2023中国智能矿山行业研究报告

出品机构：甲子光年智库研究团队：翟惠宇发布时间：2023.9 Part01使命：响应矿山行业的升级需求P02 目录 Part02探路：加速智能矿山的建设进程 P11 Part03赋能：找寻智能矿山的破局路径P22 Part04展望：研判智能矿山的发展趋势 P28 1.1最古老的行业 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。 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，反映了煤炭等能源矿产在支持经济发展方面的重要作用。 1.2探寻新路径 传统采矿行业需要找到新的发展破局路径。 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。 1.3发展的症结 多重因素现状挑战，迫使矿山业主急需找寻新的破局路径，提升企业经营效率。 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。 1.3.1工作环境恶劣 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。 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。 自然环境恶劣 工作条件艰苦 通常位于山区、荒漠等地，自然环境恶劣 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病24小时轮班制，加班情况严重 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 1.3.2安全事故频发 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。 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。 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 1.3.3劳动力短缺 工作环境极为艰苦，加之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。 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。 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 1.3.4企业追求降本 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。 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。 成本上涨压力 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过去三年疫情与全球经济下行对需求的负面影响 安全环保压力 价格波动压力 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 1.4矿山诞生智能化需求 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。 Part01使命：响应矿山行业的升级需求 目录 Part02探路：加速智能矿山的建设进程P11 Part03赋能：找寻智能矿山的破局路径 P22 Part04展望：研判智能矿山的发展趋势 P28 2.1矿山需要数字化变革 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。 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。 Ø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； Ø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： Ø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）… Ø内部威胁：技能/劳动力短缺、新技术应用与竞争… Ø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。 2.2数字化水平落后 采矿业的数字化进程已经开启，但整体水平相对落后。 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。 2.3.1驱动因素：政策 政策监管对安全生产高要求，加快推进矿山智能化标准体系规范。 2.3.2驱动因素：增效 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。 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；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。 2.3.3驱动因素：产研 越来越多年轻采矿工程人才投身智能采矿专业。 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。 2.3.4驱动因素：技术 以人工智能、工业互联网、智能装备为代表的新一代信息技术正在融入矿山场景。 p智能装备、传感器技术、工业互联网、人工智能、大数据、增强/虚拟现实、云计算、5G等新一代信息技术正在与矿山生产作业场景加速融合，持续提升矿山智能化水平，助力矿企业主安全生产，降本增效。 2.3.4驱动因素：技术 随着矿山硬件基础设施建设逐步完善，智能化软件技术将有更多用武之地。 p矿业行业的数字化意识已经建立，全国各大中型矿山的信息化建设任务已经基本完成，所以当前面临的问题不再是“要不要用”，而是“用什么”和“怎么用”； p随着矿区光伏电站、5G通信基站、边缘计算设备、传感器与智能终端等硬件不断进入，矿山的数字化/智能化建设已经基本完成“硬件”的铺设，转向“软件”的赋能与升级； p因此，在硬件基础设施之上的软件生态，以及人工智能等技术的融合应用，将成为未来智能矿山建设的持续发力点。 智能矿山软件设施与功能开发 2.4智能矿山发展阶段 矿山智能化是一个循序渐进的过程，每一次升级的背后是效率的提升和人工的降低。 p纵览矿山技术发展进程，矿山的智能化可以分为五个阶段，分别是原始阶段、机械化阶段、信息化阶段、数字化阶段和智能化阶段。 2.5智能矿山技术架构 打造分层的、数据要素全流通的智能矿山系统架构体系。 2.6智能矿山行业图谱 智能矿山建设处于初级阶段，厂商在各自生态位各司其职。 Part01使命：响应矿山行业的升级需求 目录 Part02探路：加速智能矿山的建设进程 Part03赋能：找寻智能矿山的破局路径P22 Part04展望：研判智能矿山的发展趋势 P28 3.1通信基建先行 稳定的5G通信网络，是智能矿山运行必要的数字基础设施。 p5G专网是当下矿山场景中无线基础网络的最优选择，能够解决当下WiFi、4G、WIA-PA/FA工业无线网络等通信技术标准的多种问题，提供大带宽、高可靠、低时延、可移动的通信网络，赋能智慧矿山应用； p不同于运营商对C端消费者的公网产品，矿山5G专网能够提供场景特需的高上行带宽、数据安全隔离、高精度定位等强大的定制化能力，更好地支持矿山应用。 3.2矿山数字孪生体 数字孪生是矿山数字化转型的主要途径，也是矿山无人化运营的数字基础。 p原理是通过对矿山地质、地表、设备、人员的数字孪生化，让管理人员进入到“人身安全环境”下的数字孪生矿山闭环中，逐步达到可视化、实时同步和互操作的运行水平，实现矿山经营少人/无人化的最终目标； p矿山数字孪生需要经历多个发展阶段，实时可操作的“完全体”还有待矿山智能化进程的进一步发展。 数字孪生矿山基础设施（数字孪生化） 3.3业务由点及面 从需求最大的业务场景开始，切入矿山智能化建设。 p对于露天矿场开采而言，矿石与废料土方运输占据整个矿山生产成本的大头，部分露天矿山的运输成本高达50%（运输基建成本占比更高），因此降低土方运输成本是智慧无人化矿山建设的重要切入点； p从作业环节看，无人驾驶在露天矿山的落地，不仅实现了无人化安全作业与经营效益提升，也为后续的矿山智能化建设打好了地基，使基于人工智能与大数据技术的智慧决策系统有了可行性。 Ø运输基建成本占比≈60%Ø采装运输成本占比＞50% 3.4全流程智能化 从生产作业工序出发，通过数字孪生与AI技术推动矿山作业的智能化与无人化。 p通过对地质测量、矿产资源储量、采矿、选矿、资源节约与综合利用、生态环境保护等各要素实现数字化、自动化、信息化和协同化管控，建设具备感知、分析、推理、判断、决策能力的现代化智能矿山。 3.5智能矿山出海 智能装备与软件厂商积极出海，打造标杆案例是出海“方法论”核心。 p智能矿山厂商出海有两个选择：一是向欧美国家发达国家进发，凭借高性价比与优秀的产品性能，在有更高利润率的市场站住脚跟；二是向东南亚、非洲、拉美等地区进驻，跟随“一带一路”战略，为中字头能源矿企赋能； p科技厂商在海外战略部署时，需要因地制宜，考察当地相关的配套资源。以矿区无人驾驶厂商为例，当地的运营服务需要