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1、基于MES原理的煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng) 摘要：本文根據(jù)煤礦管理模式特點(diǎn)，提出基于MES原理的煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)，對(duì)其各部分的功能進(jìn)行了闡述，并進(jìn)一步討論了安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，最后對(duì)煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)預(yù)計(jì)效益作了分析。 關(guān)鍵詞：煤礦信息化；MES；煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)；軟件平臺(tái) 中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)： Coal Mine Safety Production Execution Manage System Based on MES Theory Meng Fanqia

2、ng （Beijng Fulitong Energy Software Technology CO.LTD, Beijing ,100016, China） Abstraction：Coal Mine Safety Production Execution Manage System is discussed based on coal mine manage trait, and the soft platform is analyzed suited for the system .Finally, the paper indicates the benefit through usi

3、ng the system. Key word：Coal Mine Information; MES; Coal Mine Safety Production Execution Manage System; Soft Platform 1、引言 煤礦信息化建設(shè)成為煤炭行業(yè)一個(gè)熱點(diǎn)，但由于我國(guó)煤炭行業(yè)的運(yùn)行管理方式還比較落后，自動(dòng)化程度低，信息化建設(shè)延續(xù)其他工業(yè)模式，即ERP/MES/PCS三層架構(gòu)。 這一架構(gòu)從理論上講，可以實(shí)現(xiàn)煤礦信息化，但由于煤炭行業(yè)作為一個(gè)特殊行業(yè)，ERP系統(tǒng)并不適合于煤炭采掘企業(yè)。ERP系統(tǒng)的概念來(lái)源于制造企業(yè)，關(guān)鍵在于訂單拉動(dòng)生產(chǎn)，全面配置資源，使得高效生

4、產(chǎn)、成本最低。特別適合于復(fù)雜的離散生產(chǎn)作業(yè)，通過(guò)物料編碼(POM)系統(tǒng)，將訂單分解成若干個(gè)零件，進(jìn)行采購(gòu)或生產(chǎn)計(jì)劃。但是，煤炭采掘完全不同于離散制造，不存在訂單分解問(wèn)題；也不同于流程制造業(yè)的配方分解。這樣，整個(gè)ERP系統(tǒng)的強(qiáng)項(xiàng)就發(fā)揮不出來(lái)[1]。PCS系統(tǒng)解決了底層各生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)控制，為上層系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源，但不能解決信息化。因此煤礦信息化主要由MES層功能體現(xiàn)出。 2、煤炭工業(yè)引入MES 實(shí)踐、理論依據(jù) 2.1煤礦管理模式特點(diǎn) 煤礦企業(yè)的管理機(jī)構(gòu)一般是這樣設(shè)置的：礦務(wù)局、礦、井(區(qū))、隊(duì)、班組這樣一種塔式結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)管理模式上，局生產(chǎn)管理部門(mén)負(fù)責(zé)局、礦生產(chǎn)布局，生產(chǎn)發(fā)展中、長(zhǎng)期規(guī)劃，生產(chǎn)

5、系統(tǒng)改造完善，設(shè)備更新改造等工作；礦生產(chǎn)管理部門(mén)負(fù)責(zé)生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃、生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善的實(shí)施和日常生產(chǎn)組織管理工作。 具體到一個(gè)煤礦管理機(jī)構(gòu)一般為：礦長(zhǎng)、分管礦長(zhǎng)、各業(yè)務(wù)及生產(chǎn)職能科室、生產(chǎn)區(qū)隊(duì)、生產(chǎn)工人、生產(chǎn)過(guò)程。其中各職能科室包括生產(chǎn)調(diào)度室、安監(jiān)站、機(jī)電科、通風(fēng)科等，這些部門(mén)完成生產(chǎn)計(jì)化制定并落實(shí)執(zhí)行，機(jī)電設(shè)備管理，礦井安全檢查等重要管理工作，管理信息都是以各類(lèi)記錄或臺(tái)帳保存。 用框圖表示如下： 生產(chǎn)區(qū)隊(duì) 各業(yè)務(wù)及生產(chǎn)職能科室 分管礦長(zhǎng) 礦長(zhǎng) 生產(chǎn)過(guò)程 生產(chǎn)工人 圖1 煤礦一般管理模式結(jié)構(gòu)圖 煤礦信息化架構(gòu)是基于煤礦管理

6、模式而確立的， “管控一體化”模型也是基于煤礦傳統(tǒng)管理模式優(yōu)化而成。隨著信息化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)發(fā)展，引入MES，原傳統(tǒng)管理模式轉(zhuǎn)向扁平化模式。 扁平化模式結(jié)構(gòu)如下圖示： 煤礦管理信息系統(tǒng) 財(cái)務(wù)管理 運(yùn)銷(xiāo)管理 物資管理 OA 生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES） 煤礦生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng) 安全監(jiān)控 生產(chǎn)自動(dòng)化 供電監(jiān)控 調(diào)度通信 視頻監(jiān)控 圖2 煤礦扁平化管理模式結(jié)構(gòu)圖 MES在煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中起著中間層的作用——在長(zhǎng)期計(jì)劃的指導(dǎo)下，MES根據(jù)底層煤礦生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)采集的與生產(chǎn)有關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)短期生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃

7、調(diào)度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。 2.2 煤炭工業(yè)過(guò)程特點(diǎn) 煤炭工業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中存在以下特點(diǎn)： （1） 生產(chǎn)對(duì)象埋在地下，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，生產(chǎn)場(chǎng)地隨開(kāi)采進(jìn)度不斷變化； （2） 生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境艱苦，自然災(zāi)害多，會(huì)出現(xiàn)透水、冒頂及瓦斯爆炸等災(zāi)害事故。 （3） 煤礦的生產(chǎn)過(guò)程涉及采掘、通風(fēng)、提升運(yùn)輸、排水、機(jī)電、調(diào)度通信等多種技術(shù)，專(zhuān)業(yè)面廣，需各學(xué)科、多工種相互配合的復(fù)雜系統(tǒng)。 根據(jù)煤礦生產(chǎn)過(guò)程特殊性，安全生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)該作為煤礦信息化中一個(gè)重要內(nèi)容，其生產(chǎn)調(diào)度及決策難度比其他行業(yè)大，因此，煤礦信息化系統(tǒng)架構(gòu)中生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）不能套用流程行業(yè)或離散制造業(yè)，應(yīng)該研究具有煤礦特

8、色的安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)。 作為一種計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)，MES重要使命就是實(shí)現(xiàn)企業(yè)的連續(xù)信息流。它包含了許多功能模塊，主要完成生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)度與統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程成本控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制與管理、物流控制與管理、設(shè)備安全控制與管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與處理等功能[2]。這些功能模塊來(lái)源于制造企業(yè)。有很多模塊對(duì)于煤炭采掘企業(yè)并不適用。因此，如何體現(xiàn)煤礦特色MES層成為煤礦信息化建設(shè)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[2]。 3、煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)架構(gòu)及功能 煤礦信息化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是基于CIMS原理而設(shè)計(jì)的，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，達(dá)到設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)過(guò)程的集成，實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。如前所述，單純依靠設(shè)備自動(dòng)化和增強(qiáng)經(jīng)營(yíng)管理不能解

9、決所有問(wèn)題，在設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程控制與經(jīng)營(yíng)管理之間存在著生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控管理一體化的功能需要，實(shí)現(xiàn)過(guò)程信息與管理信息的集成，這就是基于MES原理煤礦安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)。 3.1煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為目標(biāo)，以生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理為核心技術(shù)的功能模型，通過(guò)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)管理與監(jiān)控，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合形成煤礦生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析上報(bào)，通過(guò)建設(shè)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)績(jī)效分析系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程管理系統(tǒng)、生產(chǎn)綜合駕駛艙系統(tǒng)形成面向不同生產(chǎn)崗位的一體化信息系統(tǒng)。 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如下

10、圖所示： 圖3煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖 3.2煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)功能 對(duì)于煤炭采掘企業(yè)來(lái)說(shuō)，煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)功能主要包括以下內(nèi)容： 1)基礎(chǔ)信息管理：對(duì)煤炭生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)所使用到的基礎(chǔ)信息進(jìn)行維護(hù)。具體內(nèi)容包括設(shè)置系統(tǒng)默認(rèn)值、維護(hù)基礎(chǔ)信息、預(yù)設(shè)審批流程、維護(hù)工作面信息。 2)生產(chǎn)計(jì)劃管理：具體內(nèi)容包括制定生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃和分解生產(chǎn)計(jì)劃。 3)生產(chǎn)組織管理：具體內(nèi)容包括施工設(shè)計(jì)書(shū)管理、施工通知單管理、施工措施管理、總結(jié)驗(yàn)收管理。 4)生產(chǎn)過(guò)程管理：具體內(nèi)容包括班前會(huì)記錄管理、值班臺(tái)帳管理、停產(chǎn)損失管理、損失量管理、產(chǎn)量管理。 5)一通三防管

11、理：具體內(nèi)容包括維護(hù)通滅工作調(diào)度值班臺(tái)帳、維護(hù)一通三防安全檢測(cè)信息、維護(hù)一通三防安全檢測(cè)信息。 6)工程數(shù)據(jù)管理：具體內(nèi)容包括采煤工作面數(shù)據(jù)管理、掘進(jìn)工作面數(shù)據(jù)管理、地測(cè)工程數(shù)據(jù)管理。 7)生產(chǎn)調(diào)度管理：具體內(nèi)容包括：生產(chǎn)例會(huì)管理、產(chǎn)量管理、調(diào)度管理、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)管理。 8)生產(chǎn)信息查詢：可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)選擇一個(gè)日期、工作面（巷道）、區(qū)隊(duì)、礦來(lái)對(duì)其關(guān)聯(lián)的查詢做記錄瀏覽，其中工作面和巷道均可圖形化顯示。同時(shí)還可以查詢生產(chǎn)計(jì)劃、施工通知單、施工驗(yàn)收記錄、值班臺(tái)帳、停產(chǎn)損失記錄、通滅工作調(diào)度值班臺(tái)帳、一通三防安全檢測(cè)信息、采煤（掘進(jìn)）工作面數(shù)據(jù)、工作面數(shù)據(jù)、日采煤產(chǎn)量、日掘進(jìn)進(jìn)尺、調(diào)度日?qǐng)?bào)等信息。

12、9)報(bào)表管理：管理的報(bào)表大類(lèi)有生產(chǎn)信息報(bào)表、生產(chǎn)季報(bào)、生產(chǎn)月報(bào)、一通三防季報(bào)等。 10)綜合分析管理：采用同比/環(huán)比/趨勢(shì)分析等方法對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果以圖形（餅圖、折線圖、柱線圖、等）和表格的方式顯示出來(lái)。 11)技術(shù)文檔歸檔管理：對(duì)生產(chǎn)技術(shù)管理中的技術(shù)文檔進(jìn)行歸檔的管理。 12)與其他井下安全檢測(cè)系統(tǒng)集成：為了滿足不同用戶對(duì)生產(chǎn)安全的系統(tǒng)需求，提供了與其他軟件公司的井下安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成的功能，例如與井下三維可視化系統(tǒng)、KJ139集成，從而滿足用戶對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中井下和井上部分的全方位監(jiān)控。 13)信息報(bào)警管理：可以通過(guò)設(shè)置報(bào)警條件來(lái)對(duì)符合條件的情況進(jìn)行報(bào)警，快速地將報(bào)警信息

13、發(fā)送到相關(guān)人員，以保證信息傳遞的時(shí)效性。 4、煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)軟件平臺(tái) 煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)在對(duì)具體應(yīng)用集成框架作出規(guī)定的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，通過(guò)上位機(jī)組態(tài)軟件（HMI）開(kāi)發(fā)出適合煤礦生產(chǎn)、管理的軟件平臺(tái)。軟件平臺(tái)基于B/S架構(gòu)，具有開(kāi)放性、集成性、可操作性等特點(diǎn)。 4.1實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件平臺(tái) 實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件平臺(tái)以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，對(duì)源于生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、工藝參數(shù)，并及時(shí)發(fā)出根據(jù)生產(chǎn)指標(biāo)、生產(chǎn)計(jì)劃及生產(chǎn)過(guò)程作出的控制信息。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用分布式結(jié)構(gòu)，即在礦井信息中心設(shè)置1臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，該服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)全礦所

14、有控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。接口機(jī)分布在各裝置控制室現(xiàn)場(chǎng)，礦長(zhǎng)、總工、各個(gè)部室管理人員通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)了解現(xiàn)場(chǎng)裝置的生產(chǎn)情況。在與局域網(wǎng)相連的每個(gè)用戶的PC機(jī)上安裝客戶端軟件或直接通過(guò)IE來(lái)瀏覽服務(wù)器中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 4.2綜合信息集成軟件平臺(tái) 綜合信息集成軟件平臺(tái)通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的集成、加工處理，整合出對(duì)經(jīng)營(yíng)決策有用的數(shù)據(jù)，從而在經(jīng)營(yíng)決策管理和實(shí)時(shí)過(guò)程控制之間架起一座橋梁，達(dá)到兩者之間的信息交換和緊密集成。綜合信息集成軟件平臺(tái)必須解決數(shù)據(jù)庫(kù)、全局信息模型和數(shù)據(jù)模型建立、數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。 綜合信息集成軟件平臺(tái)建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)的集成、管理和信息共享、交

15、互；實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理與生產(chǎn)過(guò)程的綜合集成，提高煤礦綜合競(jìng)爭(zhēng)能力，達(dá)到全礦資源綜合分析，快速、充分地了解現(xiàn)有礦內(nèi)各種動(dòng)態(tài)和靜態(tài)資源的狀況，及時(shí)掌握資源利用情況，為生產(chǎn)、安全方面的規(guī)劃和建設(shè)、為生產(chǎn)調(diào)度管理的信息化提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)“管控一體化”[3]。 構(gòu)建MES結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)模型，需要在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘和基于地理信息系統(tǒng)的DMES基礎(chǔ)上，圍繞安全流、物流、資金流、能量流和工作流建立。并在此基礎(chǔ)上，逐步建立各類(lèi)為礦業(yè)工程、生產(chǎn)、安全、管理、計(jì)劃、決策等服務(wù)的各類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用模型，形成模型倉(cāng)庫(kù)。 5、結(jié)語(yǔ) 通過(guò)分析煤礦生產(chǎn)、管理特點(diǎn)，研究基于MES原理的安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)，可以極大的提升煤炭企業(yè)對(duì)

16、煤炭生產(chǎn)過(guò)程的管理和控制能力。MES提供PCS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的區(qū)隊(duì)級(jí)調(diào)度管理功能；提供ERP等管理信息系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的獲取與分析功能，成為區(qū)隊(duì)生產(chǎn)和企業(yè)管理之間的橋梁，可以為企業(yè)帶來(lái)現(xiàn)實(shí)的或潛在的經(jīng)濟(jì)效益；提高企業(yè)對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程的監(jiān)督與控制能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，?提高企業(yè)生產(chǎn)效率，最大限度地幫助企業(yè)有效使用現(xiàn)有生產(chǎn)資源，提高生產(chǎn)安全性。通過(guò)大量使用工業(yè)控制設(shè)備與系統(tǒng)，可以減少人工差錯(cuò)與干預(yù)，依靠技術(shù)手段提高安全性，細(xì)化管理，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。通過(guò)各種信息技術(shù)的使用，減少人工需求，降低人員成本。另外，應(yīng)用系統(tǒng)為管理者提供良好的工具，來(lái)改進(jìn)和優(yōu)化管理，降低成本消耗。

17、 參考文獻(xiàn): [1]李芳蕓，柴躍廷，CIMS環(huán)境下集成化管理信息系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)與實(shí)施[M].清華大學(xué)出版社,1996年1月. [2]王凌，王雄.流程工業(yè)CIMS體系結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)[J]計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2003,(10):16-18. [3] 蘇　秦,吉國(guó)力,白俊海,王　園,流程工業(yè)信息集成系統(tǒng)[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003,(33)112-115. 作者簡(jiǎn)介：孟凡強(qiáng)（1973－），男，山東寧陽(yáng)人。1995年畢業(yè)于山東礦業(yè)學(xué)院機(jī)電系，在山東寧陽(yáng)正大煤業(yè)有限公司從事機(jī)電設(shè)計(jì)、管理工作；2003年進(jìn)入濟(jì)南大學(xué)（原山東建材學(xué)院）工業(yè)自動(dòng)化研究所學(xué)習(xí)，控制理論與控制工程碩士研究生。先后從事過(guò)建材、熱電、鍋爐等DCS工程，現(xiàn)從事煤礦信息化/煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)工作。