程立明：水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的探討

當(dāng)前，我國大型水泥集團正開始全面加快推進數(shù)字化、智能礦山建設(shè)，這一舉措對于水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

近日，中國中材國際工程股份有限公司（南京）教授級高工、國家礦山安全生產(chǎn)專家程立明從水泥行業(yè)智能礦山建設(shè)現(xiàn)狀、水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)規(guī)范解讀和數(shù)字化智能礦山解決方案和案例三大方面，對水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)表了自己的看法。

一、水泥行業(yè)智能礦山建設(shè)現(xiàn)狀

（一）水泥行業(yè)智能礦山建設(shè)現(xiàn)狀

當(dāng)下水泥行業(yè)智能礦山存在以下特點：

1、水泥行業(yè)智能礦山建設(shè)目前仍處于初級發(fā)展階段，智慧化程度不高；2、水泥行業(yè)已實施的智能礦山占比不超過5%，落后于冶金、煤炭行業(yè)；3、智能礦山建設(shè)帶來的效益正在被礦山企業(yè)認可；4、大水泥集團開始全面加快推進數(shù)字化智能礦山建設(shè)；5、無人駕駛項目落地很少。

（二）水泥行業(yè)智能礦山建設(shè)存在問題

程立明指出，水泥行業(yè)智能礦山建設(shè)存在七大問題：

1、企業(yè)對智能礦山建設(shè)認識不夠，重工廠輕礦山；2、水泥行業(yè)實施智能礦山起步晚、數(shù)量少（尤其民營企業(yè)）；3、多數(shù)礦山企業(yè)采取外包生產(chǎn)方式，實施智能礦山難度大；4、智能礦山系統(tǒng)建設(shè)不完整，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，很多是為應(yīng)付綠色礦山驗收；5、重硬件輕軟件，復(fù)合型人才培養(yǎng)不夠重視；6、信息資源不能共享，智能裝備研發(fā)和應(yīng)用滯后；7、水泥行業(yè)參與智能礦山、智慧礦山研發(fā)滯后。

（三）水泥行業(yè)智能礦山建設(shè)帶來的效益

智能礦山建設(shè)能為水泥行業(yè)帶來多方面的效益：

1、提高礦山生產(chǎn)效率約10%；2、降低油耗約5%；3、降低爆破大塊率的同時，降低炸藥單耗約10%；4、降低輪胎消耗約5%；5、減少生產(chǎn)和管理人員約8%；6、低品位資源利用率提高可達30%；7、提高進廠礦石品位合格率；8、降低排廢量，減少礦山開采成本；9、提高設(shè)備效率，延長設(shè)備服務(wù)年限；10、減少礦山設(shè)備配置投資；11、取消石灰石均化堆場，降低廠區(qū)投資和占地；12、提高礦山安全和環(huán)保水平。

二、水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)規(guī)范解讀

（一）建設(shè)規(guī)范編制緣由和發(fā)起

緣由：因國家政策導(dǎo)向、礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級需要、礦山企業(yè)發(fā)展需求、綠色礦山建設(shè)需求，水泥行業(yè)建設(shè)數(shù)字化智能礦山是大勢所趨！為了統(tǒng)一水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，針對水泥原料礦山的特點，提供更有效的數(shù)字化智能礦山整體解決方案標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)起：中國水泥協(xié)會組織設(shè)計單位、軟件供應(yīng)商、水泥礦山企業(yè)、智能設(shè)備供應(yīng)商等多家單位，編制《水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)規(guī)范》團體標(biāo)準(zhǔn)。

時間：2022年6月9日召開了項目線上啟動會；2023年2月25日中國水泥協(xié)會礦山委員會組織標(biāo)準(zhǔn)研討會；2023年3月10日提交征求意見稿；計劃2023年12月正式發(fā)布。

（二）建設(shè)規(guī)范編制依據(jù)、適用范圍

依據(jù)：DZ/T 0376-2021《智能礦山建設(shè)規(guī)范》（國家自然資源部發(fā)布）；冶金、煤炭行業(yè)智能礦山建設(shè)指南；水泥行業(yè)礦山已經(jīng)實施的數(shù)字化礦山建設(shè)內(nèi)容和經(jīng)驗。

適用范圍：該標(biāo)準(zhǔn)確立了水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)的一般原則，規(guī)定了礦山在礦產(chǎn)資源利用、采礦過程、生產(chǎn)管理、安全與環(huán)保、裝備和調(diào)度、協(xié)同管控等方面實現(xiàn)可視化、數(shù)字化和智能化的基本要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于水泥行業(yè)露天礦山，其它非煤露天礦山可參考本標(biāo)準(zhǔn)實施，水泥行業(yè)地下礦山參照DZ/T 0376《智能礦山建設(shè)規(guī)范》執(zhí)行。

（三）建設(shè)規(guī)范主要內(nèi)容

建設(shè)規(guī)范的內(nèi)容具體包括了范圍，規(guī)范性引用文件，術(shù)語和定義，總則，礦山地質(zhì)與測量，數(shù)字化采礦過程管控，礦山生產(chǎn)執(zhí)行管控，安全與環(huán)保，智能裝備與應(yīng)用系統(tǒng)，協(xié)同管控平臺，施工、安裝、調(diào)試、培訓(xùn)、系統(tǒng)維護。

（四）數(shù)字化智能礦山建設(shè)目標(biāo)、意義

目標(biāo)：數(shù)字化智能礦山建設(shè)以實現(xiàn)水泥原料礦產(chǎn)資源“安全、綠色、高效、智能”開發(fā)利用為核心目標(biāo)，滿足水泥工廠原料質(zhì)量穩(wěn)定、資源綜合利用、節(jié)能減排等綠色礦山建設(shè)的核心需求。數(shù)字化智能礦山應(yīng)包括數(shù)字化采礦過程管控、生產(chǎn)執(zhí)行管控、三維可視化管控、設(shè)備智能調(diào)度、智能裝備應(yīng)用、安全與環(huán)保監(jiān)管等，以“礦石流”為主線的閉環(huán)管理，通過智能化系統(tǒng)集成，搭建數(shù)字化智能礦山協(xié)同管控平臺，實現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)和管理的全過程數(shù)字化和智能化。

意義：統(tǒng)一規(guī)范水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)內(nèi)容、概念和標(biāo)準(zhǔn)；加速、高效推進水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)，實現(xiàn)礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級，打造現(xiàn)代化礦山企業(yè)，為最終實現(xiàn)智慧礦山（無人礦山）打好基礎(chǔ)。

（五）數(shù)字化智能礦山建設(shè)等級

一級（單項應(yīng)用）：基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)、信息化管理系統(tǒng)得到普遍應(yīng)用。建設(shè)了一個或多個單獨應(yīng)用的智能化系統(tǒng)，系統(tǒng)彼此獨立，沒有與基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)或者信息化系統(tǒng)進行集成和融合。建設(shè)內(nèi)容包含但不限于：礦山數(shù)據(jù)中心、數(shù)字化采礦管控平臺、礦山生產(chǎn)執(zhí)行管控平臺、三維可視化管控平臺、視頻監(jiān)控等必要的智能化應(yīng)用系統(tǒng)。

二級（集成協(xié)同應(yīng)用）：智能化系統(tǒng)與基礎(chǔ)信息化系統(tǒng)實現(xiàn)集成，成為信息化集成體系中的組成部分。相關(guān)聯(lián)的多個智能化系統(tǒng)能夠通過自主協(xié)作實現(xiàn)互動操作和聯(lián)動運行，達到局部融合的效果。建設(shè)內(nèi)容包含但不限于：礦山數(shù)據(jù)中心、數(shù)字化采礦管控平臺、礦山生產(chǎn)執(zhí)行管控平臺、三維可視化管控平臺、設(shè)備智能調(diào)度系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)控等必要的智能化應(yīng)用系統(tǒng)等。

三級（整體應(yīng)用）：在生產(chǎn)過程中普遍采用智能化技術(shù)，所有智能化系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)協(xié)作。生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)實現(xiàn)廣泛采集，數(shù)據(jù)通過智能決策系統(tǒng)得到充分利用，實現(xiàn)一鍵登錄的協(xié)同管控平臺，形成閉環(huán)的數(shù)字化智能礦山整體解決方案。建設(shè)內(nèi)容包含但不限于：礦山大數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字化采礦管控平臺、礦山生產(chǎn)執(zhí)行管控平臺、三維可視化管控平臺、設(shè)備智能調(diào)度系統(tǒng)、協(xié)同管控平臺搭建等；智能裝備、安全和環(huán)境智能化應(yīng)用系統(tǒng)達到普遍應(yīng)用。

（六）數(shù)字化智能相關(guān)術(shù)語

數(shù)字化智能礦山；礦產(chǎn)資源儲量動態(tài)管理；三維地質(zhì)建模；礦山大數(shù)據(jù)；礦山數(shù)字化采礦過程管控；礦山生產(chǎn)執(zhí)行管控；礦山三維可視化管控；智能調(diào)度系統(tǒng)；協(xié)同管控平臺。

（七）數(shù)字化智能礦山建設(shè)主要內(nèi)容規(guī)定

數(shù)字化智能礦山建設(shè)主要內(nèi)容規(guī)定包含礦山地質(zhì)與測量、數(shù)字化采礦過程管控、礦山生產(chǎn)執(zhí)行管控、安全與環(huán)保、智能裝備與應(yīng)用系統(tǒng)、協(xié)同管控平臺六方面。

礦山地質(zhì)與測量：一般規(guī)定、地質(zhì)資料數(shù)字化、三維地質(zhì)建模、資源儲量動態(tài)管理。

數(shù)字化采礦過程管控：一般規(guī)定、開采計劃編制、穿孔與爆破、鏟裝與運輸、破碎與輸送、精細化配礦、在線品味監(jiān)測、在線測量統(tǒng)計、資源綜合利用。

礦山生產(chǎn)執(zhí)行管控：一般規(guī)定、資源信息管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、物資管理、綠色礦山管理、人員管理、能源管理、生產(chǎn)看板。

安全與環(huán)保：人員安全管理、設(shè)備碰撞預(yù)警管理、爆破安全管理、礦區(qū)電子圍欄、邊坡監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)控、溜井料位監(jiān)測、應(yīng)急管理。

智能裝備與應(yīng)用系統(tǒng)：一般規(guī)定、設(shè)備智能調(diào)度系統(tǒng)、設(shè)備遠程操控、無人駕駛、鉆機自動布孔、智能裝藥、輪胎智能檢測。

協(xié)同管控平臺：一般規(guī)定、基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)服務(wù)、協(xié)同管理、三維可視化管控、移動終端應(yīng)用、決策分析、系統(tǒng)安全、集團管控平臺。

《水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)規(guī)范》（征求意見稿）已經(jīng)于2023年3月發(fā)布，5月份水泥協(xié)會將組織水泥企業(yè)、設(shè)計研究院、軟件公司、設(shè)備廠家等單位進行詳細的討論和修改完善?！端嘈袠I(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)規(guī)范》團體標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實施將具有里程碑意義，將推動水泥礦山數(shù)字化智能礦山建設(shè)加速發(fā)展。

三、數(shù)字化智能礦山解決方案和案例

（一）數(shù)字化智能礦山解決方案

程立明表示，數(shù)字化智能礦山解決方案以一個中心+四個平臺+N個系統(tǒng)為核心，統(tǒng)一規(guī)范水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)內(nèi)容、概念和標(biāo)準(zhǔn)。加速、高效推進水泥行業(yè)數(shù)字化智能礦山建設(shè)，實現(xiàn)礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級，打造現(xiàn)代化礦山企業(yè)，為最終實現(xiàn)智慧礦山（無人礦山）打好基礎(chǔ)。

其中，一個中心指大數(shù)據(jù)中心；四個平臺分別指數(shù)字采礦軟件平臺、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)平臺、三維可視化管控平臺和設(shè)備智能調(diào)度平臺；而N個系統(tǒng)包括無人值守系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、在線分析系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等等。

（二）數(shù)字化智能礦山系統(tǒng)架構(gòu)

（三）數(shù)字化智能礦山建設(shè)應(yīng)用案例

2020年云南易門大椿樹水泥有限責(zé)任公司（礦山EPC）：

建設(shè)期：5個月（2020.01~2021.5）

建設(shè)內(nèi)容：礦山工程總承包(EPC）

建設(shè)效果：石灰石質(zhì)量按K±1%控制，合格率提升至95%；優(yōu)化了爆破參數(shù)，炸藥單耗降低了0.04kg/t

獲獎：2021年10月14日易門大椿樹水泥公司入選“云南省第一批智能制造標(biāo)桿企業(yè)”

2021年吳忠賽馬新型建材有限公司：

建設(shè)期： 6個月

建設(shè)效果：礦山剝采比為0.38:1（m3/m3），包括頂板、表土和夾層，通過建設(shè)數(shù)字礦山，絕大部分用于水泥生產(chǎn)，基本做到零排放；提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)綜合成本10%

獲獎：2021.12.8入選工信部“水泥熟料及配套礦山開采智能制造示范工廠”；2022年5月入選寧夏回族自治區(qū)2022年“智能工廠和綠色工廠”

2022年福建塔牌礦業(yè)有限公司：

建設(shè)期 ：8個月（2022.4~2022.11）

建設(shè)效果：資源利用率提高10%；提高進廠的礦石CaO標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.5%，SiO2標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.3%；邊坡在線監(jiān)測。

（四）數(shù)字化智能礦山建設(shè)實施建議

有關(guān)數(shù)字化智能礦山建設(shè)的實施，程立明提出了四點建議：

第一、礦山企業(yè)結(jié)合實際需求制定數(shù)字化智能礦山建設(shè)規(guī)劃，并將其納入企業(yè)的發(fā)展藍圖，根據(jù)建設(shè)和發(fā)展規(guī)劃，逐步開展數(shù)字化礦山建設(shè)，切記盲目追求“高大上”；

第二、礦山資源數(shù)字化空間的建立與應(yīng)用是數(shù)字化智能礦山建設(shè)的基礎(chǔ)，資金投入少但效果顯著，礦山企業(yè)可優(yōu)先考慮進行數(shù)字化采礦軟件的深度應(yīng)用，同時建立配套的生產(chǎn)精細化管理制度以提升應(yīng)用效果；

第三、自動控制與系統(tǒng)集成、協(xié)同管控平臺建設(shè)方面，部分礦山企業(yè)已經(jīng)開始起步，但缺少專業(yè)化的頂層設(shè)計，礦山企業(yè)可咨詢專業(yè)單位對礦山當(dāng)前的建設(shè)情況進行全面診斷，并提前做出建設(shè)實施方案或合理化建議，避免企業(yè)在后續(xù)的建設(shè)過程中走彎路或走錯路；

第四、數(shù)字化礦山的建設(shè)與應(yīng)用過程離不開復(fù)合型人才，目前礦山企業(yè)專業(yè)人才相對稀缺，企業(yè)一方面可先期培養(yǎng)配套的人才以備今后的需要，另一方面可與經(jīng)驗豐富的服務(wù)機構(gòu)形成長期合作關(guān)系，以購買服務(wù)的方式來滿足企業(yè)數(shù)字礦山建設(shè)方面的人才需求。