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中国智能矿山行业研究报告.pdf
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1、目 录Part 01使命:响应矿山行业的升级需求P02Part 02探路:加速智能矿山的建设进程P11Part 03赋能:找寻智能矿山的破局路径P22Part 04展望:研判智能矿山的发展趋势P28采矿业是现代经济发展的基础,是工业生产的能源与原材料来源。1.1 最古老的行业Source:国民经济行业分类(GB/T47542017),国家统计局。p 矿山开采是农业之外人类经济生产活动中最古老的行业:通过开采各类矿产资源,提供大量工业生产所需要的原材料和资源,是社会其他经济生产活动得以顺利开展的基础和前提;p 以煤矿开采为例:作为工业生产的重要能源来源,煤炭开采量的增长与全国GDP的增长密切相关
2、,反映了煤炭等能源矿产在支持经济发展方面的重要作用。(8.1)17.6 2.2 8.1 201720182019202020212022煤炭开采量增长率(%)GDP增长率(%)采矿业与国民经济发展生产息息相关多类型的矿产资源支持各行各业经济发展矿物形态开采方式矿石种类固态矿液体矿气体矿露天矿井工矿煤矿金属矿非金属矿石油与天然气黑色金属有色金属传统采矿行业需要找到新的发展破局路径。1.2 探寻新路径Source:历年国家统计年鉴。p 过去一段较长时间里,农林牧渔业和采矿业的产业增加值指数长期处于较低水平,落后于其他行业;p 生产效率低下是传统行业的普遍问题:盲目追求高速增长的时代已经结束,如何提
3、高开采方式的精细化程度、改善生产效率、充分利用资源等问题已成为当前矿山生产的主要挑战;p 为提升采矿业生产效率,行业需要找到适应现代化经济发展对采矿业升级新需求的发展路径。20132014201520162017201820192020采矿业农林牧渔业制造业建筑业信息传输、软件和信息技术服务业国内部分主要产业增加值指数(2013-2020)采矿业的产业增速显著低于信息传输、软件和信息技术服务业,与制造业、建筑业等第二产业相比也处于不利地位;即使与农林牧渔产业相比较,采矿业的产业增加值指数也仍然较低,这表明采矿业迫切需要寻找新的发展路径,以有效提升生产效率。多重因素现状挑战,迫使矿山业主急需找寻
4、新的破局路径,提升企业经营效率。1.3 发展的症结Source:网络公开资料。p 采矿业过去的传统生产作业模式已经不适应当前社会经济发展的诉求,这其中既有内部原因的推动,也有外部因素的影响。恶劣的工作环境频发的安全事故短缺的技术人才降本增效诉求安全生产监管绿色环保要求内因外因矿山作业常部署于偏远地区,自然环境恶劣,从业者工作条件艰苦,任务繁重。1.3.1 工作环境恶劣Source:甲子光年智库。自然环境恶劣通常位于山区、荒漠等地,自然环境恶劣气候多变昼夜温差大工况粉尘多,空气质量差易发生自然灾害工作条件艰苦井下作业环境狭小、潮湿、闷热、粉尘多设备噪音大经常性接触有毒气体或放射性物质容易发生职业
5、病24小时轮班制,加班情况严重p 采矿业是全球经济生产活动的基础产业,从生产制造所需的资源到基础设施建设,从农业生产到科技发展,几乎所有行业都离不开矿业及其延伸的能源与金属行业产品;p 一般而言,矿区的生产经营大多分布在距离城市较远、人迹罕至的山区、荒漠,生存环境恶劣,工作条件艰苦,且伴随着噪音、粉尘、安全风险等健康隐患,对年轻的劳动力而言是严峻的挑战。生产安全事故控制仍存在改善空间,引入新兴技术刻不容缓。1.3.2 安全事故频发Source:国家矿山安全监察局。p 以煤矿开采生产为例,通过多年的政策、监管、技术、组织体系等多方面优化,煤矿生产安全受到高度重视,生产事故的发生频率在过去10年得
6、到明显控制,事故数量与伤亡人数持续下降;p 然而,近三年的事故数量降幅已不明显,为打破当前安全事故控制的瓶颈,须引入新技术和新体系进行智能化变革,向“零事故发生率”继续前进。煤矿事故发生得到有效控制,但顽疾难除,需要更完善的生产安全体系7298315032492192241701239116810499315985383753333162281782452013201420152016201720182019202020212022重大煤矿事故(起)死亡人数(人)矿山易发生安全事故的主要原因作业强度大管理不规范防护设施确实应急救援准备不足技术装备落后作业环境恶劣监管不到位工作环境极为艰苦,加之
7、劳动力人口预计会继续减少,采矿业将面临严峻的招工难题。1.3.3 劳动力短缺Source:国家统计局,从业人数选取“采矿业城镇单位从业人员数量”。p 艰苦的工作条件与繁重的工作任务,导致年轻劳动力不愿进入采矿行业,目前近60%矿山工人为40岁以上人群;p 随着国家人口出生率下降,未来可进入采矿行业的劳动力将进一步减少,招工难题将愈发严峻;p 在劳动力危机严重影响采矿业发展之前,通过技术手段推动矿山作业少人化、无人化,将是促进采矿行业可持续发展的重要手段。6316365965464914554143683523457.435.96.714.936.535.583.783.321.450.3420
8、12201320142015201620172018201920202021从业人数(万人)人口自然增长率()采矿业从业人员数量持续下降行业人才断档p 矿山行业的招工难,要更甚于全社会人口自然增长率的降低p 经验丰富的熟练工与高管团队老化,平均年龄显著高于社会劳动力平均年龄p 恶劣的工作环境,导致有技术积淀的中低层管理人员自发离开矿业p 虽然薪酬水平尚可,但工作内容繁琐,工作压力大,工作时间长,并不符合“Z世代”年轻人优先考虑职业的标准30岁及以下31-40岁41-50岁51岁以上重资产属性与高成本投入,矿业企业经营压力大,降本增效的需求更加迫切。1.3.4 企业追求降本Source:部分主要
9、矿业上市企业年报。p 采矿业作为资产密集型产业,需要大量资本投入,导致企业承受巨大经营压力。因此,降低成本、提高效率的需求变得越发迫切;p 从成本控制的角度来看,采矿业的经营压力远大于其他行业:不仅资本投入巨大,还受政策变化较大影响,此外安全生产与环保标准极其严格,再加上逆全球化和经济下行的双重压力,降低成本和提升效率已经成为采矿企业的当务之急。34.70%20.30%-12.10%8.90%-6.50%20182019202020212022过去五年,采矿业主要企业的利润增速持续下降成本上涨压力经济下行压力安全环保压力价格波动压力p 劳动力成本p 能源成本p 开采难度加大,开采成本更高p 过
10、去三年疫情与全球经济下行对需求的负面影响p 越来越严格的安全监管与环保监管p 需要企业更多成本投入达到生产标准p 矿产品价格在2018年后再度回落p 影响企业收入水平智能矿山是未来矿山建设的关键途径,有望妥善解决当下采矿行业面临的各种难题。1.4 矿山诞生智能化需求Source:甲子光年智库。逐步提升矿山数字化水平打造更高水平智能化矿山恶劣的工作环境频发的安全事故短缺的技术人才降本增效诉求安全生产监管绿色环保要求矿山生产作业:少人/无人化无人化作业将彻底解决矿山工况恶劣、劳动力短缺、事故人员伤亡的问题矿山生产经营:数字化/智能化生产要素数字化,生产调度、安全监管、经营决策智能化,智能化是实现高
11、效、安全、绿色低碳矿山的有力工具目 录Part 01使命:响应矿山行业的升级需求P02Part 02探路:加速智能矿山的建设进程P11Part 03赋能:找寻智能矿山的破局路径P22Part 04展望:研判智能矿山的发展趋势P28外部环境变化和内部经营挑战共同推动采矿行业数字化转型。2.1 矿山需要数字化变革Source:Delloite,Cloud Imperative Asia Pacifics unmissable opportunity.p 在下游行业均在进行数字化变革的大环境下,作为原材料和能源的供应者,采矿业也必须紧跟产业数字化的步伐;p 外部环境的变化(环境压力、商品价格、供应链
12、风险)与内部的经营挑战(劳动力短缺、技术应用和竞争),共同驱动着矿业公司积极进行数字革命,大力推进智能化建设,以应对未来的各种经济挑战。数字化变革分布图(按行业)在亚太经济增长结构中,约50%的经济贡献来自于制造、采矿、TMT、金融等行业;这些行业在过去2-3年中面临更多来自外部环境社会以及内部运营等多方面的变革力量,而这种双重变革力正在推动采矿行业加速数字化转型建设:外部因素:环境/环保压力、市场价格波动、供应链中断(逆全球化)内部威胁:技能/劳动力短缺、新技术应用与竞争 虽然面临着双重变革力的同时推动,但国内采矿行业在应对变革的问题上,准备并不充分,仍然面临许多发展挑战。采矿业的数字化进程
13、已经开启,但整体水平相对落后。2.2 数字化水平落后Source:刘波等中国产业数字化程度的测算与分析,李海婷国外矿业产业结构现状及其借鉴。p 采矿、农林牧渔等行业的数字化程度明显落后于其他行业,在过往二十年间一直是国内经济数字化建设的短板,这主要是由于行业自身的传统生产经营模式和管理理念,导致数字经济产业难以与其进行有效融合;p 虽然采矿业的数字化进程已有抬头趋势,但当前的数字化程度仍不足10%;p 矿山数字基础设施建设、传感器设备等基础设施已经初步具备,为未来软件厂商的进入提供了广阔的发展空间。国内细分行业数字化程度的变动趋势:采矿业基本垫底采矿业数字化程度低:比较各行业的数字化水平,采矿
14、业仅比农林牧渔业略高;加速趋势出现:随着矿山作业数字化的价值开始显现,采矿业数字化水平在2018年后开始加速国内外采矿业产业结构对比借鉴美国加拿大澳大利亚采矿技术最先进国家露天采矿装备大型化、自动化、智能化程度领先大数据、云计算、物联网等先进信息技术被广泛应用在矿业生产与管理中矿业大国+矿业强国极限、恶劣采矿环境与深井采矿技术领先采矿软件与专业技术双重领先强大的设计与采矿控制软件能够覆盖生产全流程大幅提升项目经济性,降本增效借鉴提升矿业的产业集中度(持续进行中)促进科技创新,优化技术结构(产业数字化)提高矿产品附加值,鼓励矿业海外投资(走出去)政策监管对安全生产高要求,加快推进矿山智能化标准体
15、系规范。2.3.1 驱动因素:政策Source:公开资料整理。时间部门政策文件关键内容2020年2月发改委、能源局、应急部、煤矿安监局等八部委关于加快煤矿智能化发展的指导意见将人工智能、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、经营管理等过程智能化运行。2020年4月工信部、发改委、自然资源部有色金属行业智能工厂(矿山)建设指南(试行)推动5G新技术与有色矿山的融合创新;应用大数据、人工智能、边缘计算等技术提升信息系统学习与认知的能力,
16、利用AR/VR等技术形成人机混合增强智能。2021年4月自然资源部智能矿山建设规范(报批稿)对金属、非金属矿山、煤矿等矿产资源确立了智能矿山建设的一般原则,规定了在地质与测量、矿产资源储量、矿产资源开采、选矿、资源节约与综合利用、生态环境保护、智能协同管控等方面实现智能化做了基本要求。2021年6月能源局、矿山安全监察局煤矿智能化建设指南(2021年版)坚持分类建设和分级达标相结合,建立健全智能化煤矿建设、评价、验收与奖惩机制。2021年10月矿山安全监察局矿山安全先进适用技术装备推广与落后技术装备淘汰目录管理办法(试行)推广矿山安全先进适用技术装备(安全性能优良,智能化程度高或者实用性强的技
17、术、工艺、材料、装备),淘汰落后技术装备(指安全性能差、可靠性低,严重危及矿山生产安全的技术、工艺、材料、装备)2022年4月国务院安全生产委员会“十四五”国家安全生产规划提出煤矿和非煤矿机械化、智能化的具体要求,并设立“工矿商贸就业人员十万人生产安全事故死亡率下降20%、煤矿百万吨死亡率下降10%”的目标。2022年12月矿山安全监察局非煤矿山安全监管监察信息化总体发展规划(2022-2024年)深刻把握全球信息技术创新发展趋势,积极引入大数据、物联网、云计算、工业互联网、人工智能、数字孪生等先进技术,实现与非煤矿山安全监管监察业务的深度融合。2023年8月矿山安全监察局矿山智能化标准体系框
18、架正式开展矿山智能化相关标准规范的制修订工作,推动矿山智能化高质量发展,构建覆盖智能化矿山建设各业务领域、全生命周期的标准体系框架。矿山监管政策不断推出用不用?用什么?怎么用?问题已经解决现在需要解决的问题矿山业主对信息化的重视程度提升,愿意对矿山智能化建设持续投入。2.3.2 驱动因素:增效Source:麦肯锡,行业专家访谈,甲子光年智库整理。p 矿企对数字化建设的投入,一方面是出于政策安全监管方面的要求,另一方面则是出于矿山生产经营降本增效方面的需求;p 智能矿山系统对矿山生产提质增效的效果已经开始显现:对不合规、有风险的行动进行及时预警,减少安全事故发生概率,避免因停产整顿产生的巨额亏损
19、;精细化管理整个生产流程,避免过往传统粗放的流程导致的浪费,实现降本增益;智能决策系统与智能化设备有效降低矿山作业场景对人力的需求,并实现流程规范化,降低劳动力雇佣成本与管理成本。既有矿山新建矿山智能化投资比例:10%智能矿山建设的投资投入加码智能化投资比例:3-5%项目成立阶段即需要对数字化、智能化建设制定目标清晰、完整的、长期的建设规划时间跨度可达10年以上出于满足政策监管要求、实现运营降本增效的目的,实施数字化改造希望看到数字化、智能化建设对矿山运营的实际效果投资回报利润资产收入运营支出流动资本回收率总产量备件消耗维护管理费用人工成本能源消耗库存固定资本提升2-3%提升5-10%减少5%
20、提升3-5%减少3%提升3-5%提升3-5%减少3-5%提升2%减少5%减少3-5%减少3-5%减少2-3%煤矿智能化将带来投资回报率的提升越来越多年轻采矿工程人才投身智能采矿专业。2.3.3 驱动因素:产研Source:公开资料整理,甲子光年智库。p 矿山智能化建设迫切需要既理解矿山业务、又掌握信息技术的复合型人才;p 尽管中国正处于工程师红利期,但能够实现数字技术与矿山实际场景深度融合的高端技术人才仍相对稀缺;p 在采矿工程类本科生稳定招生1.2万人的背景下,2022年智能采矿专业招生数量较2021年增长4倍多,该趋势有助于矿山“产学研用”协同创新体系的打造。1.21.11.051.21.
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