5 管理数字化

1 5 矿山管理数字化

矿山企业数字化管理是以矿山企业发展战略为方向, 针对矿山企业的自然资源、产业资源、人力资源、技术资源、市场资源设置及运作现状, 在分析、重组、确认它们的科学性、规范性、可行性的基础上, 以计算机网络技术为基础、以管理应用软件开发为核心, 建立矿山企业的管理信息系统。数字化管理的技术手段有利于扁平化、网络化企业组织, 充分实现企业信息的服务与共享。对于矿山联合企业而言, 数字化管理是“管理创新”的重要内涵和先进手段, 是在整合现有企业信息系统的基础上, 能够进一步理顺供应链的物流、资金流和信息流, 对保证企业持续、稳定地发展有着重要的意义。

5.1 矿山数字化管理特点、应用现状、趋势

5.1.1 数字化管理特点

数字化管理是指利用计算机、通信、网络、人工智能等技术, 量化管理对象与管理行为, 实现计划、组织、协调、服务、创新等职能的管理活动和管理方法的总称。

数字化管理有两层基本涵义: 一是企业管理活动的实现是基于网络的,

即企业的知识资源、信息资源和资产可数字化;二是运用量化管理技术来解决企业的管理问题,即管理的可计算性。

数字化管理的前提是在计算机软硬件和网络技术的支持下, 为了获取、存储、检索、分析和显示空间数据及其相关的属性数据而建立起来的地理信息系统( Geographic Information System —GIS) 。GIS 的主要特点:

（1）强大的图形处理功能。从图形学的角度, GIS 实质上是—种便于计算机处理和网络传输的数字化地图或图纸, 可以方便地对空间数据进行输入、编辑、显示、查询、空间分析和输出打印, 也可以利用三维动态仿真技术, 对各种要素实现仿真模拟, 构造一个符合实际的模拟空间, 展现各种地物之间复杂的时空关系。

（2）各类数据构成一个有机的整体。GIS 不但包括各种要素分布的空间数据, 也包括这些要素的属性数据, 如, 生产资源的规格、材质、维修记录、事故的应急预案等, 而且空间数据和属性数据之间是一种密切的对应关系, 空间信息和属性信息形成—个有机的整体。通过检索空间数据可查询相应属性信息,

通过检索属性数据也可以查询相应的空间信息, 避免了图形与相应的图表数据完全分离的现象, 给生产资源的全面管理带来了极大的方便。

（3）统一的数据库管理系统。空间数据具有特殊的数据结构。建立满足GIS

软件和实际情况的数据模型, 借助这一模型将空间数据加入到关系数据库管理系统中。这样, 使得大规模的管理信息系统与空间数据技术一体化成为可能, 2 便于各种系统的集成和信息共享。

（4）独特的空间分析功能。空间分析是GIS最主要的特色。GIS 系统可以利用其空间数据库和属性数据库, 结合高效的算法进行空间分析。如对距离某一事故地点一定范围内各种空间要素的搜索, 并对相关的信息进行统计分析,

为事故处理提供所需要的信息; 选矿厂某处管道破裂后可以迅速提供其影响范围, 并提供应急预案等。

5.1.2 数字化管理应用现状

 国外矿山企业的应用现状

进入20 世纪90 年代以来, 国外的许多矿山企业意识到企业的数字化管理与企业生产和决策有着密切的关系, 开始利用GIS 技术对矿山企业信息资源进行管理。国际上一些大型露天矿山(包括我国的平朔、霍林河矿区) 已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘计划, 并与企业其它数据库集成, 对矿产资源、各类设备、管网和用地等生产资源进行统一管理, 形成动态管理与遥控指挥系统,

使企业生产资源等方面的管理水平得到了明显的提高。此外, 专家系统、神经网络、模糊逻辑、自适应模式识别、遗传算法等人工智能技术、GPS 技术、并行计算技术、射频识别技术以及面向岩石力学问题的全局优化方法、遥感技术等已在智能矿山地质勘探调查与测量、智能矿山设计、智能矿山开采、计划与控制、矿山灾害遥感预报等研究领域得到应用。

 国内矿山企业的应用现状

我国矿山信息化建设的现状是总体水平不高, 没有形成企业信息化决策和矿业信息产业化发展的规模优势, 信息基础设施落后, 可共享的信息量少, 信息流向单一而无序。虽然, 近年来我国矿山信息化建设取得了一定规模的应用,

但在矿山勘查、规划、设计、生产、管理、全过程监控等信息化“软”领域, 与发达国家的差距较大。主要是因为重视程度不够, 没有把信息资源当作矿山的重要战略资源之—加以统筹开发和综合利用; 没有形成系统性能稳定、信息资源充足的矿山信息基础设施; 没有理解“企业信息化战略与企业发展战略匹配”的真正内涵是需要企业管理者参与到整个系统的设计和实施中去, 将管理思想与IT 技术充分结合。

矿山企业数字化管理是一个以“管理为主、IT 为辅”的企业重组改制的系统工程, 要把提升管理水平贯彻始终。正所谓: “管理出题, IT应答, IT 的成功应用再推动管理向前发展”。只有这种互动式推进的过程才能整体提升企业管理水平。 3 5.1.3矿山企业数字化管理的发展趋势

我国利用GIS 技术对矿山企业生产资源的数字化管理工作只是刚刚起步,

无论是在技术上还是在应用上, 都比较单一。从国外的情况来看, 矿山企业的生产资源数字化管理已开始向高度综合化的方向发展, 即通过数字化技术、网络技术、人工智能和可视化技术建立生产资源的大型分布式数据库, 并与企业内部的各种数据库集成, 全方位地对企业生产资源进行管理和优化,形成一个集数据的采集、传播、分析、表达于一体的矿山企业信息化网络, 为矿山企业的科学管理、决策和可持续发展提供服务和支持。

中国矿业大学等单位相继开展了采矿机器人、矿山地理信息系统、三维地质模拟、矿山虚拟现实、矿山GPS 定位等方面的技术开发与应用研究。随着实时矿山测量、GPS 实时导航与遥控、地理信息系统管理与辅助决策和三维地质

模拟的应用, 矿山企业将逐步实现数字化管理,最终建立“数字矿山”。

矿山企业不同于其它企业, 其生产作业场所既有地下, 也有地面, 而且地下与地面工程互相联系、动态变化。因此, 矿山企业数字化管理建设是一项复杂、庞大和长期的系统工程, 战略规划一定要从全局考虑, 具体实施可以从局部一点点地做起, 分阶段逐步建设。

5.2 矿山企业数字化管理的运行模式

根据矿山实际情况, 基于网络的矿山企业数字化管理组织运行模式是在企业内部通过局域网把各个部门联系起来(见图5－1) , 在企业外部通过Internet

与生产相关企业进行信息交流(见图5－2) 。这种组织运行模式在企业内部通过建立信息中心统一管理信息, 各个部门根据自身权限在此获取、发布所有与生产运作相关的信息。

以矿山企业生产资源管理为例说明其体系结构。矿山企业生产资源种类繁多, 主要可以分为矿产资源、土地、运输线路、管线、主体设备、贮矿场、安全设施、基础设施、仓库和建筑物等类, 每一类资源有大量的信息资料。这些资源分别由不同的部门、单位管理与使用, 但不同部门和单位之间在生产资源的使用与管理上又有着各种联系, 对这些资源进行数字化管理就要求系统有一个合理的体系结构。

矿山企业生产资源数字化管理的体系结构可分为4 个部分, 即, 生产资源实体、生产资源数据中心、GIS 应用系统和办公自动化。彼此之间关系密切, 构成一个信息管理与交流的整体(见图5－3) 。在矿山企业生产资源数字化管理体系结构中,是以生产资源实体为核心,以生产资源数据中心的建立为基础,GIS

应用系统的建立是关键,实现企业办公自动化是企业数字化管理的目标。 4

图5－1 企业内部数字化管理运行模式

图5－2 企业间数字化管理信息交流运行模式

图5－3 矿山企业生产资源数字化管理体系结构 5 5.3 数字化管理应用

5.3.1 矿石质量－计量信息管理系统

矿石质量- 计量信息管理系统是公司数字化管理体系的一个重要组成部分。该系统实现了采选生产全过程质量与计量的自动监控和全过程数据采集,

提高了生产管理的准确性和实时性, 减少了由于人为因素及各种外界因素造成的质量- 计量误差。弓长岭矿业公司是国内冶金矿山首家将远距离射频识别(有源) 技术用于铁路自卸矿车车号识别, 在无人监控的情况下及时、真实、无误地反映出重要的生产工序实际运行情况。

系统采用B/ S 架构, 由露天铁矿数据采集系统、井下铁矿数据采集系统、选矿厂数据采集系统和公司管理网络4 个部分组成。通过光纤网络将各数据采集系统采集到的数据实时地传递到公司管理网服务器, Web 服务器将传递到的数据进行存储和加工, 并形成报表, 使数据查询始终保持及时和准确, 管理网上的用户可以随时进行查询和浏览。

系统设有多路监控图像(具有计算机存储功能) , 实现重要生产部位的在线实时监测。系统的主要功能包括11 个出矿部位的装矿监控、铁路自卸矿车动态管理、重载自卸矿车的动态称量、出矿部位杂石量的自动计量、根据各出矿部位的矿石品位及出矿量实现重载自卸矿车自动匹配、选厂矿石品位的数据采集以及选厂铁精矿输出的计量。系统由安装在自卸矿车上的远距离射频识别电子标签和安装在各部位的阅读装置、轨道衡、核子秤以及分布式计算机网络组成, 见图5－4 。

5.3.2 选矿厂供水综合管网信息管理系统

弓长岭矿业公司选矿厂始建于20世纪50 年代, 经过扩建和不断地技术改造,

目前, 选矿厂的供水管线十分复杂, 加之技术图纸管理不善, 传统以图纸为主的人工管理模式, 已不能满足企业对供水综合管网管理的需要。因此,有必要建立“选矿厂综合管网信息管理系统”,对综合管网进行数字化管理。在建的管理系统是以地形图为基础, 以各类管线、管件和管架的空间数据和属性数据为核心,利用地理信息系统、计算机图形、数据库、信息可视化、通信及应用电子技术, 建立供水综合管网信息管理系统, 见图5－5 。 6

图4 矿石计量监控拓扑图

图5 选矿厂供水综合管网信息管理系统 7 系统的主要功能

（1）集成选矿厂供水综合管网分布图和各种管线、管件、管架的信息资料;

（2）可以通过信息查询、平面图、剖面图和立体图制作, 为管线的维护、施工和管理提供全面、准确、实时的数据和图件等信息;

（3）通过自动布线和各种统计分析、空间分析等功能, 为领导部门提供辅助决策;

（4）通过与实时数据采集系统的集成, 实现对管道流动介质的实时监控和管理;

（5）通过管线安全分析方法, 实现安全状况等级评定, 预报事故隐患, 提供应急事故处理预案, 保证企业的安全生产。

5.4 矿山企业数字化管理体系的的实施

 总体规划, 分步实施。矿山企业实施数字化管理是一个庞大的系统工程,

它是对各类资源进行有效管理的重要手段, 同时, 也将为矿山企业中长期发展战略的实施提供技术支持。因此, 需要仔细研究和制定总体的发展规划, 分期分步实施相关项目, 减少重复投资, 并从根本上实现系统之间的信息交换与共享。

 坚持以企业经济效益、安全生产为原则。矿山企业数字化管理是提升企业综合实力的重要组成部分, 其目的是为了提高企业的管理水平和效率, 保证安全生产, 进而获得更好的经济效益。项目建设—切以经济效益、安全生产和可持续发展为出发点。只有这样, 各类资源的数字化管理才能体现其应有的价值。