礦業(yè)作為關系我國經(jīng)濟命脈和能源安全的重要基礎產業(yè),智能化是其發(fā)展必由之路,可推動我國礦業(yè)向安全、高效、綠色、經(jīng)濟方向發(fā)展。礦山車無人駕駛技術,在礦山智能化戰(zhàn)略中居于重要地位。隨著5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工AI等技術的普及,我國能源采掘業(yè)也喜迎智慧礦山新貌,礦山無人駕駛千億級市場藍海正等待資本加注,礦山無人駕駛到底是奇思妙想,還是已成現(xiàn)實?到底值不值得投資?
傳統(tǒng)礦山面臨的兩大困境
人口老齡化,招工難
第七次全國人口普查數(shù)據(jù)顯示,中國60歲及以上人口占18.7%(其中,65歲及以上人口占13.5%)。與2010年相比,60歲以上人群占比上升5.44個百分點;而15-59歲的人口則下降6.79個百分點。
一升一降,凸顯了當下國內勞動力市場的窘境。在礦山領域,老齡化帶來的問題更加凸顯。礦山的一線工人中幾乎沒有一個是80后,全是70后、甚至60后。年輕人不愿意去礦山從事枯燥又充滿危險的工作。
安全問題頻發(fā)
國家礦山安監(jiān)局新聞發(fā)布會公布了2020年國內礦山安全事故數(shù)據(jù)。其中,礦山事故全國共發(fā)生434起,導致死亡573人,同比下降19.1%和22%。盡管整體事故數(shù)據(jù)呈下降趨勢,但每一次安全事故帶來的都是不小的損失。
一旦礦山發(fā)生造成工人死亡的安全事故,必然要面臨停工整頓,少則停工兩個月,多則停工三四個月,甚至有些安全標準不達標的礦山將直接關停。這給礦場帶來的是直接的、高達數(shù)億元的經(jīng)濟損失,同時還會造成惡劣的社會影響。因此安全生產始終是礦山領域的底線。
解決方法便是礦山智能化、智慧化建設。
智慧礦山從概念到成為現(xiàn)實
早在上世紀90年代,礦山行業(yè)便提出了智慧化轉型。在國外,美國的卡特彼勒(Caterpillar)、日本的小松(Komatsu)等公司于上世紀90年代就開始研發(fā)礦區(qū)場景下的自動駕駛,并提出智慧礦山的概念。在國內,1999年也提出數(shù)字礦山的概念,其核心就是利用技術使機械化走向自動化,并由計算機網(wǎng)絡對礦山形成統(tǒng)一管控體系。
1994年,卡特彼勒公司有2臺無人駕駛礦卡在美國投入使用。1995年,小松公司1 臺載重77噸的礦卡在日本的一個采石場進行無人駕駛采礦試驗。
2008年,日本的小松和美國的卡特彼勒等工程機械公司陸續(xù)向智利、澳大利亞、巴西、加拿大等國的礦山(主要是鐵礦、銅礦等)投放了約300臺大型無人駕駛礦車,累計運輸?shù)V石總量超過40億噸。
國外礦區(qū)無人駕駛礦車實踐所展現(xiàn)出來的巨大潛力,讓國內采礦從業(yè)者對這一模式充滿了信心。因此近年來,大量的初創(chuàng)公司涌入了智慧礦山賽道,落地了一批智慧礦山項目。
國內智慧礦山進展仍然緩慢是何原因?
首先,海外礦山分布較為集中,且單個礦山產量巨大,有能力整體改造,而國內的礦山分散,基礎設施較為落后,改造能力不足。無人礦卡大多是作為智慧礦山整體解決方案的一部分而存在,其運行需要在礦山進行整體數(shù)字化和智能化升級后的環(huán)境下才能實現(xiàn)。而且在這類方案中,為了保證整個運輸環(huán)節(jié)的安全性,對有人駕駛的礦卡是排斥的,因為人類司機的不合規(guī)駕駛行為會破壞系統(tǒng)的一致性,也存在安全隱患。
這也意味著,要想落地無人礦卡先要對礦區(qū)進行改造,而這將是一大筆費用。其中,礦卡車隊由有人礦卡切換到無人礦的花費是大頭,比如載重量300噸以上的超級礦卡,目前的市場價格在千萬元級別,即便是載重60噸的主流礦卡,其價格也高達數(shù)百萬元。如此昂貴的資產,對于普通礦主而言,不是說淘汰就馬上能淘汰的。
其次,相比國外,國內礦山的條件更差,這表現(xiàn)在礦區(qū)路況差、碎石多、粉塵多。國內許多礦場依山開采,道路修筑困難,使用期又較短,因此礦區(qū)的路面大多是由碎石鋪成,路況復雜,灰塵大。這反過來更容易損壞車輛部件,縮短車輛壽命。
因此國內礦山對自動駕駛技術和車輛的要求比國外更高。而國內無人駕駛技術起步晚于國外,早期技術不成熟,難以適應礦山需求。
國內礦山無人駕駛,喜迎轉機
首先,礦山的基礎條件發(fā)生了改變。改革開放之后,中國礦山數(shù)量的變化主要發(fā)生在兩個發(fā)展階段:2005年~2012年礦山總數(shù)在10萬座以上,2013年至2018年受政策影響礦山數(shù)量大幅下降,2018年為5.8萬座,預計未來仍保持-5%~-15%的增長率,2023年將減少至4.5萬座。
礦山整體數(shù)量在減少,同時單個礦山的體量在增加。2018年中國大型礦山數(shù)量約為4324座,隨著綠色礦山政策地施行,未來中國的大型礦山數(shù)量占比仍將持續(xù)提升。這為智慧礦山的推進打下了基礎條件。
其次,國家也在政策方面不斷推進礦山智能化進程。2021年4月,自然資源部組織有關單位制修訂了《智能礦山建設規(guī)范》,這標志著砂石行業(yè)智能礦山建設將“有法可依”,為砂石行業(yè)智能化建設提供參考意見和重要支撐!作為礦山智能化體系中重要組成部分的無人駕駛,得益于此前多年的技術積累,更容易快速落地,形成智慧礦山的標桿項目。
此外,無人駕駛技術不斷走向成熟。2018年底,無人駕駛在資本市場爆火之后問題也開始顯現(xiàn),由于受技術、法律、成本等條件的制約,無人駕駛遲遲難以落地,逐漸走入低谷。此后,隨著無人駕駛技術不斷進步,其在商用領域尤其是礦山領域找到了落地突破口。
礦山市場達千億級,資本相繼涌入
自2018年以來,陸續(xù)有自動駕駛企業(yè)在礦山實地進行測試與商業(yè)試運營,以踏歌智行、易控智駕、盟識科技為代表的自動駕駛解決方案提供商,聯(lián)合北方股份、同力重工等龍頭礦用卡車制造商,積極推進露天礦項目落地測試及商業(yè)運營,使我國無人駕駛技術進入一個新時代。需求決定市場前景我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,帶動了裝備業(yè)的不斷壯大。
據(jù)估算:以國內產量最大的砂石骨料來看,其在2018年的產值有1萬多億,產量約200億噸,每噸價格在50-100元之間浮動。砂石骨料的經(jīng)濟剝采比大概為4倍,即200億噸砂石骨料對應的挖裝運總量在1000億噸,按密度“3噸/立方”計算的話,就是300多億立方,每立方的挖裝運價格約10元,對應將近3000億的市場。
如今,全球五大礦用車供應商都在進行無人駕駛礦用車的應用與研究。通過研發(fā),目前我國無人礦卡技術企業(yè)也如雨后春筍般快速發(fā)展,盟識科技、希迪智駕、慧拓智能等一批技術服務商脫穎而出,為我國礦山運輸產業(yè)帶來了新的“春風”。
擁抱新生態(tài),迎接新未來
如業(yè)內專家所說,我國無人駕駛礦車產業(yè)整體市場規(guī)模有望達到千億元級別。然而,目前無人駕駛礦車價格不菲,礦區(qū)環(huán)境復雜,工程實施難度大;技術、成本、規(guī)模和工程能力更是相關企業(yè)需要面對的嚴峻挑戰(zhàn)。當然,對于有備而來者,挑戰(zhàn)即是機遇,中國制造永遠蘊含著無限的可能性。
我國礦山智能化任重道遠,國家“新基建”政策正以新的發(fā)展理念引領基礎設施建設,5G相關新技術的不斷涌現(xiàn)將為各行各業(yè)帶來新的體驗和新的機遇。無人駕駛技術創(chuàng)新正在顛覆露天采礦行業(yè),令我們對未來智慧礦山的發(fā)展前景充滿了期待。
(本文不代表中國砂石協(xié)會觀點,僅供交流學習)
來源:網(wǎng)絡
中國砂石協(xié)會
2022年02月21日