智能化选煤厂研究与进展论文

煤炭行业主要上市公司：目前国内煤炭行业的上市公司主要有兖矿能源(600188)、中国神华(601088)、晋控煤业(601001)、陕西煤业(601225)、山西焦煤(000983)、中煤能源(601898)、华阳股份(600348)、山煤国际(600546)等。

本文核心数据：文献数量、智能化采掘工作面数量

我国煤矿智能化政策引导明确

从国家政策规划来看，2020年2月25日，国家发改委、能源局等8部分联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，针对我国一些煤矿正在开展智能化建设工作中存在的基础理论研发滞后、技术标准与规范不健全、平台支撑作用不够、技术装备保障不足、高端人才匮乏等问题提出相关意见及保障措施。几大核心任务如下：

另外，我国主要省份也提出了煤炭行业智能化发展的目标。内蒙古自治区明确提出到到2025年，117处井工矿实现全部固定岗位机器人作业，38处露天矿实现智能连续运输。其他省市地区如山西、陕西、新疆、贵州等均提出了煤炭行业智能化发展的目标或规划：

煤矿智能化理论基础逐渐加强

我国政策明确大力发展煤矿智能化以来，“智能化”主题成为各大煤业研究所和院校的主要研究方向。2018年，煤矿智能化主题发表论文数量为373篇，占两化融合论文总量的14.6%;2020年，煤矿智能化主题发表论文数量快速增长到1080篇，占两化融合论文总量的比重超过1/3，达到35.7%;两年间，煤矿智能化主题论文发表数量增长了1.9倍，论文占比提升了21.1个百分点。

另外，2020年，行业两化融合领域发表论文排名前20位的关键词中，煤矿智能化相关关键词占5个，分别是：智能(化)开采、智慧矿山、智能化建设、智能矿山、煤矿智能化。其中，智能(化)开采以1669个高居首位。排名前十位的关键词分别是：智能(化)开采、监控系统、大数据、数值模拟、智慧矿山、传感器、PLC、矿压监测、智能化建设、智能矿山。

大型企业积极部署

目前，我国各大型煤炭企业在煤矿智能化部署方面均取得一定成效。中国神华(601088)在2021年上半年已累计完成了智能采煤工作面25个，智能掘进工作面4个，智能选煤厂6个，起到良好的示范作用。

整体来看，国家积极推进煤矿智能化发展，从政策引导规划，落地到企业示范工程，自上而下的智能化路径明确，为煤炭行业的转型升级指引正确方向。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国煤炭行业发展前景与投资战略规划分析报告》

机械的发展 据悉我国煤炭行业“十一五”期间将新建煤矿规模3亿吨左右,将对工业结构进行调整,大力整合、改造现有煤矿、关闭小煤矿、淘汰落后的生产能力,加快大型煤炭基地和现代化大型煤矿的建设,这为我国矿山机械企业的发展提供了良好的机遇。 一、煤炭在我国能源结构中的重要作用 煤炭是我国的主要能源,是国民经济和社会发展不可缺少的物资基础。我国煤炭资源丰富,煤炭资源分布面积约60多万平方公里,占国土面积的6%。根据第三次全国煤炭资源预测与评价,全国煤炭资源总量5.57万亿吨,煤炭资源潜力巨大,煤炭资源总量居世界第一。已查明资源中精查资源量仅占25%,详查资源仅占17%。探明储量达到10202亿吨。其中可开采储量1891亿吨,占18%,人均占有量仅145吨,低于世界平均水平。 国务院制订的《能源中长期发展规划纲要(2004-2020)》(草案)指出“要大力调整优化能源结构,坚持以煤炭为主体,电力为中心,油气和新能源全面发展的战略”。鉴于我国“多煤、贫油、少气(天然气)”的特点,在今后一段相当长的时间内,能源结构仍然以煤炭为主,煤炭在一次能源消耗中占70%左右。2004年煤炭占我国一次能源生产的70%以上,在我国能源结构上占主要地位,有举足轻重的作用。 根据我国全面建设小康社会的需求,煤炭消费的趋势将有明显上升。在煤炭消费用户的构成中,电力、冶金、建材、化工4个行业煤炭消费量占煤炭消费总量从1990年的50%提高到2004年的84%,其中电力占51.8%,冶金11.64%,年占27%提高到2004年的51%,将近增长一倍。 二、我国煤炭工业发展现状 进入21世纪,我国煤炭工业快速发展,2000年全国产煤9.9亿吨,2001年产煤11.04亿吨,2002年13.8亿吨,2003年16.67亿吨。2004年全国产煤19.56亿吨,占全国一次性能源生产总量的74.3%,当年煤炭销售量为18.91亿吨,占全国一次性能源消费总量的65%,生产力水平显着提高,产业结构调整取得重大进展。一些企业开始跨地区、跨行业的产业联合,煤、电、化、路、港、航产业链开始形成,形成了一批在国内领先、在国际上具有一定竞争力的大集团,如神华集团、山西焦煤集团、兖州矿业集团等。我国煤炭产量急剧上升,得到了全世界的关注。 煤炭是我国能源安全的基石。煤炭工业是我国重要的基础产业,我国的煤炭产量已是世界第一位,是煤炭生产大国,现在我国煤炭工业已具备了设计、施工、装备及管理千万吨露天煤矿和大中型矿井的能力。现代化综采设备、综掘设备和大型高效露天剥、采、运、支成套设备在大中型煤矿大量使用。同时,我国煤炭开采技术装备总体水平低,煤炭生产技术装备是机械化、部分机械化和手工作业并存的多层次结构。技术和装备水平低。全国煤矿非机械化采煤60%。大中型国有重点煤矿装备水平较先进,但设备老化程度较大;小型矿井生产技术装备水平极低,煤矿生产工艺落后,作业人员过多、效率低。保障煤炭供应是国家加强煤炭工业宏观调控的重点之一,挖掘煤炭生产潜力,加快大型煤炭基地建设,是重要措施。为此,只有大幅提高大中型煤矿产量,才能在保障煤炭稳定供应的前提条件下,遏制小煤矿发展和淘汰小煤矿,完成煤炭生产结构优化调整。1998年12月以来,国家对煤炭产业结构进行了重大调整,关闭了五万多处小煤矿,淘汰了一批落后的生产能力,通过宏观调控,煤炭生产形势好转,供求关系趋于平衡。目前我国煤炭生产企业2.5万多家,其中规模以上的企业约占60%左右,2005年计划关闭2000多家小煤矿。 三、我国煤炭工业存在的问题和与国际先进产煤国家的差距 1、 我国煤炭企业规模小、产业集中度低 我国煤炭企业的突出特点是,规模小、效率低、安全状况不好,产业集中度低。据煤炭行业统计数据分析,2002年国有重点煤矿占52%,国有地方煤矿占18%,乡镇煤矿占30%。按井型划分,大型矿井占32%,中型矿井占18%,小型矿井(含乡镇煤矿)占48%。2004年,全国约有煤矿2.5万处,95%以上的小煤矿,矿井年产能力不足3万吨的矿井约占40%,煤炭产业的集中度只有15%,远远低于世界主要产煤国家的水平。国际先进的产煤国家,煤炭产业规模集中化,世界排名前10名的大公司,依靠核心竞争力,做强做大,提高了全球煤炭产业的集中化程度。2003年10大煤炭公司的煤炭产量约占全球产量的18.81%,有5家公司的煤炭产量超过1亿吨,其中排名第一的皮博迪公司达到1.83亿吨,力拓公司达到1.43亿吨,美国前4家企业的煤炭产量占本国煤炭总量的46.9%。 2、我国煤炭装备落后,机械化、自动化程度低、缺少大型成套设备. 我国煤矿生产基础薄弱、国有煤矿连续紧张生产的矿井占总数的近50%,矿井主要生产设备严重老化,超期服役的占30-40%,部分乡镇煤矿设备简陋、生产条件差,有的根本没有机械设备,仅为人工开采,不符合有关煤炭法规要求,当前我国资源破坏和浪费严重。部分煤炭企业存在着“采厚弃薄”、“吃肥丢瘦”等浪费资源现象,全国煤矿平均资源回收率为30-35%左右,资源富集地区的小型矿井资源会回收率只有10-15%。据煤炭行业统计数据分析,2002年我国国有重点煤矿采煤机械化程度为77.78%,综合采煤机械化为62.98%,掘进机械化程度为81.15%,综合掘井机械化程度为15.03%,地方国有煤矿机械化程度更低。当前全国采煤机械化程度仅为42%,除国有大中型煤矿采掘机械化程度达到75%之外,大多数煤矿生产技术水平低,装备差、效率低。特别是乡镇煤矿,基本上是非机械化开采。2004年乡镇煤矿产量占我国煤炭总产量的39%。对不适宜用放顶采煤的5.5米以上煤层,要采用一次采全高是最合理有效的采煤方法,但目前国内没有相适应的高产高效的综采成套设备。而国外美国久益(JOY)公司、德国德伯特(DBT)公司和德国艾克夫(Eickhoff)公司,都具有成熟的高煤层一次采全高的高产、高效综采成套设备。神华集团引进的成套设备年产突破1085万吨,工作面长度突破300米,最长的工作面已超过400米,工作面总装机功率已超过5000kw。而国际先进的产煤国家,煤炭生产呈现出大功率重型化、自动化、集约化、按照环保的特点。国外先进的采煤设备向大功率、重型化发展,设备储备系数大、运行可靠性高。DBT(德国德伯特)、JOY(美国久谊)和Eickhoof(德国艾克夫)等采矿设备公司都制造出具有自动化功能的产品。美国联邦2号矿在工作面实现了跟机自动移架。澳大利亚Batana煤矿实现了自动割煤和跟机自动移架。特别是信息技术在煤矿生产中得到广泛应用,先进煤矿广泛采集工作面设备运行参数和环境安全检测信息,在工作面集中显现并通过以太网传输到地面计算机,实现远程运输和故障诊断。运输系统、供电系统和通风系统均无人值守。实行集中远程操作、视频监视,辅助有专人巡视。井巷布置集约化,生产系统和环节少、实 现了生产高度集中。通常是一矿、一井、一面生产。有些先进的长壁工作面每班 只需6人,其中采煤机司机2人,维修工1人,机头集中操作工1人,另外2人替换休 息。高度重视工作环境的改善和人体安全防护。实现计算机监测安全信息,监测 探头遍布整个矿井。液压支架具有跟机自动喷雾和移架自动喷雾功能;采煤机上 方安装导风板,减少煤尘进入人行空间。采煤机运行的下风侧几乎无人作业。 3、煤矿安全生产事故多 我国煤矿安全生产方面,重大瓦斯事故多发,煤矿 事故的总死亡人数达到了高峰,2004年我国生产约20亿吨煤,事故死亡约六千人 ,这几年煤炭产量大幅度增长,煤矿百万吨死亡率还是下降的。由1994年的5.59 人下降到2004年3.08人,美国生产约10亿吨煤死27-31人,百万吨死亡率约为 0.039;波兰百万吨死亡率为0.09;南非百万吨死亡率为0.13;俄罗斯百万吨死亡 率为0.34。我国百万吨死亡率是美国的约100倍,俄罗斯的约10倍,印度的约12倍 ,大大超过煤炭先进生产国家。据有关专家讲,矿井安全检测仪表,安全设备均 在设计中作了考虑,多数事故都是矿井管理问题,真正因设备问题而发生事故较 少。先进产煤国家依靠大型、强力综采技术装备已经完成从普通综采机械化向矿 井高效集约化和自动化生产的过渡。高产高效煤矿的建设不仅提高煤炭生产效率 ,实现煤矿集约化生产,并为煤矿生产过程中的安全监测、监控创造条件,从而 有效的预防和控制煤矿安全生产事故。先进产煤国家安全生产上十分重视,不仅有健全的安全生产法规体系,还有严细的生产安全措施,严格的煤矿生产准 入制度,而且实现了计算机监测安全信息,监测探头遍布整个矿井,保证了安全生产。 四、煤炭工业发展对矿山机械设备的需求 1、我国煤炭工业发展趋势 据煤炭行业发展规划相关内容,“十一五”期间,我国将新建煤矿3亿 吨左右,其中投产2亿吨。国家将在“十一五”期间,对煤炭行业的工业结构进行 调整,大力整合、改造、关闭小煤矿,同时适度加快大型煤炭基地的建设,开工 一批现代化大型煤矿、置换落后的生产能力。“十一五”期间煤炭行业现代 企业制度要进一步得到完善,大型煤炭企业集团基本形成,到2010年要形成5-6个 亿吨级生产能力的特大型企业集团,5-6个5000万吨级生产能力的大型企业,产量 将占全国煤炭总产量的60%左右。通过新建和老矿井技术改造,全国将建成300处 高产高效矿井,高产高效的矿井产量将占全国总产量的50%左右。“十一五” 期间,国家将建设神东、晋北、晋东、蒙东(东北)、云贵、河南、鲁西、晋中 、两淮、黄陇(华亭)、翼中、宁东、陕北等13个大型煤炭基地,这些基地的储 量,占全国储量的70%以上,作为煤炭供应规划和建设的核心。初步预测全国 煤炭需求量:2010年为25-27亿吨、2020年为30-32亿吨,均占能源需求量的60%以 上。据相关部分统计,2004年国有重点煤矿原煤产量9.22亿吨,超过其核定生产 能力50%以上,煤炭生产能力严重不足。经测算,到2020年,新建和在建的国有煤 矿的生产能力约为7.1亿吨。如果届时中国小煤矿的产量仍保持目前的6亿吨,按 需求预测的高端方案,未来20年中国需新增煤矿产能17亿吨,年均8500万吨;按 需求预测的低端方案,未来20年中国需新增煤矿产能13亿吨,年均6500万吨。 2、对矿山机械设备的需求 “十一五”期间,煤炭工业的生产技术水平将明 显提高。国家将建成140个高效安全现代化矿井,国家将加大对煤矿建设项目的支 持力度,已先后有17个煤炭建设项目,由国家开发银行出具贷款承诺,还将100多 个高档普采工作面升为综采工作面,100多个普采工作面升为高档普采工作面。这 样,中国大型煤矿采掘机械化程度将达到95%。中型煤矿的机械化程度将达到80% 以上;大型煤矿国内先进水平装备率达到20%,国际先进水平装备率达到6%,中型 煤矿国内先进水平装备率达到10%,小型煤矿机械化、半机械化程度达30%以上。 据此分析,煤炭需求的急剧增长,上述煤矿采掘机械化指标还会有所突破,这为 煤矿装备的发展提供了广阔的市场前景。 (1)井下综采重点设备 我国煤 炭开采90%以上的井工开采的,井工开采占煤炭开采的主导地位。为迅速提高我国 综合装备水平,要以科学发展观为指导,采取跨越式发展模式。在“十一五”期 间应以日产2.5-3万吨(年产1000万吨左右)的综采成套设备国产化为突破口,全 国实现综采成套设备国产化,推动我国矿山机械工业的发展。 预计从2004年 到2020年,每年新增综采工作面成套设备为30套、普采工作面成套设备50套,每 年设备更新量约为现有的基数的六分之一。粗略估算,2010年采煤成套设备年需 求量将达到500台套左右。高产高效综采技术的核心是井下工作面综合机械化 采煤输送设备,主要有采煤机、刮板输送机、液压支架和带式输送机。急需开发研究的电牵引采煤机:装机总功率为2000kw左右,供电电压为3.3 KV、采高 范围为5-6m,生产能力达3000t/h左右。 重型刮板输送机:输送能力3000- 5000t/h,铺设长度250-400m,链速1.4m/s,装机功率3×700或2×1000kw,供电 电压为3.3KV。 液压支架:最大工作阻力12000 KN,立柱最大缸径ф480mm, 支护高度6m,架间距1.75-2m,支架降移升时间8-12s,采用电液控制系统。 大型带式输送机:装机功率1500-4000KN,电压3.3KV,带宽≥1.4m,带速≥5m/s ,运量≥5000t/h,距离50000m以上,托辊寿命5万小时以上,减速器寿命7万小时 以上。 (2)井下综掘设备 我国目前综掘机械化程度比较低,仅为12.81% ,远远跟不上综采机械化的发展,其中掘进机虽有较大的发展,但整体技术水平 仍比国际先进水平有较大差距。 需研究开发先进的掘进机:其截割功率300kw 以上,截割断面最大可达42m2,经济截割硬度达f12,可靠性要求,齿轮寿命在 20000h以上,轴承寿命在30000h以上,力争整机掘进10000米无故障。 同时要 结合我国国情和煤矿实际工矿,开发研制集切割、装运、行走、锚杆支护、机载 、除尘等功能为一体的掘锚联合装备机组,可大大提高掘进速度。 (3) 全自动刨媒设备 我国薄煤层储量约占总储量的21%左右,但是由于煤层薄,作 业空间小,工作条件恶劣,薄煤层高产高效开采技术一直是我国煤炭工业研究探 讨的重要难题。刨煤机作为一种“浅截深、多循环”的采煤设备,是实现薄煤层 高产高效的有效途径。提高薄煤层机械化水平加快薄煤层资源的开采进度,不仅 可以充分利用有限的资源,提高矿井整体生产能力,同时,也有利于保障煤矿的 安全生产。开发研制大功能、高强度、高效率、紧凑型的全自动刨煤成套设备势 在必行。全自动刨煤成套设备(采高0.6-1.8m),主要包括刨煤机、配套刮 板输送机、薄煤层液压支架、顺槽转载机、破碎机等产品。我国目前主要从 德国DBT进口主机——刨煤机及配套刮板输送机,由北京煤炭机械厂配套薄煤层液 压支架,张家口煤矿机械有限公司配套转载机和破碎机。到目前已进口六套(铁 法2套、晋城、西山、阳泉、大同各1套)。开发研制的全自动刨煤成套设备 :其生产能力1000吨/小时,铺设长度250-300米,适应煤层厚度0.8-2米,适应煤 质硬度F≤3.5,适应煤层倾角≤25度,功率2×400kw(刨头部分)、刨煤方式为 双速混合式,上行速度0.88米,下行速度1.76米,刨深≤120毫米,上行90毫米, 下行30毫米、下链牵引,牵引链38毫米D级,刨煤机采用智能控制系统,能自动监 视故障性质和位置。 (4)矿井提升设备 目前我国约90%的原煤是靠井工 开采的,矿井提升设备是井工开采的咽喉设备,它不仅关系到矿井的产煤量,而 且直接影响到人身和整个矿井的安全。我国煤炭产量到2020年将达20-32亿吨 ,估计每年需新增大型、特大型矿井提升机约30台套,考虑到更新改造,综合估 算在“十一五”期间平均年需各类提升机150-180台套,其中大型和特大型约占 20%,中小型约占80%,每年新增提升机产值5.4亿元左右。开发研制适用于年 产1000万吨的特大型矿井提升设备,其规格为6×4、7×4多绳提升机、最大拖动 功率单机为6000KW、双机为2×4000KW、最大提升速度14×16米/秒,整机使用寿 命为25年。 采用恒力矩、恒减速液压控制系统:采用计算机数字控制自动化 运行,提升速度及容器位置的监控全由电气自动检测、反馈、调整。实现提升机 的全自动化监控运行。 (5)露天矿井开采成套设备 露天开采占我国煤炭 总开采量的10%左右。露天开采与井工开采相比具有煤炭资源利用率高,开采成本 低,作业现场和工作人员更加安全等优点。所以,发展露天开采更有其井工开采 无法相比的作用和意义。大型露天矿设备从设计、制造到使用的技术性强,世界 各国都争相把最先进的技术成果用在大型露天矿设备上,因此发展大型露天矿设 备可以带动机械、电气、液压、信息等行业的发展,推动和促进我国民族工业的 发展。当前世界露天矿开采特点是:高度集中化开采与集约化经营;开采工 艺的多样化;企业管理的计算机化与智能矿山;合理充分利用资源,重建生态环 境保持可持续发展等几个方面。在我国大型煤炭基地建设总体规划方案中, 神东、晋北、蒙东(东北)、云贵、黄陇(华亭)、陕西等基地都建有大型露天 煤矿,仅霍林河、伊敏河、胜利、平朔哈尔乌苏2000万t采选项目中16-45m3矿用 挖掘机市场需求量就可达30-50亿元;哈尔乌、武家塔、马家塔采选项目等需大型 拉铲15-20亿元,又比如对半连续开采工艺设备仅蒙东要建7个5000万t级煤炭基地 ,建设一批保证胜利一二三号、百音花、伊敏河、宝日希勒一号和二号等超过千 瓦吨级大型露天煤矿,加上神府、哈尔乌苏和原有五大露天煤矿的改建及二、三 期扩建,移动式、半移动式破碎站需求量在40-60台(套)之间,要求移动式(半 移动式)破碎站的生产能力达到每小时2000-4000吨(碎煤),最高达到每小时 6000吨(碎岩)。在上述煤矿建设中对矿用卡车的需求量,估计,“十一五”期 间需100t级矿用车在250辆左右。当前需要开发研制斗容28m3、45m3的大型机 械式正铲,斗容70m3、90m3、100m3臂长约为100m的大型拉铲,降低电能消耗17% ,减少机械零部件应力载荷约30%,提高零部件使用寿命,使平均无故障时间达到国际先进水平。开发研制斗轮挖掘机,争取与国外合作制造3600m3大型斗轮 挖掘机,达到国际先进水平。开发研制移动式、半移动式大型破碎站,其生 产能力t/h,破碎物料强度≤150Mpa,给料粒度1500×1500× 1500-2500×2500×2500mm,排料粒度≤350mm,立机形式新型双齿辊破碎机(中 心距1500-1800mm,辊长2500-4000mm,功率2×300-2×500KW)。开发研制带宽2m的大型带式输送机,功率3×1400KW,运输量12000t/h,半固定式单机长 8820m,移置式单机长5270m,在-45℃低温下能正常运行。争取与国外合作, 开发研制载重170-360t的大型电动轮自卸车,并达到国际同类产品的先进水平。 (6)煤炭洗选加工设备 煤炭清洁洗选加工技术是资源综合利用的基础, 是提高煤炭热效率的有效途径,也是保障国民经济可持续发展和环境保护的需要 ,煤炭洗选加工业在政策扶持、科技进步、市场拉动、投资增加和环保要求的推 动下,呈现出快速发展、总体推进、扩量提质、增效降污的可喜局面,原煤入洗 比例不断提高。到2004年末,全国共有年入洗3万吨及以上的选煤厂2000余座,设 计能力7.5亿吨以上,原煤入洗量为5亿吨左右。2005年,全国原煤入洗能力将突 破8亿吨,入洗量将达到6亿吨,入洗比例达40%,根据煤炭工业规划,到2010年原 煤入洗率达50%,原煤入洗量提高到11亿吨,炼焦煤全部入洗,动力煤入洗率达到 40%以上。据此计算,每年将新增8000-10000万吨原煤入洗,按400万吨规模洗选 煤厂计算,每年将新增25座大型洗选煤厂,加上现有洗选煤厂的技术改造每年约 需洗选煤设备250套左右,洗选煤设备的发展潜力很大。为适应煤洗选加工的 要求,应开发研制单机处理能力为1000-2000m3/h的新型浮选机,其主要参数能够 实现自动控制。开发研制筛子面积≥28m3的高可靠性大型直线振动筛。开发研制入料粒度25-400mm、处理能力为300-400T/h的高效液压动筛淘汰机。 开发研制筛篮直径≥1.4米,处理能力≥300T/h的大型卧式振动离心脱水机和 400m2高效精煤压滤机、处理能力≥35T/h的沉降式离心脱水机等高效脱水设备。 开发研究并解决300-400万吨/年的大型选煤厂的集中控制和智能化管理技术 与装备,实现选煤的全过程的主要工艺参数,煤炭灰分、水分、发热量、悬浮液 密度、入料浓度、流量、旋流器入口压力、跳汰机床层厚度、松散度、浮选加药 量、耙工浓缩机溢流水的浊度、皮带输送机的煤流量等指标的在线检测、实现跳 淘机、浮选机、重介旋流器、压滤机等主要分选设备单机自动化控制系统和选煤 厂全厂的综合自动化控制系统。 另外,随着煤炭工业大力发展和推广洁净煤 技术,煤的焦化、液化、气化等二次转化设备也必将得到迅速发展,开发研制大 型炼焦设备、大型煤液化容器,大型煤气化炉势在必行。 为此,矿山机械企 业要抓住目前我国产业结构调整和企业深化改革之机,在国家政策的指导下加快 矿山机械企业改组、联合、兼并、破产、重组和股份制改革的步伐,组建以矿山 机械制造企业为主体,有煤炭生产企业入股、科研院所参与的大型矿山工程装备 集团,如中国煤矿工程机械装备集团、太原重型机械集团煤机有限公司等,形成 具有制造和开发能力、工程成套能力、有创新能力的企业实体。把企业建成具有 市场竞争能力和抗风险能力的现代化矿山工程企业集团,努力向煤矿提供成套设 备,减少用户的风险,为我国煤炭工业的发展做出积极贡献。

机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。 1 先进制造技术的特点 1.1 是面向21世纪的技术 先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。先进制造技术与现代高新技术相结合而产生了一个完整的技术群，它是具有明确范畴的新的技术领域，是面向21世纪的技术。 1.2 是面向工业应用的技术 先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果，其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。 1.3 是驾驭生产过程的系统工程 先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 1.4 是面向全球竞争的技术 20世纪 80年代以来，市场的全球化有了进一步的发展， 发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品，输出资本。随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。 1.5 是市场竞争三要素的统一 在20世纪 70年代以前，产品的技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此，市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一。 2 先进机械制造技术的发展现状 近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。 （1）管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。 （2）设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术（CAD/CAM），大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。 （3）制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。 （4）自动化技术方面。工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。 3 我国先进机械制造技术的发展趋势 （1）全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场；另一方面，网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制造业发展的动力，全球化制造的第一个技术基础是网络化，网络通讯技术使制造的全球化得以实现。 （2）网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。 （3）虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。 （4）自动化。自动化是一个动态概念，目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。 （5）绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程 、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响，同时使原材料和能源的利用效率达到最高。 4 结语 制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之,在我国研究和发展先进制造技术势在必行

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目前，随着人工智能、5G 等新一代信息技术的迅猛发展，正处于从工业经济向数字经济转型过渡的大变革时代。当前可实现以“黑色煤炭、绿色发展、高碳能源、低碳利用”的管理理念，以精细化的管理模式，建立的智能化选煤厂平台，最大限度以用户需要提供优质信息，发掘业务协同价值，多维度多层次展现，帮助用户迅速做出决策，提高选煤厂业务效率及质量。

打造健康舒适厂区：对接环境监测系统，实时采集厂区内各监测指标，以及选煤厂房内各有害气体，并选用丰富的图表、平面图等形式形象展示，通过设置环境数据预警值和告警值实现平台环境监测的自动告警。

优化选煤厂用能：能耗监测系统的监测范畴涵盖厂区的电、水、气，通过智能设备对能源消耗进行全面感知，对各类能耗进行采集统计，并经过能耗分析挖掘对厂区生产生活的整体用能优化。

完善选煤厂安全建设：通过搭载智慧化物联网设备，对厂区资产信息进行统计分析，实现厂区资产的数字化管理。同时也能进行物资定位与盘点，实现管理人员对物资的全生命周期管理。

保障厂区生产生活安全：对每日巡更计划的实施情况进行有效监测，并可联动 3D 场景查看巡更计划在厂区中路线、视频点位等信息。同时图表化展示巡更过程中的异常上报趋势，分析出巡更异常的高发时间段与区域。搭建 2D 采煤工艺全流程监控可视化解决方案，对采煤工艺流程相关的设备和操作进行展示。实现设备全量全要素的模拟仿真反演。

搭建了选煤厂区建筑及生产设备、管线等设施的三维场景，将生产数据采集、安全监测监控与生产时空有机结合，构建了集智能巡检、设备安全监测、预警功能、企业管理于一体的三维可视化管理系统。全方位推动选煤厂精细化管理工作，实现减人增效的目的。

针对选煤厂重点区域，依靠三维可视化技术划定重点监控对象，联动视频融合技术，将监控画面以 2D 方式融合到场景的三维模型中，为操作人员提供直观的视频图像和简单的视图控制，保证选煤生产的高效、有序进行。

从日常管控、企业历程、应急管控为主体进行展示。系统聚焦产品运输、洗选加工关键流程管控，化繁为简，从根本上堵塞管理漏洞，通过精准监督推动企业高质量发展。

整体场景采用航拍建模方式获取，利用飞机或无人机搭载多台传感器，对选煤厂进行拍摄采集，快速高效获取真实反映厂区情况的数据信息。通过纠正、平差、多视影像匹配等一系列的内业处理操作，最终获得三维模型。航拍建模的成果数据具有地理坐标系信息，可以准确地和 GIS 匹配。

GIS集成方案中可提供根据经纬度和海拔数据构建漫游线路，让用户以第一人称的视角按照指定线路对厂区进行巡检漫游，在制定线路的时候可以参考重点区域或智能化水平较高的区域进行制定，给用户呈现选煤厂重点发展区域以及智能化发展成效。

选煤厂主厂房负责把主井提升上来的精煤进行分选加工成原煤、块煤和矸石等产品。以二维组态图方式搭建的选煤生产线，Hightopo可视化界面中可对用户所关注的产能信息、设备运行关键指标进行监测展示。覆盖精煤、中煤、矸石、煤泥的产品形成全过程。

场景内可对脱介筛、磁选机、泄介筛、离心机等设备布局进行可视化展示，不同的产物生产线路采用不同颜色的线条标识，为作业人员提供图形注释。

搭建的压滤车间可视化管理系统，通过引擎将压滤车间的压滤机以及楼层分布进行 1:1 还原，可随时查看设备基本信息、运行信息、故障信息等。点击左侧面板压滤机以及楼层展开，即可查看车间楼层分布情况以及压滤机工作状态。

在线监测核心设备运行情况，对选煤厂智能管控实现全覆盖，避免监控不到位、工作人员疏忽等问题所造成的各类事故的出现，确保了选煤厂机电设备的正常、平稳、持续、高效的工作。

实时监测系统内厂区、设备、员工的工作状态信息，包括松开、压紧、进料等各进程状态，打破系统相关辅助设备之间的信息孤岛。实现智能压滤检测系统内所有设备及相关信息的统一集中监管，降低岗位巡检工的劳动强度，方便生产监管。