云南黄金集团数字化转型顶层设计及智能化建设实践

李凤英，季现伟

(云南黄金矿业集团股份有限公司，昆明 650299)

现如今工业互联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术加速创新发展，快速融入全球经济发展各领域的全过程，数字经济正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量[1-3]。数字化已经成为经济发展的新动能，发展数字经济意义重大，数字经济的迅猛发展已经逐步在颠覆许多传统行业的运营模式。没有数字化就没有当前的现代化，那么数字化转型也就无从谈起。企业数字化转型也已成为顺应时代潮流、响应政策号召、适应行业竞争、呼应市场需求的必由之路。有色金属行业需要开展数字化转型，朝着绿色、低碳、智能、高效方向迈进。那么如何促进有色金属行业的数字化转型，是实现我国由有色金属大国向有色金属强国转变亟需解决的问题[4-5]。

本文主要借助国家数字经济发展战略和有色金属行业数字化转型背景，分析云南黄金集团(以下简称云金集团)数字化转型现状及目前存在的问题，对其进行顶层架构设计与规划。依据规划重点阐述云金集团在数字化转型方面所做的一些探索与实践，其在工程建设实践(数据中心、无人驾驶运输系统、安全监测综合管控平台、MES、设备信息管理系统、集团私有云平台)方面所取得的经验和成果，对同行业推进数字化转型具有很好的指导作用，可为同行业提供参考和借鉴。

1 数字化转型现状及存在问题

在快速发展的数字经济背景下，企业的数字化转型就是充分利用工业互联网、大数据、云计算等新一代信息网络技术，推动企业创新生产方式、产品模式、组织方式、商业模式，其核心本质是通过数字的模拟、运算和及时反馈，将企业的业务和管理数据化，从而达到转型升级的目的。当今企业数字化转型的积极性很高，大家都已经意识到它的重要性，不过成功转型的企业，尤其有色金属企业屈指可数，大多还处在转型过程中和规划阶段。数字化转型是一个长期持续迭代的过程，我国有色金属行业还处于转型的试错与迷茫期。因此制定清晰的战略规划、挖掘更多数字专业核心人才是现如今需要着力的方向[6]。

1.1 数字化转型现状

云金集团近些年持续加大矿山数字化、经营管理数字化资金投入，深入推进网络基础设施、经营管理数字化、矿山数字化等重点专项工作。1)网络：基础设施建设日趋完善，同时加强网络安全管理体系建设，完善机房软硬件设施，为集团数据安全及系统高效稳定运行提供保障。2)集团经营管理：建设实施了浪潮ERP，全面实现了财务管理的数字化、标准化；通过搭建私有云平台，整合集团现用的信息管理系统，形成统一入口出口，实现业务流程数字化和办公协同，经营管理逐步由传统方式向数字化方式转变；3)电子集中采购平台实现了采购工作的系统化、标准化和统一化，有效降低集团采购成本，提高采购效率。4)矿山数字化：以北衙为重点推进数字采矿、过程管控、标准化管理；红牛铜矿无人驾驶运输系统的建成使用，实现了电机车运行自动化、无人化，装矿环节远程遥控、卸矿无人值守的运行方式；金厂河提升和充填自动化系统的建设实施，达到了远程控制、智能充填和节能降耗的目的；实验室信息管理系统(LIMS)的上线实施，大大提高了实验室检测和结果发布效率。

1.2 数字化转型存在的问题[7-8]

在集团领导的高度重视和统一部署下，集团在数字化转型方面取得了一定成效，但仍存在一些不足。

1)实施策略上缺乏顶层设计，没有形成统一的推进机制

制定一个适合云金集团自身发展的数字化转型规划是决定转型能否成功的重要一环。近年来，集团在数字化转型方面缺少整体战略，未能制定有效的顶层规划。思想不统一，缺乏清晰的转型思路，根据需要自我建设，各业务系统封闭运行，缺乏远程、集中控制模式，造成建设过程中缺乏顶层设计，没有形成统一的管理机制，没有进行统一的编码标准要求，数据来源多样，存在大量异构数据，业财数据存在差异，难以实现信息资源共享。

2)科技创新和人才资源短板突出

集团及各子公司数字化专业技术人才配备不足，特别是既懂业务又懂数字技术的复合型人才较缺乏，各子公司未配备数字化工作机构和专职技术人员，自动化人才严重紧缺，不足以支撑数字化转型工作有序推进。

3)重建设轻管理，重硬件轻软件，运行管理体系尚不完善

为有效推进数字化转型工作，集团对数字化建设逐步加大投入，数字化对集团经营管理的支撑能力得到提升，但自身的管理机制和维护能力明显滞后，专业的运维人员不足，矿山信息化管理队伍更是缺失，各类应用系统和网络设备的定期维护还主要依靠外委公司。

2 数字化转型顶层架构设计

云金集团作为传统矿业企业，有效推进数字化转型的重要途径——持续加快推进矿山智能化、经营管理数字化、园区智慧化建设进程，同时完善与之匹配的人才队伍和管理制度。将其作为集团长期创新发展战略，坚持顶层设计和统筹推进相结合，认真做好数字化转型顶层设计。因此，科学规划、合理布局、精准编制，重点阐明数字化转型发展战略，明确建设目标、主要任务和重大举措，它是未来五年乃至更长时期推动集团实现高质量发展的宏伟蓝图，是集团数字化转型的重要依据，是全集团推动数字化转型升级取得新进展，开启全面建设“数字云金”新征程的行动纲领，对落实集团数字化发展战略、科学把握新机遇、努力实现跨越发展具有重要的指导作用。

2.1 顶层架构设计思路

按照重点矿山示范、其他矿山复制推广的思路，立足高端、跨越发展：坚持网络“扁平化”，计算“云端化”的理念，引进最新的数字化技术和成熟实用的产品，高起点、科学合理制定数字化转型顶层架构。统筹规划、分步实施：坚持从集团全局高度整体部署、统一标准、统一规划，分步分期实施具体项目，保证按顶层架构逐一落实。顶层设计、重点推进：根据顶层设计，促进集团及子公司生产经营管理数字化的全面推进，避免同时全面铺开，提高有限建设资金的使用效率和示范效果。需求驱动、务求实效：立足具体业务，以满足生产经营管理的实际需求为根本导向，结合数字化建设现状，从技术、装备、生产、安全、管理等方面，多角度、全方位保障生产经营，实现生产技术与管理协同和生产过程集中管控。

2.2 数字化转型目标

在云金集团数字化转型工作基础上，持续推进智能矿山和智慧园区建设，包括采矿智能化(穿孔、装药、铲装、露天井下无轨无人驾驶)、选矿智能化(仪器仪表智能联动控制、专家系统)、冶炼智能化(智能机器人、工艺流程智能联锁)、生产过程辅助系统智能化(供风、预热、排水、通风、充填、提升联动智能控制)、三维可视化智能管控、虚拟矿山，智慧园区(黄金产业园、北衙多金属循环利用百亿元绿色产业园)。建成现代化智能矿山、智慧园区，全面实现矿山及产业园区技术、生产、安全、管理全作业链智能化，部分生产区域无人化。构建以智慧集团为核心的资源虚拟化、管控集中化、园区智慧化的公共数字化环境，实现数据资源全方位获知和共享。营造集团数字化管理的准确性和时效性，实现集团各项工作管理精细化、业务数字化、流程规范化、决策智慧化目标。逐步迈向从“数字云金”到“智能云金”的转变，为开创云金集团智能化发展新局面及高质量发展提供新动能，最终实现集团“打造国内一流现代化企业”的建设目标。

2.3 顶层架构设计[9-11]

开展顶层架构设计，必须按照着眼未来、分步实施的战略思想和总体设计、分步开发的系统平台开发理念，统一规划、科学研究、合理布局、分步实施、制定有效策略、落实保障措施，统筹考虑具体业务系统之间、业务系统与数据中心及与生产管理系统之间的关系，同时生产数据如何进入集团私有云平台进行数据汇聚，集团经营管理系统如何分析应用数据，实现数据可视化和增值服务，只有理清相互之间的逻辑关系，才能做好顶层架构设计，按其顺利实施并有效应用。

通过对云金集团数字化转型进行外部借鉴经验、内部研究业务、科学布局架构、量身定制应用，对相关业务系统和子系统进行归集融合，最终形成适合企业自身转型需求的顶层架构设计与规划，整个架构及对应关系清晰明确。主要包括矿山生产和集团经营管理，自下而上细分为基础网络、生产技术协同平台、生产智能化系统平台、安全监测综合管控平台、数据中心、生产管理系统平台、三维可视化管控平台、智慧园区、生产调度集控中心、集团大数据中心、统一基础云平台、集团黄金产业互联网平台。其顶层架构设计如图1所示。

图1 云金集团数字化转型顶层架构设计Fig.1 The top-level architecture design of digital transformation of Yunnan Gold Group

3 数字化转型工程实践

加快数字化转型是云金集团生产经营业务转型升级、提升核心竞争力的必然选择，是推动生产经营管理现代化的必然要求。确定了顶层架构设计与规划，也就搞清楚了如何建设如何使用的问题，再结合决策层的统一思想与部署，分步按序实施也就成了顺理成章的事情。云金集团近几年按照顶层架构设计与规划，加快推进矿山智能化和集团经营管理数字化，加强网络基础设施建设，以实现云金集团数字化转型。由于篇幅有限，笔者主要从以下几个方面阐述对应的工程实践及取得的成效。

1)数据中心[12-13]

云金集团数据中心设计分为两级，集团大数据平台和矿山数据中心。集团大数据平台主要是对全集团范围内的生产经营数据进行管理，它是以大数据引擎为核心支撑，快速构建大数据基础平台；使用数据交换与集成平台，将离散、多源、异构、多模态的各类数据整合，集中存储到大数据中心；应用数据资源管理平台对集中存储的各类数据进行分析、清洗、规范、标准化处理，形成标准可用的数据资源中心；最后借助于数据资源开放平台提供的多层次开放能力，为集团大数据应用提供数据共享、智能搜索、多维分析、算法模型、知识图谱及智能化应用等服务支撑。平台部分应用界面如图2所示。

图2 云金集团大数据平台部分应用界面Fig.2 Some application interfaces of big data platform of Yunnan Gold Group

矿山数据中心主要是对各系统间、各业务模块间的生产数据进行采集、处理、存储、分发、呈现及应用，为各生产业务系统提供数据服务支撑。通过建立数据标准，进行数据授权、采集、处理、分析、备份后，将成果应用数据通过Web Service的方式发布。将已建的相关子系统进行集成融合，统一进行存储管理和应用。所有接入的外部业务系统，按照对应的业务主题来呈现，形成细分业务系统的可视化展示与信息交互操作，而无需进入到相应业务系统直接操作，提高系统应用维护的便捷性。其功能业务处理及数据采集流程如图3、图4所示。

图3 矿山数据中心功能业务处理流程图 Fig.3 Functional business processing flow of mine data center

图4 矿山数据中心数据采集流程图Fig.4 Data acquisition flowchart of mine data center

2)无人驾驶运输系统

云金集团红牛铜矿在4 047 m的高海拔地区，采用双机牵引无人驾驶技术，建设实施了有轨运输无人驾驶系统(见图5)。解决了远程遥控装矿准确对斗困难、操作人员工作环境恶劣、交接班占用时间长、人为误操作安全风险高、容易掉道等问题。中控室操作工通过视频监控在装矿环节实现远程遥控准确装矿，运输过程和卸载站不需要人工干预，大大提高了工作效率及系统的可靠性、安全性，同时改善了工人的工作环境，降低了劳动强度及生产成本。

图5 无人驾驶运输系统部分操作控制界面Fig.5 Operation control interface of driverless transportation system

3)安全监测综合管控平台

云金集团各矿山都有多个相对独立的安全监测系统，且由不同的软件公司开发，账户、密码、权限不能统一，有本地部署、云端部署，管理应用较为不便。为解决上述问题，依据顶层架构设计与规划及云南省应急管理厅要求，采用B/S架构、本地化部署，对各个独立系统(尾矿库在线监测、边坡监测、桥梁监测、雨量监测、视频监控等)进行整合。

通过该平台的建设实施，使各个相对独立的安全在线监测系统充分集成融合，形成了统一平台，实现了多区域统一监控，满足了不同管理部门应用要求。同时与集团私有云平台、MES系统进行对接融合、互联互通，统一账户和密码登陆平台，为集团工业大数据建立及数字化转型奠定基础，同时将数据实时推送至省高危行业数字化监测监控系统，满足了云南省应急管理厅监管要求。其平台总界面及部分应用如图6所示。

图6 安全监测综合管控平台部分应用界面Fig.6 Some application interfaces of safety monitoring integrated management and control platform

4)数字矿山MES系统

MES是以矿山数据中心为支撑，通过建立数据标准，将已建的相关子系统进行集成融合，结合部分功能模块的定制开发，实现统一存储管理和应用。首先采用DIMINE软件构建地质建模，对资源储量全生命周期进行有效的管理。其次在资源储量模型基础上，结合矿山实际开展露天境界设计、采剥设计、爆破设计。同时利用基于DIMINE软件定制开发的三维生产计划编制功能进行中长期规划、年计划、月计划、周计划及配矿计划编制，并把计划提交至矿山数据中心。最后MES从矿山数据中心调用生产计划，生产工段长根据当天配矿计划，进行调度指令下达，采矿调度员进行卡车调度，卡车司机根据调度信息，把矿石送达指定卸矿点，卸矿点进行确认，同时系统采集过磅数据，形成采矿台账，完成整个采矿全过程的生产调度。

通过本系统的建设应用，贯通了整个采矿生产流程，实现了从地质建模、采剥设计、配矿管理、计划提交到生产调度、计量管理、质检化验、生产统计等整个流程的无纸化生产管理。其系统功能处理流程及部分应用界面如图7所示。

图7 数字矿山MES处理流程及部分应用界面Fig.7 Processing flow and some application interfaces of digital mine MES

5)设备信息管理系统

系统建设主要是站在集团战略高度做到设备全覆盖，从设备管理总体理念及特点，借鉴国内外一流企业的先进管理理念、管理思想和管理架构，吸收有益的系统建设经验与技术，采用B/S方式构建系统总体框架和运行模式。整个系统功能主要围绕移动端应用设计，遵循信息在指尖的理念。建立运行和维修体系，支持设备全生命周期综合和专业化管理。多系统数据集成，设备信息综合监控。建立诊断知识库、诊断推理模型，实现关键设备智能诊断和预测。其系统功能架构如图8所示。

通过设备信息管理系统的建设与应用，实现了集团范围内的设备管理统一标准，降低了设备管理成本，控制了设备管理风险，提升了设备的管理绩效，实现了协同管理、资源共享，有效提高了设备运营效率、降低了设备故障率，同时与集团私有云平台、浪潮ERP系统、电子采购平台、MES等系统实现了互联互通。其系统总界面及手机APP部分应用如图9所示。

图9 设备信息管理系统部分应用界面Fig.9 Some application interfaces of equipment information management system

6)集团私有云平台

集团私有云平台采用的关键技术主要是微服务架构和大数据技术，微服务架构技术进行信息系统整合并形成一体化平台，基于Hadoop2.X的商业发行版Hadoop构建大数据平台。平台依托于组织的云化或者未云化的基础设施资源，将服务器资源整合成逻辑的应用资源池。应用引擎负责基于应用资源池部署运行系统级的服务和应用。微服务框架负责向上整合所有的基础和业务应用。微应用主要包括平台提供的基础业务应用、场景式标准化应用及第三方应用。统一门户包括Web网页端、APP客户端，主要负责业务数据的呈现与功能操作。统一运维监控负责采集所有计算资源和应用的运行状况[14]。其总体功能架构如图10所示。

图10 集团私有云平台总体功能架构Fig.10 Overall functional architecture of the group′s private cloud platform

通过以“平台+应用”的方式构建集团私有云平台，建成了集团协同办公门户，实现了移动审批；优化了审批流程，极大提高了办公审批效率；通过对第三方业务系统集成，统一账号和密码登陆平台并单点登陆直接进入第三方业务系统，实现了业务数据汇聚，互联互通；实现各业务流程协同及扁平化管理，提升集团工作效率和整体信息化水平，应用范围达到了集团员工100%全覆盖。平台部分应用及手机APP部分应用界面如图11所示。

图11 集团私有云平台部分应用界面Fig.11 Some application interfaces of the group′s private cloud platform

4 数字化转型建议

云金集团持续快速推进矿山智能化、经营管理数字化和园区智慧化建设进程，以适应和促进新时期的数字化转型，通过近几年的努力，结合建设实施及应用经验，对有色金属行业开展数字化转型升级提出如下建议：

1)统一领导、统筹保障，实行“一把手”负责制，统一思想、坚定信心，树立数字理念，正确认知和理解有色金属行业数字化转型；

2)有色金属行业具有业务分散、动态、复杂的特点，为实现数字化转型带来难度，必须正确认识其本质，做好顶层设计并严格执行；

3)因“矿”生法、因“企”制宜，推进数字化转型的同时，必须建立与企业数字化成熟度相匹配的管理机制，进行思想转型、组织转型、技术转型、业务转型、管理转型，逐步实现全业务流程的数字化；

4)加强人才储备，相关系统一经建设并投入应用时，必须迅速跟进与之配套的岗位配置、操作规范、管理模式等，这也是数字化转型能否成功的关键环节。

5 结论

为快速、有效推进云金集团数字化转型升级，分析其数字化转型现状，总结了推进数字化转型过程中存在的问题，理清思路、明确目标，完成顶层架构设计与规划。在数字化转型工作推进过程中，各个业务和管理系统的建成使用，使整个生产技术和经营管理由传统人工流转逐步过渡到了线上数字化，有效提高了工作效率，降低了运营成本并提升了决策的科学性和准确性，为“数字云金”建设奠定了基础。其作用如下：

1)通过顶层架构设计与规划，为集团数字化转型战略指明了方向，提供了重要依据和行动纲领；

2)依据规划开展工程实践，架构清晰、目标明确，避免了重复投资、重复建设，实现了相关系统的有序推进，并达到了良好的预期效果；

3)初步建成了矿山和集团两级数据中心的运行管理机制，统一数据标准，实现多态数据的集中存储与管理，为数字化转型的工业大数据应用奠定了基础；

4)利用微服务架构和大数据技术构建集团私有云平台，全面表达集团生产经营状态，不仅满足集团业财一体化应用需求，同时也可为集团所属单位提供私有云服务。