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基于MES原理煤矿安全生产调度管理系统
摘要：本文依据煤矿管理模式特点，提出基于MES原理煤矿安全生产调度管理系统，对其各部分功效进行了叙述，并深入讨论了安全生产调度管理系统软件平台，最终对煤矿安全生产调度管理系统估计效益作了分析。
关键词：煤矿信息化；MES；煤矿安全生产调度管理系统；软件平台
中图分类号：TP391 文件标识码：B 文章编号：

Coal Mine Safety Production Execution Manage System Based on MES Theory
Meng Fanqiang
（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 using the system.
Key word：Coal Mine Information; MES; Coal Mine Safety Production Execution Manage System; Soft Platform
1、引言
煤矿信息化建设成为煤炭行业一个热点，但因为中国煤炭行业运行管理方法还比较落后，自动化程度低，信息化建设延续其它工业模式，即ERP/MES/PCS三层架构。
这一架构从理论上讲，能够实现煤矿信息化，但因为煤炭行业作为一个特殊行业，ERP系统并不适合于煤炭采掘企业。ERP系统概念起源于制造企业，关键在于订单拉动生产，全方面配置资源，使得高效生产、成本最低尤其适合于复杂离散生产作业，经过物料编码(POM)系统，将订单分解成若干个零件，进行采购或生产计划。不过，煤炭采掘完全不一样于离散制造，不存在订单分解问题；也不一样于步骤制造业配方分解。这么，整个ERP系统强项就发挥不出来[1]。PCS系统处理了底层各生产系统自动控制，为上层系统提供数据源，但不能处理信息化。所以煤矿信息化关键由MES层功效表现出。
2、煤炭工业引入MES 实践、理论依据
2.1煤矿管理模式特点
煤矿企业管理机构通常是这么设置：矿务局、矿、井(区)、队、班组这么一个塔式结构。在生产管理模式上，局生产管理部门负责局、矿生产布局，生产发展中、长久计划，生产系统改造完善，设备更新改造等工作；矿生产管理部门负责生产发展计划、生产系统改造完善实施和日常生产组织管理工作。
具体到一个煤矿管理机构通常为：矿长、分管矿长、各业务及生产职能科室、生产区队、生产工人、生产过程。其中各职能科室包含生产调度室、安监站、机电科、通风科等，这些部门完成生产计化制订并落实实施，机电设备管理，矿井安全检验等关键管理工作，管理信息全部是以各类统计或台帐保留。
用框图表示以下：

生产区队
各业务及生产职能科室
分管矿长
矿长

生产过程
生产工人

图1 煤矿通常管理模式结构图
煤矿信息化架构是基于煤矿管理模式而确立， “管控一体化”模型也是基于煤矿传统管理模式优化而成。伴随信息化技术和现代管理技术发展，引入MES，原传统管理模式转向扁平化模式。
扁平化模式结构以下图示：

煤矿管理信息系统
财务管理
运销管理
物资管理
OA
生产实施系统（MES）
煤矿生产监控系统
安全监控
生产自动化
供电监控
调度通信
视频监控

图2 煤矿扁平化管理模式结构图
MES在煤矿综合自动化系统中起着中间层作用——在长久计划指导下，MES依据底层煤矿生产监控系统采集和生产相关实时数据，对短期生产作业计划调度、监控、资源配置和生产过程进行优化。
2.2 煤炭工业过程特点
煤炭工业在生产经营过程中存在以下特点：
（1） 生产对象埋在地下，地质条件复杂多变，生产场地随开采进度不停改变；
（2） 生产作业环境艰苦，自然灾难多，会出现透水、冒顶及瓦斯爆炸等灾难事故。
（3） 煤矿生产过程包含采掘、通风、提升运输、排水、机电、调度通信等多个技术，专业面广，需各学科、多工种相互配合复杂系统。
依据煤矿生产过程特殊性，安全生产系统应该作为煤矿信息化中一个关键内容，其生产调度及决议难度比其它行业大，所以，煤矿信息化系统架构中生产实施系统（MES）不能套用步骤行业或离散制造业，应该研究含有煤矿特色安全生产管理系统。
作为一个计算机辅助生产管理系统，MES关键使命就是实现企业连续信息流。它包含了很多功效模块，关键完成生产计划调度和统计、生产过程成本控制、产品质量控制和管理、物流控制和管理、设备安全控制和管理、生产数据采集和处理等功效[2]。这些功效模块起源于制造企业。有很多模块对于煤炭采掘企业并不适用。所以，怎样表现煤矿特色MES层成为煤矿信息化建设一个关键问题[2]。
3、煤矿安全生产调度管理系统架构及功效
煤矿信息化系统体系结构是基于CIMS原理而设计，经过自动化系统建设，达成设计、经营、生产过程集成，实现整体优化。如前所述，单纯依靠设备自动化和增强经营管理不能处理全部问题，在设备和生产过程控制和经营管理之间存在着生产过程监控管理一体化功效需要，实现过程信息和管理信息集成，这就是基于MES原理煤矿安全生产信息系统。
3.1煤矿安全生产调度管理系统体系结构
煤矿安全生产调度管理系统以经济指标为目标，以生产过程优化运行、优化控制和优化管理为关键技术功效模型，经过分布式实时数据库系统实现对矿井自动化设备实时数据采集、存放管理和监控，经过实时数据库系统和关系数据库系统数据整合形成煤矿生产实时数据统计分析上报，经过建设安全生产监控系统、生产绩效分析系统、生产过程管理系统、生产综合驾驶舱系统形成面向不一样生产岗位一体化信息系统。 系统体系结构以下图所表示：

图3煤矿安全生产调度管理系统体系结构图

3.2煤矿安全生产调度管理系统功效
对于煤炭采掘企业来说，煤矿安全生产调度管理系统功效关键包含以下内容：
1)基础信息管理：对煤炭生产实施系统所使用到基础信息进行维护。具体内容包含设置系统默认值、维护基础信息、预设审批步骤、维护工作面信息。
2)生产计划管理：具体内容包含制订生产计划、调整生产计划和分解生产计划。
3)生产组织管理：具体内容包含施工设计书管理、施工通知单管理、施工方法管理、总结验收管理。
4)生产过程管理：具体内容包含班前会统计管理、值班台帐管理、停产损失管理、损失量管理、产量管理。
5)一通三防管理：具体内容包含维护通灭工作调度值班台帐、维护一通三防安全检测信息、维护一通三防安全检测信息。
6)工程数据管理：具体内容包含采煤工作面数据管理、掘进工作面数据管理、地测工程数据管理。
7)生产调度管理：具体内容包含：生产例会管理、产量管理、调度管理、生产日报管理。
8)生产信息查询：能够实现经过选择一个日期、工作面（巷道）、区队、矿来对其关联查询做统计浏览，其中工作面和巷道均可图形化显示。同时还能够查询生产计划、施工通知单、施工验收统计、值班台帐、停产损失统计、通灭工作调度值班台帐、一通三防安全检测信息、采煤（掘进）工作面数据、工作面数据、日采煤产量、日掘进进尺、调度日报等信息。
9)报表管理：管理报表大类有生产信息报表、生产季报、生产月报、一通三防季报等。
10)综合分析管理：采取同比/环比/趋势分析等方法对生产情况进行分析，并将分析结果以图形（饼图、折线图、柱线图、等）和表格方法显示出来。
11)技术文档归档管理：对生产技术管理中技术文档进行归档管理。
12)和其它井下安全检测系统集成：为了满足不一样用户对生产安全系统需求，提供了和其它软件企业井下安全监测系统集成功效，比如和井下三维可视化系统、KJ139集成，从而满足用户对生产过程中井下和井上部分全方位监控。
13)信息报警管理：能够经过设置报警条件来对符合条件情况进行报警，快速地将报警信息发送到相关人员，以确保信息传输时效性。
4、煤矿安全生产调度管理系统软件平台
煤矿安全生产调度管理系统在对具体应用集成框架作出要求基础上，利用优异计算机网络、数据库技术，经过上位机组态软件（HMI）开发出适合煤矿生产、管理软件平台。软件平台基于B/S架构，含有开放性、集成性、可操作性等特点。
4.1实时监控软件平台
实时监控软件平台以实时数据库为关键，对源于生产过程数据进行存放、分析，实时监测现场设备运行状态、工艺参数，并立即发出依据生产指标、生产计划及生产过程作出控制信息。
实时数据库系统设计采取分布式结构，即在矿井信息中心设置1台实时数据库服务器，该服务器负责存放全矿全部控制系统生产数据。接口机分布在各装置控制室现场，矿长、总工、各个部室管理人员经过实时数据库来了解现场装置生产情况。在和局域网相连每个用户PC机上安装用户端软件或直接经过IE来浏览服务器中生产数据。
4.2综合信息集成软件平台
综合信息集成软件平台经过对生产过程数据集成、加工处理，整合出对经营决议有用数据，从而在经营决议管理和实时过程控制之间架起一座桥梁，达成二者之间信息交换和紧密集成。综合信息集成软件平台必需处理数据库、全局信息模型和数据模型建立、数据获取和数据挖掘技术等关键技术。
综合信息集成软件平台建立在关系数据库系统基础上，实现各应用系统集成、管理和信息共享、交互；实现企业经营管理和生产过程综合集成，提升煤矿综合竞争能力，达成全矿资源综合分析，快速、充足地了解现有矿内多种动态和静态资源情况，立即掌握资源利用情况，为生产、安全方面计划和建设、为生产调度管理信息化提供依据，实现“管控一体化”[3]。
构建MES结构中数据模型，需要在数据仓库、数据挖掘和基于地理信息系统DMES基础上，围绕安全流、物流、资金流、能量流和工作流建立。并在此基础上，逐步建立各类为矿业工程、生产、安全、管理、计划、决议等服务各类专业应用模型，形成模型仓库。
5、结语
经过分析煤矿生产、管理特点，研究基于MES原理安全生产调度管理系统，能够极大提升煤炭企业对煤炭生产过程管理和控制能力。MES提供PCS系统、ERP系统无法实现区队级调度管理功效；提供ERP等管理信息系统无法实现生产数据获取和分析功效，成为区队生产和企业管理之间桥梁，能够为企业带来现实或潜在经济效益；提升企业对生产全过程监督和控制能力，立即发觉生产过程中存在问题， 提升企业生产效率，最大程度地帮助企业有效使用现有生产资源，提升生产安全性。经过大量使用工业控制设备和系统，能够降低人工差错和干预，依靠技术手段提升安全性，细化管理，降低企业生产成本。经过多种信息技术使用，降低人工需求，降低人员成本。另外，应用系统为管理者提供良好工具，来改善和优化管理，降低成本消耗。

参考文件:
[1]李芳芸，柴跃廷，CIMS环境下集成化管理信息系统分析、设计和实施[M].清华大学出版社,1996年1月.
[2]王凌，王雄.步骤工业CIMS体系结构和生产实施系统[J]计算机工程和应用，,(10):16-18.
[3] 苏　秦,吉国力,白俊海,王　园,步骤工业信息集成系统[J].东南大学学报（自然科学版），,(33)112-115.

作者介绍：孟凡强（1973－），男，山东宁阳人。1995年毕业于山东矿业学院机电系，在山东宁阳正大煤业从事机电设计、管理工作；进入济南大学（原山东建材学院）工业自动化研究所学习，控制理论和控制工程硕士硕士。前后从事过建材、热电、锅炉等DCS工程，现从事煤矿信息化/煤矿综合自动化系统工作。