煤炭供应链数字化转型研究与实践
时间：2023-10-17 来源：中国煤炭杂志官网 分享：★ 经济管理 ★
煤炭供应链数字化转型研究与实践
0 引言
当前，全球经济正面临地缘政治、生态环境和逆全球化等多重挑战，能源格局加快重塑。国际能源市场波动加剧，煤炭能源供应链稳定性变弱，能源安全受到威胁。
世界已经进入数字经济时代，数字技术飞速发展，其范围之广、影响之大前所未有。我国传统煤炭产业应把握数字化、网络化、智能化发展的历史性机遇，加速推进新一代信息技术与煤炭产业各领域深度融合，积极实施数字化转型，实现转型升级与高质量发展。
基于此，研究利用数字技术构建煤炭供应链新模式、新优势，确保煤炭供应链稳定、高效运行，是摆在广大煤炭能源企业，尤其是大型国有煤炭能源企业面前的重要课题。
1 供应链安全是保障能源安全的重要基础
能源安全是国家安全的基础，确保能源产业链和供应链安全是维护国家安全、经济安全的重要内容。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭产、运、销、储、用体量巨大。因此，确保完整、灵活、高韧性和高协同度的煤炭供应链稳定运行，是优化能源供应体系、推动煤炭产业高质量发展的关键。
1.1 煤炭是国家能源安全的“压舱石”
煤炭是我国重要的战略资源，在我国能源生产和消费结构中占据主导地位，在国民经济和社会发展中发挥了重要的作用。
我国能源资源禀赋的特点是“富煤、贫油、少气”。据国家统计局发布的数据显示，2022年，我国煤炭消费量占能源消费总量的56.2%，天然气、水电、核电、风电、太阳能发电等清洁能源消费量只占能源消费总量的25.9%[1]。
截至2023年4月，我国的能源需求总体呈增长趋势，面对煤炭供应偏紧、价格大幅上涨等情况，我国正处于煤炭能源供应“紧平衡”状态。煤炭生产企业正在全力增产增供，加快释放优质产能，有效保障经济的平稳运行。2022年，我国全年生产原煤45.6亿t，同比增长9.0%[2]。可以预见，鉴于可再生能源短期内难以大规模替代传统化石能源，在一定时期内，煤炭仍将是我国能源供应的“压舱石”[3]。
1.2 铁路物流是煤炭资源高效配置的“调控器”
我国煤炭资源主要分布在山西、内蒙古、陕西、新疆、宁夏等省(区)，总体上呈现“西多东少、北富南贫”的特点。煤炭资源丰度与地区经济发达程度呈逆向分布，煤炭生产基地远离煤炭消费市场，“北煤南运，西煤东送”决定了我国煤炭供应链的核心是煤炭的大规模长距离运输物流[4]。
我国煤炭运输受产地和消费地地理分布因素的影响，煤炭物流过程复杂。从运输过程看，煤炭直接从坑口到消费方的物流极少，而水陆联运是煤炭物流的最主要方式。据统计，我国铁路煤运量一直占煤炭运输总量的60%以上，煤炭运输量占铁路货运总量的40%左右。
铁路运输可以满足煤炭远距离大规模的运输需求。因此，铁路运力资源和协同调配能力是保证煤炭能源稳定供应的“调控器”。
1.3 数字技术正在加速煤炭供应链战略升级
我国煤炭产业发展目前已经处于成熟期，行业集中度高、产能大、市场规模相对稳定。经过多轮煤炭企业兼并重组，一批具有较强国际竞争力的企业集团占据市场主导地位，煤炭产业基础能力、产业链和供应链现代化水平显著提高。
数字技术正在将煤炭生产企业、经销企业、物流企业、消费企业结合成一个整体，不断促进各煤炭企业内部资源与外部市场资源的优化配置与有机结合，将煤炭供应链运行效率提高到一个新高度[5]。数字化供应链已经成为煤炭企业探索转型升级与高质量发展的前沿阵地。积极布局供应链数字化并与数字化技术深度融合，“向管理要效益，向数据要效益”已经成为煤炭供应链战略升级的必然举措。
煤炭产业链和供应链现代化需要煤炭产、运、销、储、用各方协调合作，坚持科技创新，用数字技术和信息化手段不断改善煤炭生产环境和物流作业流程，降低物流成本，加速煤炭供应链向数字化、智能化转型升级。
在生产环节，数字技术正在改造传统工艺和装备，不断改善煤炭生产环境、提高安全水平和降低对生态环境的影响。在运输环节，数字技术对全要素信息进行采集和共享，大大提高了煤炭资源的科学调配能力，物流损耗和污染得到有效治理，物流效率获得极大提高。在销售环节，企业可以以数据驱动决策制定，优化供应链和销售策略。在储煤环节，通过大数据、三维建模、无线射频等技术，生产人员及时掌握煤仓中的煤量、煤质等信息，优化库存。在用煤环节，通过大数据和数据挖掘，根据机组负荷和锅炉运行状态科学调整配煤掺烧方案，从而实现煤炭的安全、经济、绿色消费。
2 数字化转型是实现煤炭供应链高质量发展的重要驱动力
“十四五”时期，我国将进一步加快数字化发展。煤炭企业需要顺应数字化发展趋势，坚持以技术创新为核心，以数据赋能为关键，以新兴信息基础设施为基础，以融合型人才为支撑，大力推进数字产业化、产业数字化，推动传统煤炭产业开辟新发展空间，实现企业发展的提速换挡和提质增效。
2.1 数字化更好满足煤炭供应链各级劳动者的需要
当前，移动互联网、大数据、云计算、区块链、人工智能等数字技术给日常生活带来极大改变。数字技术帮助煤炭产业摆脱传统产业刻板形象，使广大煤炭供应链上的各级劳动者获得新体验。
在煤矿，数字技术使远程对话、无人开采、智能装车、机器人巡逻等成为现实，把矿工从艰险的作业环境中解放出来，工人安全和健康得到保障[6]；在铁路，万吨列车和智慧驾驶，使危险作业实现了人工智能操作，让工人有更多的“获得感”，收入提高，工作更有尊严，真切体会到体面劳动和幸福生活；在电厂，数字技术将煤炭进行分类，燃煤发电过程减少了废气、废水排放，实现对生态系统的“零损害”。
2.2 数字化促进煤炭供应链大幅提高质量、效率与安全水平
供应链的数字化是供应链发展的基本趋势和关键特征。基于互联网、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术和现代化管理理念，以数据为驱动，依托互联网高效、精准、便捷、互动、去中心化等特点，数字技术使传统供应链链条长、反应慢、不透明、内生力不足等问题得到解决，所有数据在安全可信基础上能进行跨组织架构的整合，所有环节都可以在互联网平台上完成，建立起跨越不同地域和主体的全新生态系统。
在技术层面，越来越多的智能设备、智能控制系统、业务应用系统覆盖到全部业务流程，第一手的生产数据得以源源不断地经由数据湖呈现到终端应用系统，数据引擎对这些数据进行自动化整理和分级，向拥有不同权限的用户展现不同层次和维度的数据，完成全供应链端到端的数据信息可收集、可存储、可处理、可查询、可使用。
在业务层面，数字技术使实时洞察供应链的运行规律和健康程度成为可能。数字技术基于海量数据，构建复杂算法与模型，可以随时了解和洞察整个供应链运行规律和动态变化。通过构建供应链健康度指数，实现全供应链绩效与价值的量化评估，确保供应链业务活动、流程的标准化、规范化和持续优化。
2.3 数字化促进煤炭供应链形成更加公平和有序的生态关系
供应链各参与方因供需关系而联结，因信息共享而实现价值统一。数字技术使企业之间的“串联”变成“并联”，最终实现所有参与方的“互联”。在这个“互联”的网链中，每个企业与其外部环境通过物流、资金流和信息流的交换，构成一个相互作用、相互依赖、相互影响、共同发展的价值共同体。
煤炭作为大宗散货和基础能源，其供应链环节更多、影响因素更复杂，更加需要依靠领先的技术和集成能力，建立跨越不同地域和成员企业的全新煤炭供应链数字化生态系统[7]。大力推进煤炭供应链数字化转型，用数字技术将政府宏观政策指导与市场机制优化调配相融合，是实现我国煤炭供应链可靠安全健康发展的新思路。
3 国家能源集团煤炭供应链数字化转型实践
3.1 国家能源集团是我国煤炭保供的“主力军”
国家能源投资集团有限责任公司(以下简称“国家能源集团”)是特大型综合能源企业、中央直管国有重要骨干企业，拥有煤炭、火电、新能源、水电、运输、化工、科技环保、产业金融等完整的煤炭相关产业板块。煤、电、路、港、航、化全供应链产业布局以及产、运、销、储、用一体化是国家能源集团特有的运营模式和核心竞争力。2022年，国家能源集团煤炭产销量占全国18%[8]，为稳定经济大盘提供了坚实能源保障，为保障国家能源安全作出突出贡献。
在大型煤炭能源企业当中，国家能源集团是唯一建立了包括煤炭生产、运输与消费及其相关领域全产业链的大型能源企业。一体化产业链高效协同运营，是国家能源集团的核心竞争优势与重要业务特征。国家能源集团是承担国家保供稳价、保障煤炭供应链安全方面的“主力军”。研究煤炭供应链数字化转型实践，国家能源集团案例具有代表性和典型性。
此外，从企业性质、产业布局与规模、市场地位等角度看，国家能源集团有能力承担煤炭产业链和供应链“链长”角色，有条件通过内部市场化手段在企业内部各产业之间、各企业之间构建各要素深度融合以及供应链各参与方一体化协同运营的内生机制。国家能源集团煤炭供应链数字化转型有条件探索一条可以供煤炭行业借鉴的一体化供应链新模式。
国家能源集团坚持系统思维，严格执行国家政策，大力推进抓资源、保自产、增外购、稳价格，加强煤炭安全清洁高效开发，全要素、全过程、全系统加快智能化建设，拓宽西煤东运、疆煤出区、蒙东煤南下等物流通道，持续推进“大煤矿、大运输、大电厂、大协同”全产业链和供应链“一盘棋”，确保“煤电化运”产业链和供应链高效顺畅，做保障国家能源安全的稳定器压舱石和助力国民经济稳增长的最稳定可靠力量[9]。
3.2 国家能源集团煤炭供应链数字化顶层架构设计
国家能源集团数字化煤炭供应链是面向能源安全与生态发展，以煤炭采选、堆存、装卸车(船)、自动驾驶、配送、投用等全生产过程为典型场景，以数据为核心要素，以供应链工业互联网为基础，以智慧管理、智慧运营、生态协作三大数字化平台为关键技术应用，服务于产业链、供应链所有参与方的大规模协同机制，是富有更强刚性、韧性、柔性、弹性特征的煤炭供应高效组织模式。
在全力保供的同时，国家能源集团持续加大科技投入，坚持系统思考、顶层设计、稳中求进，统筹推动一体化煤炭供应链数字化转型发展，逐渐构建了一条以煤炭生产为牵引，以铁路运输为纽带，以发电、煤化工为终端，以全要素数字化为支撑的现代化煤炭供应链模式。国家能源集团煤炭供应链数字化顶层架构设计如图1所示。
图1 国家能源集团煤炭供应链数字化顶层架构设计
国家能源集团煤炭供应链数字化顶层架构分为生产层、运营层、管理层、战略层4个层级，依托基于智能装备和智能控制系统构建的煤炭供应链工业互联网和智慧管理、智慧运营、生态协作三大应用平台。
(1)生产层。目前，国家能源集团已经逐步构建起了一张有鲜明特色的煤炭供应链工业互联网。通过云网底座、平台底座、数据底座，串联云端数据中心到物联网边缘端的各级生产和业务数据，实现互联网与工业的深度融合，推动集团煤电路港航全产业链衔接，一体化产业运营高效协同，不断放大产业数字化的乘数倍增效应。
(2)运营层。运营层依托智慧运营平台，2021年国家能源集团生产运营协同调度系统项目成功上线，标志着智慧运营平台初步建成，实现了供应链一体化调度的全时段协同，成为国家能源集团提升治理能力现代化和推动集团产、运、销、储、用一体化集中管控创新升级的基石。系统以煤炭综合计划调度确保安全供应为导向，聚焦产业链全业态，实现业务支撑由“一体化”向“全集团”延伸、运营模式由“计划调度”向“协同调度”转变、管理手段由“线上化”向“智能化”迈进，打造了“全流程贯通、全产业链衔接、全场景监控”的智慧运营平台。
生产运营协同调度系统覆盖了国家能源集团54家子分公司229家三级生产单位，实现了全流程贯通、全产业链衔接、全场景监控的一体化智能协同调度。运行1年来，国家能源集团能源供应月计划兑现率平均达到90%以上，铁路车辆平均全周时降至3.92 d，较历史最好水平压缩0.31 d，相当于每天增加运力17列，一体化煤炭日均调出量突破100万t。一体化区域煤炭销售量同比增加2 320万t，同比增加销售额150亿元，增加利润46亿元。
(3)管理层。管理层依托智慧管理平台和生态协作平台。2020年，国家能源集团成功搭建了煤炭供应链一体化集中管控的智慧管理平台，实现了煤炭供应链全要素协同。以煤电保供为目标，以电厂燃料安全库存平衡为基准，通过各产业、各单位之间战略协同、计划协同、财务协同、资源协同、市场协同，实现总部与各板块、各下属企业之间信息、资源、平台的融合共享和协作共赢，煤炭产业链、价值链、供应链以及资金链的有效对接，煤炭销售、结算、品质管理信息畅通共享，为生产、运营的高效协同、一体化运营、集约化规模化经营打下了坚实的基础。
2022年，国家能源集团积极启动构筑煤炭产业链和供应链“大生态”协作平台，实现与外部供应商、客户、消费者等各类生态伙伴用户共生发展，建设了煤炭在线交易系统、煤炭销售物流调运系统、煤炭全生命周期系统、电子商务平台、电力营销管理和交易决策支持系统、产业知识网络平台等数字应用。推动不同能源类型协调互补，打通产业界限，打破行业壁垒，引领和带动行业新业务新模式，打造原创技术“策源地”和现代产业链“链长”。在实施煤炭供应链金融方面，通过供应链金融数字平台，实现依据煤炭购销合同，以市场价格的一定比例买断物权，贮存在铁路专线的煤炭堆场内，确保客户从采购、付款、结算的过程中的煤炭供应安全。
(4)战略层。国家能源集团以提升煤炭一体化运营协调指挥业务的信息化管理能力、提升一体化管控的集约化管理水平为目标，构建和不断完善集团数字化煤炭供应链，努力实现生产经营全流程贯通、全产业链衔接、全场景监控、信息自动感知、计划模型驱动、调度智能协同、应急快速精准，着力打造“一体化集中管控、智能化高效协同、可视化高效融合”独具特色的数字化平台，进一步巩固提升一体化煤炭供应链的稳定性、灵活性和贡献度，实现了煤炭生产、采购、集运、配送、库存一体化集中管控，达到“一个集团、大煤矿、大运输、大电厂、大协同”的点线面虚拟集成统一，践行了安全、高效、绿色、智能的发展战略。
4 国家能源集团煤炭供应链数字化转型成效分析
国家能源集团以数字化转型为契机，利用数字技术对传统煤炭产业进行产运销储用全链条转型，煤炭供应链运行质量和运行效率大幅提高。
(1)推进传统产业与数字技术深度融合，打造了“1235”煤矿智能化建设模式。国家能源集团共拥有煤矿72座，煤炭产能6.2亿t/a。以“减人、增安、提效”为目标，集团创新探索形成了“1套体系全面统筹、2种模式激发创新、3类煤矿示范引领、5位一体高效推进”的“1235”煤矿智能化建设模式，推进智慧矿山建设。
(2)研发煤炭运输智能装备，打通了煤炭集疏运体系，提升了智慧运输服务能力[10]。国家能源集团运输产业包括铁路、港口、航运三大业务领域，拥有自有铁路里程2 408 km、3个专业煤炭港口(码头)、61艘自有船舶。利用物联网、5G、北斗卫星定位等技术，围绕煤炭物流运输的智能装备、智能运营和智能运维，实现了各专业、上下游单位的运输计划协同编制，行车设备集中控制，运输生产全流程管控，各工种各环节联动协同，煤炭运输体系的服务效率和智能化水平持续提升。
(3)大力推进建设云网底座、平台底座和数据底座，建设数字化新型基础设施，积极构建了供应链工业互联网。通过构建统一运营云网资源、数字化平台和数据资产，对内促进相同不同产业间的数据联合运用，对外集中开展数据共享和交换，创新数据融合分析与业务场景数字化转型。
5 煤炭供应链数字化发展趋势展望
煤炭产业数字化转型已是大势所趋。数字技术为煤炭供应链体系持续优化提供了丰富应用场景，为能源领域建设中国式现代化提供了崭新的广阔空间。数字化背景下的煤炭供应链将更加突出智慧牵引和智慧赋能，更加强调生态协同，更加重视绿色低碳、可持续发展，向敏捷供应链、智慧供应链、生态供应链和绿色供应链方向发展。
(1)敏捷供应链。在敏捷供应链发展方面，未来煤炭供应链体系必须适应外部的快速变化，提高对外部环境变化的应变能力。煤炭企业利用物联网、云计算、区块链、人工智能等数字技术，加强从终端客户需求到供应链上下游各环节的信息实时共享、供需精准匹配、资源高效配置，促进供应链的快速响应和大规模协同，实现供应链价值最大化[11]。
(2)智慧供应链。在智慧供应链发展方面，数字化、智能化技术与供应链管理深度融合，加速推动智慧供应链建设。智能优化供应链网络结构，全面提升数字装备、智能生产、精细运输、科学决策、智慧调配的能力和水平，供应链全过程全场景可视、可控、可溯程度不断增加，打造大数据支撑、网络化共享、智能化协作的智慧供应链体系。
(3)生态供应链。在生态供应链发展方面，未来的市场竞争是供应链之间的竞争，煤炭供应链生态体系建设是必然趋势。通过以煤炭企业为核心的供应链整合，构建与供应商、客户、行业和社会共生的价值生态网络，促进生产、运输、销售、消费、金融等环节的无缝协同，形成多方互赢的供应链生态圈。
(4)绿色供应链。在绿色供应链发展方面，绿色低碳是经济社会可持续发展的必然要求。秉持绿色发展理念，煤炭企业围绕供应链的全链条，在煤炭开采、存储、选煤、装卸、运输、配送、使用等多方面推进标准化、减量化、资源化、循环化，深化减污、降碳、扩绿、增长协同，打造清洁低碳、安全高效、可持续的绿色供应链[12]。
6 结语
未来，煤炭供应链数字化将以统一的数字化平台为基础，以供应链全要素数据共享为核心，通过区块链、大数据、物联网等数字技术整合煤炭行业生产企业、运输企业、消费企业以及经销商、贸易商，以及供应链金融、信息等服务商，实现敏捷供应链、智慧供应链、生态供应链和绿色供应链，助力我国煤炭能源安全和高质量发展。
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[2] 国家统计局.中华人民共和国2022年国民经济和社会发展统计公报[R/OL]. (2023-02-28)[2023-05-22]. https://www.gov.cn/xinwen/2023-02/28/content_5743623.htm.
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Research and practice on digital transformation of coal supply chain
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WANG Jingang，GENG Hua，HUANG Weiyong，et al.Research and practice on digital transformation of coal supply chain [J].China Coal，2023，49(8)：14-19.DOI：10.19880/j.cnki.ccm.2023.08.003
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