2023年中國智能礦山行業(yè)市場前景及投資研究報告：古老行業(yè)科技革新

Part

01

使命：響應礦山行業(yè)的升級需求Part

02

探路：加速智能礦山的建設(shè)進程Part

03

賦能：找尋智能礦山的破局路徑Part

04

展望：研判智能礦山的發(fā)展趨勢P02P11P22P28目

錄1.1

最古老的行業(yè)采礦業(yè)是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，是工業(yè)生產(chǎn)的能源與原材料。p

礦山開采是農(nóng)業(yè)之外人類經(jīng)濟生產(chǎn)活動中最古老的行業(yè)：通過開采各類礦產(chǎn)資源，提供大量工業(yè)生產(chǎn)所需要的原材料和資源，是社會其他經(jīng)濟生產(chǎn)活動得以順利開展的基礎(chǔ)和前提；p

以煤礦開采為例：作為工業(yè)生產(chǎn)的重要能源，煤炭開采量的增長與全國GDP的增長密切相關(guān)，反映了煤炭等能源礦產(chǎn)在支持經(jīng)濟發(fā)展方面的重要作用。多類型的礦產(chǎn)資源支持各行各業(yè)經(jīng)濟發(fā)展礦石種類采礦業(yè)與國民經(jīng)濟發(fā)展生產(chǎn)息息相關(guān)煤炭開采量增長率（%）GDP增長率（%）礦物形態(tài)固態(tài)礦煤礦液體礦金屬礦氣體礦17.68.1黑色金屬有色金屬2.2開采方式露天礦井工礦非金屬礦石油與天然氣(8.1)201720182019202020212022Source：《國民經(jīng)濟行業(yè)分類（GB/T4754—2017）》，國家統(tǒng)計局。1.2

探尋新路徑傳統(tǒng)采礦行業(yè)需要找到新的發(fā)展破局路徑。p

過去一段較長時間里，農(nóng)林牧漁業(yè)和采礦業(yè)的產(chǎn)業(yè)增加值指數(shù)長期處于較低水平，落后于其他行業(yè)；p

生產(chǎn)效率低下是傳統(tǒng)行業(yè)的普遍問題：盲目追求高速增長的時代已經(jīng)結(jié)束，如何提高開采方式的精細化程度、改善生產(chǎn)效率、充分利用資源等問題已成為當前礦山生產(chǎn)的主要挑戰(zhàn)；p

為提升采礦業(yè)生產(chǎn)效率，行業(yè)需要找到適應現(xiàn)代化經(jīng)濟發(fā)展對采礦業(yè)升級新需求的發(fā)展路徑。國內(nèi)部分主要產(chǎn)業(yè)增加值指數(shù)（2013-2020）采礦業(yè)農(nóng)林牧漁業(yè)制造業(yè)建筑業(yè)信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)??采礦業(yè)的產(chǎn)業(yè)增速顯著低于信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)，與制造業(yè)、建筑業(yè)等第二產(chǎn)業(yè)相比也處于不利地位；即使與農(nóng)林牧漁產(chǎn)業(yè)相比較，采礦業(yè)的產(chǎn)業(yè)增加值指數(shù)也仍然較低，這表明采礦業(yè)迫切需要尋找新的發(fā)展路徑，以有效提升生產(chǎn)效率。20132014201520162017201820192020Source：歷年國家統(tǒng)計年鑒。1.3

發(fā)展的癥結(jié)多重因素現(xiàn)狀挑戰(zhàn)，迫使礦山業(yè)主急需找尋新的破局路徑，提升企業(yè)經(jīng)營效率。p

采礦業(yè)過去的傳統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)模式已經(jīng)不適應當前社會經(jīng)濟發(fā)展的訴求，這其中既有內(nèi)部原因的推動，也有外部因素的影響。惡劣的工作環(huán)內(nèi)因外因術(shù)人保要求Source：網(wǎng)絡(luò)公開資料。1.3.1

工作環(huán)境惡劣礦山作業(yè)常部署于偏遠地區(qū)，自然環(huán)境惡劣，從業(yè)者工作條件艱苦，任務(wù)繁重。p

采礦業(yè)是全球經(jīng)濟生產(chǎn)活動的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，從生產(chǎn)制造所需的資源到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到科技發(fā)展，幾乎所有行業(yè)都離不開礦業(yè)及其延伸的能源與金屬行業(yè)產(chǎn)品；p

一般而言，礦區(qū)的生產(chǎn)經(jīng)營大多分布在距離城市較遠、人跡罕至的山區(qū)、荒漠，生存環(huán)境惡劣，工作條件艱苦，且伴隨著噪音、粉塵、安全風險等健康隱患，對年輕的勞動力而言是嚴峻的挑戰(zhàn)。自然環(huán)境惡劣工作條件艱苦通常位于山區(qū)、荒漠等地，自然環(huán)境惡劣井下作業(yè)環(huán)境狹小、潮濕、悶熱、粉塵多設(shè)備噪音大氣候多變經(jīng)常性接觸有毒氣體或放射晝夜溫差大性物質(zhì)容易發(fā)生職業(yè)病工況粉塵多，空氣質(zhì)量差易發(fā)生自然災害24小時輪班制，加班情況嚴重Source：甲子光年智庫。1.3.2

安全事故頻發(fā)生產(chǎn)安全事故控制仍存在改善空間，引入新興技術(shù)刻不容緩。p

以煤礦開采生產(chǎn)為例，通過多年的政策、監(jiān)管、技術(shù)、組織體系等多方面優(yōu)化，煤礦生產(chǎn)安全受到高度重視，生產(chǎn)事故的發(fā)生頻率在過去10年得到明顯控制，事故數(shù)量與傷亡人數(shù)持續(xù)下降；p

然而，近三年的事故數(shù)量降幅已不明顯，為打破當前安全事故控制的瓶頸，須引入新技術(shù)和新體系進行智能化變革，向“零事故發(fā)生率”繼續(xù)前進。煤礦事故發(fā)生得到有效控制，但頑疾難除，需要更完善的生產(chǎn)安全體系礦山易發(fā)生安全事故的重大煤礦事故（起）死亡人數(shù)（人）主要原因1049729931831作業(yè)強度大管理不規(guī)范598503防護設(shè)施確實應急救援準備不足技術(shù)裝備落后作業(yè)環(huán)境惡劣監(jiān)管不到位538375333316245228178249219224168170123912013201420152016201720182019202020212022Source：國家礦山安全監(jiān)察局。1.3.3

勞動力短缺工作環(huán)境極為艱苦，加之勞動力人口預計會繼續(xù)減少，采礦業(yè)將面臨嚴峻的招工難題。p

艱苦的工作條件與繁重的工作任務(wù)，導致年輕勞動力不愿進入采礦行業(yè)，目前近60%礦山工人為40歲以上人群；p

隨著國家人口出生率下降，未來可進入采礦行業(yè)的勞動力將進一步減少，招工難題將愈發(fā)嚴峻；p

在勞動力危機嚴重影響采礦業(yè)發(fā)展之前，通過技術(shù)手段推動礦山作業(yè)少人化、無人化，將是促進采礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。采礦業(yè)從業(yè)人員數(shù)量持續(xù)下降30歲及以下31-40歲行業(yè)人才斷檔從業(yè)人數(shù)（萬人）人口自然增長率（‰）41-50歲p礦山行業(yè)的招工難，要更甚于全社會7.4351歲以上人口自然增長率的降低6.716.535.95.584.93p經(jīng)驗豐富的熟練工與高管團隊老化，3.783.32平均年齡顯著高于社會勞動力平均年齡1.45p惡劣的工作環(huán)境，導致有技術(shù)積淀的0.34中低層管理人員自發(fā)離開礦業(yè)p雖然薪酬水平尚可，但工作內(nèi)容繁瑣，工作壓力大，工作時間長，并不符合“Z世代”年輕人優(yōu)先考慮職業(yè)的標準6312012636201359620145464912016455201741436820193522020345202120152018Source：國家統(tǒng)計局，從業(yè)人數(shù)選取“采礦業(yè)城鎮(zhèn)單位從業(yè)人員數(shù)量”。1.3.4

企業(yè)追求降本重資產(chǎn)屬性與高成本投入，礦業(yè)企業(yè)經(jīng)營壓力大，降本增效的需求更加迫切。p

采礦業(yè)作為資產(chǎn)密集型產(chǎn)業(yè)，需要大量資本投入，導致企業(yè)承受巨大經(jīng)營壓力。因此，降低成本、提高效率的需求變得越發(fā)迫切；p

從成本控制的角度來看，采礦業(yè)的經(jīng)營壓力遠大于其他行業(yè)：不僅資本投入巨大，還受政策變化較大影響，此外安全生產(chǎn)與環(huán)保標準極其嚴格，再加上逆全球化和經(jīng)濟下行的雙重壓力，降低成本和提升效率已經(jīng)成為采礦企業(yè)的當務(wù)之急。過去五年，采礦業(yè)主要企業(yè)的利潤增速持續(xù)下降成本上漲壓力經(jīng)濟下行壓力pp勞動力成本p過去三年疫情與全球經(jīng)濟下行對需求的負面影響能源成本34.70%p開采難度加大，開采成本更高20.30%8.90%-6.50%-12.10%安全環(huán)保壓力價格波動壓力pp越來越嚴格的安全監(jiān)管與環(huán)保監(jiān)管pp礦產(chǎn)品價格在2018年后再度回落需要企業(yè)更多成本投入達到生產(chǎn)標準影響企業(yè)收入水平20182019202020212022Source：部分主要礦業(yè)上市企業(yè)年報。1.4

礦山誕生智能化需求智能礦山是未來礦山建設(shè)的關(guān)鍵途徑，有望妥善解決當下采礦行業(yè)面臨的各種難題。惡劣的工作環(huán)境礦山生產(chǎn)作業(yè)：少人/無人化短缺的技術(shù)人才降本增效訴求頻發(fā)的安全事故無人化作業(yè)將徹底解決礦山工況惡劣、勞動力短缺、事故人員傷亡的問題逐步提升礦山數(shù)字化水平打造更高水平智能化礦山礦山生產(chǎn)經(jīng)營：數(shù)字化/智能化安全生產(chǎn)監(jiān)管綠色環(huán)保要求生產(chǎn)要素數(shù)字化，生產(chǎn)調(diào)度、安全監(jiān)管、經(jīng)營決策智能化，智能化是實現(xiàn)高效、安全、綠色低碳礦山的有力工具Source：甲子光年智庫。Part

01

使命：響應礦山行業(yè)的升級需求Part

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探路：加速智能礦山的建設(shè)進程Part

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賦能：找尋智能礦山的破局路徑Part

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展望：研判智能礦山的發(fā)展趨勢P02P11P22P28目

錄2.1

礦山需要數(shù)字化變革外部環(huán)境變化和內(nèi)部經(jīng)營挑戰(zhàn)共同推動采礦行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。p

在下游行業(yè)均在進行數(shù)字化變革的大環(huán)境下，作為原材料和能源的供應者，采礦業(yè)也必須緊跟產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的步伐；p

外部環(huán)境的變化（環(huán)境壓力、商品價格、供應鏈風險）與內(nèi)部的經(jīng)營挑戰(zhàn)（勞動力短缺、技術(shù)應用和競爭），共同驅(qū)動著礦業(yè)公司積極進行數(shù)字革命，大力推進智能化建設(shè)，以應對未來的各種經(jīng)濟挑戰(zhàn)。數(shù)字化變革分布圖（按行業(yè)）?

在亞太經(jīng)濟增長結(jié)構(gòu)中，約50%的經(jīng)濟貢獻來自于制造、采礦、TMT、金融等行業(yè)；?

這些行業(yè)在過去2-3年中面臨更多來自外部環(huán)境社會以及內(nèi)部運營等多方面的變革力量，而這種雙重變革力正在推動采礦行業(yè)加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)：?外部因素：環(huán)境/環(huán)保壓力、市場價格波動、供應鏈中斷（逆全球化）…?內(nèi)部威脅：技能/勞動力短缺、新技術(shù)應用與競爭…?

雖然面臨著雙重變革力的同時推動，但國內(nèi)采礦行業(yè)在應對變革的問題上，準備并不充分，仍然面臨許多發(fā)展挑戰(zhàn)。Source：Delloite,

Cloud

Imperative–

Asia

Pacific’s

unmissableopportunity.2.2

數(shù)字化水平落后采礦業(yè)的數(shù)字化進程已經(jīng)開啟，但整體水平相對落后。p

采礦、農(nóng)林牧漁等行業(yè)的數(shù)字化程度明顯落后于其他行業(yè)，在過往二十年間一直是國內(nèi)經(jīng)濟數(shù)字化建設(shè)的短板，這主要是由于行業(yè)自身的傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營模式和管理理念，導致數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)難以與其進行有效融合；p

雖然采礦業(yè)的數(shù)字化進程已有抬頭趨勢，但當前的數(shù)字化程度仍不足10%；p

礦山數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、傳感器設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)初步具備，為未來軟件廠商的進入提供了廣闊的發(fā)展空間。國內(nèi)細分行業(yè)數(shù)字化程度的變動趨勢：采礦業(yè)基本墊底國內(nèi)外采礦業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對比借鑒üüü采礦技術(shù)最先進國家露天采礦裝備大型化、自動化、智能化程度領(lǐng)先大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等先進信息技術(shù)被廣泛應用在礦業(yè)生產(chǎn)與管理中美國加拿大澳大利亞借鑒üü礦業(yè)大國+礦業(yè)強國極限、惡劣采礦環(huán)境與深井采礦技術(shù)領(lǐng)先üüü采礦軟件與專業(yè)技術(shù)雙重領(lǐng)先強大的設(shè)計與采礦控制軟件能夠覆蓋生產(chǎn)全流程大幅提升項目經(jīng)濟性，降本增效???提升礦業(yè)的產(chǎn)業(yè)集中度（持續(xù)進行中）促進科技創(chuàng)新，優(yōu)化技術(shù)結(jié)構(gòu)（產(chǎn)業(yè)數(shù)字化）提高礦產(chǎn)品附加值，鼓勵礦業(yè)海外投資（走出去）??采礦業(yè)數(shù)字化程度低：比較各行業(yè)的數(shù)字化水平，采礦業(yè)僅比農(nóng)林牧漁業(yè)略高；加速趨勢出現(xiàn)：隨著礦山作業(yè)數(shù)字化的價值開始顯現(xiàn)，采礦業(yè)數(shù)字化水平在2018年后開始加速Source：劉波等《中國產(chǎn)業(yè)數(shù)字化程度的測算與分析》，李海婷《國外礦業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及其借鑒》。2.3.1

驅(qū)動因素：政策政策監(jiān)管對安全生產(chǎn)高要求，加快推進礦山智能化標準體系規(guī)范。時間部門政策文件關(guān)鍵內(nèi)容將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學習、動態(tài)預測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦開拓、采掘(剝)、運輸、通風、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等過程智能化運行。、能源局、應急部、煤礦安監(jiān)局等八部委2020年2月《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》推動5G新技術(shù)與有色礦山的融合創(chuàng)新；應用大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算等技術(shù)提升信息系統(tǒng)學習與認知的能力，利用AR/VR等技術(shù)形成人機混合增強智能。2020年4月2021年4月2021年6月2021年10月2022年4月2022年12月2023年8月工信部、、自然資源部《有色金屬行業(yè)智能工廠（礦山）建設(shè)指南（試行）》《智能礦山建設(shè)規(guī)范》（報批稿）對金屬、非金屬礦山、煤礦等礦產(chǎn)資源確立了智能礦山建設(shè)的一般原則，規(guī)定了在地質(zhì)與測量、礦產(chǎn)資源儲量、礦產(chǎn)資源開采、選礦、資源節(jié)約與綜合利用、生態(tài)環(huán)境保護、智能協(xié)同管控等方面實現(xiàn)智能化做了基本要求。自然資源部能源局、礦山安全監(jiān)察局礦山安全監(jiān)察局《煤礦智能化建設(shè)指南（2021年版）》堅持分類建設(shè)和分級達標相結(jié)合，建立健全智能化煤礦建設(shè)、評價、驗收與獎懲機制。推廣礦山安全先進適用技術(shù)裝備（安全性能優(yōu)良，智能化程度高或者實用性強的技術(shù)、工藝、材料、裝備），淘汰落后技術(shù)裝備（指安全性能差、可靠性低，嚴重危及礦山生產(chǎn)安全的技術(shù)、工藝、材料、裝備）《礦山安全先進適用技術(shù)裝備推廣與落后技術(shù)裝備淘汰目錄管理辦法（試行）》《“十四五”國家安全生產(chǎn)規(guī)劃》提出煤礦和非煤礦機械化、智能化的具體要求，并設(shè)立“工礦商貿(mào)就業(yè)人員十萬人生產(chǎn)安全事故礦百萬噸

率下降10%”的目標。率下降20%、煤國務(wù)院安全生產(chǎn)委員會礦山安全監(jiān)察局深刻把握全球信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展趨勢，積極引入大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)字孿生等先進技術(shù)，實現(xiàn)與非煤礦山安全監(jiān)管監(jiān)察業(yè)務(wù)的深度融合?！斗敲旱V山安全監(jiān)管監(jiān)察信息化總體發(fā)展規(guī)劃（2022-2024年）》《礦山智能化標準體系框架》正式開展礦山智能化相關(guān)標準規(guī)范的制修訂工作，推動礦山智能化高質(zhì)量發(fā)展，構(gòu)建覆蓋智能化礦山建設(shè)各業(yè)務(wù)領(lǐng)域、全生命周期的標準體系框架。礦山安全監(jiān)察局礦山監(jiān)管政策不斷推出用不用？

問題已經(jīng)解決用什么？怎么用？

現(xiàn)在需要解決的問題Source：公開資料整理。2.3.2

驅(qū)動因素：增效礦山業(yè)主對信息化的重視程度提升，愿意對礦山智能化建設(shè)持續(xù)投入。p

礦企對數(shù)字化建設(shè)的投入，一方面是出于政策安全監(jiān)管方面的要求，另一方面則是出于礦山生產(chǎn)經(jīng)營降本增效方面的需求；p

智能礦山系統(tǒng)對礦山生產(chǎn)提質(zhì)增效的效果已經(jīng)開始顯現(xiàn)：對不合規(guī)、有風險的行動進行及時預警，減少安全事故發(fā)生概率，避免因停產(chǎn)整頓產(chǎn)生的巨額虧損；精細化管理整個生產(chǎn)流程，避免過往傳統(tǒng)粗放的流程導致的浪費，實現(xiàn)降本增益；智能決策系統(tǒng)與智能化設(shè)備有效降低礦山作業(yè)場景對人力的需求，并實現(xiàn)流程規(guī)范化，降低勞動力雇傭成本與管理成本。煤礦智能化將帶來投資回報率的提升智能礦山建設(shè)的投資投入加碼提升3-5%回收率提升3-5%提升3-5%減少3-5%提升2%收入新建礦山智能化投資比例：＞10%總產(chǎn)量備件消耗維護提升5-10%??項目成立階段即需要對數(shù)字化、智能化建設(shè)制定目標清晰、完整的、長期的建設(shè)規(guī)劃利潤時間跨度可達10年以上提升2-3%減少3%投資回報運營支出管理費用人工成本能源消耗庫存減少5%既有礦山智能化投資比例：≈3-5%減少3-5%減少3-5%減少2-3%??出于滿足政策監(jiān)管要求、實現(xiàn)運營降本增效的目的，實施數(shù)字化改造減少5%固定資本流動資本希望看到數(shù)字化、智能化建設(shè)對礦山運營的實際效果資產(chǎn)Source：麥肯錫，行業(yè)專家訪談，甲子光年智庫整理。2.3.3

驅(qū)動因素：產(chǎn)研越來越多年輕采礦工程人才投身智能采礦專業(yè)。p

礦山智能化建設(shè)迫切需要既理解礦山業(yè)務(wù)、又掌握信息技術(shù)的復合型人才；p

盡管中國正處于工程師紅利期，但能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字技術(shù)與礦山實際場景深度融合的高端技術(shù)人才仍相對稀缺；p

在采礦工程類本科生穩(wěn)定招生1.2萬人的背景下，2022年智能采礦專業(yè)招生數(shù)量較2021年增長4倍多，該趨勢有助于礦山“產(chǎn)學研用”協(xié)同創(chuàng)新體系的打造。采礦工程類本科生招生規(guī)模（萬人）1.2

1.2采礦工程類各細分專業(yè)的變化趨勢1.211.181.151.11.05444%30%10%2%4%-10%-15%2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022油氣儲運工程礦物加工

智能采礦石油工程采礦工程

專業(yè)類招生其他工程工程Source：公開資料整理，甲子光年智庫。2.3.4

驅(qū)動因素：技術(shù)以人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能裝備為代表的新一代信息技術(shù)正在融入礦山場景。p

智能裝備、傳感器技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、增強/虛擬現(xiàn)實、云計算、5G等新一代信息技術(shù)正在與礦山生產(chǎn)作業(yè)場景加速融合，持續(xù)提升礦山智能化水平，助力礦企業(yè)主安全生產(chǎn)，降本增效。新一代信息技術(shù)落地迅速，礦山場景應用有望加速處理分析海量礦山數(shù)據(jù)，支持各環(huán)節(jié)、功能的實現(xiàn)自動化/無人化鏟運、掘進機器人/智能裝備傳感器（多類型）大數(shù)據(jù)對礦山環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)的全面監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集礦山數(shù)字孿生，于虛擬世界中進行操作培訓、遠程操控等AR/VR新一代信息技術(shù)助推礦山智能化打通人、機、物的數(shù)據(jù)鏈條，跑通數(shù)據(jù)生產(chǎn)要素礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人工智能云計算靈活可選配的計算、存儲服務(wù)輔助/智能生產(chǎn)調(diào)度、提升決策能力確保礦山通信網(wǎng)絡(luò)的高速率、大容量、穩(wěn)定性、低延遲5G通信Source：網(wǎng)絡(luò)公開信息整理。2.3.4

驅(qū)動因素：技術(shù)隨著礦山硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步完善，智能化軟件技術(shù)將有更多用武之地。p

礦業(yè)行業(yè)的數(shù)字化意識已經(jīng)建立，全國各大中型礦山的信息化建設(shè)任務(wù)已經(jīng)基本完成，所以當前面臨的問題不再是“要不要用”，而是“用什么”和“怎么用”；p

隨著礦區(qū)光伏電站、5G通信基站、邊緣計算設(shè)備、傳感器與智能終端等硬件不斷進入，礦山的數(shù)字化/智能化建設(shè)已經(jīng)基本完成“硬件”的鋪設(shè)，轉(zhuǎn)向“軟件”的賦能與升級；p

因此，在硬件基礎(chǔ)設(shè)施之上的軟件生態(tài)，以及人工智能等技術(shù)的融合應用，將成為未來智能礦山建設(shè)的持續(xù)發(fā)力點。數(shù)字礦山基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與升級智能礦山軟件設(shè)施與功能開發(fā)云計算與邊緣計算充足的算力與資源池化穩(wěn)定高速的網(wǎng)絡(luò)連接計算網(wǎng)絡(luò)智慧巡檢功能數(shù)字孿生礦山MIM系統(tǒng)4G/WiFi

——

5G通信基站各類傳感器（、攝像頭）全方位、高頻率感知與礦區(qū)物聯(lián)網(wǎng)感知路側(cè)感知設(shè)備大數(shù)據(jù)分析功能AI智能決策系統(tǒng)無人駕駛礦卡其他礦用裝備執(zhí)行裝備智能化、無人化Source：甲子光年智庫整理。2.4

智能礦山發(fā)展階段礦山智能化是一個循序漸進的過程，每一次升級的背后是效率的提升和人工的降低。p

縱覽礦山技術(shù)發(fā)展進程，礦山的智能化可以分為五個階段，分別是原始階段、機械化階段、信息化階段、數(shù)字化階段和智能化階段。智能化階段üüüü從各個環(huán)節(jié)的無人化作業(yè)到智能化決策通過人工智能技術(shù)，自我制定/優(yōu)化生產(chǎn)規(guī)劃根據(jù)實時信息進行自我安全檢查數(shù)字化階段ü將采礦生產(chǎn)作業(yè)進行數(shù)字化轉(zhuǎn)化與模擬信息化階段üüü實時采集礦山生產(chǎn)信息實現(xiàn)礦山的數(shù)字孿生在數(shù)字礦山的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)動態(tài)的生產(chǎn)、調(diào)度、管理、安全等實時把控最終實現(xiàn)礦山全場景全流程的無人化與智能化üüü引入信息技術(shù)，進行管理與業(yè)務(wù)流程的規(guī)范化開始形成對數(shù)據(jù)的收集、處理和分析機械化階段üü采掘、運輸、洗選等環(huán)節(jié)用到大量機械設(shè)備實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)的機械化、自動化、標準化解決數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的問題原始階段üüüü主要依靠人力開采應用簡單工具無現(xiàn)代化技術(shù)引入開采效率低，安全性無法得到保障üü人力消耗得到極大縮小開采效率與安全性大幅提升~1980年80-90年代90-10年代10-20年代2020年~Source：甲子光年智庫。2.5

智能礦山技術(shù)架構(gòu)打造分層的、數(shù)據(jù)要素全流通的智能礦山系統(tǒng)架構(gòu)體系。全流程的數(shù)據(jù)流動，支撐頂層業(yè)務(wù)決策安全監(jiān)管模塊能耗分析模塊智能巡檢模塊風險預警模塊決策指揮模塊經(jīng)營管理模塊數(shù)據(jù)對外商業(yè)服務(wù)綜合管控平臺技術(shù)中臺業(yè)務(wù)中臺數(shù)據(jù)中臺移動應用平臺GIS平臺微服務(wù)平臺視頻接入平臺區(qū)塊鏈平臺人工智能平臺采掘業(yè)務(wù)機電業(yè)務(wù)運輸業(yè)務(wù)安監(jiān)業(yè)務(wù)調(diào)度業(yè)務(wù)洗選業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)綜合管理平臺數(shù)據(jù)集市層匯總分析層明細數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)上傳與分析指令下發(fā)與執(zhí)行礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云計算平臺存儲分析計算網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺設(shè)備接入設(shè)備影子設(shè)備鑒權(quán)規(guī)劃引擎邊緣層邊緣計算設(shè)備邊緣計算網(wǎng)關(guān)WiFi邊緣物聯(lián)代理接入層智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)生產(chǎn)設(shè)備以太網(wǎng)絡(luò)4G網(wǎng)絡(luò)5G網(wǎng)絡(luò)感知&執(zhí)行層作業(yè)人員礦用車輛生產(chǎn)環(huán)境全流程的數(shù)據(jù)流動，支撐頂層業(yè)務(wù)決策Source：王國法等《智慧礦山技術(shù)體系研究與發(fā)展路徑》。2.6

智能礦山行業(yè)圖譜智能礦山建設(shè)處于初級階段，廠商在各自生態(tài)位各司其職。智能礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與綜合管控礦山GIS無人駕駛運輸/礦卡礦山智能裝備智能巡檢無人駕駛科技公司主機廠5G網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備5G專網(wǎng)服務(wù)運營Source：公開資料，甲子光年智庫整理。Part

01

使命：響應礦山行業(yè)的升級需求Part

02

探路：加速智能礦山的建設(shè)進程Part

03

賦能：找尋智能礦山的破局路徑Part

04

展望：研判智能礦山的發(fā)展趨勢P02P11P22P28目

錄3.1

通信基建先行穩(wěn)定的5G通信網(wǎng)絡(luò)，是智能礦山運行必要的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。p

5G專網(wǎng)是當下礦山場景中無線基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)選擇，能夠解決當下WiFi、4G、WIA-PA/FA工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)等通信技術(shù)標準的多種問題，提供大帶寬、高可靠、低時延、可移動的通信網(wǎng)絡(luò)，賦能智慧礦山應用；p

不同于運營商對C端消費者的公網(wǎng)產(chǎn)品，礦山5G專網(wǎng)能夠提供場景特需的高上行帶寬、數(shù)據(jù)安全隔離、高精度定位等強大的定制化能力，更好地支持礦山應用。礦山5G專網(wǎng)，為智慧礦山建設(shè)提供穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)通信無線通信協(xié)議礦山應用弊端智能采裝無人運輸智能巡檢消防救援遠程控制網(wǎng)絡(luò)性能不穩(wěn)定，存在安全風險應用層WiFi智慧礦山應用工業(yè)專用無線網(wǎng)絡(luò)(WIA-PA/FA,WirelessHART等)部署成本高üüüü上行容量增強精準定位無線切片3G/4G無線帶寬不足，實時性不足網(wǎng)絡(luò)5G專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層感知層空口低時延高可靠保障ü

大帶寬ü

高可靠ü

低時延ü

可移動本安手機本安集群本安電話本安音箱瓦斯溫度粉塵濕度一氧化碳供電通風皮帶采掘5G網(wǎng)絡(luò)通信在礦山的優(yōu)勢通訊聯(lián)絡(luò)安全監(jiān)測安全監(jiān)控Source：ZTE《5G智慧礦山網(wǎng)絡(luò)解決方案白皮書》。3.2

礦山數(shù)字孿生體數(shù)字孿生是礦山數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要途徑，也是礦山無人化運營的數(shù)字基礎(chǔ)。p

原理是通過對礦山地質(zhì)、地表、設(shè)備、人員的數(shù)字孿生化，讓管理人員進入到“人身安全環(huán)境”下的數(shù)字孿生礦山閉環(huán)中，逐步達到可視化、實時同步和互操作的運行水平，實現(xiàn)礦山經(jīng)營少人/無人化的最終目標；p

礦山數(shù)字孿生需要經(jīng)歷多個發(fā)展階段，實時可操作的“完全體”還有待礦山智能化進程的進一步發(fā)展。數(shù)字孿生礦山參考架構(gòu)礦山數(shù)字孿生的三個發(fā)展階段開采APP安防APP運維APP第一階段虛擬礦山第二階段動態(tài)礦山第三階段孿生礦山數(shù)字孿生礦山預計規(guī)模實現(xiàn)時間主要特征生產(chǎn)工作人員

&

決策管理人員（安全環(huán)境）2023年2025年2030年可視化實時同步實時互操作形似，不神似部件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)之間多個層次的幾何模型GIS與MIM技術(shù)的數(shù)據(jù)融合，具備靜態(tài)、動態(tài)的特征描述難分真假，實時同步，可實現(xiàn)對數(shù)字孿生設(shè)備的調(diào)配和操作數(shù)字孿生礦山操作系統(tǒng)階段特點創(chuàng)新應用數(shù)字孿生礦山基礎(chǔ)設(shè)施（數(shù)字孿生化）亞實時或?qū)崟r的安全監(jiān)測控制，并可輸出一些關(guān)鍵指令實時的地質(zhì)環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控，靈活的資源調(diào)配和控制需求勘探開采的可視化、預測性維護地質(zhì)環(huán)境地表設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)Source：工業(yè)4.0研究院《數(shù)字孿生礦山白皮書》。3.3

業(yè)務(wù)由點及面從需求最大的業(yè)務(wù)場景開始，切入礦山智能化建設(shè)。p

對于露天礦場開采而言，礦石與廢料土方運輸占據(jù)整個礦山生產(chǎn)成本的大頭，部分露天礦山的運輸成本高達50%（運輸基建成本占比更高），因此降低土方運輸成本是智慧無人化礦山建設(shè)的重要切入點；p

從作業(yè)環(huán)節(jié)看，無人駕駛在露天礦山的落地，不僅實現(xiàn)了無人化安全作業(yè)與經(jīng)營效益提升，也為后續(xù)的礦山智能化建設(shè)打好了地基，使基于人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧決策系統(tǒng)有了可行性。礦區(qū)無人運輸：抓住成本最重的環(huán)節(jié)無人駕駛技術(shù)的落地正在成為打開智能礦山的“一扇門”智慧巡檢系統(tǒng)??運輸基建成本占比≈

60%采裝運輸成本占比＞50%卡車電鏟協(xié)同卡車排棄協(xié)同卡車破碎站協(xié)同數(shù)字孿生系統(tǒng)設(shè)備健康管理5G與MEC應用生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)……無人駕駛對運輸成本的降本效應üü礦區(qū)無人駕駛運輸在2012年于西澳實現(xiàn)規(guī)?；瘧媒当拘黠@，近50%?推動管理模式變革?提升數(shù)據(jù)采集能力?

帶動數(shù)字基建發(fā)展Source：創(chuàng)元研究，行業(yè)專家訪談。3.4

全流程智能化從生產(chǎn)作業(yè)工序出發(fā)，通過數(shù)字孿生與AI技術(shù)推動礦山作業(yè)的智能化與無人化。p

通過對地質(zhì)測量、礦產(chǎn)資源儲量、采礦、選礦、資源節(jié)約與綜合利用、生態(tài)環(huán)境保護等各要素實現(xiàn)數(shù)字化、自動化、信息化和協(xié)同化管控，建設(shè)具備感知、分析、推理、判斷、決策能力的現(xiàn)代化智能礦山。露天礦山智能化穿孔爆破鏟裝運輸排巖破碎/選洗回填三維地質(zhì)建模無人駕駛運輸邊坡/尾礦監(jiān)測智能分揀設(shè)備設(shè)備遠程控制系統(tǒng)皮帶傳輸無人巡檢井工礦智能化掘采運選尾填遠程/無人掘進設(shè)備遠程遙控無人巡檢機器人智能分揀設(shè)備環(huán)境修復綜合協(xié)調(diào)管控智能化礦產(chǎn)資源開采工作

選礦加工地質(zhì)與測量工作礦產(chǎn)資源儲量管理資源節(jié)約與綜合利用生態(tài)環(huán)境保護修復數(shù)字化、自動化、智能化技術(shù)與礦山生產(chǎn)經(jīng)營的整體結(jié)合Source：公開資料整理。3.5

智能礦山出海智能裝備與軟件廠商積極出海，打造標桿案例是出海“方法論”核心。p

智能礦山廠商出海有兩個選擇：一是向歐美國家發(fā)達國家進發(fā)，憑借高性價比與優(yōu)秀的產(chǎn)品性能，在有更高利潤率的市場站住腳跟；二是向東南亞、非洲、拉美等地區(qū)進駐，跟隨“一帶一路”戰(zhàn)略，為中字頭能源礦企賦能；p

科技廠商在海外戰(zhàn)略部署時，需要因地制宜，考察當?shù)叵嚓P(guān)的配套資源。以礦區(qū)無人駕駛廠商為例，當?shù)氐倪\營服務(wù)需要維修保養(yǎng)，而依托于傳統(tǒng)工程器械廠商的海外渠道，科技公司可以大幅降低海外部署成本，減少自身的經(jīng)營壓力。智能礦山廠商的出?！胺椒ㄕ摗?，打造標桿案例是核心全球礦業(yè)仍處于：資源全球化配置時代??國內(nèi)市場跑出成績后，在海外打造標桿項目展示產(chǎn)品與運營對海外市場的“適配性”打造標桿案例市場機遇出海挑戰(zhàn)本土化運營團隊??軟件維護需要本土運營團隊做好海外客戶與國內(nèi)研發(fā)團隊的溝通銜接üüü采礦業(yè)數(shù)字化意識與接受度高產(chǎn)品的附加值更高礦區(qū)的數(shù)字基礎(chǔ)條件更好??市場競爭環(huán)境更激烈本土運營與合規(guī)歐美市場建設(shè)海外渠道??硬件（如礦卡）銷售需要本土的維保團隊可借助已經(jīng)建立好渠道的跨國企業(yè)（如主機廠）üü跟隨“一帶一路”戰(zhàn)略，服務(wù)走出國門的大型礦業(yè)企業(yè)數(shù)字化快速發(fā)展，有增長空間一帶一路沿線??本土運營與合規(guī)客單價相對低廉滿足合規(guī)要求??了解并滿足當?shù)胤ㄒ?guī)與標準認證合規(guī)是持續(xù)開拓商業(yè)機會，維護品牌聲譽的重要底線Source：行業(yè)專家訪談。Part

01

使命：響應礦山行業(yè)的升級需求Part

02

探路：加速智能礦山的建設(shè)進程Part

03

賦能：找尋智能礦山的破局路徑Part

04

展望：研判智能礦山的發(fā)展趨勢P02P11P22P28目

錄4.1

行業(yè)需要標準指引政策監(jiān)管壓力下，礦企“怎么做”智能化，需要更科學嚴謹?shù)臉藴蕘碇敢?。p

雖然國家和地方均出臺了針對礦山安全生產(chǎn)和智能化建設(shè)的相關(guān)政策要求，但是對于“從哪些維度建設(shè)”、“建設(shè)到什么程度”、“有哪些具體指標”這些具體問題仍然缺乏相應的標準規(guī)范，礦山智能化建設(shè)難以做到“有的放矢”，標準體系建設(shè)需求迫切；p

目前國家礦山安全監(jiān)察局已經(jīng)著手推動智能礦山標準體系，為未來礦山的智能化建設(shè)提供標準指引。相關(guān)部門推動制定《礦山智能化標準體系》頂層設(shè)計，統(tǒng)籌規(guī)劃?

構(gòu)建覆蓋智能化礦山建設(shè)各業(yè)務(wù)領(lǐng)域、全生命周期的標準體系框架?

具備科學性、指導性、系統(tǒng)性和前瞻性Source：國家礦山安全監(jiān)察局《礦山智能化標準體系框架》。4.2

智能化建設(shè)是“資產(chǎn)投入”看待礦山的智能化建設(shè)投入的方式，正在從“純粹財務(wù)支出”轉(zhuǎn)變?yōu)椤百Y產(chǎn)性質(zhì)投入”。p

礦山的開采是一項長周期的投入，根據(jù)礦山及礦儲量的規(guī)模，一般礦山的生命周期短則10年，長則30年，這意味著前期的項目整體規(guī)劃至關(guān)重要，需要全面涵蓋礦山基建、數(shù)字化設(shè)施的投入、生產(chǎn)采掘的規(guī)劃等；p

從長期視角看，要形成觀念上的轉(zhuǎn)變，即礦山數(shù)字化/智能化的建設(shè)投入不應被視為單純的財務(wù)支出，而更應該是一種資產(chǎn)投入，其目的在于幫助礦業(yè)企業(yè)以更低的成本、更高的效率、更安全的方式，帶來持續(xù)的管理和經(jīng)營效益。如果把數(shù)字化看做財務(wù)支出，會影響數(shù)字化轉(zhuǎn)型推進數(shù)字化資產(chǎn)投入，追求長期效益，增強核心競爭力條目性質(zhì)財務(wù)支出資產(chǎn)投入追求長期效益推動變革管理獲取形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)的投入，有長期價值日常運營經(jīng)費開支?提升礦山生產(chǎn)效率和安全管控水平，是礦山智能化建設(shè)投入創(chuàng)造的長期效益。??有利于資產(chǎn)管理新模式提升企業(yè)數(shù)字化意識，規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)與經(jīng)營管理流程按照資本化計算，會計處理實際效果當期費用折舊攤銷企業(yè)核心競爭力短期效果，多為當年、次年數(shù)據(jù)成為資產(chǎn)，產(chǎn)生長期效益??打造數(shù)字平臺，積累數(shù)據(jù)資產(chǎn)，釋放數(shù)據(jù)要素價值提升礦企核心競爭力??數(shù)字化催生新的商業(yè)模式推動新的模式與生態(tài)的形成，加速現(xiàn)代化礦山建設(shè)建設(shè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)商業(yè)模式創(chuàng)新要追求礦山生產(chǎn)經(jīng)營場景數(shù)字資產(chǎn)的形成Source：行業(yè)專家訪談，甲子光年智庫。4.3

商業(yè)模式變化作業(yè)“單點