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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，提出基于MES原理的煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)，對其各部分的功能進行了闡述，并進一步討論了安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)的軟件平臺，最后對煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)預(yù)計效益作了分析。 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 中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號： 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)一個熱點，但由于我國煤炭行業(yè)的運行管理方式還比較落后，自動化程度低，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，可以實現(xiàn)煤礦信息化，但由于煤炭行業(yè)作為一個特殊行業(yè)，ERP系統(tǒng)并不適合于煤炭采掘企業(yè)。ERP系統(tǒng)的概念來源于制造企業(yè)，關(guān)鍵在于訂單拉動生產(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)，通過物料編碼(POM)系統(tǒng)，將訂單分解成若干個零件，進行采購或生產(chǎn)計劃。但是，煤炭采掘完全不同于離散制造，不存在訂單分解問題；也不同于流程制造業(yè)的配方分解。這樣，整個ERP系統(tǒng)的強項就發(fā)揮不出來[1]。PCS系統(tǒng)解決了底層各生產(chǎn)系統(tǒng)自動控制，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 實踐、理論依據(jù) 2.1煤礦管理模式特點 煤礦企業(yè)的管理機構(gòu)一般是這樣設(shè)置的：礦務(wù)局、礦、井(區(qū))、隊、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)管理部門負(fù)責(zé)局、礦生產(chǎn)布局，生產(chǎn)發(fā)展中、長期規(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)改造完善的實施和日常生產(chǎn)組織管理工作。 具體到一個煤礦管理機構(gòu)一般為：礦長、分管礦長、各業(yè)務(wù)及生產(chǎn)職能科室、生產(chǎn)區(qū)隊、生產(chǎn)工人、生產(chǎn)過程。其中各職能科室包括生產(chǎn)調(diào)度室、安監(jiān)站、機電科、通風(fēng)科等，這些部門完成生產(chǎn)計化制定并落實執(zhí)行，機電設(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記錄或臺帳保存。 用框圖表示如下： 生產(chǎn)區(qū)隊 各業(yè)務(wù)及生產(chǎn)職能科室 分管礦長 礦長 生產(chǎn)過程 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) 財務(wù)管理 運銷管理 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在煤礦綜合自動化系統(tǒng)中起著中間層的作用——在長期計劃的指導(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)的實時數(shù)據(jù)，對短期生產(chǎn)作業(yè)的計劃

7、調(diào)度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過程進行優(yōu)化。 2.2 煤炭工業(yè)過程特點 煤炭工業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中存在以下特點： （1） 生產(chǎn)對象埋在地下，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，生產(chǎn)場地隨開采進度不斷變化； （2） 生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境艱苦，自然災(zāi)害多，會出現(xiàn)透水、冒頂及瓦斯爆炸等災(zāi)害事故。 （3） 煤礦的生產(chǎn)過程涉及采掘、通風(fēng)、提升運輸、排水、機電、調(diào)度通信等多種技術(shù)，專業(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)。 作為一種計算機輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)，MES重要使命就是實現(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)計劃的調(diào)度與統(tǒng)計、生產(chǎn)過程成本控制、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]。這些功能模塊來源于制造企業(yè)。有很多模塊對于煤炭采掘企業(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)的一個關(guān)鍵問題[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)計的，通過自動化系統(tǒng)建設(shè)，達(dá)到設(shè)計、經(jīng)營、生產(chǎn)過程的集成，實現(xiàn)整體優(yōu)化。如前所述，單純依靠設(shè)備自動化和增強經(jīng)營管理不能解

9、決所有問題，在設(shè)備和生產(chǎn)過程控制與經(jīng)營管理之間存在著生產(chǎn)過程監(jiān)控管理一體化的功能需要，實現(xiàn)過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)濟指標(biāo)為目標(biāo)，以生產(chǎn)過程優(yōu)化運行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理為核心技術(shù)的功能模型，通過分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)對礦井自動化設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集、存儲管理與監(jiān)控，通過實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合形成煤礦生產(chǎn)的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析上報，通過建設(shè)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)績效分析系統(tǒng)、生產(chǎn)過程管理系統(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 對于煤炭采掘企業(yè)來說，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：對煤炭生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)所使用到的基礎(chǔ)信息進行維護。具體內(nèi)容包括設(shè)置系統(tǒng)默認(rèn)值、維護基礎(chǔ)信息、預(yù)設(shè)審批流程、維護工作面信息。 2)生產(chǎn)計劃管理：具體內(nèi)容包括制定生產(chǎn)計劃、調(diào)整生產(chǎn)計劃和分解生產(chǎn)計劃。 3)生產(chǎn)組織管理：具體內(nèi)容包括施工設(shè)計書管理、施工通知單管理、施工措施管理、總結(jié)驗收管理。 4)生產(chǎn)過程管理：具體內(nèi)容包括班前會記錄管理、值班臺帳管理、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)容包括維護通滅工作調(diào)度值班臺帳、維護一通三防安全檢測信息、維護一通三防安全檢測信息。 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、掘進工作面數(shù)據(jù)管理、地測工程數(shù)據(jù)管理。 7)生產(chǎn)調(diào)度管理：具體內(nèi)容包括：生產(chǎn)例會管理、產(chǎn)量管理、調(diào)度管理、生產(chǎn)日報管理。 8)生產(chǎn)信息查詢：可以實現(xiàn)通過選擇一個日期、工作面（巷道）、區(qū)隊、礦來對其關(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。同時還可以查詢生產(chǎn)計劃、施工通知單、施工驗收記錄、值班臺帳、停產(chǎn)損失記錄、通滅工作調(diào)度值班臺帳、一通三防安全檢測信息、采煤（掘進）工作面數(shù)據(jù)、工作面數(shù)據(jù)、日采煤產(chǎn)量、日掘進進尺、調(diào)度日報等信息。

12、9)報表管理：管理的報表大類有生產(chǎn)信息報表、生產(chǎn)季報、生產(chǎn)月報、一通三防季報等。 10)綜合分析管理：采用同比/環(huán)比/趨勢分析等方法對生產(chǎn)情況進行分析，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。 11)技術(shù)文檔歸檔管理：對生產(chǎn)技術(shù)管理中的技術(shù)文檔進行歸檔的管理。 12)與其他井下安全檢測系統(tǒng)集成：為了滿足不同用戶對生產(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，從而滿足用戶對生產(chǎn)過程中井下和井上部分的全方位監(jiān)控。 13)信息報警管理：可以通過設(shè)置報警條件來對符合條件的情況進行報警，快速地將報警信息

13、發(fā)送到相關(guān)人員，以保證信息傳遞的時效性。 4、煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)軟件平臺 煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)在對具體應(yīng)用集成框架作出規(guī)定的基礎(chǔ)上，利用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，通過上位機組態(tài)軟件（HMI）開發(fā)出適合煤礦生產(chǎn)、管理的軟件平臺。軟件平臺基于B/S架構(gòu)，具有開放性、集成性、可操作性等特點。 4.1實時監(jiān)控軟件平臺 實時監(jiān)控軟件平臺以實時數(shù)據(jù)庫為核心，對源于生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進行存儲、分析，實時監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)、工藝參數(shù)，并及時發(fā)出根據(jù)生產(chǎn)指標(biāo)、生產(chǎn)計劃及生產(chǎn)過程作出的控制信息。 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計采用分布式結(jié)構(gòu)，即在礦井信息中心設(shè)置1臺實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，該服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲全礦所

14、有控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。接口機分布在各裝置控制室現(xiàn)場，礦長、總工、各個部室管理人員通過實時數(shù)據(jù)庫來了解現(xiàn)場裝置的生產(chǎn)情況。在與局域網(wǎng)相連的每個用戶的PC機上安裝客戶端軟件或直接通過IE來瀏覽服務(wù)器中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 4.2綜合信息集成軟件平臺 綜合信息集成軟件平臺通過對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的集成、加工處理，整合出對經(jīng)營決策有用的數(shù)據(jù)，從而在經(jīng)營決策管理和實時過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必須解決數(shù)據(jù)庫、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建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)的集成、管理和信息共享、交

15、互；實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營管理與生產(chǎn)過程的綜合集成，提高煤礦綜合競爭能力，達(dá)到全礦資源綜合分析，快速、充分地了解現(xiàn)有礦內(nèi)各種動態(tài)和靜態(tài)資源的狀況，及時掌握資源利用情況，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)倉庫、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，逐步建立各類為礦業(yè)工程、生產(chǎn)、安全、管理、計劃、決策等服務(wù)的各類專業(yè)應(yīng)用模型，形成模型倉庫。 5、結(jié)語 通過分析煤礦生產(chǎn)、管理特點，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

16、煤炭生產(chǎn)過程的管理和控制能力。MES提供PCS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)無法實現(xiàn)的區(qū)隊級調(diào)度管理功能；提供ERP等管理信息系統(tǒng)無法實現(xiàn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的獲取與分析功能，成為區(qū)隊生產(chǎn)和企業(yè)管理之間的橋梁，可以為企業(yè)帶來現(xiàn)實的或潛在的經(jīng)濟效益；提高企業(yè)對生產(chǎn)全過程的監(jiān)督與控制能力，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的問題，?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。通過大量使用工業(yè)控制設(shè)備與系統(tǒng)，可以減少人工差錯與干預(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，來改進和優(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)計與實施[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]計算機工程與應(yīng)用，2003,(10):16-18. [3] 蘇　秦,吉國力,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（自然科學(xué)版），2003,(33)112-115. 作者簡介：孟凡強（1973－），男，山東寧陽人。1995年畢業(yè)于山東礦業(yè)學(xué)院機電系，在山東寧陽正大煤業(yè)有限公司從事機電設(shè)計、管理工作；2003年進入濟南大學(xué)（原山東建材學(xué)院）工業(yè)自動化研究所學(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/煤礦綜合自動化系統(tǒng)工作。