探索科學化治理的礦山生態修復模式,形成礦山生態修復“產業生態化,生態產業化”新格局。

        空天地立體動態感知網絡通過空天地一體化的傳感網絡,包括衛星遙感、三維傾斜攝影、視頻檢測、物聯網監測設備、 智能移動終端等,實現對礦山地質環境和生態系統透徹的感知,獲取及時、準確、持續、全面的數據;三維可視化礦山地質環境監測將獲取的多源時空資源和監測數據進行統一組織管理,通過實景三維GIS、多媒體和VR/AR等技術實現對生態環境、生物多樣性和資源開發利用、資源環境持續可視化動態監測;治理恢復與生態修復全過程監管通過建立修復項目全息檔案,對山水林田湖草生態修復過程施行長期監測、定期評估和及時預警措施,對項目人員、資金、實施進度、技術方案等進行管理;多源異構時空大數據融合與分析則圍繞礦山地質環境和生態修復,開展大數據分析和應用建設,以獲取對生態環境的及時洞察,實現對生態系統科學利用,全面提升管理水平和服務質量。

        二是智能礦井透明地質保障信息系統

        智能礦井透明地質保障信息系統作為能夠進行地質數據管理、高精度三維地質建模、地質條件評價預測和礦井地質災害預警等功能的三維地質保障信息系統軟件,是在陜煤集團安全生產管控平臺系統的基礎上進行的一項系統性研發。該系統以煤礦信息模型(MIM)為核心,建立高精度三維實體地質模型;對礦井構造、煤層厚度、礦井水文、瓦斯、沖擊地壓等地質條件進行評價預測,進而建立三維水文地質模型、瓦斯地質模型、沖擊地壓模型等;充分利用已有的地質成果和礦井隱蔽致災因素監測結果,對煤礦水害、沖擊地壓、煤與瓦斯突出等災害進行預警。

        三是井工煤礦綜合評價體系

        井工煤礦綜合評價體系以匯集行業標桿和數據,篩選行業標桿,建立行業標準,客觀評價煤礦競爭力為功能定位,引導行業企業聚焦自身短板,對標世界一流水平,全面推動行業高質量發展,是行業標桿中心實現核心功能的基本工具。

        陜西煤業目前已經形成“四類四層”總體架構,四類即價值類、能力類、發展類和黨建類,四層即分類層、維度層、要素層和補充要素層,先后完成《智能化煤礦(井工)分類、分級技術條件與評價》《智能化綜采工作面分類、分級技術條件與評價》《煤礦智能掘進機器人系統》等標準規范的制訂。

        當前,礦井綜合評價體系在行業內尚屬缺失,陜西煤業擬通過這套軟件系統的開發和應用為煤炭行業樹立標桿,搶占未來發展先機。

        四是設備全生命周期管理系統

        設備全生命周期管理系統作為陜西煤業持續提高設備運行保障能力,實現“智能礦井、智慧礦區、一流企業”目標基礎的重要平臺,依托設備在線監測,建立基于設備實時監測數據的故障精確預策和智能維護,提高設備可靠性,降低維修成本,確保開機率,保證設備連續可靠運行。設備全生命周期是從設備的選型采購、運行維護到再制造、報廢的全生命周期,進行設備不同階段的全過程管理;對設備生命周期內的整體費用、運行管理、安全能效等方面進行全面控制,以企業總體效益為出發點,運用先進管理方法與技術手段,實現設備全面、系統和科學的管理。

        五是安全生產標準化管理信息系統

        安全生產標準化管理信息系統實現安全生產標準化體系管理的軟件化,系統支撐安全生產標準化15個專業并滿足各級(礦、礦業公司、陜西煤業)檢查需要,融合煤礦現有人員定位等監測監控系統及重大設備運行狀態數據,通過與達標項比對,構建煤礦安全質量動態達標,形成安全生產全要素動態評估、智能達標、實時跟蹤、預警提醒。依托平臺由陜西煤業和礦業公司制定指標要求,設置礦井各專業安全生產標準化定期自查時限及限期自查提醒,逾期未查提醒。最終形成以各礦各專業定期自查為主,陜西煤業和礦業公司抽查為輔的安全生產標準化管理體系。

        六是科技管理信息系統

        陜西煤業按照集團公司“強化總部、做實板塊、激活三級”的科技管理思路,以科研項目管理為主線,科技服務補充的架構,囊括項目立項、過程管理、結題驗收、成果推廣全流程線上運行,專利、論文等科技成果電子檔案方便查詢,實現數據一次填報,共享使用,打造人(研發人員)、財(科技資金)、物(項目)閉環管理,加強科技成果產業支撐力度,為陜煤高質量發展共享科技力量。

        基于“三網一平臺”產供銷實時協同管理,消除了礦井、物資、銷售業務之間的信息孤島,通過信息統一規范和實時共享,達到煤炭產、供、銷業務的完整性和連貫性,實現產供銷一體化協同,使各業務部門可以逐步從產、供、銷共享數據中挖掘規律,進一步建立智能分析模型,從而為煤炭上下游企業提高交易效率、降低交易成本提供支撐,為助推陜煤數字化轉型提供有利條件。

        通過以上做法,推動煤炭生產智能化、管理科學化、產銷在線化、業務網絡化,打破數據孤島,驅動發展模式轉型升級,支撐智慧決策,最終實現產業生態的轉型升級。

        4.開展智能建設,革新生產方式

        陜西煤業圍繞“智能礦井、智慧礦區、一流企業”目標,大力開展智能采掘、輔助建設,實現設備互聯,進行生產和安全的智能管理,為產供銷一體化提供支撐。

        1)數字協調,“智能采掘”運轉高效。通過搭建礦區一體化工業互聯網系統,在采煤和掘進工作面應用5G技術,實現數據高速傳輸、視頻智能識別、精準導航定位、監控智能高效等功能,讓井下數據能夠精準與運轉裝備進行實時同步交換,達到智能分析、狀態預判、智能響應等效果。率先在煤炭行業完成“自主采煤、無人干預”智能開采3.0版的升級。目前,陜西煤業建成智能化采煤工作面41個、智能快掘系統4大類30套,智能化產能占總產能的97%。與2018年相比,智能采煤生產效率提升35%以上,智能掘進月進尺突破2700米,效率提高了5倍,減員累計近1萬人,為礦井高產高效提供了保障。

        2)物聯集成,“智能輔助”全面實現。在井下變電所、機房硐室、皮帶運輸系統等全面實現智能集控;對選煤廠和裝車系統進行智能升級,實現智能干選、智能裝車,使單車裝運時間由8分鐘縮短至2分鐘;在礦井實踐應用車輛精確定位與智能調度,建立井下“滴滴”打車智能系統,實現車輛運行的全軌跡智能監控。到年底所有煤礦全部完成生產輔助系統智能集控,可減少崗位工2000多人,井下固定場所基本實現“無人值守、智能巡檢”。

        3)智能替代,“特種機器人”應用加速。在煤礦采用機器視覺、深度學習、智能診斷、無線傳輸和遠程控制等新技術,成功研發了全國首套智能快掘機器人系統,推廣應用了井下固定設備巡檢機器人、選矸機器人、管路拆卸安裝和氣體移動監測機器人等智能裝備。同時,通過建立井下5G通信技術網絡架構,開展了煤礦運輸、安控和救援類機器人的開發應用。2020年陜西煤業累計建成5大類102個機器人,逐步實現關鍵崗位機器人替代,徹底將職工從繁重危險的工作中解放出來,達到“無人則安、少人則安”的目的。通過數字化建設實現了無人化、少人化,有效提升了礦山安全生產水平。

        (三)明確效益導向,嚴格過程管控精益求精推動項目完善

        1.成立“領導”+“專班”重大專項團隊,推動組織適應性變革

        陜西煤業通過成立智能化建設工作領導小組,并設立13個系統工作專班,明確目標,落實責任,高效統籌煤礦智能化建設具體工作。所屬各礦業公司成立智能煤礦建設項目組,各煤礦落實主體責任。形成“陜西煤業-礦業公司-生產礦井”三級聯動,另外,陜西煤業通過外聘智能化礦山建設推進工作顧問委員會和專家咨詢委員會等方式,加強對智能化礦山建設的咨詢指導工作。領導小組整體統籌協調政策支持及保障措施,督促煤礦智能化建設工作落實,發揮“陜西煤業-礦業公司-生產礦井”三級聯動中的頂層作用,集中力量、自上而下、由點及面的逐步推進煤礦智能化建設。13個系統工作專班根據煤礦智能化建設的具體系統建設內容而設立,充分發揮各專班人員的專業特長,細化管理內容,及時掌握前沿技術,加速推進各系統具體技術路線、內容落實。并充分了解系統短板,切實提出解決方案,總結各系統經驗,復制推廣先進技術成果。

        2.緊盯“系統”+“平臺”重點環節建設,突破關鍵技術瓶頸

        在國家印發《智能化煤礦建設指南》的基礎之上,陜西煤業根據企業發展經驗和具體工作需要,制定出圍繞信息基礎設施,智能地質保障,智能采、掘、輔助、運輸、通風、供電、排水、洗選,以及智能安全監控、智能綜合管控、智慧管理、智慧園區建設的13個系統建設內容。全面細化、整體推進公司煤礦智能化發展。同時,依據陜北、彬黃、關中礦區不同的地質賦存條件、地質災害情況以及煤礦智能化建設基礎等建設條件,陜西煤業對36對生產礦井進行三類劃分,分類實施,開展煤礦智能化建設,積極開展技術路徑研究與重點科研任務攻關。

        陜西煤業充分利用平臺優勢,逐步形成智能指揮中樞,并發揮著智慧管理的能動作用。三網一平臺上線運行成效顯著,煤炭產供銷全過程財務實時管理平臺融通安全生產一張網(安全生產信息共享平臺)、物資供應一張網(“西煤云商”物資系統) 和煤炭銷售一張網(運銷管理系統),聯通業財資、構建大數據,達到 “縱向共享、橫向聯動、業財一體、實時管理、智能分析”的管理目標,同時也在助推著公司向數字化轉型發展。

        3.加大“政策”+ “資金”持續保障力度,催生數字化建設源動力。

        陜西煤業高度重視煤礦智能化發展制度建設與政策、資金保障,統籌規劃,超前布局,研究制定行動計劃,印發了《關于加強煤礦智能化建設的實施意見》,明確了智能化發展的行動方向, 2021年3月29日發布了《陜西煤業智能礦井建設標準》與《智能礦井建設驗收辦法》,進一步規范煤礦智能化建設標準,為全面提升公司煤礦智能化建設水平提供支撐和依據。下屬黃陵礦業也發布了行業首個“智能化無人綜采工作面”企業技術標準,陜煤累計發布智能化開采等2項行業標準、9項團體標準和8項企業標準,逐步形成企業智能化建設技術標準和規范體系,提煉出可供復制的系統建設方案,全面助推行業煤礦智能化建設工作邁上新臺階。

        陜煤始終堅持將數字化建設作為煤炭產業結構調整、轉型升級、高質量發展的“戰略工程”加以推進,這在陜西煤業上下從思想上和認識上高度統一,組織得力,為全面快速推進數字化建設創造良好條件。陜西煤業每年設立1億元的重大科研項目配套引導資金,在2021年上調至3億元,同時投入100億元轉型創新基金,加快技術創新和成果應用。近三年來,陜西煤業實施重點智能化項目215項,完成投入61億元,為數字化轉型建設順利推進提供了資金保障。

        4.強化“激勵”+“人才”創新創效能力,引領數字化轉型發展方向

        在實現碳達峰、碳中和目標的背景下,加快煤礦智能化建設,實現綠色發展是煤炭行業大勢所趨。陜西煤業建立強有力的激勵機制,不斷完善工作考核評價體系,激發建設智能煤礦積極性和主動性,保障智能化建設順利向前推進。2020年陜西煤業所屬黃陵礦業、彬長礦業、陜北礦業和榆北煤業完成“四化”建設任務且所屬礦井全部實現智能化開采。2021年4月召開的 “四化”建設表彰大會上,陜西煤業對這4家先進單位予以表彰和各100萬元的獎勵。除資金保障與政策激勵外,陜西煤業十分重視人才培養,致力打造匹配世界一流企業建設的高素質人才隊伍。根據企業智能化發展目標等條件,科學審定和配置人力資源,優化定編定員方案,制定各崗位任職資格配套管理辦法和標準。在積極與中煤科工、電信、華為及科研院校等開展跨界合作,開展技術攻關同時,注重智能化人才隊伍建設。

        陜西煤業還通過集成全公司內部創新資源和員工智慧,大力弘揚“工匠精神”,發揮勞模、工匠等優秀技能人才的示范引領作用,基層礦井成立創新工作室,鼓勵支持員工立足崗位微創新,形成“人人都是創客,事事皆可創新”的全員創新、全員創效濃厚氛圍,為煤礦智能化建設匯聚大眾智慧。

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            三、大型煤炭企業基于智慧礦區建設的數字化轉型實踐的實施效果

        (一) 綜合管理水平穩步提升

        陜西煤業作為煤炭行業數字化建設的倡導者和實踐者,通過對業務流程的系統重構和梳理,生產系統水平穩步提高,實現從采煤到采數據的轉變,基本實現生產系統的信息化集成與數字化整合的智能化管理,資源配置進一步優化,職工勞動強度大幅降低,安全管理更加可靠,煤炭生產一線職工幸福感穩步提升。

        2020年陜西煤業智能化產能占比達到97%。生產輔助系統全部實現智能化集中控制,繁重危險崗位用工數量大幅度降低,井下固定場所基本實現“ 有人巡檢,無人值守”。

        通過煤炭物資供應網新體系(一張網、一套碼、兩集中、零庫存)建設,實現運營模式轉變和管理質量、效益、能力的全面提升。目前,社會化的現代物流服務平臺已初具成型,上下游用戶從陜煤集團煤炭、非煤板塊逐步擴大到社會市場,2020年,西安、彬長、黃陵、陜北4個區域社會物流中心共完成社會銷售收入8.03億元,占總銷售額(70.31億元)的11.42%,人均社會凈利潤實現8.36萬元。

        (二)價值創造能力持續增強

         “數”位一體管理平臺的數字采煤新模式成果顯著,經濟效益明顯。成功建成首個全國智能化無人開采面、首個大采高智能化無人開采工作面、首個薄、中、厚煤層智能化開采全覆蓋、首個發布煤炭行業智能化開采技術標準、首個透明地質精準開采、首個全國智能化掘進機器人,引領煤炭行業高質量發展。

        目前,陜西煤業2020年全年煤炭產量1.25 億噸,同比增長9.06%;煤炭銷量2.42億噸,同比增長35.36%,煤炭百萬噸死亡率0,各項指標均創歷史最好水平,經營業績實現階梯式增長。2020年實現營業總收入948.6億元,同比增長28.66%;歸屬母公司股東凈利潤148.83億元,同比增長27.85%。2021年一季報,公司一季度實現凈利潤33.71億元,同比增長43.36%;營業收入347.66億元,同比增長86.72%。

        (三)引領煤炭行業數字采煤發展

        萬物互聯的時代,多元協同的“網”狀經濟范式,為傳統企業的轉型升級、創新發展迎來了戰略機遇。在新的戰略機遇面前,陜西煤業立志數字化轉型引領行業變革。打造煤炭企業數字化轉型新樣板,為行業提供陜煤方案,履行社會責任。陜西煤業成功研發了首套智能快掘機器人系統,為行業安全高效掘進開辟了先河。

        2020年,陜西煤業完成科研項目85項。榮獲國家和省部級獎8項,新增授權專利151項,技術創新的第一驅動力釋放明顯效果。到2025年,陜西煤業總部將建設成為生產經營大數據中心,實現產銷在線化、業務網絡化、安防可視化、決策科學化的智能指揮中樞。礦區將建成理念超前、特色鮮明、技術集成、成果轉化、智能應用的煤炭“智慧化”生產基地。煤礦將建成信息精準適時采集、高可靠網絡化傳輸、規范化信息集成、實時可視化展現、生產環節自動化運行的“智能礦井”。

        (四)泛在云融,為煤炭行業貢獻陜煤數字化轉型建設實踐典范

        目前,“5G+智慧礦山”建設在煤炭行業處于起步探索階段,各項技術標準和制度規范還在不斷健全完善之中。陜煤將以采煤“無人化”、轉型“在云端”為場景,以“人—機—環—管”信息全面自主感知、數據深度高效融合、自主學習、智能決策、精準協同控制為特點,利用5G技術優勢,通過5G網絡切片適應對網絡功能要求各異的智慧礦區5G應用場景,全面構筑新一代數字化礦山的關鍵基礎設施,達到礦區內各單位分布調度、區域協同,促使各項業務單元系統智能、云端集成,加快煤炭全產業鏈 “萬物智慧互聯”,實現“智能礦井、智慧礦區、一流企業”建設目標。

        一是在“新裝備”上加大投入。堅持每年智能化建設投入20億元以上+ 3億元科技引導資金+100億元轉型基金的資金保障機制,以5G應用+智能裝備為基礎,加大與科研院所、高技術企業的跨界合作和技術融合力度,開展核心技術和關鍵裝備的攻關,力爭在煤礦精準地質透明探測、井下精確定位與數據高效連續傳輸、智能機器人協同作業、智能無人化采掘和駕駛、設備全生命智能管理系統等領域取得突破,強化智能裝備、管理理念、運營模式的創新應用,搭建煤炭工業互聯網新生態圈,打造煤炭工業互聯網示范標桿企業。

        二是在“新技術”上強化攻關。依托中國電信分鐘級彈性帶寬、智能化IPv6、智能網絡安全、設備智能連接等網絡技術,形成集團、礦業公司、礦井三級骨干網絡,為集團公司數字化轉型構筑“信息高速公路”;堅持將5G、云計算、大數據、人工智能等與煤礦重大災害治理、智能化建設關鍵技術深度融合,重點在低功耗大規模傳感接入、低時延高可靠網絡控制、大寬帶高速率遠程傳輸和煤礦智能大腦邊緣計算等4類技術方面開展研究及實踐應用,構建煤礦智能感知、智能決策、自動執行的“智能體系”,形成多系統、多功能融合的工業互聯網“智慧平臺”,全面提升集團公司智慧化管理水平和技術成果轉化能力。

        三是在“新應用”上系統推進。聯合電信、西科大、華為等院校企業協同攻關,逐步形成完整的煤礦智能化技術標準和規范體系,培養專業的智能化人才團隊,提供技術先進、行業領先的煤礦智能化解決方案;圍繞礦區工業互聯網混合云平臺、5G+視頻增強及數字孿生遠程干預、環境及危險源智能感知與安全預警、井下機器人群協同智能操控等6類場景強化實踐應用,統籌推進智能煤礦、智慧電廠、智慧物流和智慧園區等建設,加快培育陜煤“智慧管理大腦”,形成自感泛鏈、數驅智采、智慧管理的煤炭產業新應用體系,努力打造“智慧陜煤、國際一流”靚麗名片,為煤炭工業高質量發展提供“陜煤方案”、貢獻“陜煤力量”。


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