基于“互聯網＋”的煤礦設備精細化管控系統研究與設計

張紀元

(冀中能源國際物流集團有限公司，河北省邢臺市，056011)

1 引言

煤礦設備是煤礦安全生產的重要物質技術基礎，是煤礦提高機械化和信息化水平的重要載體和平臺。同時，煤礦設備又是煤炭企業固定投入的主要組成部分，占用了大量的企業資金，貫穿于企業管理的全過程。煤炭生產設備管理不僅要起到節約消耗、降低生產成本以及增加效益的作用，而且應該充分發揮設備效能，以良好的設備狀態和運行效果來保證企業生產經營目標的實現，并取得最佳的社會效益和經濟效益，提升企業競爭能力。

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

2 煤礦設備精細化管控系統設計

隨著互聯網技術和信息技術的不斷完善，規劃利用網絡構建設備精細化管控系統以實現設備信息共享、協同工作和決策支持已經成為可能。通過“互聯網＋”產業新形態，讓煤礦設備管理與企業決策系統深度融合，以加快推動煤礦設備管理從信息化向精細化管理轉變。

2.1 設計思路

煤礦設備精細化管控系統最重要的內涵是互聯網平臺及信息技術打破常規的組織界限，構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。設備精細化管控已不再局限于單個部門內部縱向的系統，還包括企業內部和外部技術資源之間的橫向協作，包括內部單位互聯互通，企業與設備廠商和科研院所之間通過互聯網平臺對設備故障進行技術溝通交流。互聯網平臺的不斷發展和信息技術的進步可以及時將煤礦設備的大量信息通過完善的網絡系統進行全方位調度和分享，實現管理決策與經營的互聯、互享和互動，從而提高工作效率，并由此不斷地提高經濟效益。

2.2 核心技術

“互聯網＋煤礦設備精細化管控”利用目前蓬勃發展的云計算、物聯網和大數據技術，以煤礦設備、在線儀表以及自控系統作為物聯網中的感知層，通過無線網絡、Internet網絡以及通用數據采集平臺建立網絡傳輸及通訊，實現感知層數據的實時采集、傳輸和存儲，形成物聯網中的網絡層；通過部署基于云計算的信息管理系統，實現設備運營管理應用，建立應用層的云計算架構體系，從而形成完整的基于云計算的煤礦設備精細化管控系統。

“互聯網＋煤礦設備精細化管控”從煤礦設備管理的需求出發，以實現設備全面精細化管理為目標，在充分了解和掌握企業設備管理部門業務的基礎上，對設備管理和運行數據進行統計分析、自動采集、遠程實時監視和智能預警，加強各級管理人員對設備運行情況的實時監管力度，使煤礦設備運行信息能夠很容易地從生產作業和流程管理過程到達決策者的計算機上，以更方便快捷的方式幫助企業做出靈活的設備管理及決策。

2.3 價值體現

該系統能夠覆蓋礦用設備的整個生命周期以及企業的決策層、管理層和執行層3個經營管理層級，突出人的主觀能動性，強調使用設備的人的技能開發，同時發揮專家的決策支持作用，該系統能夠為煤炭企業實現的價值如下:

(1)提升煤礦設備的管控能力。建設具有前瞻性和實用性的精細化設備管控平臺，實現對設備使用和運行數據進行決策分析，為企業管控提供科學依據，實現精細化過程控制管理，提升企業核心競爭力。

(2)提升煤礦設備的決策分析能力。建設煤礦設備故障大型數據庫 (包括設備的使用維修檔案)，把設備可能產生的各種類型的故障內容建立成樹形結構 (故障樹)，并由設備廠家、科研院所以及礦方資深專家為各種設備故障類型提供診斷結果和修理建議，協助管理層制定科學決策。

(3)提升員工設備的管理能力。要管好、用好和修好設備必須要有掌握先進專業技術知識的人才能發揮先進設備的優勢。業務技術培訓是機電管理的一項重要基礎工作，受培訓的人員既要學習基礎知識，又要學習當前管理、使用和修理設備需要的專業技術知識。在相應政策的配合下，該系統所囊括的學習系統和考試系統可以有力地提升員工的職業技能。

3 煤礦設備精細化管控系統功能架構設計

煤礦設備精細化管控系統包括設備信息管理系統、設備使用管理系統、設備維修維護管理系統、系統管理、消耗品管理、流程中心管理、設備故障專家決策系統和安全知識培訓系統等子系統。該系統以互聯網為平臺，以信息技術為支撐，“互聯網＋煤礦設備精細化管控”理念將企業設備管理、調度監控、故障分析和決策等管理過程進行數字化，通過信息網絡系統加工生成新的信息資源，供給各層次的人們洞悉和觀察設備管理業務中的一切信息，以作出有利于生產要素組合優化的決策。煤礦設備精細化管控系統架構圖如圖1所示。

3.1 設備信息管理系統

該系統包括設備卡片管理、設備臺賬管理和特殊設備管理。設備卡片管理可以方便數據采集和錄入設備的基本屬性；設備臺賬管理可以對設備進行多條件模糊查詢、打印、欄目、刷新、導出、聯查以及對臺賬進行領用、借用和報廢等操作；特殊設備管理包括檢驗申報和特種設備檢驗臺賬。

3.2 設備使用管理系統

該系統包括申請管理、設備變動、設備處理、設備使用臺帳和設備折舊攤銷。申請管理包括借用申請、借用歸還、領用申請和領用歸還，可以進行查詢、業務流程、增加、保存、修改、取消、刪除、送審、審核、棄申、打印和刷新等操作；設備變動可以對設備管理部門、使用部門、責任人、位置、狀態和封存變動進行查詢、增加、修改、刪除、打印和刷新等操作。設備申請管理界面如圖2所示。

圖1 煤礦設備精細化管控系統架構圖

圖2 設備申請管理界面

3.3 設備維修維護管理系統

該系統包括預防性維護和設備維修管理，通過時間型預防性維護和績效型預防性維護把設備的維護工作精細化。設備維修管理可以對設備維修記錄備案，設備維修維護管理流程如圖3所示。

3.4 系統管理

系統管理包括權限管理、日志管理、個人設置、使用地區管理和部門管理，管理員通過權限管理和個人設置能夠對所有用戶進行權限分配管理；日志管理包括操作日志、登錄日志和個人設置；使用地區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材料管理和材料庫存管理，用戶根據需求填寫提交領料申請和審批管理，材料庫存管理包括增、刪、改、查、報表、打印、儲備分析及統計分析等功能。

圖3 設備維修維護管理流程圖

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務單據驅動，根據業務類型判斷是否定義了相應的審批流程。如果沒有定義，則此業務單據將由有權限用戶進入單據處理節點進行審核；如果定義了審批流程，工作流程引擎根據審批流程中的條件選擇相應的路徑。審批人可在消息中心的待辦事務中查看到所需審批的單據，審批人可以選擇駁回單據。提交審批的單據在審批流程的位置和狀態可以通過待辦事務顯示。審批流程結束或單據在審批途中被駁回時，工作流程引擎將發送消息給申請審批的用戶，用戶可以方便地查看審批結果，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 設備故障專家決策系統

專家診斷是煤礦設備精細化管控系統最核心模塊之一，通過故障預警診斷技術，根據維修技術標準庫對比，結合設備的重要性、檢修費用以及停機所造成的損失綜合分析判斷給出預警報告或者故障診斷報告，為設備管理者及時做出決策提出合理化建議，從而減少設備故障，提高管理效率。

3.8 安全知識培訓系統

該系統建立了設備安全管理和安全相關技術要求題庫，可供員工進行查閱和學習。系統管理員可根據安全知識題庫隨機出試卷，對員工進行理論和實踐考試，提升員工的職業技能。

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