近年來，紫金礦業運用5G、物聯網、人工智能、云計算、大數據、數字孿生等新一代信息技術，積極探索數字化轉型的實踐路徑，并成立紫金智信和紫金智控兩家科技公司，為紫金礦業的數字化轉型提供自主服務能力，同時期望通過一系列優秀實踐案例，突破技術壁壘和數字化轉型核心技術，打造“智慧礦山”、“智能工廠”，為行業賦能，成為有色礦業數字化轉型的引領者。

 

 

紫金礦業集團股份有限公司是一家以金銅等金屬礦產資源勘查、開發及工程技術應用研究為主的大型跨國礦業集團。紫金礦業集團信息總監董文生在接受企業網D1Net采訪時表示：從他多年從事鋼鐵行業和有色礦業信息化、數字化轉型的實踐經驗來看，有色礦業領域的數字化面臨技術和意識兩個方面的挑戰。

 

首先，在技術方面，存在數據獲取困難方面的挑戰。

 

一是有色礦產資源數據源的不確定性較高。董文生提到：有色礦業的核心是資源，大部分稀疏分布在地下，現有的地質勘探技術一般按照一定的勘探網度進行鉆孔，然后進行巖心(巖粉)取樣、化驗，建立地質模型指導后續的采礦設計、生產。因此礦產資源取樣數據相當于抽樣數據，不能100%確定礦石品位分布情況。在這個過程中，數據的準確性和模型的準確性都存在較大不確定性，這是有色礦業數字化的一大挑戰。

 

二是采掘生產過程數據無法實時獲取。在采礦生產過程中，很多采掘設備本身是傳統機械裝備，無法進行上網通信以及數據傳輸，導致采掘數據缺失或者必須人工填報。

 

三是選礦生產過程數據不夠精確，有色礦山金、銅等金屬元素的含量很低，在百分之幾至千分之幾之間，如何實時獲取礦石品位的精確數據，從而組織后續的選別工作，是一大難題。

 

其次，在數字化轉型意識方面，存在人員數字化意識和資源投入意愿方面的挑戰。

 

由于有色礦山普遍分布在偏遠地區，員工的數字化意識較保守，同時技術支撐及基礎設施較差，因此在有色礦業領域，精細化管理理念以及資源投入意愿等方面都面臨一定挑戰。相對于鋼鐵行業信息化投入在銷售收入的1%~1.5%，有色礦業目前大致只有1‰~2‰，有很大提升空間。

 

紫金礦業集團信息總監 董文生

 

 

針對上述挑戰，紫金礦業高度重視信息化、數字化建設，在2018年成立信息化工作委員會，并審議通過了《紫金礦業五年信息化工作發展規劃》，提出將以服務集團公司生產經營為重點，著力構建紫金礦業集團現代化信息系統。

 

2021年，紫金礦業對外發布《關于五年(2+3)規劃和2030年發展目標綱要》，提出了建成先進的全球運營管理體系，建設綠色高技術超一流國際礦業集團的目標。《綱要》中強調：紫金礦業將全面提升自主系統技術和工程研究、設計和實施能力，強化行業技術競爭優勢，加快采礦技術與工程突破，全面推廣應用“礦石流五環歸一”礦業工程管理模式，構建全球化信息系統，實現所有生產經營與管理活動數字化和平臺化。

 

董文生表示：紫金礦業的數字化轉型明確為三步走的目標戰略。

 

第一步：數據化，實現核心業務的全面線上運轉，全面建立數據采集通道;建立適應國際化運營的數據平臺，確保不同業務系統之間及境內外數據互聯互通;信息化系統開始支持國際化，支撐管理變革。

 

第二步：數字化，數據全面匯聚，實現業財一體，支持全面預算;信息系統全面建成并持續優化，基本建成數據治理和運營體系;對數據開始智能化應用，信息化系統全面實現國際化;以業務創新為引領，帶動管理變革。

 

第三步：數智化，通過數據積累，運用人工智能、大數據等技術進行智能分析，實現集團運營的風險預測，支撐集團的全面預算等戰略目標，達到智慧決策水平。實現高效先進的數據治理和運營體系并持續優化;業務系統具備高度智能化能力;信息產品及公共服務平臺可為行業提供優質領先服務和解決方案。

 

 

經過多年建設，如今紫金礦業已將數字化技術應用于礦產資源從勘探、開發到利用的各個環節，全面提升生產效率。

 

“有色礦產資源從開發到利用包括‘地、測、采、選、冶’五大環節，在整個過程中涉及各種技術，包括基于移動互聯網的生產任務下發和生產實績收集，通過遠程遙控和無人駕駛為采礦運輸環節賦能，通過在線品位分析儀提升品位檢測效率，通過圖像識別提高選礦控制效果，通過磨、浮專家系統提升選礦整體智能控制能力，通過數字化賦能實現冶煉環節的自動化等等。”董文生如是說。

 

“地”指地質勘探，通過物探、化探等數字化的勘探技術確認礦產資源是否達到可利用級別以及具體分布情況。在勘探和取樣環節，通過數字化技術編排打孔位置、密度以及礦石相關特性等數據，在得到礦石的化驗數據后，將其與位置信息相結合，通過數字化支撐地質建模，形成三維地質模型。

 

“測”是測量，指開采的過程中，進行各個炮孔位置、采掘(剝)工程量測定工作。測量環節與地質、采礦環節緊密結合。

 

“采”指采礦環節。以露天采礦為例，分為穿孔、爆破、鏟裝、運輸和排土等環節。通過數字化賦能，紫金礦業實現了生產計劃的數字化編排，基于移動互聯技術的任務調度系統，將每日的生產任務下發至工作人員的手機，安排相關作業任務，使員工到場后能夠井然有序的安排工作，實現了移動化的采礦數據填報和數據收集。

 

“選”是選礦工序，主要包括礦石破碎、篩分、磨礦、分級、粗選、精選、掃選，濃縮脫水等諸多子環節。紫金礦業通過皮帶秤、激光掃描系統等各類自動化裝備，提升入磨數據、精礦產出數據的采集及精準度;通過在線品位分析儀、X熒光分析儀與實驗室化驗相結合的方式，提升礦漿品位檢測效率，補齊了實驗室化驗效率較低的短板;此外，基于人工智能的選礦控制系統，能夠對泡沫進行圖像識別，通過分析泡沫大小、移動速度和生存時間，自動控制加藥量和吹氣量，提高現場選礦效率。

 

“冶”是冶煉，由于冶煉環節是一個相對連續的過程，因此自動化程度較高。據悉，紫金礦業對冶煉環節的生產管理處于業界領先水平，基于生產管理系統和自動控制系統，可對熔煉、電解、制酸等環節以及各個子環節進行生產管理及自動控制，提升各環節的生產效率。對于需要人工參與的運輸、裝料以及吊裝陽極板等環節，通過開展行車遠程遙控等實踐，加強數字化賦能，逐步提升冶煉環節的生產安全水平以及生產效率。

 

 

智慧礦山是礦業未來的發展方向，紫金礦業充分運用5G、視覺識別、物聯網、無人駕駛、智能裝備、數字孿生等技術在智慧礦山領域進行了一系列探索，主要涉及現場設備和生產管理系統兩方面實踐。

 

例如在礦山現場，采礦環節通過卡車調度系統以及一系列智能裝備，實現現場運輸的自動化、智能化;在井下，通過無人電機車替代人工作業;在露天，通過無人駕駛或遠程遙控，實現智能生產，提升安全生產水平。選礦環節，通過智能選礦專家控制系統，加強現場選礦的自動化控制能力。

 

“我們正在探討把鴻蒙操作系統應用到采礦裝備上去，使其變成智能裝備，在采礦過程中，通過智能裝備實現數據的實時回傳，然后利用這些數據分析現場的運行情況。此外，通過移動機器人可替代人工進行井下巡檢，查看井下的危險源，能夠進一步提升現場的安全管控。”董文生如是說。

 

圍繞安全領域，紫金礦業通過收集采礦行業各個環節的危險因素以及應對策略，形成知識庫平臺，開發了關于安全的“應知應會”APP應用，讓員工不斷學習，時刻強化安全意識;通過圖像識別技術和傳感器檢測，能夠及時發現安全隱患，例如針對不帶安全帽的情況，及時進行預警;此外，基于物聯網和人工智能技術的邊坡檢測和微震系統等，可自動檢測地形地貌的變化和傾向，通過預測預警提升現場的安全水平。

 

基于生產層面建設了業財一體化的智能動態管控平臺，將生產各環節、全流程打通，使數據能夠自動流轉，支撐整個礦山的生產運營管理決策。對于近兩年火熱的數字孿生技術，紫金礦業也展開了相關實踐。董文生提到：“數字孿生最適合不容易看見，也無法直接測量的應用場景。對于采礦業而言，構建地質模型需要一定的數據進行模型仿真，如果將地質三維模型與數字孿生相結合，在實際采礦的過程中，將不斷獲得的數據向模型中疊加，可以分析采礦進展，與預測比對是否一致，從而提升預測能力。”對于這一典型應用場景，紫金礦業正在探索的過程中。

 

而在冶煉環節，紫金礦業對高溫高壓的底吹爐、側吹爐、陽極爐等進行數字孿生建模，通過各類傳感器實時采集外圍數據，結合孿生模型來推導爐內的反應情況，預測整爐冶煉的完成時間，工作人員在中控室內即可了解冶煉爐內的實際情況，從而控制和指導生產過程，提高生產效率。

 

 

在采訪過程中，董文生向企業網D1Net強調：“在紫金礦業數字化轉型的過程中，基于工業互聯網技術的紫金方舟平臺，對紫金信息化建設的標準化、平臺化和數據化，發揮了非常關鍵的作用。”

 

他提到：“多年以來，我們不停地引進各類軟件，進行系統建設。由于不同的供應商基于不同平臺進行開發，導致項目驗收后，當業務需要對其進行升級改造時，很難實現統一。此外，各個系統之間的孤島效應也非常明顯。”實際上，紫金礦業遇到的問題，在業界也普遍存在。

 

為了破解這一困境，2020年起，紫金礦業自主打造了紫金方舟平臺，支撐工業軟件的自主研發。紫金方舟平臺采用當前比較流行的IaaS+PaaS+SaaS的架構，并通過數據中臺向外提供數據服務。IaaS層實現邊緣端的數據采集以及邊緣控制;在PaaS層有統一的數據中心，向外提供數據服務和標準的開發工具;而SaaS層提供包括生產、管理在內的一系列服務。

 

紫金礦業基于方舟平臺自主開發的軟件應用，覆蓋生產、采購、銷售等諸多環節，例如礦山的生產管理系統，支持集團采購的SRM系統，CPS系統，設備管理系統，倉儲管理系統，以及針對生產現場工業數據采集的安全管控系統等等。

 

董文生表示：紫金方舟平臺使各系統之間的數據獲取更加便捷，這是最關鍵的基礎能力;此外，使用統一平臺的開發人員具備統一的開發能力，在開發不同的應用系統時能力可復用，只要提升開發人員的業務認知水平，即可快速開發新的軟件平臺，這對紫金信息化建設的標準化、平臺化、數據化，發揮了非常關鍵的作用。

 

紫金方舟平臺既能支撐紫金礦業對單個礦山的管理，亦可支撐集團層面的管理，實現了基于統一工業互聯網平臺的數據互聯互通。目前，該平臺的功能還在不斷完善的過程中，其目標是成為能夠支撐生產、運營與生態的工業互聯網平臺，進而向行業賦能。

 

 

自2021年起，紫金礦業的國際化發展進入快車道，目標是成為世界一流的金屬礦業公司。在全球化運營管理體系的建設方面，紫金礦業通過對國內外礦山的系統覆蓋，將人財物管理統一納入基于SAP 的ERP系統中，從而及時對各大礦山的生產經營指標和財務指標進行有效地運營管控。此外，通過對生產現場進行一系列自動化、智能化改造，提升各礦山的生產和運營效率。

 

目前，紫金礦業的礦山遍布全球，例如位于歐洲的塞爾維亞、南美洲的哥倫比亞以及非洲的剛果金，有很多是在相對落后的國家和地區，而基礎設施網絡能力是制約當地礦山數字化發展的一大瓶頸。為此，紫金礦業通過專線+SD-WAN的方式，保障全球業務的網絡體驗。其中，專線用于保障核心數據的快速傳遞;而在一些網絡不太好的情況下，SD-WAN通過互聯網能夠中轉一部分流量，例如視頻會議系統，以及大文件的傳輸等等。

 

對于網絡供應商的選擇，董文生提到：“我們合作的供應商是多方面的，國內以三大運營商為主，而在海外，會對服務提供商在當地的網絡情況與總體成本相結合，進行綜合考慮。”以紫金礦業合作的中企通信為例，其聯合母公司中信國際電訊CPC，服務覆蓋“一帶一路”沿線和RCEP成員國，網絡覆蓋超160個國家，滿足紫金礦業快速開通、靈活擴展的需求，同時也可助力紫金礦業的全球化發展戰略，為紫金礦業在俄羅斯、塞爾維亞、哥倫比亞和澳大利亞的國際分支與中國總部建立快捷的網絡通道。

 

“為了降低成本，能自身解決的問題我們會通過內部解決，不能內部解決的，紫金礦業通過集團層面集采一部分資源，例如專線、SD-WAN等等，通過集團采購降低運營成本。”董文生如是說。

 

此外，紫金礦業選擇中企通信合作建設了香港數據節點，該方案以VMware虛擬化技術為基礎(使用服務包括VMware 的vCenter Server，vSphere + Virtual SAN和vSAN網絡連接)、以運營服務為導向，實現基礎軟、硬件設施資源合理調度、自動管控、共享使用和業務快速部署，服務可用性高達99.99%，并備有真正的災難恢復設計，同時可與紫金礦業現有的基礎IT平臺整合，實現高效能的云計算方案，為紫金礦業香港公司業務提供支撐。

 

董文生說：“我們通過和各優秀供應商合作，建立起集團層面的全面預算管理系統，期望借助大數據能力，從各個礦山實時獲取生產、成本等運營數據，支撐集團的預算控制，實現跨部門協同、多方聯動的全面預算運營管理體系。”

 

 

數字化轉型是一個長期過程，不會一蹴而就。為了打造持續運營與服務的數字化能力，紫金礦業在2021年先后成立紫金智信和紫金智控兩家科技公司。其中，紫金智信負責信息化層面核心系統的建設以及基礎設施建設和運維工作，紫金智控負責自動化和智能化層面，包括智能裝備的研發以及控制系統的建設工作等等。

 

董文生透露：“紫金礦業成立這兩家科技公司的初衷，是希望通過自主能力的不斷成長，能夠將業界最新的技術與業務相結合，持續、高效地為紫金的數字化轉型提供標準化的服務能力，為業務的提質增效賦能。”

 

未來，紫金礦業將繼續從上到下強化全員的數字化轉型意識，通過加大投入，加快在數字化轉型各領域的研發，破解有色礦業數字化方面的各種挑戰。當紫金礦業的數字化轉型取得成效時，作為有色金屬行業的頭部企業，紫金智信與紫金智控兩家公司利用紫金礦業的最佳實踐為行業賦能，引領有色礦業數字化轉型。