基於三層結構煤礦信息化係統研究

煤礦要將大量的煤炭和矸石從地層深處挖掘運輸到地麵，不僅要使用大量的機械設備，而且煤礦生產還要麵對複雜的地質條件、地層壓力、瓦斯、一氧化碳、自燃、地下水及煤塵等產生的影響。因此，煤礦生產過程不僅涉及到人與設備和工藝流程的關係，而且還涉及到自然條件的影響。運用自動化技術、計算機技術和微電子技術等高新技術改造傳統的煤炭工業，即實現企業信息化，對煤礦生產中的各個生產與保障環節的主要參數進行各種各樣的監測與控製，以及對煤礦地理信息、安全信息進行監測，是煤礦正常、安全生產的重要保障。

1 基於三層構架的煤礦企業信息化係統

流程工業計算機集成製造係統CIMS技術受到發達國家的高度重視，被列入這些國家的重點高技術發展計劃。傳統的普渡企業參考體係結構（Purdue Enterprise Reference ArchITecture，PERA），將流程工業CIMS體係結構分為過程控製、過程優化、生產調度、企業管理和經濟決策五個層次，該結構適用於金字塔式管理模式，將生產過程的控製與管理明顯分開，忽視了生產過程中的物耗、能耗及設備的實時控製與管理，層次多，結構複雜，實現CIMS成本高，不便形成平台技術，不利於推廣。此外，對以安全生產為首要目標的煤礦企業更加強調“管控一體化”，安全、生產、管理應更加緊密地結合在一起。

本文根據煤礦企業實際安全、生產情況，將煤礦企業信息化係統分為三個層次：資源管理層（ERP）、生產執行層（MES）、過程控製層（PCS）。係統結構圖如圖1所示。

1.1 過程控製層（PCS）

生產過程監測監控層由煤礦各個生產過程監測、監控子係統構成，完成煤炭生產各個環節的過程監測、自動化控製及安全監測。這些子係統采用的技術和結構形式可以多種多樣，例如，可以是基於PC的分布式係統、PLC係統，也可以是智能化的機電一體化設備，通過總線方式接入綜合信息化監控層網絡。

該層主要功能是實現對井下各安全參數的監測和對采區工作麵采煤機械、運輸機、提升機、水泵，及地麵通風機、選煤廠、煤炭裝車等主要設備的控製與監測。該層還包括對煤礦地質信息的監測。

1.2 生產執行層（MES）

生產執行層是信息化係統建設的關鍵層次，起到連接過程控製層和資源管理層的重要作用。

MESA（MES國際聯合會）歸納了11個主要的MES功能模塊，包括工序詳細調度、資源分配和狀態管理、生產單元分配、過程管理、人力資源管理、維護管理、質量管理、文檔控製、產品跟蹤和產品清單管理、性能03manbetx 和數據采集等模塊。

MES國際聯合會歸納的11個功能模塊主要是針對製造行業製定的，屬於流程工業的煤礦企業生產具有其獨特的行業特色，其MES的功能組成模塊也不同。本文根據煤礦安全生產的特點，把MES劃分為：過程控製調度、安全管理、地測信息管理、原材料供應、人力資源管理、維護管理、質量管理、財務管理、產品及物料儲運等模塊。

（1）過程控製調度：主要針對煤礦生產各子係統的集中監控，包括：工作麵、主煤流係統、供電係統、排水係統、通風係統、壓風係統、提升係統、洗煤廠、排矸等。過程控製調度是MES層的重要部分，其實現的好壞決定於各子係統的自動化程度高低。

（2）安全管理：主要監測與煤礦生產相關的安全信息，包括環境監測（瓦斯濃度、CO濃度、溫度、風速、水位等）、束管監測等。安全監測與煤礦生產、控製調度息息相關，是MES層中最具煤礦特色的功能模塊。

（3）地測信息管理：指地測數據、圖形綜合管理，包括地層數據、地質勘探線數據、地震勘探線數據、鑽孔數據、沉積環境數據、煤層數據成果、斷層數據、綜合資源、測井資料、測斜資料管理等等，也是MES層中最具煤礦特色的功能模塊。

（4）原材料供應：主要指原料采購計劃的製定與實施、輔助原材料計劃的製定與實施、設備及器件采購計劃的製定與實施、庫存管理等。

（5）人力資源管理：主要業務內容為人力資源規劃，提出組織結構方案、核定人員編製、製定工資標準及獎金分配方案，考核員工的能力與表現，進行員工的招聘與解聘等。

（6）維護管理：包括生產裝置以及輔助生產裝置的維護，設備中短期（含月度、季度和年度）檢維修計劃的編製與實施，02manbetx.com 搶修的組織與實施，設備日常管理與維護、固定資產管理等。

（7）質量管理：主要包括產品質量的03manbetx 與監控、企業全麵質量管理等。

（8）財務管理：主要包括財務計劃、成本的核算與監控、效益的03manbetx 與預測、資金管理、賬務管理、資產管理等。

（9）產品及物料儲運：主要包括原料、產品和中間物料的輸送，煤炭儲存的管理與監控，原料、產品的裝卸與運輸等。

1.3 資源管理層（ERP）

煤礦企業ERP根據煤礦的生產經營管理和組織機構特點，采用以安全生產和財務03manbetx 決策為核心的整體資源優化技術。在保證煤礦安全生產的前提下，根據企業的利潤指標確定企業的標準生產成本，根據銷售合同與市場預測來製訂企業的生產計劃。生產計劃包括開采計劃、物料需求計劃、生產成本計劃。然後進行人、財、物的整體資源優化分配，從而達到既要連續、均衡地安全生產，又要最大限度地降低原料和備品備件的庫存量。財務管理不僅進行會計管理、成本核算，而且通過財務分析決策對原料供應、產品銷售、原料、備品備件庫存、人力資源進行集成管理，保證生產成本不超過額定的標準成本。

2 核心技術

（1）統一的綜合網絡傳輸平台

煤礦企業的核心業務就是煤炭的安全生產，由於環境條件的惡劣和危險，保證安全生產成為煤礦企業效益的最直接體現。因此必須充分采用先進成熟的技術，基於綜合網絡的大型開放式分布控製係統，實現全礦井監測、控製、管理一體化，形成全礦井生產各環節的過程控製自動化、生產綜合調度指揮和業務運轉網絡化、行政辦公無紙高效化，對煤礦生產安全和運營狀況可實行遠程監視，以保證對全礦井安全狀況和生產過程進行實時監測、監視、控製、調度管理。安全、可靠的綜合網絡傳輸平台是實現煤礦企業信息化的基礎。

（2）統一的數據處理中心——數據倉庫

煤炭企業生產過程環節眾多，所需要的配套係統也繁雜，因此在生產過程中各個業務環節都將產生大量的信息，如果分散處理，必將會產生大量的信息弧島，雖然在某個業務局部會提高效率，但其直接後果就是形成更大的信息壁壘。作為企業集團化運作，其規模效益的產生就是要通過不同係統之間和不同數據格式之間的信息共享與交換，快速反映企業經營的方方麵麵，使得企業經營對外能夠快速響應競爭要求，提高處理突發事件的能力，對內能夠快速調配各類資源，使得成本最低，效果最好。因此須構建統一的數據處理中心，涵蓋企業涉及的所有係統，以便為整個企業提供ASP服務。

3 結 語

煤礦企業的ERP/MES/PCS三層結構的現代集成製造係統，通過MES的承上啟下作用和網絡與數據庫支撐係統，將ERP係統和PCS係統集成，實現經營決策、安全生產過程管理和過程控製的信息集成。

ERP的生產計劃通過MES的過程控製調度、安全管理等係統和PCS的生產過程、安全數據采集係統相集成，使煤礦生產管理現代化，提高生產效率，提供更有效的安全保障。（萬方數據）