中企海外智慧化礦山建設面臨問題及應對措施

楊思敏,高立強,王 亮,劉 威

(北方礦業(yè)有限責任公司,北京 100053)

0 引言

目前全球進入了一個智能化發(fā)展的新時代,在這樣的大背景下,智能化建設成為全球行業(yè),尤其是制造業(yè)的一大熱點。我國在十九大報告中也明確指出“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合”為制造業(yè)的智能化發(fā)展指明了方向。在2020年4月工信部相繼發(fā)布了《有色金屬行業(yè)智能冶煉工廠建設指南(試行)》。在今后相當長的一段時間內(nèi),中國礦業(yè)要實現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展,必須走智能化礦山的道路,以改變傳統(tǒng)的管理模式和運營方式,只有借助智慧化礦山建設,利用高新技術(shù),才能真正優(yōu)化配置資源,整體提高礦山運營經(jīng)濟效益。

隨著科技不斷發(fā)展,我國各大礦山企業(yè)都在積極推進智慧化礦山建設,爭取占領(lǐng)智慧化礦山建設高地,以達到示范效應,提高自身競爭優(yōu)勢。在全球經(jīng)濟一體化發(fā)展趨勢的影響下,我國礦企積極響應國家“一帶一路”政策[1-2],實施“走出去”戰(zhàn)略,充分利用國外和國內(nèi)兩種資源、兩個市場,加速在海外拓展礦產(chǎn)業(yè)務,不斷擴大企業(yè)的發(fā)展規(guī)模,進一步加大我國戰(zhàn)略資源儲備力量。然而,目前中資企業(yè)在海外智慧化礦山建設方面存在諸多問題與障礙,一方面是部分海外礦山企業(yè)在智慧化、智能化建設帶來的優(yōu)勢認識不夠深刻,另一方面由于自身技術(shù)的落后,在現(xiàn)階段推行智慧化礦山成本較高,時機還不夠成熟。如何能在海外礦企競爭中獲得優(yōu)勢,抓好海外礦山智慧化建設是重中之重。本文主要針對國內(nèi)大型礦山企業(yè)海外投資建設智慧化礦山遇到的共性問題,針對性地提出相對應解決方法。

1 智慧化礦山建設簡介

“智慧化礦山”是隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展近幾年在國內(nèi)提出來的新概念[3]。智慧化礦山是將信息化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動控制技術(shù)結(jié)合在一起應用于礦山開采過程中,實現(xiàn)整個礦山的三維可視化和礦體模型可視化[4]。智慧化礦山的核心思想內(nèi)容是通過計算機技術(shù)建立一體化礦山時空框架,整合礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)資源,將礦山所固有的真實信息進行三維化數(shù)字顯示,建立智慧化的礦山空間數(shù)據(jù)倉庫和集成化的礦山三維空間模型,并對整個礦山進行詳細、準確的描述。在建好的三維平臺上,關(guān)聯(lián)礦山各類軟件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)流程,為礦山生產(chǎn)作業(yè)提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù),實現(xiàn)礦山信息的實時動態(tài)性以及管理生產(chǎn)一體化,并對礦山安全、應急救援等提供基礎(chǔ)平臺和決策支持。智慧化礦山建設最重要的意義是促進礦山信息化改造,實現(xiàn)采選冶自動化與智能化、保障礦山安全、高效、綠色及可持續(xù)開采,實現(xiàn)科學生產(chǎn)[5-6]。智慧化礦山順應了時代發(fā)展的潮流,深度融合了當前涌現(xiàn)的新型科學技術(shù)。智慧化礦山建設是提高安全生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,提升競爭力和管理水平的有效途徑[7]。

智慧化礦山建設是一項系統(tǒng)性工程。圖1為國內(nèi)某大型露天礦山智慧化建設所包含的內(nèi)容。該系統(tǒng)主要由5G/4G通信網(wǎng)絡系統(tǒng)、礦山數(shù)據(jù)中心、數(shù)字采礦軟件平臺、礦山生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)平臺、三維可視化管控平臺、卡車智能調(diào)度系統(tǒng)、安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)構(gòu)成的集成系統(tǒng),形成一個高效、綠色、安全的智慧化礦山系統(tǒng)。

圖1 國內(nèi)某露天礦智慧化礦山系統(tǒng)建設內(nèi)容

2 中企海外礦山的基本特征及智慧化礦山建設現(xiàn)狀

2.1 典型中企海外投資基本情況

近年來,隨著國家“走出去”及“一帶一路”戰(zhàn)略的實施,國內(nèi)很多大型礦山企業(yè)如紫金礦業(yè)、中國有色、五礦集團、洛鉬集團、北方礦業(yè)等在立足于國內(nèi)發(fā)展的同時,將更大的目光放在參與更多國際重要項目上,都積極通過收購或參股的方式,獲取海外優(yōu)質(zhì)資源。典型中資企業(yè)海外投資礦山主要項目如表1所示。另外還有中國黃金、華友鈷業(yè)、天齊鋰業(yè)、中鐵資源、江銅集團等大型行業(yè)巨頭,也都在積極布局海外礦山項目。

從表1可以看出,目前亞洲、非洲以及大洋洲是我國中資企業(yè)境外投資的重點區(qū)域,中資企業(yè)海外投資局面已打開。截至2018年11月,我國投資境外非油氣礦山項目總計353個,70%的項目集中在亞太和非洲地區(qū),其中亞太地區(qū)179個非洲地區(qū)70個。按照投資國家來看,我國礦業(yè)投資項目主要集中在澳大利亞(127個)、加拿大(35個)、蒙古國(15個)、贊比亞(15個)、南非(15個)、剛果(金)(11個)、吉爾吉斯斯坦(11個)等[8]。很多大型的中資礦山企業(yè),盡管在走出去之初,經(jīng)受到不少困難,但在國家的政策以及海外東道國政治、經(jīng)濟穩(wěn)定環(huán)境支持下,通過自身積極努力,使得一些大型礦山項目得以在海外生根發(fā)芽,取得了豐碩的成果。

表1 典型中資企業(yè)海外投資礦山主要項目

2.2 中企海外礦山基本特征

要探討中企海外智慧化礦山建設,必須了解中資企業(yè)海外投資礦山的基本特征。只有在此基礎(chǔ)上才能更好并具有針對性地在海外建設好智慧化礦山?？偟膩碚f,中企海外礦山具有以下幾個特點。

(1)資源稟賦相對國內(nèi)較好

中企在海外投資的礦山大多數(shù)來自于原西方國家管控的礦山,由于各種原因出售資產(chǎn),這些礦山相對國內(nèi)的礦山總體來說資源儲量較大、礦山壽命長、品位較高。比如紫金礦業(yè)投資的卡莫阿-卡庫拉銅礦資源量4 300萬t,為全球第二大未開發(fā)銅礦；俄羅斯圖瓦塔什特克鉛鋅多金屬礦是西伯利亞地區(qū)高品位特大型多金屬礦床；五礦集團收購的拉斯邦巴斯銅礦擁有1 200萬t品位為0.73的銅礦石儲量；中國有色集團與緬甸合作開發(fā)的達貢山紅土鎳礦,鎳平均品位在1.9%左右,擁有鎳資源量70萬t。

(2)智慧化程度低,技術(shù)力量薄弱,運行效率慢

很多中資企業(yè)海外收購的礦山由于當?shù)厣鐣l(fā)展水平以及基建落后的限制,仍然有很大一部分依靠傳統(tǒng)的采選冶技術(shù)。大多數(shù)中資海外礦山無論在管理方式還是在生產(chǎn)運營方面,相對西方發(fā)達國家礦業(yè)公司以及國內(nèi)礦業(yè)公司,都比較落后,智慧化程度也普遍較低,生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)利用率低。

(3)合資開發(fā)建設

中資企業(yè)在海外投資的礦山大多集中在東南亞以及非洲等地,這些地方基礎(chǔ)設施落后、建設成本高、開發(fā)周期長、加劇了投資風險。為了降低投資風險,進行合理的投資,大多數(shù)中資企業(yè)都會選擇以參股或并購的方式在海外經(jīng)營礦山,比如中國有色集團的達貢山紅土鎳礦、紫金礦業(yè)的波爾銅礦等。有些礦山雖然中方參股較高,但管理層西方國家仍占多數(shù),比如五礦集團的拉斯邦巴斯銅礦、中鋼集團的恰那鐵礦等。

2.3 中企海外礦山智慧化建設現(xiàn)狀

智慧化礦山的發(fā)展與計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān),國際上智慧化礦山的發(fā)展非常迅速,基本實現(xiàn)了機械化代替人工的礦山智慧化模式。20世紀90年代初,加拿大國際鎳公司是發(fā)展智慧化礦山建設的先驅(qū)。目前,加拿大鎳公司建成了集先進的地下移動計算機網(wǎng)絡、地下定位和導航系統(tǒng)、采礦過程監(jiān)控和控制軟件系統(tǒng)、適合遠程遙控采礦于一體的智慧化礦山系統(tǒng)[9]。

近年來,隨著我國智慧化礦山建設步伐的推進以及國家“一帶一路”戰(zhàn)略高標準要求,中企海外礦業(yè)公司也在逐步推進智慧化礦山建設。由于很多東道國計算機技術(shù)以及信息通信較為落后,信息傳遞和網(wǎng)絡共享及時性和全面性不夠完善,生產(chǎn)理念觀念的固化,智慧化礦山推進速度較慢。特別在一些發(fā)展水平落后的國家,如剛果(金)、贊比亞、巴布亞新幾內(nèi)亞以及東南亞國家,由于當?shù)厝丝谒刭|(zhì)低、技術(shù)力量薄弱,推動智慧化礦山建設就更加困難了?？傮w來說,除了一些與國外先進礦山企業(yè)合資的礦山外,大多數(shù)中資企業(yè)海外礦山智慧化建設落后,信息化建設程度較低。目前,在非洲謙比希銅礦是中國企業(yè)在海外開發(fā)的第一座有色金屬礦山,已實現(xiàn)了對東南礦體安全、高效、低成本的開采目標,這是非洲第一座智慧化礦山,也是我國在海外礦山建設中智慧化、自動化程度較高的一座礦山。

3 中企海外礦山智能化建設面臨的問題及應對措施

3.1 面臨問題

(1)受當?shù)匕l(fā)展水平限制

中企在海外投資的礦山大多位于一些不發(fā)達地區(qū),當?shù)鼗A(chǔ)設施落后、信息不順暢、發(fā)展水平低,國家政策對于智慧化礦山的建設沒有要求；在一些國家和地區(qū)需要解決當?shù)厝丝诰蜆I(yè),智慧化礦山將大大減少員工數(shù)量,從大的環(huán)境下決定了中企海外智慧化礦山推進緩慢。對于這些發(fā)展水平落后的國家,人工成本本身就比較低,因此從人工成本考慮,也進一步阻礙了智慧化礦山的發(fā)展。

(2)信息孤島嚴重,數(shù)據(jù)利用率低

對于一些大型的海外礦山企業(yè),在積極推動智慧化礦山建設,但部分數(shù)據(jù)未能很好利用起來,各個工藝環(huán)節(jié)信息化方式和信息化水品不同,數(shù)據(jù)格式的兼容性差,不能很好銜接,信息化孤島現(xiàn)象嚴重,影響礦山運行效率；另一方面礦山現(xiàn)場與總部信息更新不及時,存在信息滯后現(xiàn)象。另外,很多做智慧化平臺的服務公司,只是簡單地將數(shù)據(jù)進行集成,對于數(shù)據(jù)本身的作用沒有充分挖掘,即只形成了大數(shù)據(jù),而沒有真正形成對于管理者以及決策者有價值的數(shù)據(jù)支持,最終還要利用現(xiàn)場員工經(jīng)驗判斷,缺乏多系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享和智能決策,從而使得智慧化礦山建設表面化,深度不夠。目前,一些礦山企業(yè)僅在數(shù)據(jù)的錄入、查詢、統(tǒng)計上實現(xiàn)了比較高效的功能,而在充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)以預測日后生產(chǎn)經(jīng)營發(fā)展趨勢上,還缺乏應有的深度。

(3)初期投資大

智慧化礦山建設是一項長期性、系統(tǒng)性工程。很多中企海外礦山項目建設投資比較大,如果再進行智慧化礦山建設,會進一步增加項目投資,提高了項目投資風險,且智慧化礦山建成后獲得的經(jīng)濟效益短時間不明顯,這也大大阻礙了中企在海外礦山建設智慧化礦山的步伐。

(4)技術(shù)儲備不夠

智慧化礦山的建設目前在國內(nèi)興起比較晚,雖然孕育出很多專門做智慧化礦山的企業(yè),比如丹東測控、迪邁科技、天河道云、3Dmine等等。但這些公司專業(yè)領(lǐng)域各有所長,各個企業(yè)信息化系統(tǒng)間接口、傳輸協(xié)議和兼容性不完善。而一個大型的礦山智慧化建設往往需要多個企業(yè)互相配合,實現(xiàn)優(yōu)勢互補,這將進一步為礦山智慧化建設增加難度。海外礦山企業(yè)員工多為屬地化員工,文化水平低,中方員工大多數(shù)為專業(yè)性,既懂專業(yè)又懂智慧化礦山人才較少。

(5)不確定因素較大

當前以美國為首的逆全球化貿(mào)易主義重新抬頭,地緣政治緊張、政策不確定性因素影響加劇。中企海外礦業(yè)投資本身就是一個高風險的行為,需要面對復雜多變的國際環(huán)境,涉及到資源、政治、匯率、工藝技術(shù)條件、民族矛盾、疾病、法律等風險。通常一個項目從礦山建設到達產(chǎn),歷時3～4年,涉及不同相關(guān)方,隱含各種風險。正因為這些風險的存在,使得很多中資企業(yè)在海外礦山建設時考慮盡快收回投資,不愿在智慧化礦山建設上下功夫。

3.2 應對措施

(1)順應客觀條件,堅持因企制宜,注重實效

各中企海外礦山項目要根據(jù)企業(yè)自身發(fā)展戰(zhàn)略以及實際生產(chǎn)經(jīng)營情況,并且充分考慮海外礦山資源稟賦條件、礦山所處生命周期階段、工藝裝備水平以及當?shù)匦畔⒒ㄔO基礎(chǔ),明確自身礦山企業(yè)要不要建設智慧化礦山,建設一個怎么樣的智慧化礦山是非常重要的。對于一些資源稟賦較好,礦山壽命較長,地理位置又處于當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展較好,政治、經(jīng)濟風險較小的礦山項目,可大力發(fā)展智慧化礦山,逐步降低生產(chǎn)運營成本,提高企業(yè)總部與項目現(xiàn)場的信息管控,提高礦山企業(yè)競爭優(yōu)勢。在促進企業(yè)自身發(fā)展的同時,還能起到標桿與示范作用,在一定程度上通過良好的項目效應,也加強了兩國之間的戰(zhàn)略信任關(guān)系,特別是“一帶一路”沿線國家,更加促進了中企的海外形象。當然有些礦山項目本身資源稟賦不是很好,分布較為分散,地區(qū)也比較落后,政局較為動蕩,貨幣風險大,就不適宜搞智慧化礦山建設。總之,發(fā)展智慧化礦山要適應當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展,順應客觀條件,要從本身需求出發(fā),因企制宜,注重實效。

(2)堅持整體規(guī)劃、分步實施

智慧化礦山建設是一項系統(tǒng)性工程,不可一蹴而就。對于一些礦山生命周期長,資源分布集中的中企海外礦山企業(yè),尤其是一帶一路沿線國家項目,要堅持整體規(guī)劃智慧化礦山建設,既要響應國家一帶一路戰(zhàn)略要求,也要符合他國礦山建設規(guī)劃,從全局、整體層面進行頂層設計。同時,要從礦山生產(chǎn)實際需求中,分步實施、有序推進、合理規(guī)避風險、滾動發(fā)展,逐步完善智慧化礦山建設。

(3)創(chuàng)新引領(lǐng),數(shù)據(jù)驅(qū)動

智慧化礦山不是各種信息化、自動化的簡單疊加,而是根據(jù)礦山現(xiàn)有管理的要求以及作業(yè)流程,創(chuàng)新性地設計出一套貼合自身礦山的信息處理模型與框架。各中企海外礦山要充分擁抱時代所發(fā)展的新型科技工具,積極學習歐美先進礦山信息化方法,應用大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算等技術(shù)提升信息系統(tǒng)學習與認知能力,培養(yǎng)礦山內(nèi)部復合型人才。目前國內(nèi)智慧化礦山建設在露天礦區(qū)可視化分析、三維激光掃描、三維瀏覽、智能卡調(diào)、影像卷簾、安全環(huán)保、邊坡監(jiān)測、無人機技術(shù)、數(shù)據(jù)整理這幾方面已逐步成熟,海外礦山要大力引進先進的生產(chǎn)與運營方法,切實提高礦山管理水平。

4 結(jié)論

我國大部分礦產(chǎn)資源需求還未到峰值。毋庸置疑,隨著國家工業(yè)化的進一步加快,國家對于礦產(chǎn)資源的依賴程度依然很高。根據(jù)國家資源政策導向、礦業(yè)開發(fā)環(huán)保要求以及對外投資方針,未來我國將持續(xù)會有一大批中資企業(yè)在海外積極布局礦山項目,保證礦產(chǎn)資源和自身企業(yè)平穩(wěn)發(fā)展,未來的海外礦山智慧化建設之路必不可少。

各中資企業(yè)在海外礦山建設要立足企業(yè)本身需求與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃,順應他國客觀條件,利用新型創(chuàng)新技術(shù),循序漸進、滾動發(fā)展,培養(yǎng)好復合型人才。充分發(fā)揮智慧化礦山建設的優(yōu)勢,達到降本增效,增進企業(yè)總部管理等作用。