楊思敏,高立強(qiáng),王 亮,劉 威

(北方礦業(yè)有限責(zé)任公司,北京 100053)

0 引言

目前全球進(jìn)入了一個(gè)智能化發(fā)展的新時(shí)代,在這樣的大背景下,智能化建設(shè)成為全球行業(yè),尤其是制造業(yè)的一大熱點(diǎn)。我國(guó)在十九大報(bào)告中也明確指出“推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)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(shè)指南(試行)》。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),中國(guó)礦業(yè)要實(shí)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(yùn)營(yíng)方式,只有借助智慧化礦山建設(shè),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(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益。

隨著科技不斷發(fā)展,我國(guó)各大礦山企業(yè)都在積極推進(jìn)智慧化礦山建設(shè),爭(zhēng)取占領(lǐng)智慧化礦山建設(shè)高地,以達(dá)到示范效應(yīng),提高自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展趨勢(shì)的影響下,我國(guó)礦企積極響應(yīng)國(guó)家“一帶一路”政策[1-2],實(shí)施“走出去”戰(zhàn)略,充分利用國(guó)外和國(guó)內(nèi)兩種資源、兩個(gè)市場(chǎng),加速在海外拓展礦產(chǎn)業(yè)務(wù),不斷擴(kuò)大企業(yè)的發(fā)展規(guī)模,進(jìn)一步加大我國(guó)戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備力量。然而,目前中資企業(yè)在海外智慧化礦山建設(shè)方面存在諸多問(wèn)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(shè)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)認(rèn)識(shí)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(shí)機(jī)還不夠成熟。如何能在海外礦企競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì),抓好海外礦山智慧化建設(shè)是重中之重。本文主要針對(duì)國(guó)內(nèi)大型礦山企業(yè)海外投資建設(shè)智慧化礦山遇到的共性問(wèn)題,針對(duì)性地提出相對(duì)應(yīng)解決方法。

1 智慧化礦山建設(shè)簡(jiǎn)介

“智慧化礦山”是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展近幾年在國(guó)內(nèi)提出來(lái)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(dòng)控制技術(shù)結(jié)合在一起應(yīng)用于礦山開(kāi)采過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)建立一體化礦山時(shí)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(shí)信息進(jìn)行三維化數(shù)字顯示,建立智慧化的礦山空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和集成化的礦山三維空間模型,并對(duì)整個(gè)礦山進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確的描述。在建好的三維平臺(tái)上,關(guān)聯(lián)礦山各類(lèi)軟件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)流程,為礦山生產(chǎn)作業(yè)提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)礦山信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性以及管理生產(chǎn)一體化,并對(duì)礦山安全、應(yīng)急救援等提供基礎(chǔ)平臺(tái)和決策支持。智慧化礦山建設(shè)最重要的意義是促進(jìn)礦山信息化改造,實(shí)現(xiàn)采選冶自動(dòng)化與智能化、保障礦山安全、高效、綠色及可持續(xù)開(kāi)采,實(shí)現(xiàn)科學(xué)生產(chǎn)[5-6]。智慧化礦山順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展的潮流,深度融合了當(dāng)前涌現(xiàn)的新型科學(xué)技術(shù)。智慧化礦山建設(shè)是提高安全生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,提升競(jìng)爭(zhēng)力和管理水平的有效途徑[7]。

智慧化礦山建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程。圖1為國(guó)內(nèi)某大型露天礦山智慧化建設(shè)所包含的內(nèi)容。該系統(tǒng)主要由5G/4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、礦山數(shù)據(jù)中心、數(shù)字采礦軟件平臺(tái)、礦山生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)平臺(tái)、三維可視化管控平臺(tái)、卡車(chē)智能調(diào)度系統(tǒng)、安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、無(wú)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(gè)高效、綠色、安全的智慧化礦山系統(tǒng)。

圖1 國(guó)內(nèi)某露天礦智慧化礦山系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

2 中企海外礦山的基本特征及智慧化礦山建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 典型中企海外投資基本情況

近年來(lái),隨著國(guó)家“走出去”及“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施,國(guó)內(nèi)很多大型礦山企業(yè)如紫金礦業(yè)、中國(guó)有色、五礦集團(tuán)、洛鉬集團(tuán)、北方礦業(yè)等在立足于國(guó)內(nèi)發(fā)展的同時(shí),將更大的目光放在參與更多國(guó)際重要項(xiàng)目上,都積極通過(guò)收購(gòu)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(xiàng)目如表1所示。另外還有中國(guó)黃金、華友鈷業(yè)、天齊鋰業(yè)、中鐵資源、江銅集團(tuán)等大型行業(yè)巨頭,也都在積極布局海外礦山項(xiàng)目。

從表1可以看出,目前亞洲、非洲以及大洋洲是我國(guó)中資企業(yè)境外投資的重點(diǎn)區(qū)域,中資企業(yè)海外投資局面已打開(kāi)。截至2018年11月,我國(guó)投資境外非油氣礦山項(xiàng)目總計(jì)353個(gè),70%的項(xiàng)目集中在亞太和非洲地區(qū),其中亞太地區(qū)179個(gè)非洲地區(qū)70個(gè)。按照投資國(guó)家來(lái)看,我國(guó)礦業(yè)投資項(xiàng)目主要集中在澳大利亞(127個(gè))、加拿大(35個(gè))、蒙古國(guó)(15個(gè))、贊比亞(15個(gè))、南非(15個(gè))、剛果(金)(11個(gè))、吉爾吉斯斯坦(11個(gè))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(guó)家的政策以及海外東道國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定環(huán)境支持下,通過(guò)自身積極努力,使得一些大型礦山項(xiàng)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(xiàng)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(shè),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(duì)性地在海外建設(shè)好智慧化礦山?？偟膩?lái)說(shuō),中企海外礦山具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

(1)資源稟賦相對(duì)國(guó)內(nèi)較好

中企在海外投資的礦山大多數(shù)來(lái)自于原西方國(guó)家管控的礦山,由于各種原因出售資產(chǎn),這些礦山相對(duì)國(guó)內(nèi)的礦山總體來(lái)說(shuō)資源儲(chǔ)量較大、礦山壽命長(zhǎng)、品位較高。比如紫金礦業(yè)投資的卡莫阿-卡庫(kù)拉銅礦資源量4 300萬(wàn)t,為全球第二大未開(kāi)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(tuán)收購(gòu)的拉斯邦巴斯銅礦擁有1 200萬(wàn)t品位為0.73的銅礦石儲(chǔ)量；中國(guó)有色集團(tuán)與緬甸合作開(kāi)發(fā)的達(dá)貢山紅土鎳礦,鎳平均品位在1.9%左右,擁有鎳資源量70萬(wàn)t。

(2)智慧化程度低,技術(shù)力量薄弱,運(yùn)行效率慢

很多中資企業(yè)海外收購(gòu)的礦山由于當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(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(wú)論在管理方式還是在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)方面,相對(duì)西方發(fā)達(dá)國(guó)家礦業(yè)公司以及國(guó)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(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)利用率低。

(3)合資開(kāi)發(fā)建設(shè)

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(shè)施落后、建設(shè)成本高、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、加劇了投資風(fēng)險(xiǎn)。為了降低投資風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)行合理的投資,大多數(shù)中資企業(yè)都會(huì)選擇以參股或并購(gòu)的方式在海外經(jīng)營(yíng)礦山,比如中國(guó)有色集團(tuán)的達(dá)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(guó)家仍占多數(shù),比如五礦集團(tuán)的拉斯邦巴斯銅礦、中鋼集團(tuán)的恰那鐵礦等。

2.3 中企海外礦山智慧化建設(shè)現(xiàn)狀

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

近年來(lái),隨著我國(guó)智慧化礦山建設(shè)步伐的推進(jìn)以及國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略高標(biāo)準(zhǔn)要求,中企海外礦業(yè)公司也在逐步推進(jìn)智慧化礦山建設(shè)。由于很多東道國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息通信較為落后,信息傳遞和網(wǎng)絡(luò)共享及時(shí)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(jìn)速度較慢。特別在一些發(fā)展水平落后的國(guó)家,如剛果(金)、贊比亞、巴布亞新幾內(nèi)亞以及東南亞國(guó)家,由于當(dāng)?shù)厝丝谒刭|(zhì)低、技術(shù)力量薄弱,推動(dòng)智慧化礦山建設(shè)就更加困難了?？傮w來(lái)說(shuō),除了一些與國(guó)外先進(jìn)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(shè)落后,信息化建設(shè)程度較低。目前,在非洲謙比希銅礦是中國(guó)企業(yè)在海外開(kāi)發(fā)的第一座有色金屬礦山,已實(shí)現(xiàn)了對(duì)東南礦體安全、高效、低成本的開(kāi)采目標(biāo),這是非洲第一座智慧化礦山,也是我國(guó)在海外礦山建設(shè)中智慧化、自動(dòng)化程度較高的一座礦山。

3 中企海外礦山智能化建設(shè)面臨的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

3.1 面臨問(wèn)題

(1)受當(dāng)?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(dá)地區(qū),當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施落后、信息不順暢、發(fā)展水平低,國(guó)家政策對(duì)于智慧化礦山的建設(shè)沒(méi)有要求；在一些國(guó)家和地區(qū)需要解決當(dāng)?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(jìn)緩慢。對(duì)于這些發(fā)展水平落后的國(guó)家,人工成本本身就比較低,因此從人工成本考慮,也進(jìn)一步阻礙了智慧化礦山的發(fā)展。

(2)信息孤島嚴(yán)重,數(shù)據(jù)利用率低

對(duì)于一些大型的海外礦山企業(yè),在積極推動(dòng)智慧化礦山建設(shè),但部分?jǐn)?shù)據(jù)未能很好利用起來(lái),各個(gè)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(yán)重,影響礦山運(yùn)行效率；另一方面礦山現(xiàn)場(chǎng)與總部信息更新不及時(shí),存在信息滯后現(xiàn)象。另外,很多做智慧化平臺(tái)的服務(wù)公司,只是簡(jiǎn)單地將數(shù)據(jù)進(jìn)行集成,對(duì)于數(shù)據(jù)本身的作用沒(méi)有充分挖掘,即只形成了大數(shù)據(jù),而沒(méi)有真正形成對(duì)于管理者以及決策者有價(jià)值的數(shù)據(jù)支持,最終還要利用現(xiàn)場(chǎng)員工經(jīng)驗(yàn)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(shè)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(xún)、統(tǒng)計(jì)上實(shí)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(yù)測(cè)日后生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)發(fā)展趨勢(shì)上,還缺乏應(yīng)有的深度。

(3)初期投資大

智慧化礦山建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期性、系統(tǒng)性工程。很多中企海外礦山項(xiàng)目建設(shè)投資比較大,如果再進(jìn)行智慧化礦山建設(shè),會(huì)進(jìn)一步增加項(xiàng)目投資,提高了項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn),且智慧化礦山建成后獲得的經(jīng)濟(jì)效益短時(shí)間不明顯,這也大大阻礙了中企在海外礦山建設(shè)智慧化礦山的步伐。

(4)技術(shù)儲(chǔ)備不夠

智慧化礦山的建設(shè)目前在國(guó)內(nèi)興起比較晚,雖然孕育出很多專(zhuān)門(mén)做智慧化礦山的企業(yè),比如丹東測(cè)控、迪邁科技、天河道云、3Dmine等等。但這些公司專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域各有所長(zhǎng),各個(gè)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(gè)大型的礦山智慧化建設(shè)往往需要多個(gè)企業(yè)互相配合,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),這將進(jìn)一步為礦山智慧化建設(shè)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(zhuān)業(yè)性,既懂專(zhuān)業(yè)又懂智慧化礦山人才較少。

(5)不確定因素較大

當(dāng)前以美國(guó)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(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的行為,需要面對(duì)復(fù)雜多變的國(guó)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(fēng)險(xiǎn)。通常一個(gè)項(xiàng)目從礦山建設(shè)到達(dá)產(chǎn),歷時(shí)3～4年,涉及不同相關(guān)方,隱含各種風(fēng)險(xiǎn)。正因?yàn)檫@些風(fēng)險(xiǎn)的存在,使得很多中資企業(yè)在海外礦山建設(shè)時(shí)考慮盡快收回投資,不愿在智慧化礦山建設(shè)上下功夫。

3.2 應(yīng)對(duì)措施

(1)順應(yīng)客觀條件,堅(jiān)持因企制宜,注重實(shí)效

各中企海外礦山項(xiàng)目要根據(jù)企業(yè)自身發(fā)展戰(zhàn)略以及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)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(dāng)?shù)匦畔⒒ㄔO(shè)基礎(chǔ),明確自身礦山企業(yè)要不要建設(shè)智慧化礦山,建設(shè)一個(gè)怎么樣的智慧化礦山是非常重要的。對(duì)于一些資源稟賦較好,礦山壽命較長(zhǎng),地理位置又處于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展較好,政治、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)較小的礦山項(xiàng)目,可大力發(fā)展智慧化礦山,逐步降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本,提高企業(yè)總部與項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的信息管控,提高礦山企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在促進(jìn)企業(yè)自身發(fā)展的同時(shí),還能起到標(biāo)桿與示范作用,在一定程度上通過(guò)良好的項(xiàng)目效應(yīng),也加強(qiáng)了兩國(guó)之間的戰(zhàn)略信任關(guān)系,特別是“一帶一路”沿線國(guó)家,更加促進(jìn)了中企的海外形象。當(dāng)然有些礦山項(xiàng)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(dòng)蕩,貨幣風(fēng)險(xiǎn)大,就不適宜搞智慧化礦山建設(shè)?？傊?發(fā)展智慧化礦山要適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展,順應(yīng)客觀條件,要從本身需求出發(fā),因企制宜,注重實(shí)效。

(2)堅(jiān)持整體規(guī)劃、分步實(shí)施

智慧化礦山建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程,不可一蹴而就。對(duì)于一些礦山生命周期長(zhǎng),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(guó)家項(xiàng)目,要堅(jiān)持整體規(guī)劃智慧化礦山建設(shè),既要響應(yīng)國(guó)家一帶一路戰(zhàn)略要求,也要符合他國(guó)礦山建設(shè)規(guī)劃,從全局、整體層面進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)。同時(shí),要從礦山生產(chǎn)實(shí)際需求中,分步實(shí)施、有序推進(jìn)、合理規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、滾動(dòng)發(fā)展,逐步完善智慧化礦山建設(shè)。

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

智慧化礦山不是各種信息化、自動(dòng)化的簡(jiǎn)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(shè)計(jì)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(shí)代所發(fā)展的新型科技工具,積極學(xué)習(xí)歐美先進(jìn)礦山信息化方法,應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計(jì)算等技術(shù)提升信息系統(tǒng)學(xué)習(xí)與認(rèn)知能力,培養(yǎng)礦山內(nèi)部復(fù)合型人才。目前國(guó)內(nèi)智慧化礦山建設(shè)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(cè)、無(wú)人機(jī)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(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)方法,切實(shí)提高礦山管理水平。

4 結(jié)論

我國(guó)大部分礦產(chǎn)資源需求還未到峰值。毋庸置疑,隨著國(guó)家工業(yè)化的進(jìn)一步加快,國(guó)家對(duì)于礦產(chǎn)資源的依賴(lài)程度依然很高。根據(jù)國(guó)家資源政策導(dǎo)向、礦業(yè)開(kāi)發(fā)環(huán)保要求以及對(duì)外投資方針,未來(lái)我國(guó)將持續(xù)會(huì)有一大批中資企業(yè)在海外積極布局礦山項(xiàng)目,保證礦產(chǎn)資源和自身企業(yè)平穩(wěn)發(fā)展,未來(lái)的海外礦山智慧化建設(shè)之路必不可少。

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