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“智能采礦”是所有采礦人的夢(mèng)想,而開(kāi)展自動(dòng)化、信息化建設(shè),并推進(jìn)兩化深度融合,是實(shí)現(xiàn)智能礦山建設(shè)的核心。瞄準(zhǔn)這一核心,首鋼集團(tuán)有限公司礦業(yè)公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“首礦”),依托下屬的北京速力科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“速力公司”),長(zhǎng)期致力于國(guó)內(nèi)外冶金、有色、煤炭等礦山行業(yè)的自動(dòng)化、信息化系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用,以先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、信息化技術(shù)和通信技術(shù)集成為主要研發(fā)方向,目前已獲得發(fā)明專(zhuān)利 4 項(xiàng)、軟件著作權(quán) 30 余項(xiàng)。露天轉(zhuǎn)地下高效轉(zhuǎn)型建設(shè)大型數(shù)字化地下金屬礦山的研究與實(shí)踐成果曾獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
近幾年,速力公司將礦業(yè)公司多年來(lái)的自動(dòng)化、信息化及數(shù)字化礦山技術(shù)與生產(chǎn)管理實(shí)踐相結(jié)合,以打造智能礦山為目標(biāo),為國(guó)內(nèi)外多家冶金采礦、選礦、球團(tuán)、燒結(jié)、地采等用戶(hù)提供了全方位的自動(dòng)化和信息化解決方案,打造了獨(dú)具自身特色的拳頭產(chǎn)品。
一、露天開(kāi)采智能化建設(shè)
為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦山,早在2002年,首礦就開(kāi)始研發(fā)“首鋼水廠(chǎng)鐵礦礦車(chē)自動(dòng)調(diào)度及管理系統(tǒng)” (被列入國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目),聯(lián)合清華大學(xué)、北京科技大學(xué)和航天部共同研究開(kāi)發(fā)。這就是日后獲得全面推廣的 GPS 礦車(chē)智能調(diào)度系統(tǒng)。
在這之前,水廠(chǎng)鐵礦采場(chǎng)生產(chǎn)組織方式可以形象的描述為“生產(chǎn)隊(duì)長(zhǎng)派活”。 采場(chǎng)一切生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃全部由作業(yè)長(zhǎng)負(fù)責(zé)。在作業(yè)條件發(fā)生變化時(shí),作業(yè)長(zhǎng)下達(dá)的臨時(shí)調(diào)整指令不能及時(shí)傳達(dá)給電鏟和礦車(chē)司機(jī),且這些指令更多是憑經(jīng)驗(yàn)和局部情況作出的,不能合理安排礦車(chē)流向和車(chē)流密度。因此經(jīng)常出現(xiàn)“鏟等車(chē)”或“車(chē)等鏟”的現(xiàn)象,設(shè)備生產(chǎn)能力得不到充分發(fā)揮,影響生產(chǎn)效率。
GPS 礦車(chē)智能調(diào)度系統(tǒng)的研發(fā),是以全球衛(wèi)星定位技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、核心調(diào)度模型技術(shù)及礦山軟件工程技術(shù)等手段,對(duì)采場(chǎng)主要生產(chǎn)設(shè)位置及工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控,根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃情況和不斷變化的現(xiàn)場(chǎng)情況,實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦設(shè)備的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)度,達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)組織、提高產(chǎn)量、降低油耗、安全有效的目的。2004年,“大型深凹露天礦高效運(yùn)輸系統(tǒng)及強(qiáng)化開(kāi)采技術(shù)研究”獲得了中國(guó)冶金礦山科學(xué)技術(shù)特等獎(jiǎng)。2006年,GPS 礦車(chē)智能調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)了國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的科學(xué)技術(shù)成果鑒定,并憑借扎實(shí)的技術(shù)功底和優(yōu)良的系統(tǒng)性能,于2011年取得了計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)。
隨著產(chǎn)品逐漸成熟,速力公司開(kāi)始向外部市場(chǎng)推廣。
鞍鋼大孤山鐵礦是速力公司實(shí)施的第一個(gè)外部市場(chǎng) GPS 調(diào)車(chē)項(xiàng)目,施工時(shí)正值大雪天,采場(chǎng)邊坡陡峭,施工人員爬上爬下,整天都呆在采場(chǎng),參與施工的職工在厚厚的積雪中腳都凍僵了,連鞋子什么時(shí)候走丟了都不知道。 正是首礦人的這種執(zhí)拗勁,一步步打開(kāi)了外部市場(chǎng),幫助越來(lái)越多的礦山企業(yè)實(shí)現(xiàn)了露天礦的可視化、數(shù)字化、智能化、實(shí)時(shí)化管理,為智能化礦山建設(shè)奠定了重要基礎(chǔ)。
目前,速力公司的GPS礦車(chē)智能調(diào)度系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的應(yīng)用已超 1000 臺(tái)套,先后入駐了鞍鋼、河鋼、馬鋼、太鋼、唐鋼、神華、華能、紫金集團(tuán)、海螺水泥集團(tuán)等 20 多個(gè)國(guó)內(nèi)外大型礦山。
速力公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)并不滿(mǎn)足,根據(jù)不同的客戶(hù)環(huán)境、車(chē)輛類(lèi)型、路況等情況,不斷創(chuàng)新,對(duì)硬件和軟件進(jìn)行升級(jí)換代,目前已完成了基于“北斗”系統(tǒng)的產(chǎn)品研制,還派生出適用于電鏟、牙輪鉆、油罐車(chē)、灑水車(chē)、平路機(jī)的智能調(diào)度終端產(chǎn)品,拓展了格林納斯定位系統(tǒng)、WIFI 通訊系統(tǒng)、防碰撞、燃油智能管理、自稱(chēng)重等多項(xiàng)新技術(shù),產(chǎn)品性能不斷提升,可以為冶金、煤炭、有色、水泥等眾多行業(yè)提供智能礦山建設(shè)的基礎(chǔ)服務(wù),為科學(xué)、均衡采礦注入動(dòng)力。
二、地下開(kāi)采智能化建設(shè)
對(duì)于礦山自動(dòng)化,速力公司堅(jiān)持在進(jìn)行自動(dòng)化規(guī)劃、解決生產(chǎn)與工藝中存在問(wèn)題的同時(shí),對(duì)流程中存在的問(wèn)題進(jìn)行解析。近幾年,速力公司自動(dòng)化項(xiàng)目的市場(chǎng)影響力不斷擴(kuò)大,尤其在地下開(kāi)采領(lǐng)域取得長(zhǎng)足進(jìn)步。
資源接替是礦山企業(yè)的必經(jīng)之路,許多礦山都面臨露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的難題。速力公司依托杏山鐵礦———首鋼第一家地采礦山建設(shè),在以往礦山自動(dòng)化項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,率先在杏山鐵礦自主研發(fā)地采自動(dòng)化控制系統(tǒng),為礦山企業(yè)露采轉(zhuǎn)地采提供技術(shù)支撐。為此,成立了地采自動(dòng)化創(chuàng)新工作室,由全國(guó)百姓學(xué)習(xí)之星馬著擔(dān)任負(fù)責(zé)人。
為了使設(shè)計(jì)能夠站在一個(gè)較高的起點(diǎn)上,首礦通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外礦山地采自動(dòng)化生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究,消化吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),用了一年時(shí)間設(shè)計(jì)了 23 套682 張圖紙,最終形成了符合生產(chǎn)實(shí)際的自動(dòng)化方案。又經(jīng)過(guò) 8 個(gè)月的攻關(guān),研發(fā)出了符合杏山鐵礦實(shí)際的“十大自動(dòng)化控制系統(tǒng)”和“六大安全系統(tǒng)”,實(shí)現(xiàn)了操作與管理職能一體化。“六大安全系統(tǒng)”把語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像全部整合到一起,可實(shí)時(shí)監(jiān)控地下9 個(gè)水平巷道內(nèi)的人員和設(shè)備情況,實(shí)現(xiàn)了 ERP、自動(dòng)化與投產(chǎn)同步運(yùn)行,將首礦地采自動(dòng)化推到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
創(chuàng)新沒(méi)有止步,而是向更高水平的尖端課題沖鋒。
隨著地下開(kāi)采規(guī)模的擴(kuò)大,井下電機(jī)車(chē)運(yùn)輸任務(wù)越來(lái)越繁重,通常采取的措施是增加運(yùn)輸車(chē)輛、車(chē)次或者提高車(chē)速,但國(guó)內(nèi)外地下礦山所使用的運(yùn)輸設(shè)備基本都是人工駕駛,工作環(huán)境、人身安全及運(yùn)輸效率都存在問(wèn)題。 于是,速力公司以馬著團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ),開(kāi)始研發(fā)“杏山鐵礦-180 米水平電機(jī)車(chē)遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)”。
團(tuán)隊(duì)先后收集各類(lèi)數(shù)據(jù)2000多組,經(jīng)過(guò)三個(gè)月的調(diào)試、10 個(gè)月的刻苦攻關(guān),-180 米水平電機(jī)車(chē)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控,成為國(guó)內(nèi)首例,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。 該系統(tǒng)的實(shí)施,將井下電機(jī)車(chē)裝礦、司機(jī)駕駛、放礦的工作整合為一體,操作崗位由井下轉(zhuǎn)移到地面,最大限度減少井下作業(yè)人員,不但提高了生產(chǎn)效率,更是引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)地采行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。該項(xiàng)目成為首個(gè)通過(guò)國(guó)家安監(jiān)總局驗(yàn)收的“四個(gè)一批” 項(xiàng)目,而且被確認(rèn)為“國(guó)家地下金屬礦山數(shù)字化建設(shè)示范工程”。2014年獲得了冶金礦山科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng),并獲得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利,標(biāo)志著礦山自動(dòng)化信息化核心技術(shù)水平提升到了新的高度。基于杏山地采自動(dòng)化的成功實(shí)踐,2016年,首礦承攬了中鋁云南普朗銅礦井下運(yùn)輸電機(jī)車(chē)無(wú)人駕駛項(xiàng)目。自主研發(fā)了國(guó)內(nèi)最大的井下運(yùn)輸變頻機(jī)車(chē)(65噸)的控制系統(tǒng);首次應(yīng)用了全球最大的20m3底卸式礦車(chē);國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用驅(qū)動(dòng)裝置,創(chuàng)新控制理念,自主研發(fā)國(guó)際先進(jìn)的系統(tǒng)架構(gòu),使普朗礦無(wú)人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)躋身國(guó)內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先地位,達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,推動(dòng)了地下開(kāi)采智能化建設(shè)的進(jìn)程。
三、礦山信息化管控平臺(tái)建設(shè)
當(dāng)前,國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)、市場(chǎng)形勢(shì)瞬息萬(wàn)變。速力公司遵循“整體規(guī)劃、分步實(shí)施”“硬件服從軟件、軟件服從應(yīng)用”的原則,不斷探索信息化建設(shè)道路。早在十年前,首礦 ERP 項(xiàng)目就已成功上線(xiàn),這是我國(guó)冶金礦產(chǎn)資源行業(yè)中第一個(gè)進(jìn)行全面企業(yè)信息化的突破性項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)了利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo),為行業(yè)樹(shù)立了一個(gè)標(biāo)桿。“首鋼礦業(yè)公司礦山數(shù)字化”成果曾獲冶金礦山科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),“面向多品種小批量制造企業(yè),生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)施”成果榮獲北京市第二十七屆企業(yè)管理現(xiàn)代化創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)。
十幾年的數(shù)字化礦山和信息化建設(shè)研究和實(shí)踐,是首礦幾十年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和智慧的結(jié)晶。截至目前,速力公司已成功實(shí)施馬鋼、河鋼、華夏建龍、榮信集團(tuán)、鞍鋼集團(tuán)等幾十家信息化項(xiàng)目。2017 年,速力公司信息化產(chǎn)品第一次走出了國(guó)門(mén),簽約贊比亞中色非礦MES項(xiàng)目。該項(xiàng)目涉及中色非礦地采礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理,包括工藝管理、生產(chǎn)管理等九大業(yè)務(wù)板塊,業(yè)務(wù)范圍廣、難度大。由于國(guó)內(nèi)外礦山生產(chǎn)管理理念與方式差異很大,速力公司原有的系統(tǒng)不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。研發(fā)團(tuán)隊(duì)克服語(yǔ)言不通、文化障礙、社會(huì)環(huán)境等困難,調(diào)整了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)方式、開(kāi)發(fā)了中英文雙語(yǔ)框架。項(xiàng)目于 2018 年初成功上線(xiàn),充分展現(xiàn)了首礦信息化隊(duì)伍的研發(fā)實(shí)力,為進(jìn)一步拓展海外市場(chǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
首礦智能礦山產(chǎn)品還涉及球團(tuán)自動(dòng)化、燒結(jié)自動(dòng)化、采礦設(shè)備自動(dòng)化等領(lǐng)域。目前,礦山智能產(chǎn)品已經(jīng)遍布全國(guó) 20 多個(gè)省、市、自治區(qū),國(guó)外輻射到贊比亞、巴西、印度、伊朗等國(guó),涉及冶金、有色、煤炭、水泥等行業(yè),對(duì)國(guó)內(nèi)智能礦山的高速發(fā)展起到了強(qiáng)力推進(jìn)作用。
面向未來(lái),首礦將致力于建設(shè)全國(guó)性的智能礦山示范樣板,持續(xù)推廣智能礦山技術(shù),為國(guó)內(nèi)外提供智能礦山建設(shè)服務(wù),叫響“首礦智造”。
