数字化矿山信息一体化解决方案.doc

数字化煤矿信息一体化数字化煤矿信息一体化 设设 计计 报报 告告 20 20 元月 元月 I 目目 录录 1 1 系统概述系统概述 1 1 1 1煤矿企业现状分析 1 1 2煤矿企业管理信息化的关键 3 1 3数字化煤矿系统定义 6 1 3 1生产过程集成监控系统 MEIS 9 1 3 2企业资产集成信息系统 EAIS 11 1 3 3数据调度集成传输系统 DDIS 13 1 4数字化煤矿系统分析 14 1 4 1系统目标 14 1 4 2设计依据 16 1 4 3系统安全 17 1 4 4设计原则 18 1 5系统基础模型 19 1 5 1传统 DM 系统的现状分析 20 1 5 2市场经济下数字化煤矿 DM 的目标和需求 21 1 5 3运用 ERP 思想规划煤矿 DM 22 1 6系统设计与开发方法 31 1 6 1用户为主的方法 31 1 6 2采用信息工程的技术方法 31 1 6 3数据为中心的系统设计方法 32 1 6 4采用原型进化法开发系统 32 1 6 5采用辩证法的分析设计方法 32 1 6 6采用现代软件工程模式 33 1 6 7主题数据分类方法 34 1 7系统设计原则 37 1 7 1系统的实用性 37 1 7 2系统的集成性 38 1 7 3系统的先进性 38 1 7 4系统的安全性和可靠性 38 1 7 5系统的开放性和可扩充性 39 1 7 6系统的易维护性 39 2 2 DMDM 技术方案技术方案 4040 2 1生产过程集成监控系统 MEIS 技术方案 40 2 1 1系统建设目标 41 2 1 2系统总体结构 42 2 1 3系统总体结构 45 2 1 4井下生产过程监控系统 47 2 1 5井上生产安全系统 73 2 2企业资产集成信息系统 EAIS 技术方案 86 2 2 1EAIS 概述 86 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 II 2 2 2设备管理系统 113 2 2 3生产管理系统 129 2 2 4经营管理系统 142 2 2 5办公管理系统 151 2 2 6系统维护管理 164 2 2 7智能报表系统 166 2 3数据通讯集成传输系统 DDIS 技术方案 170 2 3 1远程数据采集系统 172 2 3 2煤矿井下无线应急系统 174 2 3 3工业视频监控系统 176 2 3 4综合业务通讯解决方案 182 3 3 项目实施方案项目实施方案 185185 3 1项目实施方案 185 3 1 1施工团队 185 3 1 2施工计划 186 3 1 3施工文档 186 3 1 4项目沟通 186 3 1 5项目控制 187 3 2技术服务及售后服务 189 3 2 1服务职责 189 3 2 2服务保障 189 3 2 3服务项目 190 3 2 4服务方式 191 3 2 5保修和保修期 191 3 3培训体系 191 3 3 1系统启动培训 192 3 3 2系统管理员培训 192 3 3 3系统用培训 192 3 3 4补充培训 193 3 3 5培训效果 193 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 1 1 1 系统概述系统概述 1 1 煤矿企业煤矿企业现状分析现状分析 建国以来 中国矿业经过半个世纪的快速发展 已建成国有煤矿近万座 集体煤 矿和其他非国有煤矿 20 多万座 年开采矿石量超过 50 亿 t 从业人员 2100 万 带动 了 300 座以采矿和矿产品加工为支柱产业的矿业城市的兴起 其中煤炭城市 54 座 乡及乡以上的矿产采选业产值占 GDP 的 6 27 1997 年 全国固体矿产产值占世界产 值的 16 5 1996 年 居世界第二位 能源矿产产值占世界的 9 1 1996 年 居世 界第三位 中国已由一个矿业弱国跃入世界矿业大国的行列 但近 5 年来 中国矿业与矿业城市遇到了空前的生存与发展困境 如矿竭城衰 减产限产 低位运行等 原因主要是 1 矿业投入不足 后备储量缺乏 技术装备普遍落后于国外 15 20 年 2 矿产资源利用水平不高 全国矿产资源总回收率为 30 50 比发达国家低 10 20 3 矿业开发过程中生态环境问题日趋突出 采选所造成的环境污染严重 来自环 境的压力与日俱增 此外 来自国际市场的高产 高效 高质量 低成本的矿产品的 竞争 以及来自非法掠夺式开采和国内市场的非正当竞争 也是一个不可忽视的重要 方面 国家 十五信息化发展规划 中明确指出要利用信息技术改造和提升传统产业 中国煤矿作为一类典型的传统采矿业 已经或正在面临信息技术的挑战和洗礼 近年 中国煤矿行业的信息化建设虽然有了较大发展 但总体状况仍然很不乐观 中国煤矿在煤矿勘察 规划 设计 生产 管理 全过程监控等信息化 软 领域 与发达采矿国家的差距越来越大 中国煤矿既没有把信息资源当作煤矿的重要战略资 源之一加以统筹开发和综合利用 更没有形成系统性能稳定 信息资源充足的煤矿信 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 2 息基础设施 Mine Infrastructure 分析认为 我国煤矿企业信息化建设的 无路 无车 有路无车 或 车货不一 情况的出现 是因为中国煤矿的决策者 管理者 和工程技术人员 在煤矿信息化建设方面存在因循守旧 短期效益 重硬轻软和事不 关己4种情结 这4种不良情结影响甚至限制了煤矿信息化建设的健康发展 主要面对的问题 煤矿矿井生产的特点是连续生产 工作场所变化不断 地质条件错综复杂 随时面临顶板 水 火 瓦斯煤尘灾害的威胁 这些都决定了煤矿生产管理的复杂 性 加上历史原因 我国绝大部分煤矿都管理层次较多 部门齐全 纵横关系复杂 技术性强 煤炭生产本身没有直接材料消耗 但其生产过程需要消耗大量的辅助生产 材料 生产成本与地质条件密切相关 通用的 ERP 系统 MIS 系统难以在煤矿使用 生产过程复杂 存在多种辅助生产系统 信息源多 信息关系复杂 各系 统的协调运作 依赖于对大量复杂信息的综合处理 煤矿生产配套的工程生产环节多 工程协作性要求高 安全生产是企业保持高效益的根本保证 安全事故隐患信息的信息点多 时效性强 重要信息的处理有严格的程序 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 3 1 2 煤矿企业管理信息化的关键煤矿企业管理信息化的关键 煤矿企业要不要搞管理信息化 当然要 信息化作为当今缩短信息交往距离 降 低信息交易成本的最有效工具 对于远离中心城市 相对自我封闭的煤矿企业来说 具有更加重要的意义 切合实际地做好发展规划 将生产资料远距离采购运输到煤矿 以既定的矿产资源为劳动对象 常年不断地 连续生产 矿产品销售给相对固定的用户但价格受国际期货市场影响 在主业之外有 一些多种经营的辅业产品 职工家属生产生活融会在一个相对封闭的区域内 这些是 我国多数煤矿生产经营的共同特点 煤矿的企业管理信息化要认识和尊重这些特点 不能拿城市制造企业的管理信息化方案来简单套用于煤矿企业 煤矿企业管理信息化规划方案要由煤矿企业自主来做 煤矿的资源特点 企业的 生命周期 营销的市场规律 资金的周转特征 发展的战略规划 调整的工作重心 监控的关键环节 如此等等 都只有企业自己最明白 企业有哪些好的管理方法应该 坚持利用 有哪些管理瓶颈需要用信息化的思想和方法来改善 也只有企业最清楚 因此 煤矿的企业管理信息化只有坚持煤矿企业自主 才有可能做到实事求是 结合 实际 否则 任由软件公司去做 就很可能出现在马背上划道道自称是斑马的情况 企业管理在形式上信息化了 但其实质性决策运作却与信息化无关 一个好的企业管理信息化规划方案 应该能够结合企业在市场中竞争地位的实际 使企业管理信息的来源有效扩大 信息共享的状况切实改善 信息分析挖掘集成的能 力大为提高 信息的决策支持作用和反馈调控功能显著加强 从而大大优化企业的资 源配置效果 增强企业的市场竞争能力 不宜走自主开发的路子 煤矿企业管理信息化规划方案要选择与那些以其案例证明是追求长期发展 愿意 长期服务的软件企业来合作完成 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 4 煤矿企业不宜走自我开发企业管理信息系统的路子 那多半是一条起点低 周期 长 效用差 升级慢的道路 煤矿的企业管理信息化也不宜只与几个专家合作 他们 也许确有不错的方案 可以作为指导老师 但他代替不了软件公司的专业化工作 也 不能保证随叫随到的及时服务 只有那些能够理解煤矿企业管理的特性 愿意与煤矿信息化事业一起成长 看重 彼此长期合作利益的软件公司 才是可取的合作伙伴 煤矿企业可以通过招标 从对多个软件公司的相关案例的考察中发现好的合作者 谁的案例与本企业的实际最接近 谁的方案最能保持本企业的管理优势而有效化解管 理的瓶颈难题 谁的合作历史和服务过程最好 就选择与谁合作 煤矿企业经济效益相对较低 企业管理信息化工程的费用当然也是招标决策的一 个重要因素 但是 工程价格不应成为主要的决策因素 因为 一般地说 成功的企 业管理信息化工程的投资大约在两年之中就可收回 如果软件公司采用从工程效益中 分期提取费用的收款方式的话 工程费用就不再是重要的决策因素 抓住重点 有效突破 受生产经营的资源性 连续性 单一性 安全性等特性制约 煤矿企业的管理信 息化需要有自己的特点和重点 第一 要注重矿产资源的信息管理 在某种意义上讲 煤矿企业重视矿产资源就 像制造类企业重视研发一样重要 因为资源保障是煤矿企业赖以生存的基础 煤矿企 业的资源管理信息系统 既要能够详实记载所在矿带 矿田 矿体 矿脉的勘探和开 采的全部信息 还要能够从中分析揭示出资源成矿的规律性 既要集成主要矿种的各 类信息 也要集成重要的可综合利用矿种的相关信息 既要集成地质资源的信息 也 要集成地质灾害的信息 既要做好本煤矿的资源信息集成和分析 也要做好国内外同 类煤矿的信息收集和比较 既要集成自然资源的信息 还要集成各种勘探开采方法及 其应用效果方面的信息 第二 要注重采购管理信息化 煤矿的采购品种和采购数量基本固定 绝大多数 采购品是买方市场上的大路货 重要物质要求有足量的安全库存 由于远离市场 多 数煤矿都采取在主要城市设立采购 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 5 站来进行采购工作 但有限的采购站还是不能有效分享各地市场分别拥有的物美价廉 的好处 因此 不少煤矿都有一支人数不少的采购队伍 库存占用 采购人员和采购 站费用 加上长途运费和损耗 再考虑到采购队伍中一定程度的内部人控制现象 通 常会使煤矿领料的价格要比市场价格高出很多 在没有采购管理信息化手段时 各地的煤矿企业想了很多办法来降低采购成本 但收效都不大或不能巩固 其实 在信息化社会的买方市场条件下 煤矿企业的这种 大批量的长期稳定的采购是最受卖家追逐的 煤矿企业要充分意识到这种买方的权力 通过实施采购管理信息化 充分地占有市场信息 有效地降低采购成本 在这方面 反拍卖采购法的推广应用将是各个煤矿可以使用的一个最简单有效的采购管理信息化 的切入口 第三 要注重销售管理信息化 尽管煤矿企业的产品多为定点直销 但其产品的 价格却要受国内外期货市场和现货市场价格波动的影响 这使得矿产品的价格起伏变 化的幅度要远大于其他工业品 因此 煤矿企业一定要通过销售管理信息系统及时掌 握这些市场上的价格行情 迎峰避谷 套期保值 争取价格最优化 在矿产品销售管 理信息系统中 要用价格变动曲线来发现价格变动的周期性 发掘出社会经济生活中 特别是上下游行业中与本矿产品价格变动相关的先行指数 一致指数和滞后指数 以 通过预警分析有效制定本企业的价格政策 要通过销售管理信息系统广泛收集国内外 同类矿产品的定价方式和调价方法 从中比选出最适合本企业的定价调价方法 让矿 产品价格的定价基准产生于科学的方法和过程中 是煤矿企业销售管理信息化的长期 任务 第四 要搞好煤矿安全管理信息化 多年生产的积累 也抵不上一场事故的破坏 煤矿安全是煤矿企业的生命线 事实证明 真正不可避免的事故是很少的 95 以上的 事故可以通过加强管理来消除 防范事故 关键在于建立科学合理的规章制度 并把 它规范地落到实处 不因人而异 因时而异 而规范化正好是信息化管理的最大优势 借助于计算机系统的客观性 强大的知识集成能力和数据处理能力 煤矿企业的安全 管理可以做到更全面 更深入 更客观 更科学 更持之以恒 第五 要重点抓好财务管理信息化 煤矿作业流程稳定 计划性强 有利于推行 全面预算管理 煤矿企业远离城市 通常又要分区作业 形成多个成本中心 需要推 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 6 行集中结算以降低资金费用 煤矿的选矿作业是其成本的咽喉 需要强大的在线控制 能力 要求实现动态分析 动态核算 现代的企业管理以财务管理为核心 煤矿企业 亦不例外 因此 在煤矿企业 应该大力推广以全面预算 集中结算和动态核算为轴 心的企业财务管理信息化 并把它作为整个煤矿企业管理信息化的重中之重 当然 煤矿的企业管理信息化还有很多其他的内容 不同的煤矿企业也会有不同 的信息化需求 还要强调指出的是 在做煤矿企业管理信息化规划的时候 我们既要 从各自企业的实际出发 又要尊重信息化事业的一般规律 注意将重要的子系统纳于 统一的技术和应用平台上 在整体规划的基础上 集中力量实现重点突破 不能因为 各自为战 搞条块分割 形成信息孤岛 1 3 数字化煤矿系统定义数字化煤矿系统定义 数字化煤矿 DM 就是 以地质信息为基础 建立包括地质 测量 采矿规划 模拟爆破 边坡控制等内容的GIS信息系统 与提高自动化水平紧密结合建立覆盖全矿 井上 井下各生产过程监控点 采矿 选矿 烧结 球团 运输 的信号的生产过程 集成监控信息系统 MEIS 以企业资源规划为核心 变革管理 整合资源 在财务 物资 生产 质量 设备等方面 实现物流 资金流 信息流集成共享 建立具有国 际先进水平的企业资产集成信息系统 EAIS 以高速企业网为基础 建立宽带 高速 和双向的通讯网络平台 运用国际通用标准的数据通用开放接口和传递技术实现将实 时工作流 信息流 控制流采集传输到集中调度室的数据调度集成控制系统 DDIS 通过MEIS EAIS DDIS的全面集成 实现网上业务协同及生产控制环节相关数据的自 动收集和整理 形成数据信息高度集成共享 动态的运用于各个生产环节与管理和决 策之中的数字矿山标准化体系 最终实现 逐步建设数字矿山 建立一流的生产经营 管理中心 实现管理的突破与创新 的管理目标 直接控制 煤矿生产过程集成监控信息系统最终目标是使矿井生产管理的全过程全面实现自 动化控制与管理 即 采煤 掘进 运输 通风 供排水 供电 六个生产环节实现 综合自动化控制 目前技术的发展是以现场总线为代表的先进控制系统以及 DCS 系统 一体化 而数子化煤矿数据必须具备完全可以接收和处理来自生产过程监控系统的数 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 7 据 管控一体化 煤矿企业数字化建设可以在完成生产过程全方位监控的基础上 同时对实时的控 制系统进行整体优化和分析 为过程控制提供操作指导 我们的数字化煤矿设计提供 了管理和控制之间联系的桥梁 是对传统控制系统概念的延伸 也是目前煤矿 企业信息系统解决方案的功能核心 生产管理 煤矿企业生产管理信息系统要为全厂生产调度提供服务 以设备资产管理作为为 基础 以完成煤矿年度工作指标为目标 优化企业各个职能岗位的生产计划和策略 并协调各部门的运转 以实现全厂的安全高效经济生产 生产管理也是数字化煤矿管 理信息的初衷和基石 经营决策 煤矿企业信息系统根据煤矿内外部的信息 对企业的经营 生产 目标和发展规 划提出决策支持 这是煤矿信息系统解决方案的入口与决策枢纽 我们在分析在分析 和设计时始终抓住资本运营的思想 突出利润指标的核心地位 以利润为主线 以实 时数据为基础 实现生产成本实时分析和计算 以经营计划为主线 计划定额为手段 实现日常管理费用实时控制 实现企业综合成本的实时计算 分析 控制 对煤矿的 经营 生产 目标和发展规划提供决策支持实现了企业的较完善的管理 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 8 数据库支持 以关系数据库和实时数据库为基础的面向数据主题的数据仓库 通常是煤矿 企业的信息系统解决方案的数据支持环境 煤矿企业数据仓库 以对煤矿企业各 类数据进行分析 提炼 集成 为煤矿企业管理层的高级分析决策提供数据的科 学支持 计算机网络支持 通常煤矿企业会采用 ATM 和千兆以太网为代表的组网技术 目前比较流行的 是结合了系统 网络 终端三级安全策略 并采用目录管理统一认证等先进 技术 以构成数字化煤矿企业的计算机网络支持系统 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 9 1 3 11 3 1生产过程集成监控系统 生产过程集成监控系统 MEISMEIS 生产过程集成监控信息系统是煤炭行业安全生产信息化建设的一个重要组成 部分 它将采用当前各种先进的信息化技术 特别是采用企业信息门户 知识管 理 协同工作 流程控制等核心技术 并集成手机短信系统功能 GIS 地理信息系 统功能 对生产部门及各下属生产矿 厂生产部的生产管理工作的关键业务流程 关键业务信息进行数字化 标准化 信息化加工处理 从而构建出功能强大 界 面友好 使用方便的生产过程集成监控信息系统 MEIS 煤矿生产过程集成监控信息系统是在现场控制为主的局部控制系统基础上 实现以地面集中操作 分布控制为主的全过程控制 即通过生产现场的设备层 控制层与信息层的集成 实现系统控制与生产管理的数据通讯与共享 通过开发 基于中间件技术的控制软件 将对生产过程的控制 监测能力随网络的扩展而自 然延伸 直至实现通过互联网络进行的异地远程监测与维护 生产过程集成监控信息系统最终目标是使矿井生产管理的全过程全面实现自 动化控制与管理 即 采煤 掘进 运输 通风 供排水 供电 六个生产环节 实现综合自动化 其中 采煤 环节实现工作面生产自动化控制 地面集中监测 运输 掘进 环节实现地面集中控制 无固定岗位工 通风 供排水 供电 环节实现三遥控制 无人值守 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 10 图 1 生产过程集成监控信息系统 MEIS 一级网络分布 图 2 生产过程集成监控信息系统 MEIS 分布各监控图 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 11 1 3 21 3 2企业资产集成信息系统 企业资产集成信息系统 EAISEAIS 随着国家 十五信息化发展规划 中明确指出要利用信息技术改造和提升传 统产业 中国煤矿作为一类典型的传统采矿业 已经或正在面临信息技术的挑战 和洗礼 作为一个煤矿企业 在安全性 可靠性约束条件下 追求利润的最大化 是它的主要目标 因此煤矿企业的管理重点已经从传统的计划生产 逐步过渡到 基于科学调度和竞价决策的市场化生产 在安全生产运营基础上追求最大利润是目前煤矿行业生产经营的目标 在煤 矿资产密集的煤矿企业中 围绕设备资产从设计采购 安装调试 运行管理到转 让报废的全生命周期 运用现代信息技术 IT 提高资产的运行可靠性与使用价 值 降低维护与维修成本 提升企业管理水平与人员素养 加强资产密集型企业 核心竞争力是系统的根本目标 EAIS 做到将信息技术 人 组织 企业文化和实施方法融为一体 为资产密 集型企业量身定做 结合对资产密集型的煤矿企业的调研分析 对企业信息化解 决方案进行个性化 行业化的设置 优化企业的业务参考模型 精心打造出行业 企业级资产全生命周期信息系统集成解决方案 在对客户成功所必需的业务流程 的深入理解基础上 综合采用企业信息门户 EIP 技术 企业应用整合 EAI 技术 项目管理技术 PDM 企业设备资产管理 EAM 技术 工作流 WorkFlow 技术 数据挖掘 DataMining 技术 决策分析模型等来构架 通 过这些技术手段 将企业资产管理的全生命周期的信息整合在 完成一个企业现 代化管理的支撑平台和最佳资产全生周业务流程的实现工具 EAIS 通过对煤矿企业资产的全生命周期管理 资产工程 基建 项目的全生 命周期管理 打到使资产的维护标准化并且可量化 从而实现维修过程可控 维 修绩效可评估 使生产人员可实时分析设备当前和任意历史时段的性能 及时作 到检修人员对海量的设备运转实时数据 历史数据及设备维修历史数据进行主动 分析 有针对性地安排预知性维修计划 以资产为中心将煤矿企业运行 维修 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 12 物资的供应 成本的核算进行一体化业务流程的优化 企业资产维护企业资产维护 EAM EAM 海量数据存储 数据挖掘分析 监控数据 接口与采集 图表分析与展示 资源资源 优优 化化 高高 低低 EAM的方法实施节流的方法实施节流 低低高高 ERP的思想规划开源 辅助决策层 操作层 生产经营 层 EAISEAIS 实现企业管理目标 实现企业管理目标 设备管理 采购管理 运销管理 成本管理 财务管理 人力管理 协同 OA 综合查询 资料管理 经营决策经营决策 分析支持分析支持 综合采用综合采用企业信息门户 企业信息门户 企业信息门户 企业信息门户 EIPEIPEIPEIP 技术 技术 企业应用整合 企业应用整合 企业应用整合 企业应用整合 EAIEAIEAIEAI 技术 技术 企业设企业设企业设企业设 备资产管理 备资产管理 备资产管理 备资产管理 EAMEAMEAMEAM 技术 技术 工作流工作流工作流工作流 WorkFlowWorkFlowWorkFlowWorkFlow 技术 技术 数据挖掘数据挖掘数据挖掘数据挖掘 DataMiningDataMiningDataMiningDataMining 技术 技术 决策分析模决策分析模决策分析模决策分析模 型型型型等来构架 通过这些技术手段 等来构架 通过这些技术手段 将煤矿企业的全部信息整合在一个将煤矿企业的全部信息整合在一个 统一的平台上 在统一的平台上 在ERP EAMERP EAMERP EAMERP EAM的思想的思想的思想的思想指指 导下 运用可定义的工作流 对生导下 运用可定义的工作流 对生 产调度 设备运行等传统的业务模产调度 设备运行等传统的业务模 块进行规划 采用合理的决策分析块进行规划 采用合理的决策分析 模型 对企业的生产成本 设备折模型 对企业的生产成本 设备折 旧 物资消耗 报价策略等进行分旧 物资消耗 报价策略等进行分 析 完成一个煤矿企业的集成生产析 完成一个煤矿企业的集成生产 信息化管理 信息化管理 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 13 1 3 31 3 3数据调度集成传输系统 数据调度集成传输系统 DDISDDIS 在数字化煤矿应用中 煤矿数据调度集成传输系统是集数字化生产调度系统 模拟显示 调度业务办公管理 设备运行在线监控管理 供电系统远程监控管理 供电系统数字化模拟显示 用电计量考核管理 安全环境监控管理 人员跟踪监 测管理 生产机电技术资料查询等多方面的计算机远程网络在线监控管理系统 可应用于煤矿的生产调度 安全监测 设备监控 供电监控 用电计量 人员监 测 资料查询等多个方面 它完成了将生产过程集成监控信息系统 MEIS 的实 时数据通过以高速企业网为基础 建立的宽带 高速和双向的通讯网络平台 运 用国际通用标准的数据通用开放接口和传递技术远程传递到各级调度指挥中心 以便于通过企业资产集成管理信息系统 EAIS 管理工作流和数据流 进行领导 层面的决策分析和指导 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 14 1 41 4数字化煤矿系统分析数字化煤矿系统分析 1 4 11 4 1 系统目标系统目标 辽源矿物局龙家堡煤矿数字化建设 必须遵循以生产和经营为核心的原则 避免面面俱到 低水平重复开发 立足于高水平 高起点进行系统开发和集成 争取最大经济效益 重点实现以下目标 通过生产过程集成监控接口 收集和管理煤矿各控制系统的实时数据 包括 井下人员定位系统 绞车提升系统 井下排水系统 供电系统 水泵开启系统 瓦斯监测预警系统 选煤系统 洗煤系统 储煤系统 回风井主扇机房系统 测 风站监测系统 风门监测系统 皮带监测系统等 加强对煤矿运行参数和设备状 态的监测 提高煤矿安全生产水平 同时也为煤矿信息化管理提供基础实时数据 通过企业资产管理 EAIS 中的生产和设备管理系统 加强对全厂设备的监 控和管理 以及加强设备的缺陷管理 提高设备维修的有效性和经济性 延长设 备使用寿命 提高设备可利用率 缩短检修工期和降低检修成本 通过企业资产管理 EAIS 经营管理系统 对整个煤矿运行和管理的成本实 行动态的跟踪分析以达到降低原材料消耗 减少运行维护费用 控制生产成本的 目的 并及时向领导提供辅助决策信息 帮助领导做出正确决策 以适市场竞争 的环境对领导的快速决策提出的更高的要求 同时也为逐步建设数字矿山 建立 一流的生产经营管理中心 实现管理的突破与创新创造条件 建立厂级领导辅助决策信息查询系统 及时向领导提供辅助决策信息 帮助 领导做出正确决策 以适市场竞争的环境对领导的快速决策提出的更高的要求 通过行政事务管理系统 公共信息服务系统和电子通信系统 建立一个功能 完善 使用便利和高度共享的管理系统 达到提高工作效率 减少管理人员 促 进管理现代化的目的 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 15 通过数字化煤矿的平台 实现高效 经济 科学的煤矿管理 提高经济效益 适应煤矿市场的迅速发展 控控制制系系统统 D DC CS S P PL LC C R RT TU U 实实时时数数据据实实时时采采集集实实时时数数据据分分析析历历史史数数据据存存储储 系系统统支支撑撑 系系统统维维护护模模块块 基基础础数数据据维维护护权权限限控控制制报报表表维维护护工工作作流流 办办公公事事务务管管理理 人人力力管管理理财财务务管管理理O OA A系系统统综综合合查查询询 设设备备管管理理 设设备备基基础础管管理理设设备备运运行行设设备备检检修修设设备备备备品品 生生产产管管理理 生生产产运运行行安安全全生生产产生生产产技技术术生生产产环环保保 经经营营管管理理 经经营营计计划划燃燃料料管管理理物物资资管管理理财财务务管管理理成成本本管管理理 底底层层控控制制 系系统统支支撑撑 办办公公事事务务 设设备备管管理理 生生产产运运行行 经经营营指指导导 系系统统整整体体框框架架 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 16 1 4 21 4 2 设计依据设计依据 1 煤矿安全规程 2 安全防范工程程序与要求 GA T75 94 3 煤矿设计技术规定 4 煤矿各专业设计技术规定 GB 系列 5 各专业涉及的其它国标 GB 系列 6 煤矿安全操作技术标准规范与灾害防治标准 7 煤矿企业建设与生产行业标准国家标准及强制性条文 8 煤矿工业部 关于印发火煤矿设计若干问题意见的通知 9 煤矿工业部 关于印发火力发煤矿施工组织大纲设计规定 试行 的通知 10 煤矿信息管理系统设计内容及深度要求 出版阶段 11 煤矿计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定 12 电子计算机机房设计规范 GB 50174 93 13 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 GB T 50311 2000 14 民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB50198 94 15 工业电视系统设计规范 GBJ115 87 16 民用建筑电气设计规范 JGJ T16 92 17 计算机软件开发规范 GB8566 88 18 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 GB50168 92 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 17 1 4 31 4 3 系统安全系统安全 煤矿数字化建设具有多用户 资源共享 分布式处理的特点 一方面它要求 从技术上采取多种措施 建立并不断完善系统的安全体系 同时对煤矿这种企业 级的系统设立专门的网络数据中心 负责制定系统运行的规章制度 用人员的培 训 系统的日常维护等工作 从而在技术和组织机构两个方面保证系统用的安全 性 本系统的安全结构模型如下图所示 该图的安全体系三维空间立体结构体现 出一种安全对策 可用来提供一种或多种安全服务 各种安全对策提供安全服务 时可以在数字化煤矿 DM 的一个或多个层次进行 一个数字化煤矿 DM 的设计都是由若干层次构成的 而一个完备的安全体 系必须针对不同的层次特点采用不同的安全对策 本系统的层次结构的纵轴所示 自下而上为硬件层 网络操作系统层 数据库管理系统层 应用系统层 应用系统层 数据库管理系统层 网络操作系统层 硬件层 身份鉴别 访问控制 系统可用性 数据可靠性 数据完整性 数据保密性 网络规程 数据审计 备份 数据加密 病毒防治 防火墙 权限控制 用户名 口令 安全结构 安安全全对对策策 安安全全服服务务 D DM M 数数字字化化煤煤矿矿 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 18 1 4 41 4 4 设计原则设计原则 以生产和经营为核心 避免面面俱到 低水平重复开发 立足于高水平 高起 点进行系统开发和集成 并着重系统安全 可靠以及后期的业务扩展 二次开发 开放性 用软件完全符合开放式标准 扩展性能好 另一方面尽可能支持公司内现有计 算机和信息资源 使现有资源得以保护和利用 采用标准导入 导出接口 外挂附 件辅助功能 像 Excel word 等 方便使用 进一步提供系统扩展性 实用性 产品完全针对煤矿行业基本建设的实际情况进行的设计 针对性强 操作简便 直观 可靠性 数字化煤矿所选用的数据库平台 ORACLE 10g 在保证数据的可靠性 安全 性的情况下 具有快速数据恢复能力 同时我们还为用户提供数据定时增量备份功 能 可以在最短的时间内完成数据恢复的工作 先进性 软件系统基于 J2EE 多层架构 完全采用 B S 的模式 MVC 三层控制结构 便 于系统的扩展 使用 weblogic 中间件 web 服务器 网络系统采用千兆以太网技术 硬件均采用当今主流设备 安全性 系统提供完善 全面的安全防护 重要信息实行 MD5 数据加密 系统统一入口 并实行严格的登录验证 数据库登录验证和用系统使用验证 以及防毒 防黑客软 件保护 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 19 工作流 系统采用工作流驱动机制 通过工作流可以方便建立并管理企业的业务流程 并且当企业的组织结构和业务流程发生变化时 只需要重新进行系统工作流的定义 就可以使系统重新组织起来 从而满足了企业业务流程重组的需要 容错性 系统在设计时 按照软件工程规范的要求采用容错性设计 这将由于资料及操 作错误而带来的系统错误降低到最低限度 1 5 系统系统基础模型基础模型 随着我国煤矿产业的逐步发展壮大 煤矿集团做为一个独立企业 参与市场竞 争 作为一个煤矿企业 在安全性 可靠性约束条件下 追求效益润的最大化是它 的主要目标 因此煤矿的管理重点从传统的计划生产 逐步过渡到基于科学调度和 竞价决策的市场化生产 追求煤矿企业的最大化利润的方法 从宏观来看 也无非就是两条路 开源和 节流 开源是指在每天的煤矿市场交易竞价中 通过科学的分析本厂的生产成本 预测市场的需量 估计同类煤矿的报价 从而报出最有竞争力的价格 实现煤矿产 产量和售量的最大化 节流是指加强煤矿的内部科学管理 深挖潜力 安全生产 降低成本 节能降耗 合理安排矿山的运行和维护 从集团公司到矿厂和区队生产 运行及维修时间和费用尽量的缩小 实现煤矿的成本的最小化 当企业的销售收入 最大化 成本最小化时 利润也就趋于最大化 在市场经济环境下的煤矿 DM 建设总体目标 该围绕企业利润最大化这个企业 目标 为这个企业目标服务 将这个企业目标落实到数字化煤矿 DM 的管理和技 术上 通过系统的建设 为煤矿的经营管理者服务 在管理和技术上提供开源和节 流手段和工具 使煤矿 DM 能真正企业提高效益这个目标服务 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 20 1 5 11 5 1传统传统 DMDM 系统的现状分析系统的现状分析 传统的煤矿 DM 是根据煤矿的管理组织结构形成的一种树状结构体系 它基本 上与煤矿的行政管理体系结构相符合 各部门将其生产经营的各种数据通过不同的 方式录入计算机 数据库 通过一定的处理 供各类人员查询和统计 把用户的 工作转移到计算机上 实现了无纸 或少纸 办公 一定程度上提高了生产力和生 产效率 传统意义和功能上的煤矿 DM 只能起到一个数据收集的作用 实现生产 运行 管理数据的采集 存储 展现的功能 但存在几个主要的问题 1 数据基本上是一种相对的静态 数据分析的功能很少 缺少有效的决策支 持 煤矿领导无法实时获取到一线生产和控制系统的数据 不可能亲自去查阅大量 基本数据 更何况这些数据可能散布在煤矿各个矿山 于是决策多依靠经验判断 存在很大的盲目性 2 对设备的管理通常局限在设备的台帐 检修记录 消缺记录等单一静态的 记录上 设备从发现缺陷到检修消缺的管理过程缺乏科学的管理流程 以及对流程 的监督考核管理 3 缺乏总体数据规划 数据 用 整合 存在或多或少的 信息孤岛 部分 数据有冗余和二意性 不能融合到整个管理信息平台上 特别是煤矿的生产实时信 息 如 DCS 瓦斯监控 井下作业等信息 不能充分的为信息系统所用 不能为决 策和数据挖掘服务 4 功能上缺乏与煤矿市场技术支持系统的接口和相关的辅助服务功能 只实现 了单一的接收信息和报价的功能 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 21 1 5 21 5 2市场经济下数字化煤矿 市场经济下数字化煤矿 DMDM 的目标和需求 的目标和需求 在当前的市场环境下 煤矿管理信息系统的目标是 充分利用煤矿的生产和经 营的数据 合理规划生产管理流程 利用数字化建设 实现计算机辅助管理和辅助 决策 为煤矿的经营目标服务 从需求来看 要求系统以企业内部网为依托 以 经济分析 成本管理和报价辅助决策为目标 在对大量生产 经营 交易实时和历 史数据信息进行有效组织和控制的基础上 运用最新的计算机技术 煤矿经济分析 方法和决策分析模型实现了生产经营指标动态分析 投入产出比较 产能趋势分析 预报以及报价方案分析 评估等功能 这样 传统的煤矿信息化系统已经不能满足 新形势下的煤矿需求 作为独立的煤矿企业 煤矿对管理信息系统的用提出了更高 的要求 迫切需要将先进的管理思想和管理模式引入煤矿信息化 来强化管理流程 通过数据整合的技术 将煤矿生产的生产实时监控系统数据引入到 DM 中 形成一 体化的管理信息系统平台 同时要求在传统煤矿 DM 系统的基础上 能完成根据设 定的条件和数学模型 对生产和运行的数据进行分析 让数据流起来 通过采用数 理统计方法 非线形多元矩阵 人工神经元网络 决策树等辅助决策模型对数据流 进行处理 从而得出各类优化目标下的辅助决策 减少盲目性 提高竞价的科学性 和合理性 另一方面 能通过灵活的流程定义 将设备检修 消缺等典型工作进行 规范 增加设备资产管理方面的功能 加强对设备的监测和跟踪 通过项目管理 物料管理 采购管理 人员管理 来提高设备检修的效率 减少设备检修的时间 达到对设备资产运行状态的动态考核 因此 在煤矿市场环境下的煤矿 DM 建设 从技术层面上看 需要综合采用企 业信息门户 EIP 技术 企业用整合 EAI 技术 企业设备资产管理 EAM 技 术 工作流 WorkFlow 技术 数据挖掘 DataMining 技术 决策分析模型等来 构架 通过这些技术手段 能将煤矿企业的全部信息整合在一个统一的平台上 在 ERP 的思想指导下 运用可定义的工作流 对生产调度 设备运行等原子的业务模 块进行规划 用采用合理的决策分析模型 对企业的生产成本 设备折旧 物资消 耗 报价策略进行分析 完成一个煤矿企业的信息化管理 此外 还需要通过信息 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 22 安全技术 来保证煤矿市场中的对手不能了解到本企业的经营状况 煤矿成本 报 价策略和报价信息等数据 1 5 31 5 3运用运用 ERPERP 思想规划煤矿思想规划煤矿 DMDM 运用 ERP 思想来重新规划煤矿 DM 是现阶段煤矿 DM 建设的重要手段 为什么 只是提出 用 ERP 的思想 而不是建议煤矿上 ERP 呢 ERP Enterprise Re source Planning 企业资源计划 作为新一代 MRP 其概 念由美国 Gartner Group 于 90 年代初首先提出 仅经过几年的时间 ERP 已由概念 发展到用 并被认为是当前最先进的管理思想 最初 ERP 的思想主要用于传统的制 造业 它一般分为财务 仓库 采购 分销 制造等模块 从广义来讲 煤矿也是 一个生产企业 它同样存在原材料的采购 存储 消耗 产品的生产销售 财务的 结算 即信息流 资金流和物资流在企业的流动 将 ERP 的管理思想和软件结构用 于煤矿 DM 的建设中 是解决煤矿市场中煤矿企业的新需求的可行方法 ERP 是市 场竟争全球化形势下一种面向企业供链的管理方案 它以 MRPII 为核心 进行企业 业务流程重组 BPR 利用计算机网络技术 实现供需链管理 SCM ERP 的基本思想是将企业的业务流程看作是一个紧密连接的供链 其中包括供 商 制造工厂 分销网络和客户 它将企业内部划分成几个相互协同作业的支持子 系统 财务 市场营销 生产制造 质量控制 服务维护 工程技术等 还包括企 业的融资 投资以及对竞争对手的监视管理 它可对供链上的所有环节进行有效地 管理 如定单 采购 库存 计划 生产制造 质量控制 运输 分销 服务与维 护 财务管理 投资管理 风险管理 获利分析 人事管理 项目管理以及利用 Internet 实现电子商务等 但是 煤矿企业 特别是煤矿企业 有它自身的特点 系统的安全性和可靠性 是在生产调度前首要保证的因素 而不是单纯的追求生产供链的运行 通过对国内 公司产品和解决方案的初步调查了解到 国内外的软件和解决方案主要是针对金融 财务 电子制造业 IT 业 大型机电制造业 在煤矿行业的用比较少 只有浙江 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 23 煤矿 山东煤矿 辽宁煤矿等省级的煤矿公司采用了 SAP Peoplesoft 等软件企业 的 ERP 产品 目前发现主要有以下几个弊端 1 ERP 在国内 特别是煤矿行业 成功的例子太少 2 价格高 软件和实施费在接近 100 万美金以上 实施周期长 3 由于不是专门为煤矿系统设计 而是在制造业软件的基础上修改而 成 过分强调业务处理 对煤矿系统基于生产之上的安全性 可靠 性考虑不足 造成行业特性差 4 系统由国外公司开发 系统完全不可知 二次开发基本不可能 与 其它系统不能接口 不能很好的与现有的或将来的用系统连接 5 系统与企业原有的系统对数据的处理有二义性 用户不知道哪个系 统处理后的数据是最正确的 我们认为现阶段在煤矿企业实施纯粹的 ERP 系统是不可取的 主要因为 ERP 难度大 周期长 投资大 又没有煤矿企业 ERP 成功的典型 比较现实的解决思路是在建立 DM 的信息化规划基础上 以煤矿企业成本控制 辅助决策为中心 参照和借鉴 ERP 的核心思想 围绕着调度 配送 维护 销售 采购 煤矿市场调节的发 输 配计划和金融 财务一体化的主线 合理规划信息 流 资金流和物资流 来设计煤矿企业的管理信息系统 全面提高传统 DM 对企业 业务的参与度 使 DM 能真正为煤矿企业的生产和经营服务 最终提高企业的管理 水平 增强企业市场竞争能力 使企业的利润最大化 用 ERP 思想构建煤矿 DM 的实施必须重视的几个问题 1 借鉴 ERP 思想来设计 DM 主要是管理的问题 涉及到多学科 不能片面的 认为是计算机技术 因此在前期规划 方案设计和项目的实施中 必须有煤矿 的高级管理人员 煤矿系统专家 管理学专家 ERP 咨询顾问等专业人员参与 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 24 2 需要深入了解煤矿的业务流程 特别需要理清在保证安全性和可靠性的前 提下 煤矿供需链的供链关系 在此基础上的进行物流 资金流 工作流 业 务流程 的集成 3 结合煤矿市场技术支持系统的特点和要求 明确系统目标 确定辅助决策 的优化目标 4 充分利用煤矿原有的实时控制和监测系统 独立的专业系统的收集的数据 5 硬件平台可在原有的基础上改进和完善 保护用户的原有投资 6 可以采用有决策支持功能的成熟软件包 如美国 SAS 公司的软件 CA 公司 的 BO CINCOM 公司的 CONTRAL 等 1 5 3 1企业资产管理 企业资产管理 EAM 在煤矿 在煤矿 DM 中的用中的用 煤矿可以归纳为资产密集型企业 企业的绝大部分资产是设备 对设备的运行 维护 降低检修时间 延长煤矿时间 是煤矿生产运行的主要目标 设备资产管理 旨在改革过去的维修方法 确保有形资产物尽其用 通过加强设备的检修维护管理 提高检修质量 延长检修间隔 优化检修项目和工艺 尽可能降低运行和维修成本 降低检修费用 最终达到提高设备的可用性和机组的可用率 延长设备的有效煤矿 时间 EAM 带来的两大价值就是降低成本和安全运行 煤矿中用设备资产管理的理 由如下 1 煤矿是作为资产密集的企业 生产设备的运行和维护是煤矿的主要工作 2 传统的以设备的台帐 检修记录 消缺记录等单一静态数据管理已经不 能满足煤矿对设备管理的要求 3 企业的生产线和运营设备维护是企业的两条生命线 ERP 主要管理企业 的生产流程 而 EAM 则管理生产线上的运营设备 与 ERP 相比 EAM 相 对较为简单 投入少 涉及的人员和部门少 实施周期短 企业实施 EAM 的风险比 ERP 要小得多 煤矿数字化煤矿信息一体化设计报告 25 4 设备资产管理与设备管理软件一样 不是一个单纯的管理工具 它包含 一定的管理思想和管理模式 能优化企业固定和移动资产使用率 增强 煤矿供链的预见性和响度 有助于提高煤矿的生产设备的管理模式 5 实施 EAM 能对煤矿用户进行信息化管理的培训 为煤矿最终上 ERP 等 高级管理软件奠定基础 1 5 3 2市场环境下煤矿市场环境下煤矿 DM 需要新增的功能需要新增的功能 在煤矿市场的环境下 煤矿 DM 的建设 除常见的办公自动化 计划管理 生 产管理 设备管理 技术监督 财务管理 物资管理 燃料管理 人事劳资管理 党政工团管理 综合查询等模块外 需要增加下列模块 生产过程监控管理 使矿井生产管理的全过程全面实现自动化控制与管理 即 采煤 掘进 运输 通风 供排水 供电 六个生产环节实现综合自动化 其中 采煤 环节实现工作面生产自动化控制 地面集中监测 运输 掘进 环节实现 地面集中控制 无固定岗位工 通风 供排水 供电 环节实现三遥控制 无人 值守 包括井下人员定位系统 绞车提升系统 井下排水系统 供电系统 水泵开 启系统 瓦斯监测预警系统 选煤系统 洗煤系统 储煤系统 回风井主扇机房 系统 测风站监测系统 风门监测系统 皮带监测系统等 动态经济分析 生产指标动态分析 经营指标动态分析 成本综合分析 煤价 综合分析 启停损耗统计 其中经营指标动态分析又包括 利润指标分析 单位项 目分析 投入产出比较 成本综合分析又包括 成本构成分析 成本变化预测分析 保本煤量与煤价 煤价倒推成本 单位固定成本分析 成本项目变动趋势 煤量综 合分析又包括 日均价走势分析 月均价走势分析 模拟成本效验 给出一个日煤矿计划 系统根据物资成本 计算出该日煤矿计 划的单位煤矿成本 接收与报价