鞍钢矿业作为国内冶金矿山的龙头企业,到2012年底,基本完成了数字矿山的建设任务,从2013年开始,鞍钢矿业进一步提出了建设智慧矿山的发展战略,以“五品联动”管理模式为基础,遵循“中国制造2025”的发展战略,构建了安全生产、绿色环保、资源利用、企业效益相协调的智慧矿山企业,实现了信息技术改造传统产业的终极目标。
鞍钢矿业是集勘探、采矿、选矿、民爆工程、矿山设备制造、资源综合利用产业和物流贸易、工艺研发设计、工程技术输出为一体,拥有完整产业链的我国首个产量超亿吨级冶金矿山行业的龙头企业。鞍钢矿业以矿业报国为使命,牵头编制我国首个铁矿行业中长期发展规划,制定15项国家标准和5项行业标准,引领中国铁矿行业转型升级,谱写新常态下创新发展的新篇章。
1信息化建设背景
鞍钢矿业针对国有大型铁矿山企业经营发展亟待解决的问题,创新性地提出并运行了战略创新管理体系。突破了“采、选、冶工艺独立优化”的思维定式,确立了矿冶工程“五品联动”的新模式。统筹考虑边界品位、采出品位、入选品位、精矿品位、入炉品位,将矿山生产勘查、采矿、配矿、选矿、冶炼五大环节集成为大系统,实现了生产过程及管理环节的整体优化,确保了整体效益最大化。战略创新管理体系的实践标志着鞍钢矿业进入全新发展阶段。在落实发展战略过程中,鞍钢矿业信息化建设始终处于国内行业领先水平,具有良好的数字矿山建设基础。
2数字矿山建设
鞍钢矿业于2007年制定了《数字矿山建设规划》,2008年组织实施,开始了规范化、系统化的数据矿山建设工作。
2.1基础建设
为保证数字矿山建设的顺利开展,鞍钢矿业组建了一支专业的信息化团队,专门负责企业信息化的整体规划、顶层设计、建设施工、后期运维的工作,这支团队由各专业的业务骨干及技术精英组成,他们一方面将公司生产的实际业务需求转换为信息化设计、另一方面将信息化建设成果推广到整个公司,通过这种信息驱动的方式,不仅增强了公司全体员工的信息化意识,更进一步推动了企业生产与信息化的深度融合。
鞍钢矿业陆续开展了基础数据中心及基础网络的建设工作,建成的集公司主数据中心、应用备份中心、数据备份中心、研发数据中心、区域数据中心为一体的资源支撑管理体系,为公司信息化建设提供了稳定的资源保障;建成的双核心、双归属拓扑的“五网合一”的环状拓扑万兆网络,为数字矿山的实现进一步提供了保障。
同时,在企业信息化建设过程中,鞍钢矿业始终坚持高起点、严标准、重运维,以国际标准来衡量建设水平。先后获得了ISO20000运维系统认证、ISO27001安全系统认证以及CMMI软件成熟度认证。
2.2核心建设
鞍钢矿业围绕打造数字矿山,构建了涵盖劳动要素、生产执行、资源配置、运营决策等方面的矿山管理系统AMS(Anst eel Mi ning Management System)。
通过AMS系统建设,建成了集管理网、控制网、MES网、视频会议网、视频监控网等为一体的大型万兆企业网络;构建了以ERP为核心、具有国内同行业领先水平的信息化管理系统;实现了从基础数据采集、MES控制、ERP管理、BI分析的信息联动。
通过矿山全面铺设MESH网络与移动服务商无线网络的互补,实现了矿区的网络泛在,为采掘区域的信息化建设奠定了基础;通过矿山综合地质信息系统的建设,实现了采掘目标的数字化,使资源利用效率有了显著提升;通过智能车辆调度系统、牙轮钻精准定位系统、车辆油耗管控系统、炸药车实时监控系统建设,实现了采掘设备的自动配置和线路优化,提高了生产效率;通过各应用系统的规范化集成,使生产勘探、储量计算、开采设计、采掘组织、测量验收等各环节形成闭环控制的有机整体,实现了数字化开采。
通过选矿、球团、烧结全流程自动控制系统建设,实现了破碎、球磨、选别、球团、烧结等选矿工序环节的有效衔接,降低了生产成本;通过管控一体化系统建设,实现了全局生产过程的实时管控。
通过以施耐德AMPLA平台理念为核心的MES系统建设和以SAP系统为代表的企业ERP建设,实现了“生产管理透明化、设备管理标准化、职能管理流程化、业务财务一体化”,提升了管理水平、提高了工作效率,降低了成产成本,增加了企业效益。
鞍钢矿业的数字矿山建设,着眼于“大矿业”思想,立足于集团化管控模式,以信息驱动为导向推动企业变革,最终实现了“全程动态可控、工序精准协同、单体性能最优、全局效益最大”的目标。
3智慧矿山建设
2013年,鞍钢矿业进一步提出了建设智慧矿山的发展战略,以“五品联动”管理模式为基础,构建安全生产、绿色环保、资源利用、企业效益相协调的现代型生产企业。
3.1在企业管理层面,实现“智慧人本管理”
鞍钢矿业智慧矿山以流程管理系统为基础,突出管理者的管理作用,以职能化管理向流程化管理为目标,通过对企业经营管理团队企业文化和经营理念的积累,业务流程的优化和个人绩效的评价,实现管理体制的创新、管理理念的优化和管理流程的固化。
以决策支持系统为核心,以有效生产信息作为支撑,形成数据分析模型和决策支持模型,利用数据仓库技术、数据挖掘技术,聚合企业管理智慧,保证企业实现战略目标。
以建成的ERP系统为核心,夯实管理基础,强化流程落地,实现了企业业务流、资金流、信息流三流合一,达到了信息共享、高效协同。
3.2在生产执行层面,实现“智慧生产执行”
鞍钢矿业智慧矿山在已有自动化、计算机技术的基础上,运用物联网技术、GIS技术实现了资源流、能源流与信息流的联动。强调“大矿业”的集团化生产组织模式,运用“五品联动”管理模式,通过精益化生产、准时化组织,突出了智能化指挥、自动化调度的作用,实现了资源的有效配置,从而降低了消耗,达到稳质高产的目标。
3.3在设备运行层面,实现“智慧设备管控”
鞍钢矿业智慧矿山以设备在线监控为核心,运用设备感知技术,依据数学模型分析,通过对设备运行实时数据进行分析,掌握设备实时状态、寻找设备运行规律、得出实际备品备件运行生命周期,大幅度降低了成本,显著提高了设备作业率(如图1);通过对历史数据进行综合分析,得出了设备故障发生的规律,提前做出检修预判,从而极大地减少了故障停机时间,保证了生产计划任务的顺利执行。
4 智慧矿山规划
2015年,鞍钢矿业在已有智慧矿山建设成果的基础上,开展物联网、云计算、大数据的应用研究工作,同时以“中国制造2025”为规划标准,遵循“互联网 ”整体框架,对智慧矿山建设进行了二期规划。
4.1生产层面实现计划执行到调度管控的转变
在企业生产层面,加强生产自动化与管理信息化的融合,在生产计划闭环管理的基础上,深入开展管理挖掘,调整生产组织形式、实现智能排产及调度管控,从而提升企业生产管理水平,降低生产成本,达到提升企业效益的目的。
4.2设备层面实现单体最优到全程管控的转变
大型设备作为冶金矿山企业生产的基础,其管理水平直接影响到企业的生产经营效益,在设备管理层面,以在线状态监控为基础,通过运用设备感知技术、设备自愈技术、数学模型分析技术,提升设备的作业效率,设备效率单体最优目标,在此基础上,通过对设备需求、设计、选型、生产、监控、维修、报废全流程的跟踪监管,实现设备全程的智慧管控。
4.3物料层面实现从定点监控到全程跟踪的转变
在物料管理方面,开展矿石从地质采掘到成品输出全过程物流跟踪技术的研究。利用图像识别技术、物联网技术,对矿物承载工具进行实时跟踪,并可实现矿物重量、品质的分析;通过对选矿过程产品物流的跟踪,分析选矿用水的应用效率,实现生产过程产品物流的经济运行,减少水耗与电耗,降低生产成本,实现精益化管理;通过对物流状态进行模拟计算分析,找出物流内在的联系,为优化生产提供决策依据。
4.4数据层面实现从虚拟存储到集中分析的转变
冶金矿山企业经过自动化矿山、数字化矿山建设,基本完成了对生产数据、设备数据、能源数据等的自动采集,实现了管理数据、协同数据等的基础维护,并积攒了海量的历史数据,同时这些数据涵盖了企业生产、设备、质量、能耗、物资、财务等多个维度。因此在数据层面,需构建统一的大数据仓储平台,对现有的虚拟云数据仓库进行整合,从而实现企业海量数据的集中存储,同时基于矿业生产管理业务流程、机器自主学习算法,构建智慧、自主的数据分析引擎,实现企业大数据的智慧分析。
4.5控制层面实现从远程监管到无人操控的转变
利用可靠的网络环境,推行矿山“无人化”操作整体解决方案。矿山生产实现无人化,不仅是安全生产的要求,也是企业提高劳动产生率,降低成本的必然选择。在全面推行现有成熟技术的基础上,开展各部位少人或无人操控模式的研究。
5结语
十多年的时间,鞍钢矿业先后历经了自动化矿山、数字化矿山,智慧化矿山三个发展阶段,其信息化整体水平已经达到了国际先进水平。后续,鞍钢矿业仍然会致力于智能制造的应用研究工作,力争通过智慧矿山的建设,真正发挥出信息化服务的价值,驱动冶金矿山行业的可持续健康发展,最终达到改造传统产业的终极目标。 (王欢 徐鑫)