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長期以來,煤炭作為我國國民經濟的重要組成部分,一直都是能源安全穩定供應的“壓艙石”,支撐能源結構調整和轉型發展的“穩定器”。近年來,隨著淘汰落后產能、推動生產結構優化的持續開展,煤炭產業轉型升級已經取得實質進展。

尤其在新一代信息技術與煤炭行業的深度融合的今天,加快煤炭產業智能化建設,已經成為實現高質量發展的必由之路和必然選擇。去年2月,國家發改委等八部委聯合發布《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》以來,我國煤礦行業智能化建設全面進入“加速跑”階段。但正如中國工程院院士王國法所說,我國煤礦智能化建設仍處于培育示范階段,發展還不充分、不平衡,總體水平不高,距離全面智能化還有很大差距。

為了進一步加速煤礦智能化建設,日前國家能源局、國家礦山安全監察局聯合發布的《煤礦智能化建設指南2021版》明確指出,要形成智能化煤礦設計、建設、評價、驗收等系列技術規范與標準體系,建成一批多種類型、不同模式的智能化煤礦,提升煤礦安全水平。

順應煤礦行業智能化創新發展需要,華為煤礦軍團也在致力于“重構礦山智能化,共創煤炭新價值”,通過統一的標準、統一的架構,實現行業數據、能力、知識、人才和平臺共享;并在“安全”的前提下,真正做到高效、集約的煤礦智能化發展。

“雙碳”目標下,煤礦智能化建設仍面臨五大挑戰

“十四五”規劃綱要提出,力爭2030年前實現碳達峰,2060年前實現碳中和?！半p碳”目標的提出,正在帶來一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。在這一趨勢下,盡管煤炭作為主體能源的地位不會改變,但在一定程度上也將倒逼煤炭行業必須加快綠色低碳轉型、加速實現高質量發展,這樣一來,煤炭行業對于如何智能化建設加速科技創新和產業轉型也變得更為迫切。

不僅如此,煤礦機械化、信息化、自動化、智能化的持續推進,也讓煤礦安全水平不斷提升,安全生產形勢持續穩定好轉。作為煤礦行業最大的挑戰,要解決安全問題首先要從安全架構、管理規程和作業規范等入手,這無疑離不開平臺化和數字化技術的應用。

不過,在煤礦智能化進入全面加速的新階段,要實現煤礦生產“安全、少人無人、高效”,實現煤炭行業綠色低碳轉型,為未來達成“雙碳”目標奠定基礎,我們還需要解決以下五大挑戰:

首先,缺少行業標準。在煤礦智能化建設過程中,由于缺乏指導信息化、智能化建設的標準體系,企業各個信息系統之間無法互聯互通,數據共享和流轉不暢,不僅無法發揮出信息系統應有的價值,還造成系統升級和演進困難。

其次,各種生產設備接口不統一,七國八制。在煤礦生產運營過程中,IT信息技術應用與設備OT操作技術制式多樣,跨系統集成復雜度高,IT與OT的融合問題突出;而且,生產數據沒有統一格式無法及時上傳,海量OT數據也不能通過IT手段進行分析與建模,嚴重影響了數據價值的釋放。

第三,數據孤島問題突出。在過去很長一段時間里,煤礦在開展數字化、智能化建設中,都是根據不同業務部門需求建設相應的IT系統,缺乏整體規劃設計,致使“煙囪式”系統林立,各系統的獨立部署不僅維護成本高,還嚴重制約了數據的流通與協同應用。

第四,煤礦網絡系統和生產裝備安全性亟待提升。如今,煤礦網絡系統和生產裝備在給企業生產帶來便利的同時,無時無刻不收到來自網絡中硬件設備、軟件系統與信息的威脅,網絡服務的安全性、可靠性和連續性,同樣也是保證煤礦安全生產的重中之重。

第五,裝備的操作系統缺乏自主可控也是產業安全的一大挑戰。

由此可見,當下煤礦智能化建設所面臨的挑戰,一方面是由于來自不同廠商的不同系統,都有各自的數據系統和業務邏輯,造成了系統聯動和協同難問題;另一方面則是煤礦行業缺乏一個全行業統一的標準和規范體系,難以支撐行業未來智能化創新發展和“雙碳”目標實現。

構建統一標準、統一架構,為煤礦智能化夯實基礎

過去十年,是移動互聯網產業飛速發展的“黃金時代”,各種各樣的移動互聯網應用已經徹底改變了我們的工作和生活方式。事實上,移動互聯網的發展,得益于全球通信網絡在統一國際規范、規則、運作模式下,整個產業生態圈在資金、技術、市場等層面凝心聚力的結果。

包括3GPP等在內的通信行業組織,通過推動“統一標準、統一架構”,各運營商、設備供應商積極協同配合,最終形成了移動互聯網領域的共贏局面,不僅為全球用戶帶來了豐富的移動互聯網體驗,也催生出蘋果、字節跳動等眾多優秀企業。

如今,數字經濟的蓬勃發展,進一步加快了數字技術與傳統產業的融合,工業互聯網正在“接棒”移動互聯網,成為經濟社會高質量發展的新引擎。在工業互聯網發展過程中,能否借鑒移動互聯網的成功經驗,通過構建統一標準、統一架構,推動產業快速發展?

日前,由工業和信息化部、國家標準化管理委員會組織編制的《工業互聯網綜合標準化體系建設指南2021版》征求意見稿指出,到2023年,基本形成工業互聯網標準體系,推動標準優先在重點行業領域實現突破、率先應用,引導企業在研發、生產、管理等環節對標達標。

事實上,由于工業互聯網涉及行業領域眾多,涉及的設備、數據等資源更是五花八門,再加上工業知識瑣碎、工業應用復雜度高等,要實現整個工業互聯網領域的“統一標準、統一架構”并非易事;而以煤礦這樣一個重點行業實現突破,不僅符合國家政策要求,也符合當下煤礦智能化發展需要。

在統一標準方面,煤礦行業的行管部門、生產企業、煤礦裝備制造商、智能化應用提供商,應該攜起手來,通過成立標準、架構、協議的聯盟或者組織,共同推動創新合作,促進煤礦行業在統一的標準、架構下,高效、快速的發展。這里,統一標準指的是定義終端接入層、網絡層、云、數據平臺、應用層,統一各層數據的接口格式、數據規范和協議等。

在統一架構方面,煤礦行業正在著力打造開放合作的煤礦智能化發展生態,從技術裝備、標準、人才、管理、工業互聯網平臺等多個方面協同推進智能化發展。我們也希望與煤炭生產企業、院校以及眾多伙伴一起,共同營造開放合作的生態,攻克關鍵技術瓶頸,特別是顛覆性技術創新,實現基于統一架構的煤炭開發生產工藝、裝備、信息等先進技術的有機融合。

加速統一標準、統一架構落地,建立四大共識是關鍵

通過持續推動煤礦智能化建設,我國正在加快建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦,并初步形成煤礦開拓設計、地質保障、生產、安全等主要環節的信息化傳輸、自動化運行技術體系。智能化示范煤礦的建設,不僅為構建覆蓋全行業的統一標準、統一架構提出了新要求,也為統一標準、統一架構的打造積累了豐富的實踐經驗。

我們認為,在煤礦智能化過程中,要實現統一標準、統一架構的落地,煤礦行業應在以下四個層面達成共識:

首先,智能礦山的本質是工業互聯網。建設智能礦山的目標是以統一的平臺和架構為重要支撐,提高煤礦本質安全、最終實現少人無人。因此,在工業互聯網架構下,煤礦行業應該把設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶緊密地連接起來,打通信息流,實現無人化、智能化。

其次,智能礦山的核心在于建立統一架構的煤礦工業互聯網平臺。而煤礦工業互聯網平臺則是新ICT技術與煤礦行業實際業務深入融合的結果,這種融合需要以數字平臺、物聯網平臺為基礎,通過攜手工業應用、設備伙伴,打通跨系統業務數據流、生產數據,構建數字孿生。

數據的打通,一方面需要依托開放的煤礦智能化生態,推動不同系統間數據的互通,在數據共享的基礎上進行智能化系統的設計開發;另一方面則需要針對不同煤礦設備定義統一的數據接口和數據格式,以構建通用的功能平臺,開發煤礦工業互聯網APP應用,實現行業數字資源配置的系統性優化,提升行業效率。

第三,煤礦工業互聯網平臺的關鍵是建立行業統一的煤礦物聯網操作系統。統一的物聯網操作系統可以為各種煤礦裝備和海量傳感器提供統一的接入標準和規范,既能替代當前七國八制的操作系統,也能通過統一接口、統一數據格式、簡化互聯,實現礦山設備超級互聯。

借助軟總線技術,煤礦企業在任何有網絡的場景下,都可實現數據實時在線采集,以及和設備、系統數據同步。因此,物聯網操作系統的建立,將把煤礦全面帶入萬物互聯時代,為煤礦智能化建設打造堅實基石。

這樣一來,煤礦企業就可以通過標準協議框架,進一步形成一套煤礦物聯和數據的標準,最終將所有數據匯入統一的“數據湖”,為數據價值挖掘提供有力支撐。同時,煤礦裝備企業也可以借助物聯網操作系統,更加便捷地實現智能化升級、實現設備間的同步和協作,以及支持應用伙伴實現數據互通、智能化開發、應用發布等。

第四,煤礦行業需要更多的數字化人才。隨著智能礦山建設的持續推進,煤礦行業迫切需要通過培訓、實戰,加強數字化專業人才隊伍建設,逐步提升煤礦人員數字素養,進而發揮出智能化系統的最大價值。

如今,煤礦行業通過引入云計算、大數據、人工智能、數字孿生等技術,正在將現有的安全生產規程和實踐經驗進行數字化、工具化,并逐步推廣復制到全行業;在此基礎上,統一標準、統一架構的建設,將進一步消除煤礦行業的數字鴻溝。為此,華為煤礦軍團也將不斷深化新ICT技術與煤礦全產業鏈的融合,打造產業升級智能平臺;并以國家能源安全、生產安全、生產效率等核心需求為導向,建設貫穿全行業、全場景的開放數字化架構,從而為煤礦工業互聯網建設提供更加智能化的服務,助力煤礦智能化建設。

作者:華為公司高級副總裁、煤礦軍團董事長 鄒志磊