呼倫貝爾的五月,是風的季節。動輒七八級的大風里,普通人都很難站穩。
地處呼倫貝爾大草原深處的伊敏露天煤礦,是上世紀七八十年代國內首批建設的露天礦之一,每年產原煤3000萬噸。作為內蒙古煤炭主產區之一,這里有豐富的優質煤。露天采煤要把表土分離開,讓煤層露出來。風沙、揚塵、團霧、雨雪這種惡劣的天氣,人的視線不好,為了安全起見,需要停止作業。
惡劣天氣帶來的影響,只是其中之一。交通運輸過程中的風險,高企的燃油成本,還有因為工作強度大、條件艱苦而難以復位的卡車司機……這些難題一直存在,而且隨著時間的推移變得越來越凸顯。
伊敏露天煤礦的難題,在整個煤礦行業普遍存在。無人駕駛可以在很大程度上解決這些難題,近兩年智能礦山建設也開始在多地推進。但對于伊敏露天煤礦來說,難度遠不是一個量級。
極寒、富水、軟巖、風雪周期長,每一種復雜的地質條件所帶來的問題,解決起來都不簡單,而伊敏全占了。“我們伊敏(露天煤礦)對于無人駕駛,可以說是最不友好的地方。”伊敏煤電公司露天礦副礦長趙耀忠說。
但這個對無人駕駛“最不友好”的露天礦,5月15日這一天迎來100臺純電動無人駕駛礦用卡車正式投運。這是全球首個極寒地區百臺規模無人電動礦卡集群,也是中國首個取消駕駛室的無人礦卡項目,同時還是全球首個應用了5G-A技術、云技術、端測融合感知技術的露天礦。
整個項目從2021年開始,由華能蒙東公司聯合徐工集團、華為、國網公司、北科大等國內科技創新的頭部企業共同研發。像這種由礦方來主導,牽頭成立創新聯合體共同研發的模式,在國內還是第一家。
現場一位工作人員介紹,國內目前很多無人駕駛是固定線路,點到點的運輸。“我們每臺車上都裝有雷達,自動更新周邊環境,向云平臺傳輸現場情況,同時把數據整體給所有車派發。在我們機控室的地圖可以看到,現場數據一直在更新。”
他所提到的系統,是基于華為云網絡,使用了全球領先的5G-A技術,將云平臺和端側技術結合,保障無人駕駛礦卡自主、安全、高效運行,依賴高可靠通信支撐。
無人電動礦卡作業的現場,華為油氣礦山軍團Marketing副總裁陳文豐接受了《鳳凰周刊》的獨家專訪。“第一次現場看到的時候,確實震撼。”他說,相信未來的兩三年,規模效應就會逐漸顯現。“可能5年之后,中國所有的礦產都實現了無人駕駛,因為單車的投入產出比已經達標了。”
但同時他坦言,“國內將近有4000個煤礦,伊敏露天煤礦這類大集團旗下的、高產量的煤礦數量事實上并不是很多。那些500萬噸、100萬噸、50萬噸以下的煤礦,其實更需要這些信息化技術的幫助,來向智能化邁進。”
最難啃的骨頭
根據煤炭工業協會的統計和預測,2024年國內露天煤礦無人駕駛礦卡數量約2500輛,較2023年增長超120%。2025年預計將超過5000輛,2026年將迎來爆發式增長,達到1萬輛的規模。
目前已部署無人駕駛礦卡的露天煤礦主要分布在新疆、內蒙古、山西和陜西。據統計,截至2024年9月,新疆已有6座露天煤礦配備無人駕駛礦用卡車,總計達619臺,成為國內最大規模的應用場景。
”新疆無人駕駛規模化程度相對較高的一個最重要因素,就是道路條件非常好,煤礦開采的難度跟在水泥路上差不多。”副礦長解釋。
而伊敏露天煤礦的冬季,氣溫最低可達到零下48.5攝氏度,夏季則高達43.5攝氏度。軟巖條件下,冬天是凍土,夏天雨季泥濘,對穩定性造成很大影響。
“我們無人駕駛成功了,到哪都可以復制。各個礦的情況不同,主要就是地質條件不一樣,南方水多、北方低溫。”
從研發到推廣的幾年時間里,要經過不斷的測試運行,優化改良迭代升級,“這是一個艱難的過程。”礦長舒應秋說。據他介紹,整個團隊對無人駕駛軟件系統進行了50多次調測優化,提高了極端環境適應性和換電協同效率,使無人駕駛效率綜合運輸效能達到人工效率的120%。基于華為5G-A技術,研發高效的車—云—網協同調度系統,集成無人駕駛調度和自動換電調度云平臺,網絡全部下沉,平臺管控能力超過1000臺。同時,實現無人電車在作業過程中秒級采圖分鐘級地圖更新,也創新研發了工作面混編模式。
“今年是推廣階段,直到5月之前,還有一部分需求,使其更加貼近人工效率。到未來也是一個不斷磨合的過程,大規模運行需要不斷迭代。”副礦長趙耀忠透露。
目前,伊敏露天煤礦的百臺無人電動礦卡集中在運輸環節,現場工作人員解釋,因為露天礦的安全風險基本上全部集中在運輸上,兩頭的環節推土機和環鏟的風險非常小,因為固定,不需要走,不需要人的注意力高度集中。
相關負責人稱,他們正在向集團申請,研究100臺運煤車從剝離作業面,到進入坑下運煤,“這涉及一個更大的難題,就是跟有人車混編,今年年底會落地一部分。”
“從0到1越艱難,從1到100就越簡單。”礦長舒應秋說。
必走之路
雖然在推廣無人駕駛的難度上不同,但在此之前伊敏露天煤礦遇到的問題,是很多煤礦的“通病”。
伊敏煤礦每天在現場運行的大大小小的卡車,大約300臺左右,防控防范交通運輸的風險,是亟待解決的第一個問題;卡車的燃油消耗是煤礦變動成本的重要組成部分。每年的柴油消耗在7萬到8萬噸,燃油費用能占到變動成本的50%左右。節能降耗、提質增效,是露天礦高質量發展亟待解決的另一個問題。
“咱們在公路上駕駛的時候,還有限制,四小時算疲勞駕駛,生產作業的時候,條件要比公路條件差很多。道路條件非常顛簸,會對一些職工的腰椎造成很大的傷害。我們把運輸的司機崗位定成特殊崗位,能提前退休,因為人員勞動強度確實非常大。”此外,國家還規定,一級標準化的露天煤礦剝離外圍不能超過兩家,2025年起采煤環節還禁止使用勞務派遣人員,所以人工成本也將持續走高。
無人駕駛的電動化,既能夠實現運輸環節的本質安全,又能夠以電代油降低煤炭生產成本,同時也符合雙碳目標下新能源礦產代替燃油礦產的必然趨勢。
從伊敏露天煤礦的實踐來看,數字顯示,按照一臺車年運輸量24萬~25萬立方米計算,可以節約的能耗費用是15萬~16萬,單位成本不到7塊錢,將外圍剝離的單價降低13%左右,年節約剝離費用2400多萬元。
在成本控制方面,系統的總體運維成本和現有的外圍剝離全口徑基本持平,但是低于國內其他礦山的無人駕駛成本15%左右。“另外我們投入100臺車,就無人電動礦卡可以減少用工136名,按人均成本20萬計算,年節約人工成本2700多萬元。”
除此之外,100臺車每年可以減少柴油消耗約1.5萬噸,減少二氧化碳排放量大概是4.8萬噸。
而最重要的是安全,“沒有駕駛室,不需要用人,真正意義上實現了露天采礦運輸環節的本質安全。”
2024年4月,國家礦山安監局等七部門聯合發布《關于深入推進礦山智能化建設促進礦山安全發展的指導意見》指出,到2026年,全國煤礦智能化產能占比將不低于60%,智能化工作面數量占比不低于30%。
下一步,伊敏露天礦礦長稱,計劃在未來3~5年陸續擴大到300~500臺的規模,逐步縮減或者替代外面作業量。“我們可以直接復制到正在開發建設的沙爾湖礦區,實現我們集團內部的成果轉化。”
據介紹,去年澳大利亞力拓集團曾到礦上來考察,巴西淡水河谷、美國鋁業公司也表示出合作的愿景。“我們聯合徐工集團、華為公司,也在積極拓展海外市場。”
跟著資源跑的華為軍團
從規模上來看,伊敏露天煤礦是華為油氣礦山軍團在內蒙落地的最大的無人駕駛項目。
華為油氣礦山軍團的前身是煤礦軍團,成立于2021年3月,是華為最早成立的五大軍團之一。
軍團的概念,起源自Google。華為引入這一模式,將基礎研究科學家、技術專家、產品專家等專業人士匯集,目的是更精細地管理業務,顯著縮短產品進步周期。
華為對軍團的定位是:在公司發展的關鍵時期,擔負起沖鋒突圍的重任。通過軍團作戰,打破現有組織邊界,快速集結資源,穿插作戰,提升效率,做深做透一個領域,對商業成功負責,為公司多產糧食。
此前,華為高層曾在一次座談會上稱,“從現實的商業角度來看,我們要聚焦在5G+AI的行業應用上,要組成港口、機場、逆變器、數據中心能源、煤礦等等軍團,準備沖鋒。”
截至目前,華為已分批次組建了20個細分行業軍團。這些軍團起源于華為企業BG的行業業務部,比如能源業務部包括電力、油氣等子行業。軍團就是以這些子行業為單位,解決行業特定問題。
而煤礦軍團,就是第一批中首先落地的軍團。如果說華為的軍團是華為內部“尖刀”般的存在的話,煤礦軍團可以說是“尖刀中的尖刀”。
華為油氣礦山軍團Marketing副總裁陳文豐介紹,之前山西、內蒙古、新疆等地的很多礦運用了華為的技術,“但即便如此,我們也才做了不到30%。”
他解釋,國內將近有4000個煤礦,這些集團類的大型、高產量的煤礦數量其實并不是很多。華為目前對接的都是大礦、大集團公司。“資金有保障,團隊有保障,管理層的意愿也很高。”他說,“這很重要。”
“從2021年到目前為止,絕大多數情況下,伊敏露天煤礦都是小規模商用,并不能產生經濟效益。當今天能夠做到像有人駕駛效率的120%,規模達到100輛,就會覺得值得。管理層需要在5年前能夠看到今天的效益,才去投入。”
陳文豐認為,未來中國有1萬多個礦場能夠實現無人化,整個單車的成本效益就會起來了。”整個生態不只是華為,還有更多的礦卡公司,更多無人駕駛的技術公司能夠參與進來。“
但是難度是顯而易見的。
除了西藏5000米的缺氧環境和零下四十度極寒環境等等所帶來的穩定性難題以外,在陳文豐看來,最大的挑戰就是跟車的適配。不同的礦卡有不同的型號,整個系統“車—云—網”是一體的,系統植入AI后會有學習能力。當整個系統車型號固定,它就會越來越聰明,很容易投入使用。如果是不同型號,就要從0開始,去做調優措施去做適配,還要去訓練它。
2024年初,煤礦軍團更名為“油氣礦山軍團”。
“以前我們叫煤礦軍團,只做煤礦。煤礦無非是要么露天,要么是地下礦,后來發現這些技術跟油氣的很多技術都是相通的,后來我們把在礦上用的大AI技術,用在了中國石油、中國管網、國家管網這些油氣公司,現在也取得了很好的效果。”
此前華為已經深入油氣行業很多年,去年,油氣歸到原來的煤礦軍團旗下。與煤礦行業不同,油氣領域華為更多的合作是人工智能。
“像我們跟國家管網、中石油在合作的,基于華為盤古大模型的一些AI應用,在去年已經有很多成果出來。”
截至目前,華為參與完成了18個大客戶的云平臺和大模型項目建設,包括礦山大模型、油氣大模型、煤氣化實時在線優化技術大模型等。
以昆侖油氣大模型為例,該模型經過深度學習訓練,能夠支持多種應用場景下的精準分析。通過地震數據處理大模型,全波形“反演”數據處理周期從3—6個月縮短到2—3周;地震數據處理解釋大模型,實現全區斷層自動識別準確率90%以上,工作效率提升了10倍。
“近期我們在跟鞍鋼、寶武合作,都是用了華為的盤古大模型。相信今年像鞍鋼、寶武這些頭部的鋼鐵企業會有進一步成果發布。” 陳文豐透露。
據介紹,目前華為油氣礦山軍團業務主要圍繞著資源性行業,包括各種類型的金屬、鋼鐵冶煉、有色冶煉,還有建材水泥。
“公司成立軍團,當初目的就是為了深耕一個行業,而且是沒有退路。就是說,你做不好,不能解決客戶的問題,客戶不能成功,你自己也不能成功。”他說。
如何定義“做得好”?
“從業務增長來看,是否有30%-40%的增長;從整個行業來說,能不能解決客戶的問題。”
他透露,從2021年成立到現在,軍團每年都能有很好的增長,團隊的信心也越來越足。
更多資源型產業正在發生新的故事,每個故事,也都是一個新的開始。
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