技术丨浅谈水泥企业建设数字化智能矿山过程中存在的问题及对策研究

引言

近年来，我国水泥企业矿山在数字化、信息化、智能化建设方面快速发展起来，特别是针对矿山的安全预警系统整体水平得到提升，通过对主要生产链的集中监控和远程控制，实现对各区域现场作业环境实时监测监控，有效地确保了安全生产工作。数字化智能矿山建设通过基础建设、搭建智能管控系统（如：矿山数据中心、矿山调度指挥中心、网络系统、数字采矿软件平台、生产执行系统平台、三维可视化管控平台、安全监测监控系统、矿车智能调度系统、集团管控平台）等途径实现采矿工艺的全过程控制，优化生产过程，提升采矿效率和矿山安全。目前，许多国内水泥企业已经实施了矿山数字化智能系统，但与国内外同行业先进企业相比仍存在较大差距。特别是在流程优化和管理、灾害预测、数据挖掘、平台搭建和决策支持等领域需要做更多的工作。

近年来因国家层面积极推动矿山行业绿色发展和转型升级，对矿山安全生产管理的要求不断提高，矿山相关行政主管单位同时加大了监督和处罚力度，使得水泥企业高度重视矿山安全生产管理和技术进步，组织人员努力学习国内外先进经验，同时通过加强职工技能培训和引进能力较强的专业队伍，不断提高技术装备水平，实现矿山管理现代化。水泥企业在构建数字化智能矿山的过程中，通过搭建各种系统平台，实现了各个系统之间的数据互联互通，数据高度共享，消除了数据孤岛，三维可视化的模型实时展示和监控，使得矿山安全生产状况更加直观、清晰，为矿山安全生产提供了有力的保障。 

目前，在国内对数字化智能矿山国家没有出台相关的强制性标准规范，企业在建设数字化智能矿山过程中因各种原因，没有实现完全意义上的数字化、智能化。因此，矿山数字化智能化建设仍有较大的潜力可挖掘，有待进一步提升。 

1.1 缺乏专业性人员，创建过程中对概念不清、建设理念陈旧

由于很多水泥企业矿山的建设及安全生产工作属于总承包的形式，公司为“节约成本”，未配备专业人员，在创建数字化智能矿山过程中，领导对数字化智能矿山的理解比较片面，一方面通过矿山总承包方进行技术把关，另一方面尽量节约投资成本，造成系统平台的搭建不全面，也未与公司ERP等系统相衔接。矿山建设要因地制宜，结合当地政策要求，采取合适的方式方法来实现矿山的数字化智能系统建设。但不少水泥企业矿山在数字化智能系统创建过程中照搬照抄，不能根据本公司实际与行业内社会市场发展需求情况，“一矿一策”制定数字化智能矿山建设方案。

1.2 没有实现精细化管理

由于水泥企业在构建其传统数字矿山时没有考虑到数据集成和性能，因此没有考虑如何使用数据的方式及其在有效管理矿山中的作用，详细了解矿山管理。数字技术与安全在生产管理行业的融合程度不够高，从而无法为管理人员提供有效的决策支持，这导致矿山管理人员面临更大的工作量。

创建数字化智能矿山时应用了许多新技术，新设备、新材料、新工艺，矿山安全管理中应该结合本矿山实际情况重新修订管理制度和操作规程等资料，但有些水泥企业矿山创建数字化智能矿山只是获得相应的荣誉，并未针对具体情况重新编制或修订相关的管理规章制度，不能有效地实现精细化管理。

数字化智能矿山系统的应用，应该是为减少一线工作人员，同时减少管理人员的工作量，但目前很多水泥企业的数字化智能矿山的运行，未能减少一线工作人员，管理人员除了完成跟以前同样内容的工作，还得多次向系统平台录入数据填报很大报表，并进行人工的调整，增加了工作量。现阶段的数字化智能矿山基本停留在“形象工程”上，信息化建设处于“战术层”。

1.3 矿山数据丰富但知识贫乏

伴随着数字化科技的飞速进步和数字化管理平台的普遍使用，矿业的数据储备也日益增加。增长的数据背后隐藏着许多关键的矿业生产和经营信息，人们期望能够对其进行更深入的分析，以便更有效地利用这些数据。然而，目前的IT已经具备了有效地完成数据输入、检索和统计的能力。却由于缺乏有效的数据分析和挖掘工具，无法发现数据中存在的关系和规则，无法根据现有的数据预测矿山的发展趋势，从而导致“数据爆炸但知识贫乏”的现象。

1.4 矿山安全信息比较分散，建设体系不成熟

目前很多水泥企业在创建数字化智能矿山过程中虽然已经实现了各系统平台的数据整合衔接，但因企业资金投入不足或缺乏专业性人才，导致应用软件系统不够或相互衔接不上，使得矿山安全信息任然不足，需要人工多次排查，且报警系统简单，当人工未检查出问题时，系统平台就无法准确反应矿山现状的真实情况，不能及时、有效地指导和监控安全生产管理工作。

大多数水泥企业创建数字化智能矿山是属于试验性阶段，人、物、财、管方面投入明显不足，导致硬件与软件设施不健全，不能有效地与实际安全生产工作相紧密融合。因此，后期建设中还得应用许多“四新”技术，但开发商各自采取的技术路线，应用平台千差万别，会造成各类系统难以整合、信息资源无法共享，很难形成统一的空间信息、实时和管理信息系统平台， 这种情况会导致水泥企业持续推进数字化智能矿山的成本增加，并且制约其发展。

随着科技创新技术在水泥企业矿山生产运营管理中快速推广和成熟应用，政府对矿山行业的绿色可持续发展和升级转型出台相关政策的文件性指导，数字化智能矿山的建设会逐步实现规范化、标准化。目前，水泥企业在矿山生产运营中使用的很多设备设施还没有实现工艺连续化、自动化和智能化，数字化智能矿山建设水平也没有达到预期的设计目标，但通过大数据、物联网、5G网络、数字采矿软件、卡车智能调度系统，安全监测监控系统和生产执行系统平台等技术的应用，优化了生产过程，提升了采矿效率和矿山安全工作。

近年来，习近平新时代生态文明思想提出以后，政府层面坚定不移地执行“绿水青山就是金山银山”的理念，针对“绿色矿山建设，企业安全生产标准化，矿山数字化、信息化、智能化建设”等方面提出了一系列措施与规范，政府行政部门加大了对企业合法合规性问题的监督及处罚力度。

水泥企业也为了响应国家政策，坚持可持续性发展，及时推进矿山安全生产标准化和绿色矿山建设，同时加强矿山信息化、数字化、智能化系统建设。但因推行时间紧，任务重等原因，水泥企业在矿山建设过程中，对新概念、新技术、新材料、新设备设施、新工艺的基础理论知识和应用实践方面掌握不够全面，导致各体系的建设未能实现有效地相融合，还存在很大的发展空间。

在利用现有设备设施和搭建系统平台规的基础上，规范日常矿山采掘管理、资源储量管理、技术管理、人事管理、设备设施管理和项目管理，改善信息化、数字化系统平台建设，提高设备自动化、智能化以及工艺流程连续化尤为重要。

2.1 对矿山相关人员进行专业性培训或引进专业性人才，改变建设理念

水泥企业应通过对矿山相关人员进行专业性培训或引进专业性人才的途径，强化专业性管理，落实好矿山主体责任。水泥企业应从矿山生产实际出发，结合相关政策、法规制定具体的计划和实施方案，应用现代化技术，熟悉数字平台并积极推广和实施。在业务应用共同负责的情况下，根据当前情况，充分利用公司现有ERP系统等平台，不断优化和搭建新平台，确保所有责任部门都在数字挖掘平台上全面实施。要加强信息化管理和分类，将不同类型的信息显示在一个界面中，以满足各个业务管理部门的信息需求，管理人员很容易找到自己需要的信息，有助于工作高效化地完成。

2.2 转换管理方式，将矿山标准化、信息化、数字化、智能化建设有效地融合，同步发展

水泥企业矿山管理层人员要充分理解“绿色矿山建设、矿山安全生产标准化建设、信息化、数字化智能矿山”等相关概念和标准规范政策性文件，将矿山标准化、信息化、数字化、智能化建设有效地融合，创建新时代的新企业文化。从矿山生产实际出发，通过现代化新技术赋能资源开发，以提升矿山开发效率和资源利用水平为最终目的，坚持“效率提升、资源节约、绿色发展、安全本位”。

2.3 建立专业控制中心，实现大数据应用和管理

目前水泥矿山企业大部分都在建立矿山数据中心来全面管理大型数据仓库。如何对大数据进行更深入的研究和分析，并总结管理员每日评估的数据，以实现高节能、低消耗和效率。例如，某水泥矿山企业数据中心存储了各区域集团的生产计划、实际生产情况、生产连接故障的实际运行情况，记录油耗、电力和基础材料的消耗量等。只要与回收信息相关联的相关性分析，管理者就可以为管理者提供信息，例如每个生产环节的相关性，以及矿山停机时间的能效。此信息可用作同级比较的参考，为进一步提高生产效率、节能降耗、降低成本提供了依据。

为尽可能节约能源并有效提高生产效率，更换现有的设备控制模式，加强对工作流程和不同企业使用相应系统的研究，建立流程控制模型，建立了一个关联性响应控制中心。例如：为电力处理中心的装置供电，监测各中心变电站的实际供电状态，有效监测和查找由此产生的故障。通过控制各个流程，各个环节之间的关系必须科学合理，必须以业务控制中心为基础，提高各业务单元管理的绩效和能力水平。

分析了水泥企业建设数字化智能矿山的现状、面临的挑战，并提出相应对策。对标国内外先进矿山企业的数字化技术，深入研究相关关键技术，解决影响数字化智能矿山系统平台正常运行的核心问题，并建立示范应用，以实现以人为本的管理观念，并提高效率和安全性。

作者：田雷，赵志华，葛建彬，裴晓东

所属：成县祁连山水泥有限公司

来源：《作者投稿》

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