王家岭煤矿MES系统应用与研究

王家岭煤矿MES系统应用与研究
摘要：本文以山西王家岭煤业有限公司MES系统的建设及应用研究为依据，介绍了具有煤矿特色的MES系统的特点及功能，重点强调了MES系统与上层ERP系统、底层综合自动化系统的集成策略。

通过山西王家岭煤业有限公司MES 系统的建设及应用效果的介绍，对煤矿行业引进MES系统具有很强的借鉴意义。

关键词：MES、煤矿信息化、现场管理
1概述
山西王家岭煤业有限公司在建设之初，对全矿整体信息化建设进行了科学、全面的总体规划，从管理的角度进行了战略部署，确保山西王家岭煤业有限公司信息化投入的有效性，避免“信息孤岛”的产生。

其中，MES系统为总体规划中的重要部分。

通过MES系统的建设实施，将现代企业生产管理思想、理念引入煤炭安全生产管理中，对煤矿生产管理流程进行分析，构建煤矿的生产系统、数据集成共享平台，为煤矿安全生产管理部门指挥、调度生产提供必要、科学、及时、有效的生产安全信息，从而辅助煤矿决策，推动煤矿的安全生产管理的科学化，提高生产效率，降低生产成本。

2 MES系统业务需求分析
2.1业务需求分析
山西王家岭煤业有限公司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断变化。

（2）生产作业环境艰苦，自然灾害多，可能会出现透水、冒顶及瓦斯爆炸等灾害事故。

（3）煤矿的生产过程涉及采掘、通风、提升运输、排水、机电、调度通信等多种技术，专业面广，需各学科、多工种相互配合的复杂系统。

根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重要内容，其生产调度及决策难度比其他行业大，因此，煤矿信息化系统架构中生产执行系统（MES）不能套用流程行业或离散制造业，应该研究具有煤矿特色的安全生产管理系统。

作为一种计算机辅助生产管理系统，MES重要使命就是实现企业的连续信息流。

它包含了许多功能模块，主要完成生产计划的调度与统计、生产过程成本控制、产品质量控制与管理、物流控制与管理、设备安全控制与管理、生产数据采集与处理等功能[1]。

这些功能模块来源于制造企业。

有很多模块对于煤炭采
掘企业并不适用。

因此，如何体现煤矿特色MES层成为煤矿信息化建设的一个关键问题。

2.2建设MES系统的重要性
煤矿作为生产的基层单位，最重要的就是要加强对煤矿生产现场的管理和控制。

煤矿现场生产管理的主要目的就是保障生产安全、提高生产产能、降低生产成本；煤矿生产管理的首要需求是安全性，保障生产作业的人员、设备及环境安全；采用自动化技术和高科技设备，提高生产产能是煤矿生产管理的基本要求；不断降低生产作业成本，合理规划生产经营流程，保持企业市场竞争力是煤矿生产管理的必然趋势。

图表1煤矿业务与信息化系统对应图
如上图所示，煤矿信息化建设的阶段可分为控制系统、生产系统与管理系统三个部分[2]。

控制系统主要实现先进的生产过程监视、监控与安全保证；生产系统主要实现煤矿生产过程的计划、跟踪、反馈与优化；管理系统主要实现企业资源计划与供应链的管理。

煤矿信息化建设的三个阶段划分是相对的，各阶段的建设内容也是相互重叠交叉的。

煤矿做为一个以安全生产为主要任务的企业，外部环境相对稳定、生产计划明确，同时生产条件复杂，对现场环境的监控和安全保障就显得尤为重要。

这一切，决定了基于MES理论的煤矿安全生产管理系统成为煤矿信息化的必然选择。

煤矿安全生产管理系统是以煤矿生产系统建设阶段的内容为主，涵盖部分控制系统与管理系统阶段的建设内容。

该系统从生产现场的各种自动化系统中获取实时数据，形成安全生产数据库，实现对现场生产的实时监控与管理，同时为企业的ERP系统提供相关的生产管理各种信息数据，为企业的经营管理提供数据基础。

3 MES系统总体架构设计
3.1应用架构设计
图表2应用架构图
从山西王家岭煤业有限公司信息系统总体应用架构图中可以看出，信息系统分为工业控制系统、MES系统、ERP系统三大系统，其中MES系统处于中间层，重点实现对生产过程中现场生产状况的控制和管理，它以工业实时数据的应用集成平台为核心，以生产现场管理为基础，包括生产调度管理、安全综合管理、设
备运行管理、现场材料管理等核心子系统，涵盖煤矿生产的各业务层面，同时还包括数据集成平台、企业短信平台、移动查询平台、通用报表平台等。

3.2系统集成设计
山西王家岭煤业有限公司MES系统需要与财务系统、人力系统、OA办公系统等ERP系统进行集成，同时将PCS自动化子系统进行集成，并统一网络集成、接口标准、最终形成由实时生产数据和管理数据共享的生产执行数据中心。

由于MES系统需要集成的系统采用的技术和平台不一，自动化监测监控系统都处于相互独立的状态，无法统一监测和调度。

所以造成了上下级管理信息不对称领导决策困难的局面，因此，通过如下的技术集成策略和业务集成策略来解决这一难题，保证MES系统与其他系统无缝对接。

3.2.1技术集成策略
1)统一集成平台
2)统一接口策略
3)统一信息编码标准
4)统一数据访问
5)统一数据安全管理
3.2.2业务集成策略
通过工作流中间件实现流程整合，通过消息中间件实现业务系统间的业务协作。

4 MES系统功能设计
山西王家岭煤业有限公司MES系统通过生产调度管理、安全管理、设备管理、生产监测、材料管理等业务系统的建设，实现对煤矿生产的综合管理；实现了部门之间数据的共享；实现了对现有业务的信息化管理支撑，从而提高企业的信息化管理水平。

最终实现降低生产成本、提高经济效益的目标。

4.1生产管理系统
生产管理系统是以工程管理为主导思想，针对采煤、掘进工程两条主线，以调度业务为核心，以管控集成为手段、最终达到提高生产效益的目标。

在煤矿生产的整个过程中，矿井生产作业活动体现为工程化特点，本系统以工程管理思想为依托，紧紧围绕采煤、掘进两大工程进行管理，采煤工程管理从
工程的基础信息的建立，工作面开始投产验收，伴随工作面的初次来压，工作面日常的生产，日常的维修，最后到工作面采煤结束的整个过程进行管理。

掘进工程管理从工程的基础信息的建立，巷道开始进行开门准备，伴随巷道日常的掘进，日常的维修，以及巷道掘进过程中遇到的贯通预透情况，最后到巷道竣工结束的整个过程进行管理。

4.2安全管理系统
安全管理从业务上主要包括安全检查以及通防监测两个活动域。

在安全检查中，包括各种检查标准的制定以及检查的执行（三违检查、隐患检查、危险源管理、质量标准化检查、工作面安全评估）。

同时，在安全检查的过程中，伴随着事故的管理、领导干部下井管理、停止作业、证书管理等。

在通防监测管理过程中，主要包括通防计划制定和监测数据的报表服务。

4.3设备管理系统
设备管理系统使用设备的全寿命周期管理概念[3]，贯穿系统的全部设计过程，主要包括：设备前期管理（即物资管理，包括需用计划、采购、合同、入库、库存、出库、调拨、盘库等）；设备使用管理（即设备管理、维护管理，包括大修、中修、小修、维修、保养等）；设备处置管理（包括废旧、回收、降级使用等）。

4.4材料管理系统
材料管理系统以管理材料整个生命周期为主要设计思想，系统流程及操作符合煤矿企业材料管理要求。

系统以降低材料消耗为目标，以材料采购、材料领用、材料回交、修旧利废、材料盘点为主线，全面涵盖了煤矿各类材料的管理业务，实现了从材料计划→材料采购→库存管理（入库、出库、退库、领用、报损、盘点）→修旧利废→统计分析的全过程材料管理，帮助山西王家岭煤业有限公司实现对整个过程材料单据的电子化，业务流程的规范化。

4.5生产监测系统
通过集成综合自动化系统、安全监测系统、人员定位系统、考勤系统，采集各系统的数据，进行实时展示、统一报警以及相应的分析。

通过对人、机、环等信息的监测，保证生产的安全进行。

同时通过生产监测数据，为调度提供一手的现场数据，为领导及调度人员的调度提供依据。

5应用效果
通过MES系统的建设，建立可量化的生产现场实时视图，进而弥补生产现场与运营管理间的信息断层，为山西王家岭煤业有限公司带来效益：
1)通过系统建设，减少了设备计划外停机，提高了设备利用率，提高了生产设备的投资回报率；
2)通过与矿井综合自动化系统有机集成，提高了生产可视化能力；
3)通过系统使用培训，相关领导和广大员工熟悉了计算机基础知识，提升了职工整体的素质。

4)通过系统建设，数据由各生产单位直接录入或从自动化系统直接提取，做到数据从源头采集，增加数据准确性，保证数据的一致性。

5)通过系统建设，可直接获取到各部门所需的相关数据，并整合成需求报表，基本取消手工报表，减少相关人员工作量，数据更加准确、可靠，报表更加整洁、美观。

6结论
山西王家岭煤业有限公司通过MES系统实施，运用现代企业生产管理思想、理念，对煤矿安全生产管理流程进行优化，建立起计划资源层与自动化生产设备层信息交流的桥梁，充分利用了企业现有的ERP、CRM和综合自动化系统等信息资源，实现煤矿企业生产的“数字化矿山”[4]，推动煤矿的生产管理科学化，提高生产效率，降低生产成本，增强煤矿的市场竞争力。

同时，通过王家岭MES 系统的成功实施，为煤矿引进MES系统提供了鲜活有力的实证，具有现实的参考意义。

参考文献：
[1]陈端壮.煤矿MES系统中信息集成平台架构研究[J].露天采矿技术,2013,5:64-68.
[2]刘颢颢.上湾煤矿精益化管理体系构建及其应用效果[J].煤炭工程,2014,46(2):144-166.
[3]王玮.煤矿企业信息化建设[J].煤炭技术,2010,29(8):170-174.
[4]/1-1.htm【EB/OL】。