煤炭行业两化融合发展现状及趋势

煤炭行业两化融合发展现状及趋势中国煤炭工业协会信息化分会副会长陈养才2019年8月前言能不能适应和引领互联网发展，成为决定大国兴衰的一个关键。世界各大国均把信息化作为国家战略重点和优先发展方向，围绕网络空间发展主导权、制网权的争夺日趋激烈，世界权力图谱因信息化而被重新绘制，互联网成为影响世界的重要力量。信息化为中华民族带来了千载难逢的机遇。信息化为我国抢占新一轮发展制高点、构筑国际竞争新优势提供了有利契机。当今世界，谁掌握了互联网，谁就把握住了时代主动权；谁轻视互联网，谁就会被时代所抛弃。一定程度上可以说，得网络者得天下。——习近平总书记在全国网络和信息化工作会议上的讲话01“十三五”时期是我国全面建成小康社会的决胜阶段，是适应把握引领经济发展新常态的关键时期，是抢占全球新一轮产业竞争制高点的战略机遇期。大力推进信息化和工业化深度融合，加快新旧发展动能和生产体系转换，提高供给体系的质量效率层次，对于推动我国制造业转型升级、重塑国际竞争新优势具有重大战略意义。2016年10月工信部发布《信息化和工业化深度融合专项行动计划（2016-2020年）》2019年全国工业和信息化工作会议安排2019年重点工作。02两化融合对煤炭工业高质量发展的重要意义两化融合是党中央国务院作出的一项长期性、战略性部署。十五大首次从国家战略高度提出信息化十六大提出“以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化的道路”十七大正式提出“两化融合”十八大进一步提出“两化深度融合”（中国制造2025、互联网+）十九大提出推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合（工业互联网、智能+）两化融合对煤炭工业高质量发展的重要意义两化融合的实质是：充分利用现代信息技术革命成果，促进产业结构调整和优化，转变经济发展方式，加快工业化进程，推进经济社会又好又快发展。两化融合的着眼点在于：建立现代产业体系，推进传统工业改造提升，促进产品研发、设计、生产、管理、流通等的数字化、网络化、智能化，加快培育和发展战略性新兴产业，培育和集聚经济发展新动能。两化深度融合是工业由大变强的新的制高点。两化融合对煤炭工业高质量发展的重要意义两化融合是新型工业化道路的重要内涵03我国煤炭企业两化融合发展现状两化融合是应对经济发展新时代的客观要求两化融合是促进煤炭行业转型升级的有效途径两化融合是提高核心竞争力的必然选择两化融合是推动“煤炭产业革命”的动力和引擎①②③④两化融合对煤炭工业高质量发展的重要意义03煤炭工业两化融合发展现状及趋势2018年，中煤协会开展了煤炭行业第三次两化融合发展水平评价工作。根据评价数据以及标准和规范，得出煤炭行业两化融合发展水平评价综合得分为69分，较2015年评价提高2分。根据煤炭行业两化融合评价阶段的划分标准，目前煤炭行业两化融合发展水平总体处于“中级水平阶段”，仍处于中级趋近于高级水平阶段的“过渡期”。煤炭工业两化融合发展总体水平煤炭工业两化融合发展现状两化融合，明明白白搞起来消除认识上的误区管理和技术应并重重视网络和信息安全煤炭行业两化融合发展趋势一是煤炭工业两化融合发展进入新阶段二是煤炭行业加速向数字化、网络化、智能化方向发展三是大数据、人工智能、工业互联网等新技术加速与煤炭产业融合四是煤炭信息技术服务产业体系将逐步形成煤炭行业两化融合发展趋势一、煤炭工业两化融合发展进入新阶段“十三五”及今后较长一个时期，是我国推动能源革命和煤炭行业改革与转型升级高质量发展的关键时期，煤炭传统的发展方式难以为继，两化融合为实现煤炭转型发展提供了一条新路子。习近平总书记在十九大报告中提出的“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”，为新时代两化深度融合赋予了新使命、提出了新要求、作出了新部署，标志两化融合进入了新阶段。在新时代构建煤炭工业现代化经济体系，推进煤炭工业高质量发展过程中，两化融合所扮演的角色，发展的重点，发挥的作用也在发生转变。煤炭行业两化融合发展趋势二、煤炭行业加速向数字化、网络化、智能化方向发展一是智能化生产技术快速发展。综采智能化无人开采技术已广泛适用于大采高、中厚煤层、薄煤层及放顶煤工作面，全国已经建成145个智能化采煤工作面。评价煤矿中，已有30%的煤矿明确将建设数字化、智能化、智慧煤矿作为矿井两化融合战略总目标，多数大型煤炭集团在企业内部开展煤矿智能化工作面试点，新建大型矿井智能化程度普遍较高。煤炭行业两化融合发展趋势二是信息系统建设由横向业务覆盖向纵向应用深化转变。煤炭企业对信息化系统建设更加注重实用性和统一性，系统建设逐渐从“有没有”向“好不好”转变。各大集团在完成了主要业务系统建设后，主要经历放在了系统横向功能拓展和纵向深化应用、集中统一延伸等方面。在经营管理中，大型煤炭集团主要业务系统建设已基本实现全覆盖（财务100%，安全管理100%，OA98%，销售、采购89%，人力资源82%）。生产调度过程实现集中管控的比例达到64%；集团对煤炭生产直接监测监控的比例较2014年提高15个百分点。财务系统除满足基本功能外，超过半数已具备较完整的成本核算与管理、财务分析、预算管理与控制等功能。煤炭行业两化融合发展趋势三是两化融合将推动煤炭企业管理模式、决策方式转变。两化融合推动体制机制变革作用开始显现。两化融合在推动企业组织管理的标准化、透明化、扁平化、高效化方面效果逐步显现。部分集团通过搭建财务大数据、采购大数据平台等方式，建立了财务共享中心、集采中心，打破了传统的财务、资金、采购等管理体制和模式，形成了全新的运营管理体制。随着煤炭企业两化融合程度的不断加深，煤炭企业管理方式、决策机制必将进一步发生更深层次的变革。煤炭行业两化融合发展趋势三、大数据、人工智能、工业互联网等新技术加速与煤炭产业融合新时代煤炭工业两化融合重点任务人工智能和机器人煤炭工业互联网煤炭工业大数据新模式新业态智能化无人开采三、大数据、人工智能、工业互联网等新技术加速与煤炭产业融合——煤炭工业大数据•煤矿企业数据量大，无法发挥价值。自物联网技术应用于煤炭生产各方面，各煤矿企业基础数据快速增长，但采集范围不全面，采集过程中存在数据缺失、劣质，标准不统一，缺少合理的数据分析模型等问题，导致大部分煤矿企业的数据量剧增却无法充分利用。•煤炭行业数据散乱。省级行业协会或煤炭管理部门无法获得小粒度数据，统计到的各专业数据均为汇总数据，只具有统计效力，无法进行深度分析。这些数据存在统计困难、数据失真等问题，数据种类有限，无法达到大数据应用要求。•学者力图将大数据技术应用于煤炭。多位行业学者已开始研究大数据对于解决煤炭重点问题的作用，如利用大数据进行安全管理和煤矿事故分析，甄别带式输送机故障，指导煤炭开采，设计大数据展示方案等。•各种类型的煤炭大数据中心建立。企业方面，原神华集团通过建立大数据中心助力智能矿山建设，兖矿集团建设实施了大数据示范工程，山东能源的临矿集团、枣矿集团都建设了大数据平台；产煤地区方面，山东、山西、贵州、内蒙古、云南曲靖等省区及地市纷纷建设煤矿安全生产、运销等煤炭大数据中心和平台。（一）煤炭大数据应用现状•从煤矿企业信息化现状来看，信息化水平不一，信息孤岛严重，数据量大且难以集成。•从煤炭行业特点来看，煤炭生产多位于地下矿井，情况复杂，数据多样且复杂。•从感知设备采集数据情况来看，数据产生高速且真实。•从数据分析角度来看，煤炭大数据具有高价值和行业预测性。（二）煤炭大数据的主要特征三、煤炭行业加速向数字化、网络化、智能化方向发展——煤炭工业大数据三、煤炭行业加速向数字化、网络化、智能化方向发展——煤炭工业大数据•基于大数据的煤矿智能无人开采。通过积累各类地质构造、煤岩煤质、大型采掘设备等的大数据样本，构建各类开采条件下的智能开采模型。•基于大数据的煤矿灾害预警与防治。通过积累煤矿大量监测数据样本，可探索基于大数据的煤矿事故预警方法，将大数据用于煤与瓦斯突出、冲击地压、水害、火灾等煤矿事故预警。•基于大数据的煤矿设备故障诊断。通过监测煤矿设备振动、声音、温度、功率等设备运行状态数据，研究关键设备异常状态与设备故障的关系，实现基于大数据的煤矿设备故障诊断。•基于大数据的行业运行监测与预测。通过积累煤炭市场交易数据、供需企业经营数据、港口铁路运输数据、国际大宗商品市场数据、宏观经济及下游行业运行数据等，进行煤炭需求与价格预测。•基于大数据的煤矿生产全流程一体化。通过不同时间尺度、不均匀采样，可充分挖掘设备层、过程控制层、运行优化层、生产经营管理层不同层级内与层级间的隐匿性知识，设计集全流程生产指标、运行指标、过程设定值与控制规律的优化控制方法，实现生产全流程一体化，从而降低煤炭生产的能耗与物耗，提高产品质量。（三）煤炭大数据应用展望三、煤炭行业加速向数字化、网络化、智能化方向发展——人工智能与机器人随着互联网、移动互联网、物联网的兴起，人机物互联互通成为发展趋势，数据量以及数据处理能力呈现爆炸性增长，人工智能不断取得突破性进展。一是得益于社交媒体、移动设备和传感器的大量普及，全球数据总量爆发性增长，这为以数据运算为核心的机器学习方法获得了巨大的发展空间。二是数据处理技术加速演进、运算能力快速提升。以GPU为代表的新一代计算芯片能够满足高强度、高频次、低功耗的处理需求，提升了机器学习算法的迭代速度，极大促进人工智能产业发展。三是开源推动人工智能普及化，谷歌、Facebook、IBM、Amazon、百度等巨头扎堆开源旗下深度学习平台，发挥生态力量实现人工智能数据、应用和场景的闭环。三、煤炭行业加速向数字化、网络化、智能化方向发展——人工智能与机器人（一）我国煤炭工业人工智能的主要应用领域和方向煤炭工业应用人工智能有较为广阔的前景，并且比其他行业多一重意义——如果人工智能完全取代人下井，那么就能完全实现煤矿安全生产。目前看，煤炭工业应用人工智能仍处于起步阶段。主要应用方向在以下领域：如面向井下设备的自动智能控制、下井人员行为监控、选煤生产线柔性化自组织、煤矿设备预测性维护等应用场景。三、煤炭行业加速向数字化、网络化、智能化方向发展——人工智能与机器人（二）世界煤矿机器人发展现状随着煤炭行业智能化采掘与安全化生产的持续升级，未来煤矿机器人的需求将会越来越大。据美国市场研究咨询公司GrandViewResearch的数据显示，全球煤矿机器人产业规模预计将以7.3%的年复合增长率保持增长，到2025年将达到62亿美元。三、煤炭行业加速向数字化、网络化、智能化方向发展——人工智能与机器人（三）我国煤矿机器人发展现状目前，煤炭行业推进机器人发展主要依靠政府部门大力推动，煤炭企业积极参与，高校、科研单位、技术厂商联合等多种方式进行。国务院领导同志对煤矿机器人研发应用作出了重要批示。以国家煤监局为代表的政府部门，大力推动煤矿机器人的发展，最新发布了《煤矿机器人重点研发目录》，将煤矿智能化装备纳入安全改造资金补助范围，鼓励研发应用智能采掘装备和机器人。国家能源、中煤能源、中煤科工、开滦、冀中能源、潞安、阳泉、焦煤、山东能源、兖矿、陕煤、平煤神马、伊泰等大型煤炭企业，积极参与其中，申请研发了采煤、掘进、支护、喷浆、打钻、巡检、救援等25个岗位的机器人；同时部分煤炭企业和煤矿在安全巡检、环境探测、采样检测等领域已经实际应用和配备了矿用机器人产品。科研机构、高校和相关厂商加大了研发力度，煤炭信息研究院成立了机器人协同推进中心，中国矿大开设了机器人工程专业，山东科技大学建立了机器人研究中心，中信重工、西安重装、天地科技、科达自控等企业在自主探测、机器人联动、网络化控制等部分领域陆续突破。但是，国内整体研发的实力和成果与国外相关先进水平存在差距。三、煤炭行业加速向数字化、网络化、智能化方向发展——煤炭工业互联网(一)工业互联网政策环境“工业互联网”的概念最早由通用电气于2012年提出，随后美国五家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟(IIC)，将这一概念大力推广开来。当前，我国推进两化融合的核心在制造业，制造业推进两化融合的核心在工业互联网。2017年11月，国务院出台《关于深化“互