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08

2022

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06

數(shù)字孿生將成為礦業(yè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)ESG的重要工具

作者：

　　達(dá)索系統(tǒng)公司品牌戰(zhàn)略與聯(lián)盟資深總監(jiān)JeffHamilton稱(chēng)，數(shù)字孿生技術(shù)利用軟件重構(gòu)物理實(shí)體模型，幫助礦業(yè)企業(yè)處于可持續(xù)供應(yīng)鏈的中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦物從礦山至最終用途的追溯。
　　
　　Hamilton表示，“數(shù)字孿生技術(shù)也可以幫助礦山經(jīng)營(yíng)者識(shí)別高能耗生產(chǎn)工藝，加快向可再生能源過(guò)渡。數(shù)字孿生對(duì)所有生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化極其重要，不僅可以讓用戶作出最佳的經(jīng)濟(jì)決策，也在健康、安全和環(huán)境方面具有重要意義。最終的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是，從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念出發(fā)，保護(hù)在被開(kāi)采的自然資源周?chē)F(xiàn)有的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。”
　　
　　據(jù)Hamilton稱(chēng)，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為了減少溫室氣體排放，利益相關(guān)者可以采取許多措施，包括從礦山采場(chǎng)至選廠以及至其他應(yīng)用或加工場(chǎng)地對(duì)特定礦產(chǎn)品或鐵礦石進(jìn)行追溯。
　　
　　數(shù)字孿生技術(shù)可以用于提高供應(yīng)鏈的效率和減少供應(yīng)鏈的碳排放，AVEVA公司礦業(yè)與金屬事業(yè)部工業(yè)專(zhuān)員MartinProvencher贊同這一觀點(diǎn)。他表示，“數(shù)字孿生的應(yīng)用不限于礦山的工藝過(guò)程，也可以用于促進(jìn)礦產(chǎn)品在價(jià)值鏈的流動(dòng)。在礦產(chǎn)品從礦山至港口的整個(gè)過(guò)程中，有許多機(jī)會(huì)可以通過(guò)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。雖然數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)施可以有各自獨(dú)特的模式，但是無(wú)論采礦方法如何，實(shí)施數(shù)字孿生技術(shù)的最終策略非常相似，該技術(shù)為礦山經(jīng)營(yíng)者提供的優(yōu)勢(shì)也相似。礦業(yè)行業(yè)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境、社會(huì)和公司治理目標(biāo)，例如降低整個(gè)采礦工藝的能耗。在碎礦和磨礦工藝中以及在提高設(shè)備的可靠性方面，該技術(shù)也有許多應(yīng)用機(jī)會(huì)。應(yīng)用數(shù)字孿生，改進(jìn)對(duì)工藝過(guò)程的模擬，可以減少工藝水、選礦藥劑和絮凝劑等各種易耗品的用量。通過(guò)利用數(shù)字孿生技術(shù)獲得的信息，礦山經(jīng)營(yíng)者有機(jī)會(huì)更密切地監(jiān)測(cè)氮氧化物和二氧化碳的排放量，通過(guò)作出更知情的決策減少這些氣體的生成量。在上游原材料（包括選廠給礦）直至最終產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，以及在產(chǎn)品從港口直至制造商和最終用戶的運(yùn)輸過(guò)程中，我們都可以應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)。”
　　
　　在2021年7月發(fā)布的標(biāo)題為《凈零排放勞動(dòng)力：采礦與金屬》的報(bào)告中，德勤指出礦業(yè)企業(yè)可以遠(yuǎn)程應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行勘探、設(shè)備故障排除和項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)，同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行鑿巖和爆破設(shè)計(jì)以及對(duì)礦山服務(wù)年限計(jì)劃進(jìn)行數(shù)字模擬，可以幫助礦山經(jīng)營(yíng)者改進(jìn)資源預(yù)測(cè)、分配、監(jiān)測(cè)和管理。該報(bào)告稱(chēng)，這可以改進(jìn)數(shù)據(jù)的管理，提高精確度和效率。創(chuàng)建數(shù)字孿生和虛擬模型以及制定工作計(jì)劃需要一系列新的和獨(dú)特的能力，包括批判性思維能力、數(shù)據(jù)可視化能力和基于預(yù)測(cè)分析的主動(dòng)決策能力。
　　
　　2021年1月，達(dá)索系統(tǒng)公司與信息技術(shù)服務(wù)及咨詢企業(yè)埃森哲合作，編寫(xiě)了《利用數(shù)字孿生加快提高可持續(xù)性績(jī)效》報(bào)告。該報(bào)告稱(chēng)，數(shù)字孿生技術(shù)可以快速且大規(guī)模地促進(jìn)可持續(xù)性和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。該報(bào)告預(yù)測(cè)，至2030年，數(shù)字孿生有可能總計(jì)新增1.3萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，減排75億噸二氧化碳當(dāng)量。另外，該報(bào)告稱(chēng)，數(shù)字孿生技術(shù)可以加快產(chǎn)品上市時(shí)間，降低復(fù)雜項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。該報(bào)告還指出，全球85%的電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)中應(yīng)用了數(shù)字孿生技術(shù)，2020年全球電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)規(guī)模為54億美元。
　　
　　新冠肺炎疫情的影響
　　
　　Provencher贊同上述觀點(diǎn)。關(guān)于這次疫情對(duì)創(chuàng)新的影響，Provencher表示，“新冠肺炎疫情提高了包括礦業(yè)企業(yè)在內(nèi)的每家企業(yè)對(duì)數(shù)字技術(shù)的認(rèn)識(shí)。遠(yuǎn)程作業(yè)這樣的技術(shù)方案在過(guò)去并非優(yōu)先選擇的方案，但是現(xiàn)在成為了許多礦業(yè)企業(yè)迫切需要的技術(shù)，部分原因是工作人員不得不選擇遠(yuǎn)程工作。隨著工作人員越來(lái)越熟練地進(jìn)行遠(yuǎn)程工作和在虛擬環(huán)境進(jìn)行協(xié)作，整個(gè)礦業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)將越來(lái)越認(rèn)識(shí)到數(shù)字孿生的價(jià)值。”
　　
　　技術(shù)實(shí)施面臨的挑戰(zhàn)
　　
　　2021年，利莫瑞克大學(xué)一篇題為《數(shù)字孿生：從起源到未來(lái)》的論文指出：數(shù)字孿生技術(shù)的真正潛力仍然“被隱藏在其未來(lái)形式的迷霧背后”。該論文稱(chēng)，數(shù)字孿生將與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等其他智能技術(shù)平行發(fā)展。該論文也預(yù)測(cè)，在6年內(nèi)，數(shù)字孿生在各類(lèi)工業(yè)中的全球市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)58%，至2026年達(dá)到482億美元，其中新冠肺炎疫情將是一個(gè)關(guān)鍵的推動(dòng)因素，因?yàn)楦嗟钠髽I(yè)將考慮數(shù)字化。然而，該論文也提到，在實(shí)施數(shù)字孿生技術(shù)的過(guò)程中，仍存在很多的阻力，這些阻力可能與工程、技術(shù)或商務(wù)相關(guān)。另外，在數(shù)字孿生的定義方面也存在一些其他問(wèn)題，也缺乏數(shù)據(jù)方面的國(guó)際規(guī)則和條例。該論文指出，在數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)施過(guò)程中，面臨的最大挑戰(zhàn)之一是實(shí)施成本高。另外，部署數(shù)字孿生是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)和費(fèi)力的工作，這使其成為了一項(xiàng)昂貴的投資。
　　
　　Hamilton認(rèn)為，“盡管成本可能高，但是數(shù)字孿生技術(shù)可以在各種規(guī)模的礦山實(shí)施，因此不會(huì)成為大型礦山的專(zhuān)屬技術(shù)。”當(dāng)被問(wèn)及如何在較小規(guī)模礦山部署數(shù)字孿生時(shí)，Hamilton表示，“我可能首先詢問(wèn)你必須解決什么問(wèn)題。我可能會(huì)問(wèn)能增加什么價(jià)值。例如，我們先考慮少數(shù)幾個(gè)問(wèn)題，設(shè)立一個(gè)從成本的角度可以進(jìn)行管理的項(xiàng)目，為該項(xiàng)目設(shè)定一系列可以增加價(jià)值的明確任務(wù)。”
　　
　　Provencher也表示，“在實(shí)施數(shù)字孿生技術(shù)時(shí)，企業(yè)應(yīng)采取一種逐步實(shí)施的策略。因此，企業(yè)首先要明確哪些生產(chǎn)作業(yè)對(duì)企業(yè)造成了阻礙或挑戰(zhàn)，例如高能耗或高溫室氣體排放的作業(yè)。數(shù)字孿生的實(shí)施取決于四個(gè)關(guān)鍵因素，即反映設(shè)備、工藝或運(yùn)營(yíng)狀況的高質(zhì)量數(shù)據(jù)；設(shè)備未來(lái)狀況預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性；基于新數(shù)據(jù)更新數(shù)字孿生的綜合性閉環(huán)方法；基于數(shù)字孿生獲得行動(dòng)決策依據(jù)的可視化方法。為了成功實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的所有愿景，礦山經(jīng)營(yíng)者需要一種綜合性的數(shù)據(jù)管理策略以及必要的應(yīng)用和可視化平臺(tái)，從而滿足所有上述因素的要求。”