攀钢矿业公司5G智能采矿项目管控中心。
攀钢记者站 姜建国 胡毅
2月27日,鞍钢集团第四届“数字鞍钢·数字生态”现场推进会在攀钢举行。
攀钢5G远程采矿项目成为本次会议的高频词。华为全球技术服务部等专家纷纷以此为案例阐述矿山数字化转型路径,与会嘉宾亲眼见证采矿工人坐在远程操控座舱内,手握操纵杆,对屏幕上的矿山一顿“猛攻”,钻孔、抓取、转向、放置……不一会儿,矿石就堆满了矿车,远程采矿就像打电玩。嘉宾们纷纷点赞攀钢5G远程采矿做法,评价其为一场伟大的变革,值得国内冶金露天采矿企业借鉴与推广。
“变革”的背后,是脱胎换骨般的巨大变化。干部职工思想观念怎么转变?固有的采矿模式如何打破?现有的设备如何改造?在直面问题中,攀钢拉开了5G远程采矿项目波澜壮阔的变革序幕……
◆矿山之痛
作业环境受地理环境、气候影响,安全生产面临挑战
攀钢朱兰铁矿位于四川省攀枝花市东区,在雅砻江与金沙江交汇处,共有朱兰和尖山两个采区,其中朱兰采区为露天开采,尖山采区为地下开采,是攀钢主要的原料供应基地之一。自20世纪60年代开工建设以来,已累计完成采剥总量14.83亿吨,输出矿石5.01亿吨。成绩,是采矿工人一铲一铲挖出来的,也是用汗水换来的。攀枝花市全年日照时间可达2700小时,高温季节朱兰铁矿采场的地表温度可达50摄氏度以上。夏季高温,是每位采矿工人必经的一道难关。
朱兰铁矿采运作业区电铲丁班班长姚仕建已经开了26年的电铲车,对炎热的采矿环境有着切身感受。“铲车驾驶室是铁皮房做的,在室外烈日炙烤和室内发电机散热的双重夹击下,驾驶室如同蒸笼,电风扇吹出的风都带着一股热气。”姚仕建说。过去,每年夏天他都为湿疹苦恼,随着作业环境不断改善,驾驶室从风扇换成空调,问题终于被解决。姚仕建还记得多年前目睹的巨石滚落场景,“那时候觉得,要是能自动采矿该多好!但说出来自己都觉得是白日做梦,谁能想到今天竟然实现了。是5G远程采矿项目,让我们告别了‘苦脏累险’。”
5G远程采矿项目正是一个做梦、追梦、筑梦、圆梦的过程。对此,攀钢5G远程采矿项目主要负责人、攀钢矿业公司企业管理部黎一冰感受颇深。“今天的朱兰铁矿是由曾经的朱家包包铁矿和兰尖铁矿整合而来。那时候采矿工人年轻力壮,在岗人数也很多,设备的使用主要依靠操作工人的经验。”黎一冰说,随着企业人力资源深度优化,采矿职工队伍变得更加精干,当年20多岁的采矿工人也步入中年,未来5年将有三分之一的人员退休,矿区面临人手紧张的问题,企业技术升级需求迫切。
实际上,随着时间推移,变化的不只是职工队伍,还有采矿环境。目前,朱兰铁矿露天采场进入深坑开采,开采强度越来越大。变革,是企业可持续发展的需要,也是贯彻落实党的二十大精神和《中国制造2025》要求的需要。
抢抓时代机遇,鞍钢集团出台《数字鞍钢建设方案》,将数字矿山列为八项重点任务之一。“攀钢矿业公司作为数字矿山实施单位之一,深感责任重大,使命光荣。”攀钢矿业公司相关负责人高文远表示,按照数字鞍钢“提升自动化、健全信息化、推进数字化、探索智慧化”的指导思想,该公司沿着“矿石流”维度,明确从“离散作业向连续作业转变”的精益生产总体思想;沿着数据流维度,构建数据治理体系,深度挖掘数据价值。双流融合,最终形成“智能采矿”“智能选矿”和“智慧管理”三个方面的主要建设内容,共规划20个与智能采矿相关的重点项目。
这注定是该矿史无前例的重大变革,每一步都需要精心布局、运筹帷幄,每一步都需要谋定后动、蹄疾步稳,每一步都需要踏石留印、抓铁有痕。特别是朱兰铁矿“5G远程采矿”项目,作为智能采矿的试点项目,得到鞍钢集团的高度重视。鞍钢集团党委书记、董事长谭成旭现场调研朱兰铁矿5G远程采矿项目时强调,要加快落实“双核”战略,加快数字化建设,狠抓5G智能采矿等项目攻坚,为鞍钢集团建设世界一流企业作出贡献。
◆探索之艰
多学科、多领域、多厂商高度集成,共同开展5G远程穿孔、采掘、运输智能化应用研究
2021年11月,朱兰铁矿5G远程采矿项目正式启动。攀钢携手华为、中国移动攀枝花分公司、创远高新、伯镭科技等生态伙伴,攀钢数字化部、矿业公司企业管理部、星云智联,以及朱兰铁矿分公司、采运作业区相关负责人,钻机、电铲、矿卡车司机组成联合攻关团队,在朱兰铁矿机关文化中心大楼一楼,开启夜以继日奋战模式。他们以朱兰铁矿为应用场景,率先在冶金矿山探索实践5G远程采矿,着力解决矿山行业数智化转型的痛点和难点。
这是一场多学科、多领域、多厂商高度集成的大会战,每一个参战方都憋着一口气,一定要力保项目取得成功。只有成功,才能打消部分干部职工对5G远程采矿项目的疑虑,为鞍钢集团打造智慧矿山积累经验。
然而,项目实施难度也是实实在在的。近年来,国内同行企业都在探索露天智能采矿,但大多仅限于穿孔、爆破、铲装、运输等单点作业,穿、采、运全流程的智能化作业并未打通,而攀钢5G远程采矿,就是在实现钻机、电铲、矿卡车单点智能化作业基础上,打通穿、采、运全流程的智能化,以此改善采矿工人作业环境、提升本质化安全和作业效率,项目难度可想而知。
要实现这一目标,必须推动矿山工程技术与网络通信、信息技术融合应用。面对这一极其复杂的系统工程,攀钢矿业公司聚焦移动装备远控化、采面作业少(无)人化等维度,梳理业务,提出需求;华为从架构层面入手,明晰了应用层、物理层、网络层、信息管理层的目标任务;中国移动攀枝花分公司搭建5G专网、5G边缘数据中心等新型基础设施,探索实施2台矿卡车、1台电铲、1台牙轮钻机智能化改造,修建了远程操作中心……
每一项工作的推进,都是摸着石头过河。以5G基站建设为例,基站位置的最佳选择方案需要靠近采矿现场,但由于地形复杂、边坡不稳定等现状,团队不得不反复调整基站位置,最终通过增加拉远站补强信号等手段,确保5G网络长期稳定运行和矿区设备不间断连续作业。
在矿用车智能化改造过程中,为支持人工驾驶、遥控驾驶与自动驾驶三种模式,规避撞车、翻车等风险,联合攻关团队对电源、灯光、油门、换挡、制动、转向、举升,以及矿卡作业监测、矿卡环境感知、智能算法支持、融合定位、避障检测和安全监控等进行了智能化改造。但改造后的矿用车在行驶过程中,始终左摇右摆,不能按指令正确行驶,仅解决这一问题,就耗时一个月。据统计,5G远程采矿项目累计突破了钻机扶杆机构改造、矿用车转向偏移等370项技术难题。
技术攻关难,采矿工人适应远程采矿新模式也难。“缺乏现场体验,操作不习惯。”“视觉差,看得不真实。”“操作不熟练,对于突发情况不能第一时间判断……”这是5G远程采矿,带给朱兰铁矿采运用业区矿卡司机唐勇、钻井司机谢超、电铲司机姚仕建的初体验。但随着不断改进和技术升级,远程操作的故障率越来越少,司机操作也越来越顺手。
“一点一滴的进步,来自群策群力。”黎一冰介绍。在项目建设期间,鞍钢集团和攀钢主要领导深入现场听取汇报、寻问需求、指导工作,极大地鼓舞了团队成员士气;攀钢矿业公司班子成员多措并举为项目顺利推行创造条件,朱兰铁矿分公司和采运作业区的干部职工在设备改造和相关方安全管控等方面给予极大支持,项目测试期间管理人员和职工随叫随到,毫无怨言。华为项目代表还派来了拍摄团队深入攀钢朱兰铁矿采访、拍摄,把数字攀钢的新理念、新方案介绍给了全世界。
2022年12月10日,朱兰铁矿5G完程采矿项目通过有色金属协会等外部专家的验收,并投入实际生产应用。
◆成功之喜
开创国内冶金矿山智能采矿先河,实现生产现场少人化和无人化本质安全,构建全新生产模式
2022年世界移动通信大会(MWC2022)上,攀钢5G远程采矿项目作为“中国5G垂直行业应用案例”向全球展示,讲述冶金矿山的“中国方案”,这在国内冶金矿山领域尚属首例。
荣誉,见证实力。攀钢5G远程采矿项目打通了复杂环境下“穿-铲-运”远程协同无人化采矿工艺技术。通过对比国内外智慧矿山建设情况,攀钢5G远程采矿项目实现“3项首创”和“2项领先”,即,世界首创冶金矿山穿采运现场作业无人化、世界首创5G云网融合应用于露天采场无人化、国内首创高温电磁环境露天采场无人化,有人、无人车铲混合编组作业国内领先和电铲、钻机自动卷缆技术综合应用国内领先。
——单体设备效率达到甚至优于现场作业,构建新的生产模式。其中,钻机远程自主作业效率已经达到人工操作的110%,具备月钻孔长度8640米的能力,而人工操作月产最大长度仅5000米;电铲远程操作单体设备效率与现场人工操作相当,具备月产33万吨生产能力,而人工操作最高月产量仅17万吨;矿卡车单体效率与现场驾驶持平。
——盘活人力资源,实现降本增效。1名钻机司机可同时远程操控2至3台钻机,1名电铲司机可轮流远程操控多台电铲,1名矿卡车司机可同时远程管控2至5台矿卡车;司机远程操作牙轮钻机打孔时间较人工操作缩短10分钟,且钻头使用寿命提高1倍以上;远程操控让人员远离采场,缩短交接班时间。同时,支持错峰生产、移峰填谷,实现降本增效。
——远程采矿更安全,职工远离噪音、粉尘、塌方等危险……
5G上矿山,让职工感受到巨大变化,发自内心地支持新变革,拥抱新技术。
电铲司机姚仕建说:“5G远程采矿圆我年轻时的梦想,我也从中得到了启发,只有敢于拥抱新事物,敢于打破自我设限,才能走得更远。”
矿卡车司机唐勇说:“原本以为自己要在矿山运一辈子石头,没想到远程采矿让我从采场走进了办公室,工作更安全。”
牙轮钻司机谢超说:“我开了28年的钻机,见惯了钻机轰鸣和矿卡车穿梭的采场,从来没有想过我们的作业环境可以变得如此干净、安全、环保,我一定要苦练内功,把远程操控技能学习好、掌握好,不辜负企业发展给岗位带来的新变化。”
截至目前,攀钢5G远程采矿项目先后获得四川省“5G+工业互联网”标杆、四川省第二届5G创新应用大赛第二名、第五届“绽放杯”四川赛区一等奖,中钢协智能制造典型案例等多项荣誉,入围首届国企数字场景创新大赛决赛,获得社会各界高度关注及认可,吸引新华社、中央电视台、四川日报、中国矿业报等媒体深入朱兰铁矿采访报道。
当前,攀钢正快速开展5G远程采矿二期工程建设,深化5G远程采矿技术研究,探索无人机应用、钻孔自动取样及快速分析、AI智能铲装等技术,打造以矿山三维地质模型为核心,以生产执行系统(生产配矿模型)为“中枢”的5G全连接智能采矿模式,以实际成果支撑鞍钢集团建设世界一流企业目标加快实现。