國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)煤炭板塊生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)分析及系統(tǒng)建設(shè)

褚福南，張希武

（國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司 生產(chǎn)指揮中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

近些年來，國(guó)家以及地方政府都出臺(tái)了諸多的方案和政策，來加快和推動(dòng)煤炭行業(yè)的整體轉(zhuǎn)型、升級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)煤炭傳統(tǒng)行業(yè)的新型發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展。伴隨著數(shù)字化、智能化升級(jí)在各個(gè)領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，煤炭行業(yè)同樣緊隨其中，海量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息、運(yùn)營(yíng)管理信息以及包括設(shè)備監(jiān)測(cè)、工業(yè)監(jiān)控在內(nèi)的安全管理信息等各種類型的數(shù)據(jù)，為煤炭企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。但目前這些數(shù)據(jù)價(jià)值的應(yīng)用，多停留在基本的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、基本分析以及企業(yè)展示等階段，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系未能得到充分的挖掘和使用，數(shù)據(jù)價(jià)值沒有得到有效釋放，在煤炭領(lǐng)域?qū)τ谏a(chǎn)企業(yè)、消費(fèi)端客戶以及相關(guān)的科研人員未有起到務(wù)實(shí)有效的輔助決策支撐[1]。

為了滿足數(shù)據(jù)綜合分析和共享利用的需求，有國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)煤炭板塊與其他輔助生產(chǎn)板塊之間通過建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系、搭建數(shù)據(jù)治理平臺(tái)和開發(fā)生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)法分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)與分析利用，提高了生產(chǎn)管理人員對(duì)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)把控能力。

1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化是企業(yè)從信息化走向數(shù)字化，邁向智能化的基石和保證。隨著信息化、數(shù)字化、智能化建設(shè)的逐步推進(jìn)，各單位、各板塊就自身業(yè)務(wù)建立了諸多應(yīng)用系統(tǒng)，但數(shù)出多門、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、質(zhì)量參差不齊、信息孤島[2]等問題日益突出，亟需構(gòu)建統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)體系，對(duì)數(shù)據(jù)這項(xiàng)無(wú)形資產(chǎn)進(jìn)行規(guī)范化管理，確保數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、唯一、及時(shí)、準(zhǔn)確和完整的特性，切實(shí)提升數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量以及管理能力，更好地服務(wù)于后續(xù)系統(tǒng)是升級(jí)、優(yōu)化、整合需求，擴(kuò)大數(shù)據(jù)分析的領(lǐng)域、深入以及應(yīng)用度，從而服務(wù)于各個(gè)管理層級(jí)人員對(duì)數(shù)據(jù)的使用需求。

1.1 企業(yè)數(shù)據(jù)分類

準(zhǔn)能集團(tuán)針對(duì)不同系統(tǒng)、不同板塊對(duì)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，將企業(yè)數(shù)據(jù)分為主數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、指標(biāo)分析數(shù)據(jù)4 大類?？傮w業(yè)務(wù)架構(gòu)圖如圖1。

圖1 總體業(yè)務(wù)架構(gòu)圖

1）主數(shù)據(jù)?？缦到y(tǒng)的實(shí)體類數(shù)據(jù)，是在業(yè)務(wù)流程中產(chǎn)生的相對(duì)靜止不變的數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)主數(shù)據(jù)、經(jīng)營(yíng)主數(shù)據(jù)。主數(shù)據(jù)是企業(yè)運(yùn)營(yíng)的最為基礎(chǔ)、最為核心的重要數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)間的數(shù)據(jù)共享提供了有力支撐，保證了業(yè)務(wù)在不同應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中的統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)；保障實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，確保了全局?jǐn)?shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)的唯一、準(zhǔn)確；豐富了業(yè)務(wù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)人員開展數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工作的推進(jìn)方向和應(yīng)用手段，進(jìn)而提升企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的分析能力和管理水平[3]。

2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。涵蓋各業(yè)務(wù)板塊、各生產(chǎn)單元的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來源于底層生產(chǎn)設(shè)備上的各類控制器、傳感器等電子元器件的采集，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求在不同維度實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行提供底層的、基本的數(shù)據(jù)支持，通過深度建模及分析[4]，深層次挖掘?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。

3）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。是指企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中觸發(fā)的不同實(shí)踐、交易記錄等業(yè)務(wù)類型的數(shù)據(jù)。主要分布于各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中，作為主要的數(shù)據(jù)源，為指標(biāo)分析數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持[5]。

4）指標(biāo)分析數(shù)據(jù)。是企業(yè)生產(chǎn)組織決策、運(yùn)營(yíng)預(yù)計(jì)結(jié)算以及效益測(cè)算分析的主要依據(jù)。指標(biāo)分析數(shù)據(jù)是在以上3 項(xiàng)數(shù)據(jù)（主數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)）的基礎(chǔ)上，通過建模、計(jì)算等方式模擬出企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理情況，通過各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策提供幫助和提升[6]。

1.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系

準(zhǔn)能集團(tuán)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系如圖2。

圖2 準(zhǔn)能集團(tuán)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系

準(zhǔn)能集團(tuán)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)基于準(zhǔn)能集團(tuán)當(dāng)前的業(yè)務(wù)架構(gòu)體系，明確數(shù)據(jù)對(duì)象的基本定義、屬性、標(biāo)準(zhǔn)和使用等信息，健全配套的數(shù)據(jù)管理架構(gòu)，滿足準(zhǔn)能集團(tuán)智能化建設(shè)對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)性、統(tǒng)一性以及可擴(kuò)展性的應(yīng)用需求，推動(dòng)準(zhǔn)能集團(tuán)在數(shù)據(jù)價(jià)值挖潛應(yīng)用和數(shù)據(jù)管控能力的高質(zhì)量提升。基于準(zhǔn)能集團(tuán)業(yè)務(wù)能力架構(gòu)，結(jié)合信息化管理相關(guān)制度和總體要求，從主數(shù)據(jù)、指標(biāo)分析數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)管控體系和參考引用規(guī)范等維度構(gòu)建相關(guān)準(zhǔn)能集團(tuán)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

1.3 指標(biāo)分析體系

為了更加規(guī)范、準(zhǔn)確、科學(xué)地分析企業(yè)的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，以準(zhǔn)能集團(tuán)當(dāng)前總體業(yè)務(wù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，以降本增效為主要抓手，以生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理、企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理、外部環(huán)境等各業(yè)務(wù)能力為定位關(guān)鍵指標(biāo)，構(gòu)建適用于企業(yè)自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)分析系統(tǒng)，為準(zhǔn)能生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建，以及今后的智能化應(yīng)用建設(shè)打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，通過挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值創(chuàng)造力推動(dòng)準(zhǔn)能集團(tuán)的高質(zhì)量發(fā)展。

2 數(shù)據(jù)治理平臺(tái)建設(shè)

數(shù)據(jù)治理平臺(tái)采集準(zhǔn)能集團(tuán)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、生產(chǎn)控制系統(tǒng)及其他應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，打破信息壁壘，消除數(shù)據(jù)孤島，推動(dòng)信息的共享，促進(jìn)業(yè)務(wù)融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能分析利用。準(zhǔn)能集團(tuán)數(shù)據(jù)治理平臺(tái)由數(shù)采系統(tǒng)、ODS（包含關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)）及數(shù)據(jù)訪問服務(wù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)集市）、BI 及大數(shù)據(jù)分析等部分構(gòu)成。

2.1 數(shù)據(jù)采集

1）關(guān)系數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)抽取轉(zhuǎn)換加載包括“業(yè)務(wù)系統(tǒng)到ODS”及“ODS 到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)”2 個(gè)環(huán)節(jié)，關(guān)系型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)治理平臺(tái)中的數(shù)據(jù)流。

2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與數(shù)據(jù)源系統(tǒng)建設(shè)情況密切相關(guān)，利用自開發(fā)數(shù)采模塊實(shí)現(xiàn)?？刹捎萌缦陆涌诜绞剑孩貽PC 方式；②中間數(shù)據(jù)庫(kù)方式；③實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件方式；④API 接口方式。實(shí)際操作過程中，根據(jù)具體情況選取合適的接口方案。

2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

利用DW 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)對(duì)露天礦數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，DW數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)對(duì)集團(tuán)各個(gè)業(yè)務(wù)部門，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)集中、持久化存儲(chǔ)，完成對(duì)不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、存儲(chǔ)、查詢。DW 數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)原則上均來自O(shè)DS，通過ETL 將ODS 或業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抽取到DW 庫(kù)。

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)DW 庫(kù)，面向主題，按照一定的主題域進(jìn)行組織；將原有分散的數(shù)據(jù)抽取、清理，經(jīng)過加工、匯總和整理，消除不同源數(shù)據(jù)中的不一致性，保證數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的信息是一致的全局信息[7]。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采用ETL 工具，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過抽取、清洗轉(zhuǎn)換之后加載到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，目的是將企業(yè)不同系統(tǒng)、不同標(biāo)準(zhǔn)、不同質(zhì)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、整理[8]。1 個(gè)轉(zhuǎn)換就是1 個(gè)ETL 的過程，而作業(yè)則是多個(gè)轉(zhuǎn)換的集合，在作業(yè)中可以通過配置對(duì)轉(zhuǎn)換或作業(yè)進(jìn)行定時(shí)任務(wù)調(diào)度。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)如圖3。

圖3 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)功能劃分如下：

1）ODS 數(shù)據(jù)庫(kù)。存放近源數(shù)據(jù)，原則和源數(shù)據(jù)庫(kù)一致，源系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)需遵循主數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，存放到ODS 數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2）DW 數(shù)據(jù)庫(kù)。面向主題的，按照一定的主題域進(jìn)行組織；將原有分散的數(shù)據(jù)抽取、清理，經(jīng)過加工、匯總和整理，消除不同源數(shù)據(jù)中的不一致性，保證數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的信息是一致的全局信息。

3）DM 數(shù)據(jù)集市。按照專業(yè)的分析需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再組織，便于分析展現(xiàn)。

4）數(shù)據(jù)管理。管理數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中數(shù)據(jù)目錄，分為主題管理，維度管理。

5）ETL 執(zhí)行日志。數(shù)據(jù)抽取任務(wù)執(zhí)行過程中的日志信息。

3 生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)分析

生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)治理平臺(tái)的建設(shè)成果，分業(yè)務(wù)、分主題對(duì)各業(yè)務(wù)領(lǐng)域生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)、圖表可視化以及聯(lián)動(dòng)分析，深入挖掘業(yè)務(wù)表象后的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，解析數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

3.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

準(zhǔn)能生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)主要生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位，即黑岱溝露天礦、哈爾烏素露天礦、選煤廠、煤炭經(jīng)銷公司、矸電公司進(jìn)行了生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際完成情況，針對(duì)剝離、采煤、洗選、裝車各環(huán)節(jié)的存在的問題從能力釋放、協(xié)同配合、內(nèi)外部制約因素等不同角度進(jìn)行深入分析，重點(diǎn)對(duì)異常數(shù)據(jù)逐層進(jìn)行數(shù)據(jù)鉆取，找到生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程當(dāng)中存在的問題，進(jìn)而提出解決方案，提升生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率。

3.2 煤炭板塊生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)分析

以黑岱溝露天煤礦生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)為例，主要包括破碎機(jī)運(yùn)行情況、設(shè)備維修情況、電鏟躲炮時(shí)長(zhǎng)、月度卡車燃油單耗、日度生產(chǎn)情況、周檢修計(jì)劃、日度胎壓報(bào)警時(shí)長(zhǎng)、工作量分析、設(shè)備分析、工作效率分析10 個(gè)主題。

1）生產(chǎn)情況分析。黑岱溝露天礦生產(chǎn)完成情況主要包含商品煤、原料煤、剝離合計(jì)、自營(yíng)剝離和外委剝離這5 個(gè)項(xiàng)目。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃量與完成量在日、月、年3 個(gè)時(shí)間層面，以表格形式展現(xiàn)，對(duì)黑岱溝露天礦生產(chǎn)完成量、進(jìn)度超欠、完成比例情況及分析規(guī)劃，從中對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行推算規(guī)劃，時(shí)刻把握良好生產(chǎn)計(jì)劃的推進(jìn)。

2）破碎站運(yùn)行情況。針對(duì)5 個(gè)黑岱溝露天礦破碎站進(jìn)行運(yùn)行情況分析，以條形統(tǒng)計(jì)圖的形式對(duì)破碎站的作業(yè)、點(diǎn)檢和停用情況進(jìn)行分析呈現(xiàn)。

3）設(shè)備維修情況。對(duì)電鏟、卡車2 種主要設(shè)備的報(bào)單次數(shù)、維修次數(shù)和超2 h 次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。報(bào)單次數(shù)和維修次數(shù)反映設(shè)備的良好程度，若報(bào)單次數(shù)超過一定次數(shù)，則表示設(shè)備損壞嚴(yán)重，不具備正常工作能力。而超2 h 次數(shù)反應(yīng)設(shè)備損壞的嚴(yán)重程度，判斷其是否可以繼續(xù)參加工作，以保證其生產(chǎn)過程的安全性。以此對(duì)設(shè)備的工作能力和安全程度進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估。

4）設(shè)備分析。以餅圖的形式顯示了采裝設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備的內(nèi)障、外障、作業(yè)的占比情況，通過點(diǎn)擊可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的向下鉆取，通過子頁(yè)面可以查看各個(gè)電鏟在該時(shí)間區(qū)間的產(chǎn)量完成升序排名情況，以問題為導(dǎo)向，通過點(diǎn)擊對(duì)產(chǎn)量最少的電鏟進(jìn)行深入詳細(xì)的分析，調(diào)取到該電鏟不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的作業(yè)檢修分布、產(chǎn)量柱狀圖以及配套的詳細(xì)作業(yè)列表，通過對(duì)比分析查找出產(chǎn)量降低的原因。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和數(shù)據(jù)治理平臺(tái)建設(shè)，奠定了數(shù)據(jù)統(tǒng)一規(guī)范管理的制度基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，使得各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)全面、準(zhǔn)確地進(jìn)行分類存儲(chǔ)和聯(lián)動(dòng)分析。利用數(shù)據(jù)治理平臺(tái)對(duì)原有分散系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、清理和存儲(chǔ)，提高數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價(jià)值與可用度，為企業(yè)決策分析奠定基礎(chǔ)，并且根據(jù)煤礦生產(chǎn)情況分析上下級(jí)單位之間的配合關(guān)系、自身?xiàng)l件以及影響因素，對(duì)生產(chǎn)情況以及相關(guān)數(shù)據(jù)建立各部分?jǐn)?shù)據(jù)分析主題，使得煤炭智能化的進(jìn)一步推進(jìn)，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用處理分析水平得到進(jìn)一步提高。

生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的生產(chǎn)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析，幫助集團(tuán)及時(shí)掌握企業(yè)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，做出合理的策略參考以及決策依據(jù)，確保企業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。