在党的二十大精神指引下,集团企业发出了“一个规划”“一张网”的数智化战略指引,按照集团板块数字化规划框架,铅锌矿冶企业运用 5G 和物联网技术、人工智能和大数据等先进技术,统一数据、软件、硬件标准,打造统一数字化基础底座,基于“云、边、端”工业互联网体系架构,构建铅锌矿冶企业智能工厂/智慧矿山、智慧运营、协同生态等三层数字架构,实现现场产线无人化、少人化,生产管控集中化、智能化,经营管理数智化,将 70 多年铅锌锗采选冶涵盖的多种矿山、多种矿石原料、多种冶炼工艺、生产、装备智造和决策经营等技术和管理经验数字化,实现智能采矿、选矿和冶炼,支撑企业的转型升级,增强企业数智化技术创新能力,提升数智化管理水平、智能化生产水平。
1 铅锌矿冶企业数字化转型的战略框架
战略框架初步确定以企业发展战略为指引,面向企业产品全生命周期管理,以新一代信息技术与有色金属采选冶生产技术的深度融合为基本路径,采取分步走策略,逐步实现制造装备、产品制造、运营管控、分析决策过程的智能化,支撑“打造成为具有全球竞争力的世界一流铅锌锗矿冶企业”战略目标的落地。
1.1 建设原则
企业数智化建设遵循“统一规划、统一标准、统一管理、统一建设、统一维护”的“五统一”基本原则,强化本部在整体数智化建设中的战略指导与监督考核作用。
1.2 建设目标
以打造中国第一、世界一流铅锌锗数智化企业为目标,通过加快产线数智化和业务数智化升级,从企业全局规划入手,统一数据、软件、硬件标准,打造统一数字化基础底座,打通现有产线和业务数字化系统协议,建设一个协同高效的铅锌锗有色金属基础工业全产业链数智平台,增强企业数智化技术创新能力,提升数智化管理水平、智能化生产水平。
1)优化管控模式,规范管理流程,提升管控能力。对接上级集团企业整体规划,以铅锌矿冶企业管控平台完善、建设为抓手,优化管控模式,规范管理流程,进一步提升规范治理、职能管控、平台服务等管控能力。
2)横向协同优化,实现上下游联动,提升运营效率。以智控中心和集控中心的建设为抓手,整合优化上下游企业(各矿山、冶炼等板块间及板块内上下游企业)及上下游工序的业务流程、信息资源,实现上下游的协同运作,提升运营效率,创造协同价值。
3)优化操控模式,实现生产过程的智能化。将“少人化、集控化、一键化”作为矿山、冶炼生产智能化的切入点,对生产工艺过程进行全流程的自动化控制,对主要工序实现集中操控,取消具备技术条件的现场人力操作,在产品品种、产品质量、生产效率、安全生产、绿色低碳、生产成本等指标方面实现较大的提升。
4)实现数据跨系统整合共享,挖掘数据价值,辅助经营决策。建设数据中心,实现跨系统数据共享和整合。通过建设大数据应用,对信息进行积累与加工,为各级领导提供及时、全面、准确的信息,帮助各级领导及时、准确地制定重大经营决策,提升决策能力。
5)瞄准灯塔工厂,全面提升智能制造水平。依托云南省制造业数字化转型灯塔工程,参考《智能制造能力成熟度模型》(GB/T 39116—2020)和《智能制造能力成熟度评估方法》(GB/T 39117—2020)两项国家标准,以“提质增效、绿色降碳、安全生产”为目标,综合运用大数据采集与集成应用、建模分析与优化等技术,优化生产过程、提升供应链和质量管理能力,实现全要素、全流程、全生态数字化转型,积极打造灯塔工厂。
1.3 整体框架
围绕企业发展战略,构建“1234”数智化整体框架;大力推动数实融合,以价值创造为导向,打造智慧矿山、智能工厂,实现穿透式运营管控,打造新质生产力,如图 1 所示。
图 1 “1234”数智化整体框架
1:一个数字基础设施,包含工业互联网平台等数智化相关的技术、设备、设施;2:二大支柱,包括业务引擎(含 AI 引擎)、数据引擎;3:三个发展方向,包括穿透式运营管控、智慧矿山、智能工厂,穿透式运营管控将围绕提升内控体系能力,实现企业运营管控的现代化,智慧矿山、智能工厂围绕提升新质生产力,转变生产作业方式、产品制造模式、生产经营模式;4:四大体系保障,围绕数智化转型,建立数据治理、项目推进、运维保障、人才培养等四大体系保障,为数智化健康、可持续发展提供有效支撑。
1.4 架构蓝图
1)应用架构蓝图。从业务角度,企业数智化应用总体架构拟分为智能装备、智慧矿山/智能工厂、穿透式运营管控、有色生态等四个层次。具体如图 2 所示。
图 2 数智化应用总体架构
2)技术架构蓝图。铅锌矿冶企业数智化顶层规划拟分为“1+1+N”架构,即 1 个泛在感知系统、1 个基础底座、N 个智能应用,形成铅锌矿冶企业大脑,实现“泛在感知,标准汇聚,数字引领,智慧调度”的效果。实现全面生产运营感知运行管理状态,统一调度管理资源、全景协同日常运行管理,以及预警及时响应和联动指挥突发事件。同时依托生产运营监管系统、全景视图、监测预警数据集成等运行支撑系统,为业务运行提供环境保障,技术架构如图 3所示。
图 3 技术架构
1 个泛在感知系统:通过引入增强型工业环网、5G 专网、WiFi6 等多场景接入方案,结合传统技术(传统工业环网、UWB 等),实现整个铅锌矿冶企业本部及下属矿山、冶炼企业所有设备全联接,实现人员、机械、环境数据的实时交互,对状态的实时感知,组成立体、多维的前端泛在感知体系,支撑铅锌矿冶企业智能化建设与改造。
1 个基础底座:“1+2”体系构筑智慧矿山坚实基础底座,即 1 个铅锌矿冶企业边缘节点云、2 大支柱(数据引擎、业务引擎(含 AI 引擎))。
N 个智慧应用:提供穿透式运营管控、智慧矿山/智能工厂等全方位的应用场景,同时包含智控中心、集控中心、指挥中心等。
3)数据架构蓝图。建设统一的数据管理节点,可以提供快速、简单的消息、数据、服务、设备集成能力,针对各类多源异构的业务系统、工业系统进行统一的数据采集、融合、治理和共享,连接各类系统,打破信息孤岛,帮助企业把数据利用起来,以发挥数据最大价值。数据节点包含数据集成生产、数据存储、数据经营、数据服务等。数据应用上,根据业务需求数据管理整体采用“产-管”两级矩阵式架构设计,数据管理架构如图 4所示。
图 4 数据管理架构
上级数据交互:边缘节点统一存储本部及各生产基地的数据,建立统一数据库,根据集团统一规划要求规范建设数据标准,数据标准统一上传到集团管理,集团通过标准的数据接口实现数据的调取使用。数据源:边缘数据节点的数据源来自于生产数据和管理数据,主要由各生产基地数据和铅锌矿冶企业本部数据组成。
生产基地边缘数据节点:从生产基站各业务系统采集数据,实现厂侧设备、人员、环境、业务管理等数据的统一接入、本地缓存、边缘计算和智能联动等,并与本部侧平台实现数据交换。生产基地边缘数据节点与本部边缘数据节点采用同构设计,可按需实现模块化部署。
铅锌矿冶企业边缘数据节点:实现全企业生产业务数据资产的统一存储和管理,在全企业范围统一提供工业服务能力支撑,向用户提供便捷的应用开发工具,帮助实现定制化应用开发;同时,基于企业侧全量数据,实现算法模型统一训练并向各生产基地侧平台下发。通过智能边缘管理系统对各生产基地的边缘节点进行统一管理,实现与集团数据标准模型的对接,将数据汇总到集团数据中心。
数据资产纳管系统:数据资产纳管系统分别在企业本部边缘节点和各生产基地边缘节点部署,实现全企业范围生产业务数据资产的统一存储和管理,提供统一数据访问能力。
数据标准模型:根据不同智慧应用场景数据,结合基地生产管理数据,按照业务主题领域进行适当规整,构建的跨多个标准层库表融合而成的业务主题,如:生产经营分析、安全监测预警、矿区/矿企考核、车辆调度、联动指挥等。数据标准模型由本部进行统一管理并下发,并上传汇总到集团数据中心。
作为集团化铅锌矿冶企业,智能工厂与智慧矿山的构建是集团数字化转型升级的重要支撑,通过智能工厂与智慧矿山建设,才能实现对地质资源、生产运营、设备管理、能环管理、安全管理、重点工程等领域关键信息数据的收集,支撑建设协同高效的数智平台,增强企业数智化技术创新能力,提升数智化管理水平、智能化生产水平。
2 智慧运营中心规划
2.1 功能定位
智控中心作为企业本部生产调度与应急指挥的“中枢神经”“大脑”,锻造运营调度、集中监控、分析预警、安环监察、应急指挥和综合展示等六大功能。
1)作为运营调度中心,对企业采选冶进行一体化运营管理和生产调度指挥。
2)作为集中监控中心,对企业运行情况进行实时掌握。
3)作为分析预警中心,对企业生产过程及风险进行分析预警。
4)作为安环监察中心,对企业安全和环保工作监察、督办。
5)作为应急指挥中心,对企业重大风险进行防控、突发事件进行处置。
6)作为综合展示中心,综合展示企业数字化转型整体形象。
2.2 建设目标
构建智控中心,打造集矿山和冶炼于一体的生产调度与应急指挥平台,提升企业采选冶一体化运营协同和优化整合能力、资源矿权动态掌控能力、重大风险预测防控能力、应急响应和指挥决策能力,驱动企业向数字化运营管理转型,打造中国第一、世界一流铅锌锗数智企业。
通过智控中心与智慧矿山、智能冶炼工厂的生产组织深度融合,形成企业数智赋能基石。
1)智控中心定位为数智化运营,负责企业生产运营宏观把控、安全态势感知;负责下属矿山、冶炼企业生产运营调度、应急救援指挥、组织协调生产准备、安全态势感知。
2)矿山、冶炼企业定位为智能化生产,负责现场作业装备的智能化、固定设施的智能化、生产控制智能化。
2.3 赋能场景
智控中心面向企业地质资源、生产运营、设备管理、能环管理、安全管控、应急指挥、重点工程等七大业务领域,围绕生产运营动态及静态信息,着重掌握安全生产状态,下达并跟踪调度指令,打造数智赋能落地场景,为企业各级领导和业务部门提供全面、真实的生产态势。
2.4 提升五大能力
基于数据驱动生产运营的战略要求,设计提升企业生产运营调度与应急指挥五大方面能力,推进与智慧矿山、智能冶炼工厂建设相互融合、相互支撑,形成企业数智赋能基石。
1)数据汇聚:构建资源、生产、安环、设备、能源、重点工程等生产经营数据库及数据治理体系,实时掌握矿山、冶炼企业静态和动态数据。
2)辅助决策:基于数据驱动洞察生产异常、研判潜在安全风险,为各级领导提供决策依据。
3)协同调度:针对重点问题和应急情况,组织相关力量,做出科学、准确的判断,下达指令,跟踪其执行情况,汇总相关数据,形成真实有效的调度记录。
4)联动指挥:防控重大风险、应变处置突发事件、发布预警和灾情信息,衔接应急指挥领导小组和救援队伍参与应急救援工作。
5)全景赋能:打造数字化赋能全产业链场景,设置定制化展示场景,形成对外、对内展示典型场景,展现数字化转型成果,提升企业品牌形象。
3 大数据中心建设
3.1 总体思路
采用边缘计算和云计算进行两类数据交互,通过工业安全防护进行分层逐级安全保护,层级从下到上分为设备层、传输层、服务层和应用层四层结构。将云计算中处理实时数据的服务下沉到边缘计算体系中,保证控制安全。边缘计算从底层一直上升到应用层,保证在不借助外部云服务的基础上获得智能化服务支持。该架构在边界搭建完善的工业安全防护基础上,既保证所有数据能汇聚云中心进行长周期分析,同时也保证实时性智能化服务的安全应用,如图 5 所示。
图 5 总体思路
3.2 建设目标
1)统一规划、建设云资源池,提高资源利用率。各业务系统独立的硬件设施被统一管理,形成大的资源池;资源被统一调度,打破同一时段,某些业务系统较空闲造成资源闲置,另外一些系统因业务繁忙,设备超负荷工作的现状,任何时候都可以及时满足各种变化的业务需求,实现按需服务。
2)建设边缘云,将算力下沉到离生产端更近的地方。将“实时性、短周期数据、本地决策”与“非实时、长周期数据、业务决策数据”两类数据进行分类处理。
3)有效利用云计算按需自服务的优点。在保证工控数据的安全性、实时性的同时,有效利用云计算可伸缩、弹性、共享的物理和虚拟资源池以按需自服务的优点,下沉部分云服务,形成新的云边协同计算体系。
4)建设数据中心。内容包括安全可靠的机房环境、电源环境和稳定可靠的设备上架环境等,以保证系统能安全、可靠地运行。
5)建设容灾系统确保业务连续性和数据安全性。以应对各种可能的灾难性事件,如自然灾害、技术故障、人为错误等。
4 转型方向与规划总结
铅锌矿冶企业的数字化转型通过智能工厂、智慧矿山和智慧运营中心的建设,可实现生产过程的智能化、运营管控的穿透式管理及数据驱动的决策支持。通过大数据中心的建设,企业将进一步提升了数据整合与共享能力,实现与集团内外企业的业务协同,同时运用深度学习、机器学习、自然语言处理、AI、DeepSeek 开源大模型等新技术、新方法和新策略,总结铅锌生产和经营过程技术参数控制机理、生产过程控制经验参数和运营供应链大数据模型,开发智慧生产和智慧经营数字模型,构建一个铅锌矿冶高度智能感知、工艺过程智能精准决策控制的铅锌及有价伴生金属智能工业大模型,成为企业继矿产资源和人力资源外的“第三资源”,为铅锌有色金属行业提供工艺控制机理模型算力底座和示范,实现铅锌矿产资源绿色低碳低成本智能化开发利用,推动有色金属行业的更高质量发展。
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