解密中國(guó)恩菲智能礦山MIM+數(shù)字“一體化”解決方案

　　當(dāng)前，面對(duì)資源匱乏、環(huán)境污染和安全事故帶來(lái)的生產(chǎn)壓力，一場(chǎng)全球礦業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型革命正在加速進(jìn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)規(guī)模以上的金屬礦山有近兩萬(wàn)座，地下開(kāi)采礦山占比70%，其中，現(xiàn)代化程度較高、技術(shù)裝備水平和資源綜合利用程度接近礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家水平的大型礦山僅約10%,其他大型礦山和中小型礦山的裝備仍處在20世紀(jì)八、九十年代水平，資源綜合利用率低、管理方式粗放、安全和環(huán)境問(wèn)題突出。在保障礦產(chǎn)資源可持續(xù)供給、促進(jìn)節(jié)能減排、推進(jìn)礦業(yè)現(xiàn)代化的道路上，如何以技術(shù)為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力，引領(lǐng)我國(guó)從“礦業(yè)大國(guó)”向“礦業(yè)強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變？

　　伴隨新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換和供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的不斷推進(jìn)，信息通信技術(shù)日新月異，社會(huì)發(fā)展已進(jìn)入智能化發(fā)展新時(shí)代。近年來(lái)，在“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略、國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略、大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃、“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“512工程”推進(jìn)方案等一系列重大戰(zhàn)略和行動(dòng)的引導(dǎo)下，我國(guó)礦山領(lǐng)域的智能化建設(shè)不斷深入，行業(yè)高技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)要求不斷提升。

　　作為我國(guó)智能礦山的引領(lǐng)者和工信部2020年智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，中國(guó)有色工程有限公司暨中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中國(guó)恩菲”）依托67年來(lái)豐富的工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和深厚的技術(shù)積淀，由中國(guó)工程院院士、百余名博士科研團(tuán)隊(duì)和多專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員共同開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)攻關(guān)，與國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心聯(lián)合成立中國(guó)礦業(yè)信息化協(xié)同創(chuàng)新中心北京市工程研究中心，實(shí)現(xiàn)了新一代信息技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)的深度融合，推出智能礦山MIM+數(shù)字“一體化”解決方案，使之成為推動(dòng)行業(yè)數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型的“恩菲之匙”。

　　MIM+家族都有誰(shuí)

　　中國(guó)恩菲的智能礦山MIM+數(shù)字“一體化”解決方案包含三個(gè)主要部分：全信息可視化（MIM Transparent）、全流程數(shù)字化（MIM Digital）、運(yùn)營(yíng)周期數(shù)字孿生（MIM Twins）。

　　全信息可視化（MIM Transparent）能夠?qū)崿F(xiàn)工程頂層設(shè)計(jì)數(shù)字化，使工程建設(shè)實(shí)施單位按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)工作。覆蓋項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)維兩個(gè)階段的全生命周期數(shù)據(jù)流。建設(shè)期可進(jìn)行三維模型、設(shè)備材料、數(shù)據(jù)信息、勘察設(shè)計(jì)施工管理的全信息展示和運(yùn)維期實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)、運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)和企業(yè)管理數(shù)據(jù)的全信息可視化展示。

　　全流程數(shù)字化（MIM Digital）凝練了中國(guó)恩菲智能礦山數(shù)字融合技術(shù)DFCT（Digital Fusion Communication Technology），由“一系統(tǒng)、一網(wǎng)絡(luò)、一平臺(tái)”構(gòu)成：

　　“一系統(tǒng)”數(shù)字融合控制系統(tǒng)DFCS：DFCS能夠通過(guò)智能融合控制單元和邊緣計(jì)算終端、多元數(shù)據(jù)智能采集單元、多元數(shù)據(jù)融和一體化基站，實(shí)現(xiàn)礦山全生產(chǎn)流程的生產(chǎn)監(jiān)控與全要素?cái)?shù)據(jù)采集和邊緣端智能控制。

　　“一網(wǎng)絡(luò)”多元數(shù)據(jù)融合網(wǎng)絡(luò)MDFN：MDFN采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全穿透數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸技術(shù)，通過(guò)統(tǒng)一的邊云協(xié)同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案，在礦區(qū)建立一個(gè)靈活、可擴(kuò)展、低成本的多級(jí)、分層、融合網(wǎng)絡(luò)。以一體化融合技術(shù)構(gòu)建的多元融合網(wǎng)絡(luò)為核心，覆蓋整個(gè)礦山生產(chǎn)、業(yè)務(wù)流程，構(gòu)建全礦生產(chǎn)信息高速公路，有效簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、提高數(shù)字融合程度、降低基建投資、減少運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用。

　　“一平臺(tái)”生產(chǎn)管控統(tǒng)一平臺(tái)UPCP：UPCP通過(guò)生產(chǎn)管控可視化、信息處理智能化、協(xié)同運(yùn)營(yíng)一體化，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、控制、調(diào)度、管理、運(yùn)維、經(jīng)營(yíng)等領(lǐng)域，將采場(chǎng)、設(shè)備、人員、能源、安全、環(huán)境各系統(tǒng)集成在同一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同管控，極大地提高了礦山運(yùn)營(yíng)管控的效率和效能。

　　運(yùn)營(yíng)周期數(shù)字孿生（MIM Twins）將中國(guó)恩菲近70年的工程設(shè)計(jì)、工程數(shù)據(jù)、項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，搭載三維建模技術(shù)、系統(tǒng)仿真技術(shù)、工程仿真技術(shù)、虛擬化技術(shù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等，建立虛擬系統(tǒng)與物理系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)耦合和交互接口，實(shí)現(xiàn)虛擬系統(tǒng)與物理實(shí)體對(duì)象的同步映射互聯(lián)，能夠有效為礦山生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)及工藝現(xiàn)場(chǎng)提供方案評(píng)估、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、應(yīng)急處置等智能化、可視化輔助決策。

　　MIM+家族戰(zhàn)斗力有多強(qiáng)

　　MIM+數(shù)字一體化解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)礦山全要素建模，能夠基于物質(zhì)流、能量流、信息流、價(jià)值流和業(yè)務(wù)流，建立起物理實(shí)體對(duì)象的數(shù)據(jù)平臺(tái)與數(shù)字虛擬模型的多元化對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)字傳輸、知識(shí)挖掘、信息反饋等全過(guò)程，原料采購(gòu)、物流運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)管理、生產(chǎn)過(guò)程到市場(chǎng)預(yù)測(cè)與產(chǎn)品銷(xiāo)售全流程，“人、機(jī)、物、法、環(huán)”全要素的整體數(shù)字融合，通過(guò)邊緣計(jì)算、云計(jì)算、智慧管理和終端應(yīng)用等多層面數(shù)字協(xié)同計(jì)算，為企業(yè)提供基于行業(yè)知識(shí)庫(kù)（MIM Knowledge）的智慧協(xié)同管控?cái)?shù)字一體化解決方案。

　　更為關(guān)鍵的是，全要素?cái)?shù)據(jù)平臺(tái)還封裝了國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)知識(shí)、數(shù)學(xué)模型和管理模式，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)“工藝管家”“設(shè)備管家”“能源管家”“環(huán)保管家”“安全管家”等管理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)“管家式一體化”智慧解決方案，打通數(shù)字化設(shè)計(jì)交付-數(shù)字化施工管理-數(shù)字化生產(chǎn)運(yùn)維的全生命周期服務(wù)流程，突破智能制造核心技術(shù)，改變有色行業(yè)生態(tài)鏈模式和運(yùn)營(yíng)管理模式，為企業(yè)提供信息化、智能化的全面數(shù)字整體解決方案，從而大幅提高企業(yè)運(yùn)行效率，提升本質(zhì)安全型金屬礦山智能化建設(shè)水平，推進(jìn)傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)，提高生產(chǎn)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

　　MIM+打造的行業(yè)經(jīng)典有多贊

　　目前，中國(guó)恩菲已在國(guó)外多座礦山提供了數(shù)字化、智能化頂層設(shè)計(jì)和數(shù)字一體化解決方案。其中中色非礦謙比希銅礦智能礦山總承包項(xiàng)目更是憑借其引領(lǐng)性和標(biāo)桿性，成為“2020年國(guó)家大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)示范項(xiàng)目”，而備受行業(yè)矚目。

　　中色非礦謙比希銅礦是中國(guó)第一家在海外成功運(yùn)營(yíng)的有色金屬礦山，被稱(chēng)為“中非合作的標(biāo)志性項(xiàng)目”，中國(guó)有色集團(tuán)自1998年接管謙比希銅礦以來(lái)，與中國(guó)恩菲在采、選、冶等多個(gè)項(xiàng)目有著長(zhǎng)期親密的合作，打造了中國(guó)有色行業(yè)“走出去”的一面旗幟。面對(duì)礦山行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)需求，中國(guó)有色集團(tuán)委托中國(guó)恩菲實(shí)施了“礦山信息化自動(dòng)化融合控制系統(tǒng)”項(xiàng)目，中國(guó)恩菲從行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型角度對(duì)謙比希銅礦地下采礦進(jìn)行了深入研究和分析，明確生產(chǎn)系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)和生產(chǎn)輔助系統(tǒng)智能化升級(jí)的關(guān)鍵——數(shù)字融合控制。

　　智能礦山數(shù)字融合技術(shù)DFCT首次在主西礦體整體應(yīng)用，圍繞供配電智能管控，統(tǒng)一采用融合網(wǎng)絡(luò)的框架設(shè)計(jì)了礦山整體網(wǎng)絡(luò)，充分考慮了采礦生產(chǎn)系統(tǒng)、礦山運(yùn)輸系統(tǒng)和生產(chǎn)輔助系統(tǒng)三大需求層面，從技術(shù)、管理和理念三方面迭代創(chuàng)新和融合創(chuàng)新，通過(guò)對(duì)自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)的更新改造、智能化自動(dòng)開(kāi)采運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)場(chǎng)層的監(jiān)控端到企業(yè)管理層的生產(chǎn)全要素過(guò)程控制與數(shù)據(jù)采集，解決了礦山監(jiān)控信息孤島問(wèn)題，同時(shí)，其開(kāi)放的架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了整合客戶(hù)業(yè)務(wù)層面信息和數(shù)字的功能，融合多個(gè)子系統(tǒng)形成礦山生產(chǎn)管控的大系統(tǒng)，有效提高了礦山生產(chǎn)效率、系統(tǒng)維護(hù)效率，建立了全生產(chǎn)流程的數(shù)字管控和服務(wù)平臺(tái)，提高了系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性。

　　謙比希主西礦體加裝“數(shù)字化引擎”謙比希主西自動(dòng)化及電能管控改造項(xiàng)目主要對(duì)主西礦體電能管控系統(tǒng)、井下排水系統(tǒng)、井下排泥系統(tǒng)、固定設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)視、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、排水泵站消防報(bào)警、生產(chǎn)調(diào)度與信息管理系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，打造全流程數(shù)字化（MIM Digital），通過(guò)數(shù)字融合控制系統(tǒng)DFCS和多元數(shù)據(jù)融合網(wǎng)絡(luò)MDFN，全面提高控制及信息化管理水平，建設(shè)全礦生產(chǎn)管控統(tǒng)一平臺(tái)UPCP，降低生產(chǎn)成本。項(xiàng)目自2017年開(kāi)始實(shí)施數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了人員定位系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋全礦，采礦作業(yè)裝備大型化、智能化，輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，如排水系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無(wú)人值守，生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息化，減少的作業(yè)人員分流至東南礦體。目前，人均生產(chǎn)勞動(dòng)效率從過(guò)去的2噸/人·天提高到近4.81噸/人·天，勞動(dòng)生產(chǎn)率提升1.8倍，噸銅綜合全成本較改造前降低13.4%，多項(xiàng)設(shè)備臺(tái)班指標(biāo)刷新贊比亞紀(jì)錄，主要指標(biāo)達(dá)到非洲同類(lèi)礦山先進(jìn)水平。

　　謙比希東南礦體成為“超配版數(shù)字礦山”謙比希銅礦東南礦體項(xiàng)目總投資8.3億美元，設(shè)計(jì)采選規(guī)模為10000噸/日，是中國(guó)在非洲最大的投資項(xiàng)目。中國(guó)恩菲作為其自動(dòng)化信息化融合系統(tǒng)的總承包單位，開(kāi)展全新地下數(shù)字化、自動(dòng)化開(kāi)采的融合控制設(shè)計(jì)和集成應(yīng)用，建設(shè)MIM+數(shù)字一體化智能礦山，將信息技術(shù)與采礦工藝深度融合，使礦山各自生產(chǎn)控制系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)融合控制（DFCS）、網(wǎng)絡(luò)融合（MDFN）、數(shù)據(jù)融合（UPCP），現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)所有系統(tǒng)達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和自動(dòng)化運(yùn)行。

　　東南礦體作業(yè)層設(shè)備及工藝自動(dòng)化數(shù)字化已全面實(shí)施，項(xiàng)目采用先進(jìn)的礦山數(shù)字化建模軟件，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)建模、采礦設(shè)計(jì)、中深孔設(shè)計(jì)、測(cè)量驗(yàn)收、計(jì)劃編制的全面數(shù)字化作業(yè)，采礦設(shè)計(jì)三維展現(xiàn)，地質(zhì)、采礦、測(cè)量及計(jì)劃編制進(jìn)入了“高速公路”。井巷掘進(jìn)和支護(hù)等作業(yè)采用智能設(shè)備，相關(guān)工藝生產(chǎn)全面實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化運(yùn)行。采場(chǎng)通過(guò)自動(dòng)化鏟運(yùn)機(jī)和無(wú)人卡車(chē)運(yùn)輸出礦，通過(guò)Automine和Optimine系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采礦作業(yè)，實(shí)際應(yīng)用表明，鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行速度提升20%以上。在井下，主要生產(chǎn)工區(qū)融合控制網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，其中運(yùn)輸、提升、供水、供電、排水、通風(fēng)等生產(chǎn)輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制和智能化運(yùn)行。在地表生產(chǎn)管控中心，利用生產(chǎn)管控統(tǒng)一平臺(tái)對(duì)全礦的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、管理和調(diào)度，為后續(xù)建立全礦大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)和運(yùn)營(yíng)數(shù)字孿生（MIM Twins）、三維平臺(tái)、信息可視化（MIM Transparent）平臺(tái)奠定了基礎(chǔ)。

　　謙比希銅礦向數(shù)字化程度高、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的世界最優(yōu)秀礦山對(duì)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)，這是謙比希銅礦“數(shù)字化標(biāo)桿”礦山的愿景，也是中國(guó)恩菲推動(dòng)傳統(tǒng)礦山行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的夙愿。

　　承前啟后，繼往開(kāi)來(lái)。中國(guó)恩菲將持續(xù)推動(dòng)技術(shù)升級(jí)和平臺(tái)打造，提升企業(yè)生產(chǎn)效率、決策能力、管理水平，著力建構(gòu)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型新業(yè)態(tài)，推動(dòng)“有色+數(shù)字”的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提升，承擔(dān)起推動(dòng)礦業(yè)大國(guó)向礦業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的高質(zhì)量發(fā)展國(guó)家責(zé)任。

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)有色金屬報(bào)

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