煤礦設(shè)備檢修信息化建設(shè)及實(shí)踐

李曉斌，李雄懷，高天強(qiáng)

(神東煤炭集團(tuán)信息管理中心,陜西 神木 719315)

0 引言

煤炭行業(yè)的機(jī)械化程度已經(jīng)很高，采煤工作需要采煤機(jī)等大型設(shè)備，而井下環(huán)境惡劣，對設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)尤為重要。例如，采煤機(jī)必須進(jìn)行日檢、周檢和月檢等。每臺設(shè)備的紙質(zhì)檢修記錄有很多本，員工的填寫量很大，且紙質(zhì)記錄在井下不易保存。為了減少員工的工作量、將設(shè)備檢修數(shù)據(jù)組織并利用起來，神東煤炭集團(tuán)信息管理中心開發(fā)設(shè)備云檢修系統(tǒng)，依托井下WiFi網(wǎng)絡(luò)和防爆手機(jī)等硬件基礎(chǔ)，用EOS開發(fā)平臺，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備二維碼管理、檢修標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入、設(shè)備班檢、日檢、周檢、月檢等功能。由以往紙質(zhì)記錄變?yōu)楝F(xiàn)在的手機(jī)點(diǎn)選，極大減少了員工的工作量，而且數(shù)據(jù)電子化，更利于數(shù)據(jù)的保存與分析，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)支撐決策。

1 設(shè)備檢修工作存在的問題

1.1 人工管理模式落后

在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)煤炭仍將是我國的主要能源，而目前我國煤炭工業(yè)無論是教學(xué)、科研體系，還是生產(chǎn)礦井的管理架構(gòu)都是基于傳統(tǒng)的人工管理模式，無法適應(yīng)信息化社會之于數(shù)字煤礦、智慧煤礦、少人或無人煤礦的具體需求，嚴(yán)重制約了煤炭工業(yè)的健康發(fā)展和向高科技型企業(yè)的轉(zhuǎn)型。隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，煤炭工業(yè)同樣面臨科學(xué)發(fā)展的問題。機(jī)電設(shè)備在礦下長久作業(yè)，若無法對其進(jìn)行良好的保存和保養(yǎng)，會使得機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重，加之相關(guān)技術(shù)人員未能全面了解機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用問題和防護(hù)措施，這將導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備在應(yīng)用或保養(yǎng)中會出現(xiàn)一些不必要的損失。而這些問題會將安全隱患埋下，如果未能妥善保管和維護(hù)機(jī)電設(shè)備，將會導(dǎo)致其故障頻發(fā)，嚴(yán)重的會引發(fā)安全事故，制約煤礦企業(yè)的持續(xù)發(fā)展[1-2]。

1.2 檢修工作量大

煤礦設(shè)備的檢修在機(jī)電管理中至關(guān)重要，直接影響設(shè)備的使用壽命和人員安全。煤礦設(shè)備種類多樣，每臺設(shè)備的檢修流程都不盡相同。以綜采工作面為例，采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、支架、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、膠帶機(jī)就需要6本檢修記錄，而重點(diǎn)部位還需要單獨(dú)的檢修記錄。以采煤機(jī)為例，日檢標(biāo)準(zhǔn)就有8個(gè)部位45個(gè)檢修項(xiàng)目，員工每天都要填寫一次檢修記錄，不僅工作量非常大，還留存了很多紙質(zhì)記錄。

1.3 紙質(zhì)記錄不易保存

礦井工作環(huán)境惡劣，工作面潮濕，煤塵飛揚(yáng)，對于傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄是嚴(yán)重的考驗(yàn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)分析，井下紙質(zhì)記錄留存時(shí)間一般為2～3年，而設(shè)備的使用壽命絕不止于2～3年。同時(shí)員工也可能為了應(yīng)付檢查而突擊填寫記錄，存在記錄造假的情況，因此，紙質(zhì)記錄并不能真實(shí)反映設(shè)備的檢修狀況。

2 信息化建設(shè)

神東煤炭集團(tuán)現(xiàn)有機(jī)電設(shè)備資產(chǎn)210億，數(shù)量達(dá)到20萬臺，為減輕員工工作量，將設(shè)備檢修數(shù)據(jù)電子化，建立設(shè)備檢修檔案，通過與一線員工和機(jī)電管理部領(lǐng)導(dǎo)調(diào)研，吸收各礦現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，歷時(shí)7個(gè)月，由公司研發(fā)部門開發(fā)了設(shè)備云檢修系統(tǒng)。

2.1 前期調(diào)研

在該系統(tǒng)開發(fā)前，神東煤炭集團(tuán)寸草塔二礦已經(jīng)使用簡道云開發(fā)了一套檢修系統(tǒng)。在調(diào)研過程中總結(jié)簡道云檢修系統(tǒng)具有便于掌握，可以實(shí)現(xiàn)零編程開發(fā)、支持企業(yè)微信等多種平臺、能夠快速部署應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，但不支持私有化部署，所有開發(fā)的應(yīng)用均在簡道云的服務(wù)器上，公司敏感數(shù)據(jù)存儲在公網(wǎng)上，不便于管理，有泄露的風(fēng)險(xiǎn)。由于簡道云平臺不支持私有化部署，無法保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全，最終選擇EOS為開發(fā)平臺。普元EOS是一款基于SOA架構(gòu)的開發(fā)平臺，具有圖形化的邏輯構(gòu)件，快速拖拉拽，方便易上手；運(yùn)營能力集約化，穩(wěn)定高效運(yùn)營、持續(xù)優(yōu)化支撐業(yè)務(wù)；將數(shù)據(jù)模型也進(jìn)行圖形化。實(shí)體定義遵從SDO標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)平臺具有解讀實(shí)體的關(guān)聯(lián)關(guān)系的能力，也具有查詢實(shí)體這一快速功能替代視圖，同時(shí)系統(tǒng)也具有非持久化實(shí)體這一功能[3]。

2.2 云檢修系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

2.2.1 云檢修系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)劃分：云檢修系統(tǒng)采用B/S(Browser/Server)架構(gòu)，也被稱為瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，這種體系結(jié)構(gòu)可以理解為是對C/S 體系結(jié)構(gòu)的改變和促進(jìn)。在B/S結(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都分布在網(wǎng)絡(luò)上，這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以分為瀏覽器端、服務(wù)器端和中間件，通過它們之間的鏈接和交互來完成系統(tǒng)的功能任務(wù)。從邏輯上劃分為3個(gè)層次，在實(shí)際應(yīng)用中多根據(jù)實(shí)際物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不同的物理劃分。

瀏覽器端：即用戶使用的瀏覽器，是用戶操作系統(tǒng)的接口，用戶通過瀏覽器界面向服務(wù)器端提出請求，并對服務(wù)器端返回的結(jié)果進(jìn)行處理并展示，通過界面可以將系統(tǒng)的邏輯功能更好的表現(xiàn)出來。

服務(wù)器端：提供數(shù)據(jù)服務(wù)，操作數(shù)據(jù)，然后把結(jié)果返回中間層，結(jié)果顯示在系統(tǒng)界面上。

中間件：運(yùn)行在瀏覽器和服務(wù)器之間。該層主要完成系統(tǒng)邏輯，實(shí)現(xiàn)具體的功能，接受用戶的請求并把這些請求傳送給服務(wù)器，然后將服務(wù)器的結(jié)果返回給用戶，瀏覽器端和服務(wù)器端需要交互的信息是通過中間件完成的[4]。

2.2.2 技術(shù)架構(gòu)主要特點(diǎn)

設(shè)備云檢修建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行傳輸。中心端Web程序取數(shù)由中間服務(wù)器完成，所有數(shù)據(jù)均取中間服務(wù)器，并對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存處理，將數(shù)據(jù)存儲至專業(yè)的歷史數(shù)據(jù)庫中，提高了數(shù)據(jù)處理效率與頁面訪問速度[5]。礦端傳輸采用神東App作為記錄數(shù)據(jù)的收集平臺，用防爆手機(jī)實(shí)現(xiàn)記錄的快速填寫，用二維碼計(jì)劃和RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備信息的快速讀取；可以實(shí)現(xiàn)斷網(wǎng)續(xù)傳，App自動更新，用戶不需要重新下載安裝包，如果有新的發(fā)版，系統(tǒng)提示用戶是否升級。此外，提供以用戶待辦為驅(qū)動的工作方法，以用戶為中心，通過短信和企業(yè)微信多種方式提醒用戶按時(shí)完成工作任務(wù)，如沒有按時(shí)完成，在記錄中體現(xiàn)，作為個(gè)人考核的依據(jù)[6]。

2.2.3 主要技術(shù)方案

實(shí)現(xiàn)記錄的數(shù)據(jù)緩存：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，業(yè)務(wù)處理等數(shù)據(jù)的本地緩存，當(dāng)無法訪問后臺時(shí)(例如無網(wǎng)絡(luò))，可將數(shù)據(jù)暫存本地，待有網(wǎng)絡(luò)時(shí)自動上傳[7]。

掃碼：建立設(shè)備或地點(diǎn)的二維碼臺賬，用戶掃描設(shè)備或地點(diǎn)上的二維碼，選擇相應(yīng)處理，采集數(shù)據(jù)或進(jìn)入相應(yīng)功能。設(shè)備信息由ERP設(shè)備管理模塊獲取，地理位置信息用戶添加[8]。

定位：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)井下和地面的設(shè)備定位。通過人員定位接口，實(shí)現(xiàn)員工在井下或地面填寫記錄時(shí)，可記錄當(dāng)時(shí)的所在位置，或發(fā)送位置信息給其他人[9]。

推送：系統(tǒng)可將消息或待辦推送至企業(yè)微信或短信系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)消息通知，通過企業(yè)微信和短信接口，服務(wù)端以主動方式將信息送達(dá)客戶端，消息推送依次包含設(shè)備注冊，消息訂閱，服務(wù)端推送，終端接收4個(gè)過程[10-12]。

2.3 設(shè)備二維碼管理

2.3.1 二維碼應(yīng)用方式

設(shè)備身份識別是設(shè)備云檢修中機(jī)電類業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，“設(shè)備二維碼”是設(shè)備云檢修系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能。實(shí)現(xiàn)了對神東公司現(xiàn)用的機(jī)電設(shè)備建立臺賬信息，數(shù)據(jù)來自于ERP系統(tǒng)的設(shè)備主數(shù)據(jù)。所有設(shè)備可以在系統(tǒng)中即時(shí)生成二維碼。實(shí)現(xiàn)了二維碼的圖片保存和打印功能。井下工作人員通過神東App掃描二維碼，可獲取設(shè)備基本信息，并可以完成設(shè)備的檢修[11]。設(shè)備二維碼應(yīng)用場景描述如圖1所示。

圖1 設(shè)備二維碼管理用戶場景

2.3.2 二維碼信息

設(shè)備二維碼信息主要包括設(shè)備編號、設(shè)備名稱、設(shè)備型號、分類、制造商、成本中心、使用單位、設(shè)備狀態(tài)、用途等。設(shè)備購置單位可以上傳設(shè)備圖紙等信息，用戶掃碼可直接查看設(shè)備圖紙，設(shè)備維修單位還可以上傳設(shè)備維修信息，將設(shè)備維修記錄和配件更換記錄顯示在設(shè)備信息里。

2.4 檢修標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)務(wù)流程

2.4.1 檢修標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入

為了實(shí)現(xiàn)檢修記錄的點(diǎn)選，首先由公司機(jī)電主管部門制定設(shè)備的檢修標(biāo)準(zhǔn)。檢修標(biāo)準(zhǔn)包括檢修部位、檢修內(nèi)容、檢修標(biāo)準(zhǔn)、使用工具、檢修標(biāo)準(zhǔn)賦值、檢查周期、檢查結(jié)果、檢修工種、故障類型、對主機(jī)的影響，檢查周期可選班、日、周、月，檢修工種分為電工和鉗工。選擇對應(yīng)的故障類型，可能對主機(jī)狀態(tài)產(chǎn)生3種影響，分別是正常、不健康和異常，由系統(tǒng)管理員導(dǎo)入檢修標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.2 檢修業(yè)務(wù)流程

云檢修業(yè)務(wù)流程：根據(jù)原有檢修業(yè)務(wù)流程，系統(tǒng)將檢修計(jì)劃分為班檢、日檢、周檢、月檢，每個(gè)檢修項(xiàng)目都可調(diào)整檢修周期，在檢修標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入中修改。班檢項(xiàng)目為每班必檢項(xiàng)目，日檢項(xiàng)目為每日必檢項(xiàng)目、周檢項(xiàng)目為每周必檢項(xiàng)目，且檢修時(shí)要用App拍攝檢修視頻，月檢項(xiàng)目為每月必檢項(xiàng)目，也需要拍攝檢修視頻。根據(jù)檢修標(biāo)準(zhǔn)的周期，系統(tǒng)會在手機(jī)上提醒設(shè)備包機(jī)人進(jìn)行設(shè)備檢修，設(shè)備包機(jī)人持防爆手機(jī)入井后，掃描設(shè)備二維碼，選擇日、周、月檢類型，根據(jù)包機(jī)人工種，電工進(jìn)入電工檢修項(xiàng)目界面，鉗工進(jìn)入鉗工設(shè)備檢修界面，首先選擇檢查結(jié)果，有完好和不正常，選擇不正常則需選擇故障類型，根據(jù)故障類型，設(shè)備狀態(tài)可自動更新，如果設(shè)備檢修顯示設(shè)備有問題，則當(dāng)班隊(duì)干會收到通知，由當(dāng)班隊(duì)干指派人員處理問題，如本班未處理完成，則問題自動進(jìn)入本班交接班記錄中，作為下一班的重點(diǎn)工作任務(wù)，如設(shè)備狀態(tài)為異常，則應(yīng)該停止生產(chǎn)，待設(shè)備為正常時(shí)再開始生產(chǎn)，圖2為設(shè)備云檢修的業(yè)務(wù)流程。

圖2 設(shè)備云檢修業(yè)務(wù)流程

云檢修功能流程：根據(jù)設(shè)備云檢修業(yè)務(wù)流程，制定設(shè)備云檢修功能流程。根據(jù)檢修標(biāo)準(zhǔn)填寫設(shè)備檢修記錄，在是否正常上選擇，正常則直接保存，如果不正常，需選擇故障類型，系統(tǒng)更新設(shè)備狀態(tài)并將設(shè)備問題推送當(dāng)班隊(duì)干，當(dāng)班隊(duì)干選擇人員處理問題，如本班無法處理則自動進(jìn)入下班交接班記錄。機(jī)電管理人員可以通過云檢修系統(tǒng)查詢檢修記錄，公司級管理員可以查看全公司所屬礦井的檢修記錄，礦管理員可查看本礦設(shè)備的檢修記錄，區(qū)隊(duì)管理員可以查看本區(qū)隊(duì)的設(shè)備檢修記錄。

3 結(jié)語

機(jī)電設(shè)備檢修記錄是礦井一線產(chǎn)生最多的記錄，是維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備的重要證據(jù)，是設(shè)備使用的可靠依據(jù)，對于現(xiàn)代化礦井，設(shè)備是產(chǎn)煤的最大“功臣”，設(shè)備有好的狀態(tài)，直接影響礦井安全和煤炭的產(chǎn)量。設(shè)備云檢修系統(tǒng)的上線，首先加快了設(shè)備包機(jī)人的檢修速度，減少了工作量，縮短了檢修時(shí)間；其次提高了檢修的有效性，紙質(zhì)記錄存在造假問題，而云檢修系統(tǒng)通過掃碼檢修，包機(jī)人必須到達(dá)指定位置，并且重要檢修內(nèi)容需要拍攝視頻，保證了每次檢修的有效性，更有效地提高了設(shè)備使用壽命；最后，大量檢修數(shù)據(jù)的積累，可以為設(shè)備建立從開始使用到報(bào)廢的檔案，通過大數(shù)據(jù)分析，找出制約設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵因素，制定相應(yīng)措施，從根本上提高設(shè)備的使用壽命。機(jī)電設(shè)備檢修的信息化道路任重而道遠(yuǎn)，現(xiàn)有系統(tǒng)還存在很多不足，還需要在使用中不斷優(yōu)化系統(tǒng)，真正讓信息化深入到底，改變煤礦企業(yè)落后的印象。