神東煤炭生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃初探

王海軍 丁劍明 白明亮 馬 濤

(1.神華神東煤炭集團有限責(zé)任公司，陜西省榆林市，719315；2.中國神華能源股份有限公司神東煤炭分公司信息管理中心，陜西省榆林市，719315)

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的信息技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，當(dāng)前已經(jīng)步入大數(shù)據(jù)時代。數(shù)據(jù)將成為或已經(jīng)成為企業(yè)獨立于人、財、物、技術(shù)以外的重要資產(chǎn)，數(shù)據(jù)獲取及分析應(yīng)用能力將成為或已經(jīng)成為企業(yè)的生產(chǎn)力及核心競爭力。在工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)及應(yīng)用將成為未來提升企業(yè)生產(chǎn)力、競爭力、創(chuàng)新力的關(guān)鍵要素。

神東通過《數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究》(863計劃)項目和《區(qū)域中央集中自動控制》項目的實施，初步建成了兩種數(shù)字礦山平臺框架，數(shù)字礦山已具雛形。但是，還存在數(shù)據(jù)多標(biāo)準(zhǔn)、多源頭、不準(zhǔn)確等問題，要建成真正意義上的數(shù)字化礦山，還需要實施數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是煤炭企業(yè)做工業(yè)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的基礎(chǔ)，要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算及人工智能技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)等場景中充分發(fā)揮出應(yīng)有的作用，就必須先在“硬件”和“軟件”兩個方面的基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域開始做好準(zhǔn)備工作，而數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化就是“軟件”方面的基礎(chǔ)實施建設(shè)，因此具有重要意義。

1 神東數(shù)據(jù)現(xiàn)狀及存在的問題

由于神東早期的信息化建設(shè)缺乏信息化總體規(guī)劃的指導(dǎo)，因此積累了一些問題，比較突出的是信息系統(tǒng)主要依據(jù)各部門和各業(yè)務(wù)模塊需求獨立建設(shè)，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)數(shù)據(jù)分散。神東煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息分散，同一物理對象在不同部門、不同系統(tǒng)中的描述不同，無法貫通生產(chǎn)管理調(diào)度管理等業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)分散設(shè)計導(dǎo)致數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性降低，必須花費大量精力對數(shù)據(jù)進行重新整合才能分析運用。

(2)數(shù)據(jù)共享程度低。生產(chǎn)數(shù)據(jù)涉及多個部門和多個系統(tǒng)，但系統(tǒng)間往往缺乏映射，部分?jǐn)?shù)據(jù)還存在無系統(tǒng)支撐的情況，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況，多依靠手工核對，工作量大且容易出錯。同時，由于數(shù)據(jù)共享程度低，針對業(yè)務(wù)要求需對每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)提取并進行匹配，然而卻很可能出現(xiàn)信息不一致的情況。部門之間往往需要共享信息，數(shù)據(jù)共享程度低，最終將導(dǎo)致需求部門為了獲得所需信息不得不進行重復(fù)的投資建設(shè)。

(3)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。早期的信息化建設(shè)缺乏宏觀層面的總體規(guī)劃，大部分應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。目前，神東的管理類數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)已由集團統(tǒng)一制定，但生產(chǎn)類數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尚未制定，沒有形成企業(yè)級的統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息視圖，難以保證數(shù)據(jù)的唯一性和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)處理、報表編制缺乏規(guī)范和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

基于以上現(xiàn)狀，神東迫切需要將各類數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化，把數(shù)據(jù)整合起來，建立共享交換平臺和綜合分析平臺，提升整體業(yè)務(wù)效率，提高信息共享程度，改善各種數(shù)據(jù)在跨部門間的運用和分享，為安全高效生產(chǎn)提供堅實的基礎(chǔ)。

2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化實施原則

在企業(yè)數(shù)據(jù)治理過程中，宏觀層面上要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和原則。在神東數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化實施過程中，整體按照統(tǒng)一規(guī)劃、整體部署、分步實施的大原則進行，除了遵循國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外，為了確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系與神東業(yè)務(wù)發(fā)展方向的一致性，主要遵循以下幾點原則：

(1)全面性。從數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容來看，規(guī)劃制定對礦井生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理的各個領(lǐng)域進行了全面的梳理和描述，力爭促使神東生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用服務(wù)能力上一個新臺階。

(2)前瞻性。結(jié)合神東的戰(zhàn)略發(fā)展需要，并充分借鑒國內(nèi)外同行業(yè)的先進實踐經(jīng)驗，向國內(nèi)外領(lǐng)先水平看齊，使生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)具備一定的前瞻性。同時，生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化要瞄準(zhǔn)建設(shè)企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫以及神東大數(shù)據(jù)平臺的目標(biāo)，確保數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)內(nèi)容將能夠服務(wù)于未來神東生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)的發(fā)展。

(3)可執(zhí)行性。生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)基于對神東生產(chǎn)業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀的深入調(diào)研和分析，優(yōu)先考慮神東在生產(chǎn)管理領(lǐng)域以及相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)上面臨的難題，確保數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系切實可行。

3 數(shù)據(jù)架構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)化體系規(guī)劃

3.1 數(shù)據(jù)架構(gòu)規(guī)劃

數(shù)據(jù)架構(gòu)描述了技術(shù)和應(yīng)用視角下的核心組件，以及這些組件之間的分層關(guān)系和應(yīng)用邏輯。企業(yè)數(shù)據(jù)參考架構(gòu)以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，基于業(yè)務(wù)架構(gòu)和企業(yè)流程來規(guī)劃數(shù)據(jù)架構(gòu)，架構(gòu)設(shè)計以業(yè)務(wù)應(yīng)用需求為先導(dǎo)，將數(shù)據(jù)作為企業(yè)核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)之一，與業(yè)務(wù)流程相互融合，多視圖對業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、技術(shù)和平臺進行建模，實現(xiàn)企業(yè)人流、物流、資金流和信息流等各業(yè)務(wù)線的貫通。

中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院和全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會大數(shù)據(jù)工作組聯(lián)合發(fā)布的《工業(yè)大數(shù)據(jù)白皮書(2017版)》中，給出的大數(shù)據(jù)架構(gòu)參考模型和工業(yè)大數(shù)據(jù)架構(gòu)參考模型如圖1和圖2所示。參考上述模型，遵循神華集團的數(shù)據(jù)架構(gòu)模型框架，結(jié)合神東業(yè)務(wù)和IT架構(gòu)，設(shè)計規(guī)劃的神東大數(shù)據(jù)架構(gòu)參考模型如圖3所示。

在神東大數(shù)據(jù)架構(gòu)參考模型中，從下至上共分為七層，分別是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化層、數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)治理層、數(shù)據(jù)管控層、數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)展示及應(yīng)用層，其中本期工程主要完成最下層的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化層。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化體系規(guī)劃

從業(yè)務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)主題3個數(shù)據(jù)管理層次建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理和數(shù)據(jù)質(zhì)量管理，明確數(shù)據(jù)的定義，規(guī)范數(shù)據(jù)的質(zhì)量。從神東整個企業(yè)的角度出發(fā)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合數(shù)據(jù)治理工作成立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組，制定工作計劃，組織完成各類標(biāo)準(zhǔn)制定，主要包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。

圖1 大數(shù)據(jù)架構(gòu)參考模型

圖2 工業(yè)大數(shù)據(jù)架構(gòu)參考模型

圖3 神東大數(shù)據(jù)架構(gòu)參考模型

4 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化路線規(guī)劃

4.1 需求調(diào)研

目前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)運作流程為產(chǎn)生→轉(zhuǎn)碼→傳輸→儲存→分析處理→展現(xiàn)，對煤炭生產(chǎn)過程進行全流程、多維度的調(diào)研，了解煤炭生產(chǎn)過程中涉及到的業(yè)務(wù)實體，從數(shù)據(jù)生命周期的視角來了解和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)在生產(chǎn)業(yè)務(wù)過程中如何產(chǎn)生和如何終結(jié)。熟悉煤炭生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程，再進一步分析信息化現(xiàn)狀，總結(jié)出各個業(yè)務(wù)實體在哪些信息系統(tǒng)中存在，各個信息系統(tǒng)在使用這些業(yè)務(wù)實體參照數(shù)據(jù)過程中使用了哪些屬性值，哪些屬性值是在哪些信息系統(tǒng)中進行維護和更新。 從長遠發(fā)展的角度來看，還要了解下一步生產(chǎn)相關(guān)業(yè)務(wù)的信息規(guī)劃，了解哪些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)目前可能沒有共享的需求，但在未來有可能需要共享，需要系統(tǒng)分析和管理。數(shù)據(jù)的分類、數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化是一項立足長遠的工作，必須保證標(biāo)準(zhǔn)體系的易擴展性和易維護性。

4.2 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的梳理和規(guī)劃

需求調(diào)研結(jié)束后，列出重要的數(shù)據(jù)管理清單。有些生產(chǎn)數(shù)據(jù)被一個系統(tǒng)多次引用，或者被多個系統(tǒng)同時引用，則這個數(shù)據(jù)項必須作為主數(shù)據(jù)優(yōu)先標(biāo)準(zhǔn)化。把這些主數(shù)據(jù)在各個系統(tǒng)中使用到的所有屬性匯在一起就初步形成一個生產(chǎn)主數(shù)據(jù)完整的指標(biāo)體系。生產(chǎn)主數(shù)據(jù)梳理完畢形成完整的指標(biāo)體系后，還必須將生產(chǎn)主數(shù)據(jù)劃分層級，這些主數(shù)據(jù)并不是每一個業(yè)務(wù)系統(tǒng)都要使用，按照決策層、管理層、執(zhí)行層分配權(quán)限，主數(shù)據(jù)運用范圍越廣，越貼近具體業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)項越具有專業(yè)性。

4.3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)指標(biāo)體系的建立

定義好每一個生產(chǎn)數(shù)據(jù)需要哪些屬性值以及每個屬性值的域，只有這樣才能避免各個信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)口徑不一致或者數(shù)據(jù)定義不一致的情況。 定義好每一個生產(chǎn)數(shù)據(jù)的所有屬性值的約束性規(guī)則、完整性規(guī)則以及數(shù)據(jù)質(zhì)量審核流程，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的使用必須進行規(guī)范化，特別是對煤種、產(chǎn)量、產(chǎn)率和效率等敏感數(shù)據(jù)，定義好哪些部門可以看生產(chǎn)數(shù)據(jù)的哪些屬性值，以及各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)使用接口。 所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)一用一套編碼規(guī)則，方便后續(xù)儲存、轉(zhuǎn)換和分析。

5 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理運營

通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化項目建立神東煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分類體系，制定神東煤礦生產(chǎn)相關(guān)的主數(shù)據(jù)及共享數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)定義和使用的唯一性與一致性，改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，減少數(shù)據(jù)冗余，保障信息化建設(shè)成效。

(1)建立數(shù)據(jù)共享交換平臺?；跀?shù)據(jù)必須作為一種資產(chǎn)進行管理的理念，為了充分管理和應(yīng)用數(shù)據(jù)，進一步發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值，僅有標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)還遠遠不夠，還需要建立數(shù)據(jù)共享交換平臺，以扭轉(zhuǎn)目前神東信息化建設(shè)過程中各個信息系統(tǒng)間網(wǎng)狀關(guān)聯(lián)關(guān)系不斷增長的局面，逐步構(gòu)建信息系統(tǒng)間星形關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)資源的集中共享和有序分發(fā)，從而實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)橫向貫通。

(2)建立大數(shù)據(jù)平臺。建立企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺也是解決企業(yè)數(shù)據(jù)全面充分開發(fā)利用的有效途徑。神東現(xiàn)有約100 TB的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，隨著神東礦井?dāng)?shù)字化建設(shè)、井下3G和4G移動網(wǎng)絡(luò)的投入以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)正以幾何級數(shù)增長。但是這些數(shù)據(jù)本身混雜，難以輔助生產(chǎn)活動分析和決策，只有將這些數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，并將結(jié)果以友好的形式展現(xiàn)，才會被用戶接受并加以利用。所以可以通過建立神東大數(shù)據(jù)平臺來實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)的開發(fā)利用，最大程度地挖掘數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價值。

6 結(jié)語

煤炭生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息化的先驅(qū)工程，是建設(shè)數(shù)字礦山、智慧礦山、數(shù)據(jù)驅(qū)動型企業(yè)的基石。神東在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)過程中以信息工程方法論為指導(dǎo)，以神華集團信息化總體規(guī)劃和神東信息化總體方案設(shè)計為基礎(chǔ)，以企業(yè)戰(zhàn)略為導(dǎo)向，業(yè)務(wù)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)、集成和基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)相互支持，成為一個有機整體。遵循業(yè)界主流標(biāo)準(zhǔn)和神華集團信息化標(biāo)準(zhǔn)，各系統(tǒng)相互集成，確保流程銜接和數(shù)據(jù)共享。

數(shù)據(jù)共享交換平臺和大數(shù)據(jù)平臺作為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化項目的兩個后續(xù)建設(shè)項目，可以檢驗數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的成效，是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化項目的落腳點，可以實現(xiàn)其成果的有效落地。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化是企業(yè)數(shù)據(jù)治理的開始，隨著業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的梳理，可能會發(fā)現(xiàn)一些問題，同時提出改進，涉及業(yè)務(wù)變革以及組織架構(gòu)調(diào)整等復(fù)雜因素，需要企業(yè)高層統(tǒng)籌協(xié)調(diào)推進，是一把手工程，需要結(jié)合企業(yè)自身實際深入研究。

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