基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧礦山運營管控平臺基本情況1.1.1公司簡介及主營業(yè)務(wù)徐州徐工礦業(yè)機械有限公司（以下簡稱徐工礦機）是徐工集團為全球礦山客戶提供成套化大型礦業(yè)機械及解決方案的全資子公司。是中國唯一連續(xù)三年入選全球露天礦山挖運破設(shè)備制造商榜單前五強的企業(yè)。徐工礦機目前在國內(nèi)大型露天礦業(yè)機械市場占有率牢牢占據(jù)行業(yè)第一，產(chǎn)品遠銷澳大利亞、俄羅斯、巴西等20多個國家和地區(qū)，具備較強的國際競爭力。2018年，“神州第一挖”榮耀下線，中國成為繼德、日、美之后第四個具備研發(fā)制造700噸級以上液壓挖掘機的國家。2020年，中國首臺大噸位礦用無人駕駛液壓挖掘機XE950DA的成功交付，奠定了國內(nèi)“無人駕駛”礦業(yè)機械領(lǐng)域的開拓者和領(lǐng)軍者的地位。2022年，全球最大噸位后驅(qū)交流電傳動自卸車XDE440成功發(fā)車南美，滿足全球高端礦業(yè)市場最高行業(yè)標準，已成為全球高端礦業(yè)機械領(lǐng)域中一張閃耀的“金名片”1.1.2發(fā)展目標為全球露天礦業(yè)提供智慧化解決方案，作為提升國家礦產(chǎn)資源供應(yīng)能力、實施能源安全戰(zhàn)略的重要保障，打破外資品牌壟斷，為國家礦山資源安全提供全球先進設(shè)備，在高端裝備制造領(lǐng)域成為國家砝碼，成為全球礦業(yè)裝備的首選。1.1.3企業(yè)所屬行業(yè)特點按照我國國民經(jīng)濟行業(yè)分類（GB/T4754—2017）標準，徐工礦機屬于礦山機械制造小類（代碼3511）。當前礦山行業(yè)處于轉(zhuǎn)型的危機與機遇并存期，礦產(chǎn)能源需求動蕩，礦業(yè)市場屬于存量中尋求精細化運營管理的智慧化改造階段。露天礦山施工粉塵大、載荷高、強度高，設(shè)備幾乎全天候運轉(zhuǎn)，對產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、先進性、舒適性、安全性要求極為嚴苛。1.1.4企業(yè)信息化基礎(chǔ)現(xiàn)狀徐工礦機自2018年獨立運營至今，業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)覆蓋研、產(chǎn)、供、銷、服、管，目前有包括PDM、MES、DSC、CRM、SAP-ERP、IOT及管理駕駛艙等25個核心系統(tǒng)，業(yè)務(wù)信息覆蓋度達90%以上。在信息化和數(shù)字化建設(shè)方面，公司先后通過兩化融合升級版3A級證書、智能制造能力成熟度三級集成級水平，數(shù)據(jù)管理成熟度三級（穩(wěn)健級）水平，在智能制造方面，榮獲省級互聯(lián)網(wǎng)標桿工廠、省級5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用等榮譽。1.2痛點問題從礦業(yè)機械自身來看，各產(chǎn)品譜系均存在國內(nèi)市場的直接競爭和海外高端產(chǎn)品的壟斷，要求礦業(yè)機械企業(yè)的信息化、數(shù)字化能力不斷提升，從產(chǎn)品制造商向解決方案提供商轉(zhuǎn)型進行深度實踐探索。從礦山行業(yè)角度，國家大力推進礦山領(lǐng)域數(shù)字化、智能化和綠色化，但是礦山開采一般地處偏遠，工況施工環(huán)境惡劣，網(wǎng)絡(luò)覆蓋差，面臨諸多問題，主要包括：安全問題亟待改善，露天礦作業(yè)區(qū)危險性高，存在設(shè)備運輸、塌方、滑坡等安全事故；生產(chǎn)亟需降本增效，礦山工作環(huán)境惡劣，人工操作已失誤或作假，換班待機時間長，設(shè)備、人力管理成本高，能耗不可控；系統(tǒng)數(shù)據(jù)孤島嚴重，各個系統(tǒng)接口難以統(tǒng)一運維管理，數(shù)據(jù)難以流通，不利于智慧礦山統(tǒng)一的管控。技術(shù)簡介為解決礦山痛點，徐工礦機聯(lián)合徐工漢云技術(shù)股份有限公司（以下簡稱徐工漢云共同開展礦山智慧管控平臺項目的調(diào)研、開發(fā)、實施工作，利用IOT、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、5G等技術(shù)，搭建智慧礦山綜合管理平臺。實現(xiàn)生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)深度融合，助力礦企打造生產(chǎn)過程自動化、安全監(jiān)控數(shù)字化、企業(yè)管理信息化和信息管理集約化的新一代的智慧礦山。2.1項目方案2.1.1平臺整體架構(gòu)平臺總體分為邊緣層、IaaS、PaaS、SaaS四大部分，邊緣層是用于接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)來自現(xiàn)場層的數(shù)據(jù)流，采用自主研發(fā)車載終端負責(zé)采集環(huán)境信息、位置信息和車身工況信息，提供智能感知；IasS是服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)；PaaS層分為業(yè)務(wù)中臺、數(shù)據(jù)中臺、IOT和容器層；SaaS主要為前端業(yè)務(wù)功能展示，可將數(shù)據(jù)對接至不同的功能系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)與共享，為業(yè)務(wù)部門進行服務(wù)。整個平臺建立在對礦山設(shè)備、環(huán)境數(shù)據(jù)充分感知基礎(chǔ)上，在業(yè)務(wù)應(yīng)用層形成對生產(chǎn)管理、成本管理、安全管理等核心模塊。2.1.2主要建設(shè)內(nèi)容2.1.2.1透明化運營管理模塊礦山現(xiàn)場工況環(huán)境復(fù)雜且地形受開采影響變化快，設(shè)備數(shù)量多，各類品種型號復(fù)雜，相關(guān)生產(chǎn)人員更替頻繁，需要大量管理人員在現(xiàn)場進行手動統(tǒng)計分析，整個管理流程繁瑣，現(xiàn)場生產(chǎn)、調(diào)度、監(jiān)管效率低、難度大且準確性難以查驗。通過運營管理模塊，提升整個生產(chǎn)運營管理的效率，降低運營成本。1）生產(chǎn)過程監(jiān)控為解決生產(chǎn)過程中的設(shè)備趟次、運距、方量計算問題，創(chuàng)新性采用RFID射頻技術(shù)、高精度定位傳感器、MESH組網(wǎng)等數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)靠挖系統(tǒng)對生產(chǎn)設(shè)備進行精準配對，并在挖機/裝載機上安裝視頻終端系統(tǒng)，結(jié)合邊緣計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，對施工過程進行實時監(jiān)控計算，自動化統(tǒng)計任一設(shè)備單趟產(chǎn)出、趟次，通過自動統(tǒng)計裝運車數(shù)和方量生成可視化報表，為施工方提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)，助力礦山少人化建設(shè)。2）車輛調(diào)度管理為合理化安排現(xiàn)場設(shè)備，適應(yīng)采礦生產(chǎn)過程中情況的變化，實現(xiàn)對卡車、挖機等設(shè)備的位置及工作狀態(tài)的實時跟蹤、判斷、顯示，根據(jù)礦方生產(chǎn)計劃，通過減少礦山車、鏟的非生產(chǎn)性的怠滯時間，從而達到降低生產(chǎn)成本或節(jié)省投資費用的目的。3）三維測繪輔助管理受連續(xù)性生產(chǎn)影響現(xiàn)場地形變化快，方量核驗工作困難大，目前通過不定期無人機航拍點云數(shù)據(jù)的處理，直觀了解礦區(qū)情況，提供礦區(qū)地理環(huán)境，土方變動等準確信息，輔助礦山CAD圖紙接入、駕駛軌跡數(shù)據(jù)，可自動識別挖填方施工邊界線，用來對方量、運距自動計算，保證了對現(xiàn)場設(shè)備有效監(jiān)控和生產(chǎn)過程的有效核驗。4）人員安全管理礦山施工強度大，12小時一班的連續(xù)作業(yè)，駕駛員輪班工作普遍，項目經(jīng)理、車隊長如何精準掌握駕駛員與操作設(shè)備的關(guān)聯(lián)以及生產(chǎn)過程的人員安全監(jiān)測，通過高清攝像頭、AI智能硬件等實現(xiàn)對人員的管為保證現(xiàn)場生產(chǎn)過程中的人員管理，尤其是涉及到現(xiàn)場安全，開發(fā)基于AI的視頻監(jiān)控，對疲勞駕駛等異常駕駛進行自動化告警和記錄。同時，利用設(shè)備傳感器記錄，對司機的不良操作行為進行模式識別。2.1.2.2全生命周期設(shè)備運維管理礦山開采需要各類設(shè)備全年全天候24h運轉(zhuǎn)，對設(shè)備可靠性要求高。通過終端實時回傳工況數(shù)據(jù)至徐工漢云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，采用邊緣端與云端實時數(shù)據(jù)ETL，圍繞單臺設(shè)備的各類傳感器數(shù)據(jù)實現(xiàn)多維度分析挖掘，通過與CRM、PMS等系統(tǒng)中涉及的服務(wù)、備件模塊集成、聯(lián)動，提供了包括巡檢保養(yǎng)提醒、故障報警提醒、預(yù)防性維護提醒等功能。提高設(shè)備出勤率，增加設(shè)備使用壽命和可動率，為礦山持續(xù)高效生產(chǎn)提供保障。2.1.2.3穿透式成本管理由于礦山開采施工過程復(fù)雜，設(shè)備、人員各類成本需要手動采集和計算，效率及準確率均較低。打造基于智能終端實現(xiàn)了各品類機械實時采集回傳計算，可針對任一設(shè)備、員工任一班次的工時、里程運距、燃油消耗等礦方成本管理核心指標自動統(tǒng)計，精度達到99%以上，實現(xiàn)單臺設(shè)備統(tǒng)計匯總?cè)芷诘哪芎摹⒕S保、備件更換、人員開支等成本的計算，同時，可集成項目施工方的ERP進行集成，實現(xiàn)礦山施工項目的業(yè)財一體化。2.1.2.4數(shù)字化礦山運營集控中心打造客戶數(shù)字化礦山運營集控中心，對客戶項目分布、實際過程分層分級監(jiān)控。通過設(shè)備分布駕駛艙，對客戶的設(shè)備保有量、產(chǎn)量等核心信息整體展示。針對單一項目，利用無人機測繪和關(guān)鍵場所的3D地圖還原對現(xiàn)場地形重建，疊加人員、設(shè)備軌跡、設(shè)備運維信息，實時監(jiān)控項目進度。通過集控中心將現(xiàn)場管理各項目各部門“化零為整”，集中監(jiān)控，達到無人值班、少人值守目的。主要特點關(guān)鍵技術(shù)難點和創(chuàng)新點1）基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的算法研究，實現(xiàn)核心指標高準確率與穩(wěn)健性對工況數(shù)據(jù)進行實時ETL，利用多模高頻數(shù)據(jù)融合技術(shù)、基于實時海拔變化的趟次預(yù)測以及基于大數(shù)據(jù)的異常檢測算法，完成多種礦山開采產(chǎn)量自動統(tǒng)計和上報功能開發(fā)，實現(xiàn)核心指標的高準確率與穩(wěn)健2）自動化現(xiàn)場數(shù)據(jù)管理，保證數(shù)據(jù)的高可靠性和集成性通過跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)通過統(tǒng)一平臺的數(shù)據(jù)匯總管理，支持海量數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析及查閱，生產(chǎn)、運營等多維數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可按班組輸出單臺設(shè)備、單人生成多維度報表，基于實際業(yè)務(wù)的作業(yè)效率分析、運營核驗分析、歷史數(shù)據(jù)分析。3）三維實景的智慧生產(chǎn)監(jiān)控，實現(xiàn)遠程現(xiàn)場高效管理利用無人機技術(shù)，實現(xiàn)礦區(qū)三維實景地圖，通過對生產(chǎn)設(shè)備實體的軌跡矯正，恢復(fù)現(xiàn)場工況情況。通過對點云數(shù)據(jù)監(jiān)測兩期點云體積的變化情況，同時，礦區(qū)數(shù)據(jù)大屏可實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計輸出、故障及預(yù)警信息實時推送。4）高靈活可擴展的平臺架構(gòu)，滿足不同客戶需求自研硬件終端加SAAS化部署方案，可以根據(jù)現(xiàn)場情況靈活配置。對礦山設(shè)備生產(chǎn)管理系統(tǒng)有需求的客戶，除徐工礦機自有設(shè)備外，可將集團其它公司設(shè)備及其它品牌（三一、卡特等）設(shè)備都可以在本系統(tǒng)2.2應(yīng)用特點2.2.1項目應(yīng)用行業(yè)及場景項目主要針對露天煤礦、有色金屬礦業(yè)開采行業(yè)，針對現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)場生產(chǎn)管理難度高、生產(chǎn)成本難計算以及設(shè)備運維管理難監(jiān)測等問題，通過該智慧礦山管控平臺，實現(xiàn)對設(shè)備的透明化管理，設(shè)備的全生命周期運維以及成本的精細化管理。近兩年項目廣泛應(yīng)用于各項目中，包括但不限于新疆哈密某露天煤礦、內(nèi)蒙古某煤礦、西藏巨龍銅業(yè)有限公司精益化生產(chǎn)項目等。2.2.2實施方案整體實時方案采用敏捷開發(fā)模式，以客戶為中心，以數(shù)據(jù)治理為抓手，整體實施分為五步：第一步，現(xiàn)場需求調(diào)研，獲取不同角色客戶的真實訴求；第二步，軟硬件實施方案確定，完成相應(yīng)的定制化開發(fā)和升級；第三步，試點實施，在試驗場完成硬件改造、軟件原型的聯(lián)動調(diào)第四步，完成項目上客戶現(xiàn)場實際工況的調(diào)試，部署上線；第五步，將新模式及成果推廣到其它行業(yè)與場景下。落地應(yīng)用效果智慧礦山管理系統(tǒng)是為工業(yè)領(lǐng)域大型礦山施工提供管理和監(jiān)測的數(shù)智化工作平臺，可實現(xiàn)大型挖裝運輸破碎裝備的互聯(lián)及遠程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測、效率監(jiān)控與分析、實現(xiàn)裝備的全生命周期健康管理，幫助大型施工客戶減少裝備閑置和無效利用，提高生產(chǎn)效益，推動礦山施工企業(yè)實現(xiàn)“數(shù)字化”、“智能化”的轉(zhuǎn)型發(fā)展。1）作業(yè)效率提升根據(jù)車輛當前作業(yè)狀態(tài)，可以在線合理規(guī)劃車輛運行路線和作業(yè)人員調(diào)度，確保車輛運力最大化，724小時實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，提供運輸過程中的全監(jiān)控，異常情況實時報警確保車輛及貨物的在途安全，提高設(shè)備出勤率10-15%。通過智能終端采集設(shè)備的當前位置、工作狀態(tài)，準確分析車隊的設(shè)備利用率及閑置情況，為運輸作業(yè)的科學(xué)調(diào)度提供依據(jù)；通過設(shè)備工作狀態(tài)、作業(yè)路線，分析統(tǒng)計設(shè)備與人員的作業(yè)時長、作業(yè)里程、作業(yè)趟次等，為工作量統(tǒng)計分析提供數(shù)據(jù)支撐，指標計算準確率平均95%以上，關(guān)鍵核心指標準確率達到99%以上；通過員工績效綜合評估分析駕駛員能力，有效提升駕駛員作業(yè)效率，整體提升作業(yè)效率18%。2）設(shè)備維修效率提升通過CRM、PMS等有關(guān)服務(wù)、備件庫等服務(wù)資源的接入，為車輛提供精準的售后服務(wù)網(wǎng)點位置和備件儲備信息，實現(xiàn)快速完工，提供運輸過程中的全監(jiān)控，全方位保障運輸時效，高效率、高質(zhì)量的完成客戶生產(chǎn)計劃，提升客戶滿意度，2h接單率達到95%以上，80%的備件能在24h完成更換。一站式數(shù)字化服務(wù)，圍繞項目設(shè)備和人員安全，實現(xiàn)多維度監(jiān)管，綜合設(shè)備維修效率提升5-10%。3）降低經(jīng)營成本利用大數(shù)據(jù)離線+實時分析技術(shù)，詳細記錄設(shè)備作業(yè)情況、加油記錄等，綜合油耗成本降低5-10%，同時，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的精益化管理，降低相關(guān)管理成本20%以上，提高人員效率10%-20%。通過對人員安全的監(jiān)控，有效降低了人員生產(chǎn)過程產(chǎn)生的風(fēng)險概率。4）提升客戶數(shù)字化能力包含數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)開發(fā)、數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)治理相關(guān)產(chǎn)品及功能以及標準元數(shù)據(jù)體系建設(shè)方法論，聚焦企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，深挖數(shù)據(jù)價值，提升企業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)力。該平臺覆蓋了大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲與計算、數(shù)據(jù)集成、任務(wù)開發(fā)、分析查詢、數(shù)據(jù)管理及項目管理等企業(yè)級大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景。圍繞完整性、準確性、一致性、及時性監(jiān)控分析數(shù)據(jù)質(zhì)量問題、提升企業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過大數(shù)據(jù)分析對生產(chǎn)運營進行統(tǒng)計分析，為決策規(guī)劃提供數(shù)據(jù)依據(jù)。3.3推廣價值除露天礦山產(chǎn)業(yè)鏈外，在大型基建、大型物流、應(yīng)急救援等行業(yè)或領(lǐng)域，同樣存在跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合困難，對大型設(shè)備、工作人員的實時監(jiān)控、生產(chǎn)過程的跟蹤、安全管控、精益化管理等管理痛點。可以在該技術(shù)架構(gòu)、業(yè)務(wù)架構(gòu)和數(shù)據(jù)架構(gòu)體系下，完成系統(tǒng)的整體推廣和個性化配置，該平臺具有的SAAS化部署和個性化定制的方案，目前已在其它行業(yè)有所開展，并產(chǎn)生了一定的實際價值。在以建設(shè)“江銅集團世界煉銅標桿工廠”為目標的項目中，依托于平臺建設(shè)所涉及的硬件基礎(chǔ)和平臺架構(gòu)，基于漢云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，在智能物流板塊打造智慧供應(yīng)鏈管理平臺，使工作量減少80%重復(fù)與問題數(shù)據(jù)量減少70%人員工作效率提升80%財務(wù)結(jié)算效率提升60%。在服務(wù)國家應(yīng)急管理局“應(yīng)急裝備綜合信息大數(shù)據(jù)智能服務(wù)系統(tǒng)”項目過程中，通過對項目的遷移，有效的整合應(yīng)急消防資源，實現(xiàn)救援資源一體化、指揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、指揮調(diào)度科學(xué)化、動態(tài)信息實時化，綜合效率提升15%-20%。未來發(fā)展規(guī)劃作為徐工礦機從單純出售產(chǎn)品向出售“產(chǎn)品+服務(wù)”轉(zhuǎn)變戰(zhàn)略的重點布局，智慧礦山管控平臺旨在幫助傳統(tǒng)采礦企業(yè)從實體采礦延伸到“智慧無人采礦”的變革，帶動智慧礦業(yè)數(shù)字化發(fā)展。實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)、運營管理等環(huán)節(jié)安全、高效、經(jīng)濟、綠色的礦山。1）無人駕駛與智能卡調(diào)系統(tǒng)，助力礦山無人化開采露天礦山生產(chǎn)環(huán)境惡劣，環(huán)境工況復(fù)雜，作業(yè)和管理人員在施工現(xiàn)場危險系數(shù)高。實現(xiàn)礦山的少人化到無人化是智慧礦山建設(shè)的未來方向，是全球礦山高質(zhì)量發(fā)展的必經(jīng)之路。作為礦山設(shè)備提供商，專業(yè)的礦山機械設(shè)備是為智慧礦山管理平臺建設(shè)的內(nèi)在核心壁壘，加大露天礦山無人駕駛鉆機、礦卡、挖掘機的開發(fā)，實現(xiàn)鉆、挖、鏟、運、卸從分別無人化到協(xié)同無人化，實現(xiàn)成套化無人開采設(shè)備的聯(lián)動配合作業(yè)。并通過5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實時完成基于智慧礦山管控平臺的無人駕駛設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和處理，在當前的卡調(diào)模塊基礎(chǔ)上，形成基于海量數(shù)據(jù)實時計算的智能卡調(diào)系統(tǒng)，助力礦山向無人化及綠色化發(fā)展。2）5G+AR/VR助力全球化客戶服務(wù)升級由于礦山開采設(shè)備價值高、技術(shù)含量高，對設(shè)備的維修保養(yǎng)提出更高的要求，對于偏遠地區(qū)以及海外礦山開采項目設(shè)備維保欠缺