《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的政策解读
来源:国家能源局
为贯彻党中央国务院关于人工智能的决策部署，推动智能化技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平，促进我国煤炭工业高质量发展。2020年3月，由国家发展改革委、能源局、应急部、煤监局、工信部、财政部、科技部、教育部8部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（以下简称《指导意见》）。现从四个方面对《指导意见》进行政策解读。
一、《指导意见》出台背景、重要性和必要性
十九大报告提出，“加快建设制造强国，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”。十九届四中全会决定提出，“建立健全运用互联网、大数据、人工智能等技术手段进行行政管理的制度规则”。习近平总书记在2018年10月31日主持中共中央政治局第九次集体学习时，对“把握数字化、网络化、智能化融合发展契机”作出了重要论述。国家能源局认真学习贯彻习近平总书记的重要论述，深刻认识加快发展新一代人工智能的重大意义，紧密结合能源工作实际，深入推进新一代人工智能与能源发展及能源行业管理服务深度融合。
煤炭行业作为我国重要的传统能源行业，是我国国民经济的重要组成部分，其智能化建设直接关系我国国民经济和社会智能化的进程。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿开拓、采掘（剥）、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行，对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。
当前，地方政府和煤炭企业高度重视煤炭行业高质量发展，行业自动化、信息化水平不断提升，对通过智能化来提升煤矿安全也做了有益的尝试和探索，建成了一批无人开采工作面，一些省份还出台了有关煤矿智能化发展的指导文件，为推动煤矿智能化发展奠定了一定的基础，营造了良好氛围。但目前智能化建设工作存在研发滞后于企业发展需求、智能化建设技术标准与规范缺失、技术装备保障不足、研发平台不健全、高端人才匮乏等问题。为统一思想、凝聚共识，加快推动煤矿智能化发展，由国家发展改革委、能源局等8个部委联合印发《指导意见》。
二、煤矿智能化发展的指导思想、原则和目标
加快煤矿智能化发展的指导思想是：以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，坚持新发展理念，坚持以供给侧结构性改革为主线，坚持以科技创新为根本动力，推动智能化技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平，促进我国煤炭工业高质量发展。
煤矿智能化发展应遵循的4项基本原则：一是坚持企业主导与政府引导；二是坚持立足当前与谋划长远；三是坚持自主创新与开放合作；四是坚持典型示范与分类推进。
煤矿智能化发展的3个阶段性目标：即到2021年，建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿，初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系，基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。到2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化，形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系，实现开拓设计、地质保障、采掘（剥）、运输、通风、洗选物流等系统的智能化决策和自动化协同运行，井下重点岗位机器人作业，露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。到2035年，各类煤矿基本实现智能化，构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。
三、煤矿智能化发展的主要任务
《指导意见》明确了煤矿智能化发展的10项主要任务：一是加强顶层设计，科学谋划煤矿智能化建设。研究制定煤矿智能化发展行动计划，鼓励地方政府研究制定煤矿智能化发展规划，支持煤炭企业制定和实施煤矿智能化发展方案。二是强化标准引领，提升煤矿智能化基础能力。加快基础性、关键技术标准和规范制修订，开展煤矿智能化标准体系建设专项工作。三是推进科技创新，提高智能化技术与装备水平。加强煤矿智能化基础理论研究，加强关键共性技术研发，推进国家级重点实验室等技术创新研发平台建设，加快智能工厂和数字化车间建设。四是加快生产煤矿智能化改造，提升新建煤矿智能化水平。对具备条件的生产煤矿进行智能优化提升，推行新建煤矿智能化设计，鼓励具有严重灾害威胁的矿井加快智能化建设。五是发挥示范带动作用，建设智能化示范煤矿。凝练出可**的智能化开采模式、技术装备、管理经验等，并进行推广应用。六是实施绿色矿山建设，促进生态环境协调发展。坚持生态优先，推进煤炭清洁生产和利用，积极推进绿色矿山建设。七是推广新一代信息技术应用，分级建设智能化平台。探索建立国家级煤矿信息大数据平台，鼓励地方政府有关部门建设信息管理云平台，推进煤炭企业建立煤矿智能化大数据应用平台。八是探索服务新模式，持续延伸产业链。推动煤矿智能化技术开发和应用模式创新，打造煤矿智能装备和煤矿机器人研发制造新产业，建设具有影响力的智能装备和机器人产业基地。九是加快人才培养，提高人才队伍保障能力。支持和鼓励高校加强煤矿智能化相关学科专业建设，培育一批具备相关知识技能的复合型人才，创新煤矿智能化人才培养模式，共建示范性实习实践基地。十是加强国际合作，积极参与“一带一路”建设。开展跨领域、跨学科、跨专业协同合作，支持共建技术转移中心。加强与“一带一路”沿线国家能源发展战略对接，构建煤矿智能化技术交流平台。
四、落实《指导意见》的保障措施
《指导意见》提出了5个方面的保障措施：一是强化法律法规保障，深化标准化工作改革。加强部门协同，加快相关法律、法规、规章、标准和政策的制修订工作，健全煤矿智能化标准体系，推进我国煤矿智能化标准的国际化进程。二是加大政策支持力度，建立智能化发展长效机制。对验收通过的智能化示范煤矿，给予产能置换、矿井产能核增等方面的优先支持。对新建的智能化煤矿，在规划和年度计划中优先考虑。将煤矿相关智能化改造纳入煤矿安全技术改造范围，鼓励金融机构加大对智能化煤矿的支持力度，鼓励企业发起设立相关市场化基金。三是加强知识产权保护，增强核心技术可控能力。加强共性关键技术领域高质量、高价值专利培育和保护，鼓励构建煤矿智能化建设知识产权保护体系，鼓励和支持企业运用知识产权参与市场竞争，培育一批具备煤矿智能化知识产权优势的煤炭企业。四是凝聚各方共识，促进智能化跨界合作。在国家和省级有关部门指导下，以行业协会、研究机构、科技企业、设计院、高校、金融、装备厂商和煤炭企业等为主体，组建煤矿智能化创新联盟和区域性创新机构，充分发挥各自专业领域优势，实现协同创新、跨界融合发展，为煤矿智能化建设提供支撑。五是加强组织领导，形成智能化发展整体合力。建立煤矿智能化建设工作机制，地方政府有关部门要结合本地区实际情况出台落实意见。加强煤矿智能化发展相关政策的宣传和解读，宣传推广煤矿智能化发展的经验和成果，营造煤矿智能化发展的良好氛围。
企业如何构建智能工厂？
随着中国颁布“中国制造2025”发展规划，以信息化、智能化为特征的智能工厂成为众多企业日渐关注的焦点。在精益管理思想指导下，智能工厂已成为实现企业信息与智能建设的重要实践模式。但如何才能达到这个目标呢？我想这是诸多制造业企业比较关心的话题。
一、工厂是什么
智能工厂，**信息技术、智能手段、综合智能系统等新兴技术于一体，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式，构建起的是高效、节能、绿色、环保的人性化工厂。
智能工厂是“智能制造”的组成部分。在智能制造之下，传统的制造流程被重组用来实现产品的智能化，其中个性化的客户需求与设计、供应商和制造商之间的信息接入与共享、售后服务的快速响应等环节与智能工厂的相关功能服务一起，成为智能制造非常关键的组成部分。
二、智能工厂新特征
1，智能系统集成
智能工厂**多媒体、信息系统、工业机器人等，通过传感器将数据信息传输到MES、ERP等软件系统，进而提供端到端的数据支持。智能工厂实现人与机器的相互协调合作，其本质是人机交互。
2，多流信息合一
实现智能工厂要做到信息流、物资流和管理流等多种信息资源的合一。通过ERP系统、MES系统、供应链管理软件、物联网和大数据的收集分析，让信息流和物资流合一，做到对每一个个体产品、零部件在生产的整个流程中可以实时监控和管理，事前预测、事中操作和事后追踪。
3，生产快速响应
将原本按照计划管理的工厂生产，切割为更小的单元，既可以动态规划从而平滑生产波动，收集客户需求信息，进行交互性产品研发，更快地跟随市场的反应进行产能的调整，同时还可以实现最低的原材料和成品库存，大幅提高生产的周转效率，进而保证厂商获得对用户需求、市场波动等做出快速反应。
三、智能工厂三阶段
虽然智能工厂可以全新搭建，但对于众多制造业企业来说，由于成本问题和发展需求的差异，智能工厂的不断完善通常要经过三个阶段。从最初为解决某些业务问题的单元工具软件的信息集成，到由ERP、CRM、SCM等企业管理软件支撑的数据管理，再到以智能设计、精准营销、智能制造为特征的大数据个性化定制，不同企业不同阶段需要差异化实施。
第一阶段：信息化集成
1，集成目的
实现生产文档无纸化，通过电子信息的数据集成，不仅保障数据的系统存储，同时防止出现各环节数据的流失和闲置；实现部门工作协同化，信息电子化带来生产、管理、销售等部门的有效衔接和信息透明，提高信息提取的便捷性并加强分工协作。
2，可利用工具
生产方面，利用 PDM系统 、ERP系统；项目与财务方面，利用PLM系统和ERP系统；销售方面，利用CRM等系统等。
3，应用要点
通过每个部门自主采集、输入和查看数据，将工作流等资讯集成，实现工作流推动表单，达到同一时间、不同人的协同工作，同步进行跨部门数据大集中，并实现产供销价值链的集成。
第二阶段：数据化管理
1、管理目的
随着制造业企业的不断发展，积累的各维度大量数据需要存储处理。另一方面的意义是，各类数据产生的资产价值也需要持续管理和价值再造。制造业企业在信息化建设中至少有四种类型的资产：品牌/商标资产、知识型资产、营运资产和有形资产，对应的技术分别是CRM、PLM、SCM、ERP等。对于无形资产如品牌资产、知识型资产的维护是企业信息化过程中不可缺少的重要环节。
2，利用工具 PLM、CRM、SCM、ERP等
PLM： 产品生命周期管理(Product Lifecycle Management)，是一种应用在产品研发领域具有协作关系，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案。核心作用是可以有效减少新产品开发过程中的成本重复消耗，同时保障产品的质量水平并满足市场需求。
SCM： 供应链管理（Supply Chain Management),执行供应链中从供应商到最终用户的物流计划和控制等职能。SCM形成由供应商、仓库、作业和零售渠道等组成的序列，可以优化产品成本与价值。
CRM： 客户关系管理（Customer Relationship Management），可以及时获取客户需求和为客户提供服务使企业减少“软”成本。
ERP ，企业资源计划 (Enterprise Resource Planning),是物资资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（财流）、信息资源管理（信息流）集成一体化系统。它对企业的进、销、存进行管理，主要表现在有形资产的管理上。
3，应用要点
PLM是企业信息化的基础，专注于知识产品或者说无形资产的管理上。ERP重在对企业内部的业务流程进行系统化的管理，实现内部的信息共享；SCM 覆盖了供应链上所有环节，加强了对供应链上企业的协调和企业外部物流、资金流、信息流的集成，弥补了ERP 的不足；CRM 系统挖掘出对企业有价值的信息，将其反馈到营销活动和企业的生产制造系统中，调动一切资源为客户服务，提升客户满意度和忠诚度。几大系统根本目标都在于降低库存、加快****、提高企业的管理水平，以提高企业对市场的响应速度。数据化管理规划必然要求几类数据系统最终集成，同时技术的发展也为几者的融合提供了支持，保障他们彼此相互联系共同作用。
利元亨打造的 智能工厂， 通过数据化管理，提升整个企业管理水平和生产效率，建立全方位的数据（ERP、CRM、SRM、PLM、MES等）系统，实现从原铺材料采购、生产加工、物流、到销售与服务的整个供应链数据管理，并优化配置内部资源，实现工厂的数字化、信息化高效管理。
让公司生产效率、技术水平、产品质量和管理水平得到了整体提升，运营成本降低了25%，产品研发周期缩短了23%，生产效率提高了30%，产品不良率降低了10%，能源利用率提高了5%。
第三阶段：大数据定制
1，定制目的
消费需求日益个性化和企业产能的闲置，要求传统制造业突破现有生产方式与制造模式，对消费需求所产生的海量数据与信息进行收集、处理，更重要的是对数据价值和关联深度挖掘应用，从而实现2B端的大规模定制化服务。
2，利用工具： CPS、FA等
CPS： 信息物理系统（Cyber-Physical Systems）,是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computer、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。
FA： 工业自动化(Factory Automation),包括设计、制造、加工等过程的自动化，企业内部管理、市场信息处理以及企业间信息联系等信息流的全面自动化。将各种加工自动化设备和柔性生产线连接起来，配合计算机辅助设计和计算机辅助制造系统，在中央计算机统一管理下协调工作，使整个工厂生产实现综合自动化。
3，应用要点
智能工厂体系中，CPS通过底层的无缝集成实现与SFC、MES、ERP共同打造定制平台，并完成数据交互，同时依赖于专业生产制造工具，从而完成高度互联、预测需求、智能制造等功能。
高度互联： 定制平台上对包括数据采集、数据管理、订单管理、智能化制造等在内的信息进行集聚，保证生产设备、信息传达、操作人员、物料和成品等在平台上端对端紧密相接。
预测需求： 大数据精准预测出个体消费者的需求以及消费者对于产品价格等要素的期望值，进而指导生产匹配进行。同时，生产数据具有平稳的节拍，保证定制数据的收集和存储处理具备实时性特征。
智能制造： 制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作，扩大、延伸和部分地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动。
结语
智能工厂的实现需要企业按照阶段论的发展规律和企业自身的实际情况一步一步的完成，当然，前提是企业的管理人员要有最新的信息化和智能化思维。但不得不说，信息化、数据化、智能化是提高企业效率、优化利用资源的必备条件，而智能工厂更是实现企业综合效益提升的一大利器。雄关漫道真如铁，谨献此文，希望能对广大制造业企业有所启示。
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智能工厂信息化系统建设规划
导读：基于企业系列标准的支持和企业级别的信息安全要求，在信息物理融合 系统（CPS）的支持下，构建智能设计、智能产品、智能经营、智能服务、智能生产、智能决策六大系统。
引言
智能工厂信息化系统需要将现代管理理论、智能制造理论与最新信息化技术、 自动化技术、网络通信技术、信息物理系统、大数据技术、云计算技术深度融合，通过科学规划和全面集成企业设备单元、生产监控、制造执行、企业管理、设计研发等各类系统，最终构建由智能设计、智能经营、智能生产、智能决策组成的智能工厂。
1 规划范围
基于智能工厂所需的主要业务系统进行规划建设，主要有：
（1）ERP （企业资源计划系统）：它是企业信息化的核心系统，管理销售、生产、采购、仓库、质量、成本核算等。
（2）PLM（产品生命周期管理系统）：它负责产品设计的图文档、设计过程、设计变更、工程配置的管理，为ERP系统提供最主要的数据源BOM表，同时为MES系统提供最主要的数据源工艺路线文件。
（3）MES（制造执行系统）：它负责车间中生产过程的数字化管理， 实现信息与设备的深度融合，为ERP系统提供完整、及时、准确的生产执行数据 ，是智能工厂的基础。
（4）WMS（仓库管理系统）：它具备入库业务、出库业务、仓库调拨等功能，从ERP系统接受入出库物料清单和MES系统中接受入出库指令，协同AGV小车完成物料配送的自动化， 实现立体仓库、平面库的统一仓储信息管理。
2 智能工厂信息化总体架构
基于企业系列标准的支持和企业级别的信息安全要求，在信息物理融合 系统（CPS）的支持下，构建智能设计、智能产品、智能经营、智能服务、智能生产、智能决策六大系统。其中，通过服务网、物联网将企业设施、设备、组织、人互通互联， 集计算机、通信系统、感知系统一体化，实现对物理世界的安全可靠、实时、协调感知和控制；同时通过企业信息门户（EIP）实现与客户、供应商、合作伙伴的横向集成（如协同商务和信息共享），以及实现企业内部的纵向集成（如不同系统之间的业务协同）。构建的智能工厂总体框架如图1所示。根据信息化系统规划范围及建设相关要求，本文参照智能化工厂的总体框架，构建符合企业业务特点的信息化系统架构，如图2所示。
图1 智能化工厂的总体框架
图2 信息化系统架构
3 信息化系统规划的主要内容
3.1 ERP系统
3.1.1功能和目标
ERP系统着重解决物料台账、合同、计划、采购、成本等相关管理目标，具体如下：
（1）提升管理概念。由定性管理转变为定量管理；由单一的职能式管理转变为资源式管理。
（2）理顺管理流程。理顺和制定适应单件小批量加工装配型企业的生产管理 程流程，规范生产流程环节中的各类票据，根据岗位说明书制定相应的操作制度及条例。
（3）实现物料配送，建立缺件报警制度。将领料制仓库变成配送制仓库，在装配前做缺件分析，推行缺件报警制度。
（4）有效控制库存。提出配套库存的管理思想，努力降低库存中长短件的比例。
（5）降低成本。从限额发料、控制库存、缩短生产周期等方面降低生产成本。
（6）缩短生产周期。通过提高设计及生产环节对工程变更的反应速度、提高装配中物料的齐套率、减少生产装配中停工待料的时间和缩短采购周期等措施，实现缩短成品的生产周期。
（7）建立生产的可预见性机制，包括销售预测、库存预测、缺件预测、生产过程预测、客户定单交货期预测、采购到货期预测、生产成本预测等。
（8）建立生产计划的控制和反馈机制体系，实现各类生产计划的闭环管理。
（9）建立价格管理和多层次成本控制体系。建立原材料基准价管理体系、零部件/外协件的定额***、合同的实际成本计算体系等，形成完善的销售报 价审计、采购合同价格审计、设计成本审计和完工审计制度。
（10）建立、高速、专业、准确的报价体系。
（11）最终实现公司生产、运营 、财务一体化管理。
3.1.2 系统架构规划
ERP系统的架构规划如图3所示。
图3 ERP系统的架构规划
3.2 PLM系统
3.2.1 功能和目标
PLM系统着重解决工艺设计、图纸管理、设计变更等相关管理目标，具体如下：
（1）建立统一、高效、规范的文控体系，实现企业资料的有效沉淀和有序管理。
（2）建立企业物料标准库，规范管理物料。
（3）搭建图文档管理平台和工艺信息管理平台，前端支持各类CAD数据的集成，包括常用的AutoCAD、SolidWorks等数据格式，实现对CAD数据的信息提取、在线浏览等。
（4）通过图文档管理系统平台，实现产品数据安全共享、产品结构化管理，在审批流程方面，实现电子审批。
（5）通过工艺信息管理平台，实现工艺卡片图文混排编制、工艺路线的编制，通过汇总报表BOM的输出，支撑生产。
3.2.2 系统架构
PLM系统架构如图4所示。
图4 PLM系统架构
3.3 MES系统
3.3.1 功能和目标
MES系统着重解决生产过程管控、防错防呆、产质量追溯、设备运行等相关管理目标，具体如下：
（1）全面集成。承上启下，完成公司所有与MES系统链接的信息化系统 （如ERP、PLM等）、自动化控制系统（如钣金、铜排、二次裁线、产线等）和设备（如实验设备等）的无缝集成，通过MES系统整合上下游信息流、建立一个业务统一、流程顺畅、数据规范的生产管理平台。
（2）精益排程。结合ERP系统建立先进的计划体系，制定在产能和物资等资源约束条件下的详细排程计划，统一指挥控制物料、人员、流程指令和设备等工厂生产资源。
（3）自动化物流和物料管理。MES系统应覆盖部分WMS功能，并实现与自动化物流系统（如自动化立库、AGV小车等）一道完成生产物流管理，在数字化工厂内实现无人化自动物料流转，MES系统指挥和跟踪物料流动、管理物料消耗、编制物料投料计划等，同时采用工单、批次管理，实现对物料的跟踪和回馈。
（4）质量管理。质量管理以生产过程质量信息汇总和控制为核心，建立快速、高效全过程的质量反馈、质量处理、质量跟踪控制，MES系统自动生成各类质量报告和出厂试验报告等资料。
（5）生产过程管理。以全厂数据采集系统为基础，建立起综合控制系统，包括电子看板、SCADA系统集成、监控中心和Andon系统等，实时显示整个生产过程的各种现场数据，并按照预先设定的报条件，出现异常情况应及时报警提醒，并采取相应的调度措施。
（6）设备管理。对生产车间主要生产设备的使用频率、运行状况、工时、定额、能耗、产能等有关信息进行采集和分析，对设备进行全面的运筹管理，以达到保持设备完好率、充分发挥其效能的目的。
（7）统计分析。对实时数据进行统计分析 ，通过对大量数据的综合分析，可以对生产运行情况进行有效评价，为优化组织、提高产量质量、提高设备保障能力、降低生产成本提高强有力的手段 ，如员工绩效管理、核算计件工资、设备效率分等。
（8）移动化应用。支持手机、PDA等移动终端，实现移动端的派工报工、接料发料、数据录入、生产进度跟踪、实时统计分析展示等。
3.3.2 系统架构
MES系统架构如图5所示。
图5 MES系统架构
3.4 WMS系统
3.4.1 功能和目标
WMS系统着重解决实物仓储、出入库、物料质检、组盘等相关管理目标，具体如下：
（1） 实现原材料、成品、备品备件的出入库、调拨、转换、质检、在库等过程的有效的全方位管控。
（2） 实现ERP系统、WMS系统及库存实物信息交互的及时性和一致性。
（3） 实现账务相符、物料流转及消耗的精准追踪、多样化盘点功能应用。
（4） 底层技术应用，实现自动化调度。
3.4.2 系统架构
WMS系统架构如图6所示。
图6 WMS系统架构
4 结语
企业信息化建设可采取“总体规划、分步实施”的原则，避免出现信息孤岛，ERP、PLM、MES和WMS系统是智能工厂信息化建设的重点，各系统的架构和功能设计以及系统间数据的接口设计是信化规划的关键，各系统应实现信息的无缝集成和数据交互，以实现企业“智能制造”的最终目标。
