基于“互聯(lián)網(wǎng)＋”的煤礦設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

張紀(jì)元

(冀中能源國際物流集團(tuán)有限公司，河北省邢臺市，056011)

1 引言

煤礦設(shè)備是煤礦安全生產(chǎn)的重要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，是煤礦提高機(jī)械化和信息化水平的重要載體和平臺。同時，煤礦設(shè)備又是煤炭企業(yè)固定投入的主要組成部分，占用了大量的企業(yè)資金，貫穿于企業(yè)管理的全過程。煤炭生產(chǎn)設(shè)備管理不僅要起到節(jié)約消耗、降低生產(chǎn)成本以及增加效益的作用，而且應(yīng)該充分發(fā)揮設(shè)備效能，以良好的設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行效果來保證企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，并取得最佳的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，提升企業(yè)競爭能力。

隨著信息化技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦設(shè)備管理已經(jīng)逐步由以靜態(tài)的臺賬式管理向以信息化為平臺的動態(tài)管理邁進(jìn)，通過信息共享和信息流通極大地減輕手工勞動強(qiáng)度，提高設(shè)備管理效率。總體來看，煤礦設(shè)備信息化管理還處于起步階段向發(fā)展階段過渡之中，設(shè)備各種信息參數(shù)的利用效率還不夠高，信息化管理中重設(shè)備資產(chǎn)管理輕決策支持、重設(shè)備管理輕人員培訓(xùn)、重設(shè)備故障報(bào)警輕診斷維護(hù)以及信息管理系統(tǒng)的協(xié)同作用和決策支持功能亟待完善。

2 煤礦設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷完善，規(guī)劃利用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息共享、協(xié)同工作和決策支持已經(jīng)成為可能。通過“互聯(lián)網(wǎng)＋”產(chǎn)業(yè)新形態(tài)，讓煤礦設(shè)備管理與企業(yè)決策系統(tǒng)深度融合，以加快推動煤礦設(shè)備管理從信息化向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。

2.1 設(shè)計(jì)思路

煤礦設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)最重要的內(nèi)涵是互聯(lián)網(wǎng)平臺及信息技術(shù)打破常規(guī)的組織界限，構(gòu)建一個電子化的整合平臺，使得人們可以從不同的渠道利用信息及服務(wù)。設(shè)備精細(xì)化管控已不再局限于單個部門內(nèi)部縱向的系統(tǒng)，還包括企業(yè)內(nèi)部和外部技術(shù)資源之間的橫向協(xié)作，包括內(nèi)部單位互聯(lián)互通，企業(yè)與設(shè)備廠商和科研院所之間通過互聯(lián)網(wǎng)平臺對設(shè)備故障進(jìn)行技術(shù)溝通交流?；ヂ?lián)網(wǎng)平臺的不斷發(fā)展和信息技術(shù)的進(jìn)步可以及時將煤礦設(shè)備的大量信息通過完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行全方位調(diào)度和分享，實(shí)現(xiàn)管理決策與經(jīng)營的互聯(lián)、互享和互動，從而提高工作效率，并由此不斷地提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 核心技術(shù)

“互聯(lián)網(wǎng)＋煤礦設(shè)備精細(xì)化管控”利用目前蓬勃發(fā)展的云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，以煤礦設(shè)備、在線儀表以及自控系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)中的感知層，通過無線網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)絡(luò)以及通用數(shù)據(jù)采集平臺建立網(wǎng)絡(luò)傳輸及通訊，實(shí)現(xiàn)感知層數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、傳輸和存儲，形成物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)層；通過部署基于云計(jì)算的信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)營管理應(yīng)用，建立應(yīng)用層的云計(jì)算架構(gòu)體系，從而形成完整的基于云計(jì)算的煤礦設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)。

“互聯(lián)網(wǎng)＋煤礦設(shè)備精細(xì)化管控”從煤礦設(shè)備管理的需求出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備全面精細(xì)化管理為目標(biāo)，在充分了解和掌握企業(yè)設(shè)備管理部門業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，對設(shè)備管理和運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、自動采集、遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)視和智能預(yù)警，加強(qiáng)各級管理人員對設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時監(jiān)管力度，使煤礦設(shè)備運(yùn)行信息能夠很容易地從生產(chǎn)作業(yè)和流程管理過程到達(dá)決策者的計(jì)算機(jī)上，以更方便快捷的方式幫助企業(yè)做出靈活的設(shè)備管理及決策。

2.3 價(jià)值體現(xiàn)

該系統(tǒng)能夠覆蓋礦用設(shè)備的整個生命周期以及企業(yè)的決策層、管理層和執(zhí)行層3個經(jīng)營管理層級，突出人的主觀能動性，強(qiáng)調(diào)使用設(shè)備的人的技能開發(fā)，同時發(fā)揮專家的決策支持作用，該系統(tǒng)能夠?yàn)槊禾科髽I(yè)實(shí)現(xiàn)的價(jià)值如下:

(1)提升煤礦設(shè)備的管控能力。建設(shè)具有前瞻性和實(shí)用性的精細(xì)化設(shè)備管控平臺，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備使用和運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行決策分析，為企業(yè)管控提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化過程控制管理，提升企業(yè)核心競爭力。

(2)提升煤礦設(shè)備的決策分析能力。建設(shè)煤礦設(shè)備故障大型數(shù)據(jù)庫 (包括設(shè)備的使用維修檔案)，把設(shè)備可能產(chǎn)生的各種類型的故障內(nèi)容建立成樹形結(jié)構(gòu) (故障樹)，并由設(shè)備廠家、科研院所以及礦方資深專家為各種設(shè)備故障類型提供診斷結(jié)果和修理建議，協(xié)助管理層制定科學(xué)決策。

(3)提升員工設(shè)備的管理能力。要管好、用好和修好設(shè)備必須要有掌握先進(jìn)專業(yè)技術(shù)知識的人才能發(fā)揮先進(jìn)設(shè)備的優(yōu)勢。業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)是機(jī)電管理的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作，受培訓(xùn)的人員既要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，又要學(xué)習(xí)當(dāng)前管理、使用和修理設(shè)備需要的專業(yè)技術(shù)知識。在相應(yīng)政策的配合下，該系統(tǒng)所囊括的學(xué)習(xí)系統(tǒng)和考試系統(tǒng)可以有力地提升員工的職業(yè)技能。

3 煤礦設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

煤礦設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)包括設(shè)備信息管理系統(tǒng)、設(shè)備使用管理系統(tǒng)、設(shè)備維修維護(hù)管理系統(tǒng)、系統(tǒng)管理、消耗品管理、流程中心管理、設(shè)備故障專家決策系統(tǒng)和安全知識培訓(xùn)系統(tǒng)等子系統(tǒng)。該系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，以信息技術(shù)為支撐，“互聯(lián)網(wǎng)＋煤礦設(shè)備精細(xì)化管控”理念將企業(yè)設(shè)備管理、調(diào)度監(jiān)控、故障分析和決策等管理過程進(jìn)行數(shù)字化，通過信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)加工生成新的信息資源，供給各層次的人們洞悉和觀察設(shè)備管理業(yè)務(wù)中的一切信息，以作出有利于生產(chǎn)要素組合優(yōu)化的決策。煤礦設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

3.1 設(shè)備信息管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括設(shè)備卡片管理、設(shè)備臺賬管理和特殊設(shè)備管理。設(shè)備卡片管理可以方便數(shù)據(jù)采集和錄入設(shè)備的基本屬性；設(shè)備臺賬管理可以對設(shè)備進(jìn)行多條件模糊查詢、打印、欄目、刷新、導(dǎo)出、聯(lián)查以及對臺賬進(jìn)行領(lǐng)用、借用和報(bào)廢等操作；特殊設(shè)備管理包括檢驗(yàn)申報(bào)和特種設(shè)備檢驗(yàn)臺賬。

3.2 設(shè)備使用管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括申請管理、設(shè)備變動、設(shè)備處理、設(shè)備使用臺帳和設(shè)備折舊攤銷。申請管理包括借用申請、借用歸還、領(lǐng)用申請和領(lǐng)用歸還，可以進(jìn)行查詢、業(yè)務(wù)流程、增加、保存、修改、取消、刪除、送審、審核、棄申、打印和刷新等操作；設(shè)備變動可以對設(shè)備管理部門、使用部門、責(zé)任人、位置、狀態(tài)和封存變動進(jìn)行查詢、增加、修改、刪除、打印和刷新等操作。設(shè)備申請管理界面如圖2所示。

圖1 煤礦設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 設(shè)備申請管理界面

3.3 設(shè)備維修維護(hù)管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括預(yù)防性維護(hù)和設(shè)備維修管理，通過時間型預(yù)防性維護(hù)和績效型預(yù)防性維護(hù)把設(shè)備的維護(hù)工作精細(xì)化。設(shè)備維修管理可以對設(shè)備維修記錄備案，設(shè)備維修維護(hù)管理流程如圖3所示。

3.4 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括權(quán)限管理、日志管理、個人設(shè)置、使用地區(qū)管理和部門管理，管理員通過權(quán)限管理和個人設(shè)置能夠?qū)λ杏脩暨M(jìn)行權(quán)限分配管理；日志管理包括操作日志、登錄日志和個人設(shè)置；使用地區(qū)管理和部門管理主要有增、刪、改、查等功能。

3.5 消耗品管理

消耗品管理包括申領(lǐng)材料管理和材料庫存管理，用戶根據(jù)需求填寫提交領(lǐng)料申請和審批管理，材料庫存管理包括增、刪、改、查、報(bào)表、打印、儲備分析及統(tǒng)計(jì)分析等功能。

圖3 設(shè)備維修維護(hù)管理流程圖

3.6 流程中心管理

流程中心管理包括審批流程管理和工作流程管理，審批流程由用戶錄入業(yè)務(wù)單據(jù)驅(qū)動，根據(jù)業(yè)務(wù)類型判斷是否定義了相應(yīng)的審批流程。如果沒有定義，則此業(yè)務(wù)單據(jù)將由有權(quán)限用戶進(jìn)入單據(jù)處理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行審核；如果定義了審批流程，工作流程引擎根據(jù)審批流程中的條件選擇相應(yīng)的路徑。審批人可在消息中心的待辦事務(wù)中查看到所需審批的單據(jù)，審批人可以選擇駁回單據(jù)。提交審批的單據(jù)在審批流程的位置和狀態(tài)可以通過待辦事務(wù)顯示。審批流程結(jié)束或單據(jù)在審批途中被駁回時，工作流程引擎將發(fā)送消息給申請審批的用戶，用戶可以方便地查看審批結(jié)果，審批流程管理流程圖如圖4所示。

圖4 審批流程管理流程圖

3.7 設(shè)備故障專家決策系統(tǒng)

專家診斷是煤礦設(shè)備精細(xì)化管控系統(tǒng)最核心模塊之一，通過故障預(yù)警診斷技術(shù)，根據(jù)維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)庫對比，結(jié)合設(shè)備的重要性、檢修費(fèi)用以及停機(jī)所造成的損失綜合分析判斷給出預(yù)警報(bào)告或者故障診斷報(bào)告，為設(shè)備管理者及時做出決策提出合理化建議，從而減少設(shè)備故障，提高管理效率。

3.8 安全知識培訓(xùn)系統(tǒng)

該系統(tǒng)建立了設(shè)備安全管理和安全相關(guān)技術(shù)要求題庫，可供員工進(jìn)行查閱和學(xué)習(xí)。系統(tǒng)管理員可根據(jù)安全知識題庫隨機(jī)出試卷，對員工進(jìn)行理論和實(shí)踐考試，提升員工的職業(yè)技能。

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