为了沙漠中的奋进者：“视人为人”的陕煤曹家滩 智慧矿区

 

工业领域的数字化改造，核心目的是“提质、增效、降本”，而具体形式则多是用大数据、物联网、AI等去替代人工。通过“减人”来提高效率，在方法论上是讲得通的，但它难免会面临伦理的拷问，甚至让人们纠结一个终极命题：人工智能到底会造福人类，还是将毁灭人类？

在陕煤曹家滩智慧矿区这个案例中，我们感受到了技术服务于人的温暖。在这里，尽管也会出于安全和效率的考虑，在高危环节使用机器和算法替代人工，但让人感受更深刻的，是智慧矿区的设计者们，本着“视人为人”的原则，以“人在所有场景下的真实需求”为一切智慧化改造的出发点，细致入微地考虑每一个细节，让数智化的系统去服务人、帮助人，而非以系统为中心，让人服从和受控于系统。显然，比起单纯的产线效能改造，这是更加温暖的数智化未来。

——温珂/中国科学院科技战略咨询研究院研究员

深入大漠毛乌素沙漠，我国十大沙漠之一，位于陕北榆林市北部、内蒙古鄂尔多斯市以南，面积广达4万多平方公里。新中国成立以前，榆林当地人用这样一首诗来形容其环境的恶劣：“山高尽秃头，滩地无树林。黄沙滚滚流，十耕九不收。”新中国成立后，在几代人的不懈努力下，榆林沙化土地的治理率已经超过93%，茫茫沙漠变成了沙地和草甸。不过因为基础设施薄弱，不具备人居条件，毛乌素沙漠依然是人迹罕至的荒凉之地。

白天的毛乌素沙漠被太阳热烈地烤 着，但仍有许多人默默坚守着将沙漠变成绿洲的梦想然而就在2012年，一群风华正茂的建设者深入毛乌素沙漠腹地，在距离榆林市50多公里、距离最近镇区近20公里的不毛之地， 建起了一个年开采规模可达1500万吨的大型煤矿。7年以后的2019 年，矿区正式投产，3000多人聚集于此，为共和国的能源事业奉献青春。这个矿区，就是陕西煤业化工集团有限责任公司（以下简称“陕煤集团”）旗下的榆北曹家滩矿区。过去，在很多人心目中，煤矿就是原始、艰苦、粗放、高危等的代名词，然而鲜为人知的一点是，像陕煤曹家滩矿区这样的国有大型煤矿，早已“非复吴下阿蒙”。“以勇立潮头、争当时代弄潮儿的志向和气魄，力争实现陕煤集团在煤炭行业‘四化’建设中争当排头兵的奋斗目标。”这是陕煤集团党委书记、董事长杨照乾在2020年发出的号召。所谓“四化”，是国家煤矿安全监察局在2015年前后提出的，指的是煤矿的机械化、自动化、信息化和智能化。像陕煤集团这样的大型国有能源集团，在“四化”建设的过程中，始终处于行业前列。譬如截至2019年， 陕煤集团管理的36对矿井， 采煤机械化率达到100%，掘进机械化率达到90%，比全国平均水平分别高21.5%和29.6%；辅助生产系统自动化控制率达到97%，预计将在2022年实现工作面无人化，比国家规划提前8年。具体到崭新的曹家滩矿区，其典范的意义还要更强一些。譬如说，这里安装了全国首套智能快速掘锚成套装备和两套快速掘进系统，工人们拿着遥控器就能监督指挥机器干活，自动定位、全断面掘进、自动打锚杆上网，所有工序一气呵成，创下了日单进91米、月单进2020米的纪录。又譬如说，这里已经在尝试使用巡检机器人、选矸机器人等，降低人工劳动强度和危险性，并计划在2021年建成无人化的全智能采煤工作面。但是，仍然有一些问题困扰着矿区的领导。智能化需要一步步走，无论如何减人，当前在矿区还是需要集中3000多人的队伍。况且，以曹家滩矿区的信息化和智能化现状，需要的人才素质也比以往更高。在这个“前不着村、后不着店”的荒凉之所，要保障生产的安全与高效，就必须能够把人才“引进来、留下来”，可这谈何容易？“视人为人”的智慧解决方案对此，陕煤集团的管理层绝非没有考虑。如果说，用智能化的手段提升矿井下的生产效率，可以概括为“智慧矿井”，那么通过科技的力量提升矿区管理水平，提升人的生活便利度和舒适感，就可以称为“智慧矿区”。在曹家滩矿区运营之初，陕煤集团就决定以其为标杆，打造一个高起点、高标准、高质量的智慧矿区。2020年年初，曹家滩矿区开始对智慧矿区的建设进行招标，4月底宣布选择阿里云为合作方，共同打造井口以上、井口以下全线智能的新矿区。阿里云带来的智慧矿区方案，包含了两个大的方面。一是对园区的精细化管理，辅助实现高效安全的生产和运营；二是对员工生活的便利性服务，让远离城市的年轻人仍能够同频感受时代的脉动。在精细化管理方面，阿里云首先对16万平方米的整个矿区进行了3D建模，将园区内原有的全部数据终端（包括3万多个数据点位、200多路视频等）接入，实现了将园区从“物理世界”到“数字世界”的搬运。在把园区“数字化”之后，就能利用公有云的计算能力和大数据、AI等技术，对园区做许多智慧化的改造了。譬如，可以对摄像数据进行实时监测和AI自动识别，覆盖传输带异物、危险区域、人员聚集等各方面，系统能够快速分析安全隐患并及时处置，改变先出事、再处理的传统手段。譬如，可以利用统一化的数据，将原先各自为政的系统，包括门禁、停车、就餐、打卡、井口综合安检等系统，进行统一整合，将多张卡整合为一卡通行甚至无卡化（面部识别），既方便员工的使用， 也便于统一管理。譬如，可以制作三维可视化大屏，对园区和井下的情况做到实时、全局的反馈，管理运营人员足不出户，就能快速感知、及时反应。在员工生活服务方面，阿里云特别关注了智能超市和无人货柜的需求。阿里云的工程师在了解现场情况时首先注意到，矿区离中心城镇的距离非常远，这意味着必须保证生活物资的供给“不出矿区”，否则员工的基础生活就得不到保障。其次，煤矿的生产是连续的，煤矿工人一般需要“三班倒”，这意味着员工的购买需求是全时段的。基于此，供应充足、结算方便、全时服务的智能超市与无人货柜是必备的。此外，阿里云还注意到了很多矿区容易忽略的绿化问题。考虑到矿区身处沙漠腹地，秋冬时节偶有沙尘暴，不仅对整个园区的生产环境造成负面影响，也不利于人的身心健康，阿里云对园区的绿化维护做了一些辅助工作。如引入智能灌溉系统，最大限度地利用好水源， 保证园区内绿植的成活率，抵御风沙环境。这也有效提高了园区生活的舒适度。“按照传统的做法，想做一个煤矿的信息化项目，常常会围绕企业资源计划、财务管理及煤矿安全生产等系统展开，因为这会提升生产效率。但人的需求和感受往往会被忽略，对一些困难或者不便，默认人应该去克服。”阿里云的一位工程师介绍说，“但我们的切入点，就是更加关注各类场景下用户的真实需求，然后围绕需求给出定制化方案。这种原则，我们内部就叫作‘视人为人’——怎么把人看作人，让所有东西为人服务，而不是让人跟着某个东西转……举个简单的例子，我们站在曹家滩矿区的一个电梯前面，电梯会自动打开，这是让人很舒服的。类似这样的功能，可能很多人觉得不重要，但它实际上是一种对使用者无微不至的照顾。”可能也正是这种“视人为人”的智慧化解决方案打动了作为业主方的陕煤曹家滩矿区，他们从强手林立的诸多竞争者中选择了阿里云为项目实施方。在曹家滩矿业总经理雷亚军看来，智慧矿区是个热门话题，但以往单点突破的方式很难带来实质性改变。“阿里云提供的智慧矿区方案能系统解决矿区的老问题。”

沙漠绿洲

经过几个月的建设，截至2020年10月，除三维可视化等两个较复杂的模块预计将于2020年年底正式交付，阿里云设计的其余模块都已基本正常交付。那么，被智慧化方案“加持”的曹家滩矿区，现在是什么模样呢？首先，许多场景下的一些重复性的、消耗人体力或有一定危险性的工作被机器人替代了：在公司综合办公楼一楼，一个仿佛不倒翁模样、憨态可掬的机器人在展厅内进退自如，随时接受人们的询问，并向来访的客人介绍园区的种种情况；在井口智能安检大厅，智能扫地机器人依靠着自动加载地图、避让行人、一键召回、自主泊车入位、OTA（空中下载）升级、大数据分析等本领，实现了区域清扫全覆盖；在井下主运大巷，轨道式无人巡检机器人部分替代了人的工作， 可在特殊环境下检测和判断设备的运行状态，减少了人员下井的需求，这自然也就提升了矿区的安全性。其次，员工就餐的地方也处处体现着现代化的智慧元素。有别于从前窗口式的售卖，现在的餐厅在每个消费档口都设置了人脸识别消费机，提高了支付效率，实现了“靠脸吃饭”。菜价也不是按份来定， 而是称重计费，这就有利于员工按需取量，减少浪费。此外，在选餐时，餐位屏幕上会显示食物的脂肪含量、热量、蛋白质含量等一系列数据，系统会根据员工在免费体检的“健康小屋”中录入的身体健康数据进行分析，自动为员工提供合理的就餐建议，督促员工养成科学的饮食习惯。在井口智能安检大厅，准备入井的员工要面对的，是阿里云专门为曹家滩矿区设计发明的一体机，这种一体机将简便而系统地执行以往人员入井所必需的一系列判断甄别工作。首先是通过虹膜识别，确认入井人员身份，判断其是否具备下井资质；其次是通过虹膜和体温的综合识别，判断入井人员是否存在健康隐患；然后是通过酒精检测，判断入井人员是否饮酒；最后是系统随机出5道题，这5道题都与下井作业有关，入井人员必须全部答对后才能进入。这一方面是对其井下作业能力的再确认，另一方面也是为了考验入井人员情绪的稳定性。由于一体机的存在，安检人员的工作量大大减轻，而且效率高， 效果也好。因此，在2020年榆林召开的煤博会上，这种井口综合安检一体机也参展亮相，并广受青睐，目前已被其他许多矿区陆续引入使用。更难能可贵的是，即便员工离开那些人工搭建的智能化场所，徜徉在矿区之中，也能由衷地感受到矿区的变化。曾经，这里是漫天飞沙的沙漠腹地，但现在，矿区内已种植各类乔木3万多株、灌木近21 万平方米，全矿区绿化率在24%以上。樟子松等树木棵棵挺立，月季、紫花地丁、白三叶争相开放，有时再下点小雨，几乎是一派烟雨江南的景象，真可称得上是沙漠中的一片绿洲！“我们在总结这个项目的时候，最后归结为8个字：因为有爱，所以温暖。我们带着爱心去做这件事，把出发点放在怎样让这些沙漠中的奋进者，工作方式再便利一点，生活环境再舒适一点。坚守这样的初心不改，最后达到的效果一定会是不错的。”阿里云的工程师这样总结道。从某种意义上说，这片沙漠中的绿洲，其实是人性与数字技术共同造就的。--------END--------