李海生

（晋能控股装备制造集团华越机械有限公司， 山西 阳泉 045000）

引言

按照打造智能化、高端化现代煤机制造产业的要求，将互联网、云计算、大数据等信息技术与煤机装备产业相结合，基于安全生产运营管理平台一张图[1]研发与应用成果，研发与实施煤机装备全生命周期管理系统，以形成“技术一张图、管理一张网、服务一条龙”[2]的新型管理模式。

1 研究目标与内容

1）研发煤机装备全生命周期管理系统，通过数据资源汇聚共享、业务应用有效协同[3]，实现华越公司煤机装备高度一体化的集中管控，彻底改变传统低效的管理服务模式。

2）对煤机装备管控的全生命周期进行大数据挖掘分析[4]，为管理层、领导层提供决策支持服务。

2 关键技术研究

研究包括基于“管理一张网”的智能化设备共享管理、基于“技术一张图”的智能化机电设备综合展示、基于大数据的智能化设备运行监测及动态诊断等。

模型研究包括设备智能匹配模型研究、基于GIS的煤机装备“一张图”数据存储模型研究、设备状态分析模型研究、全过程的设备动态跟踪管理模型研究、面向多部门协作与信息共享业务驱动模型研究等。

2.1 基于“技术一张图”的智能化机电设备综合展示

基于一张图技术实现重要设备的位置与综合信息展示，在GIS 一张图上分层叠加显示各工厂、各矿井、各煤层的机电设备图形、设备运行组态，按照不同的查询条件在GIS 图上逐级钻取，采用从宏观到微观的展现方法，实现大型设备的全生命周期追溯，基于GIS 一张图动态展现设备的设计、制造、销售、安装、使用、运行、维修、再制造等全生命周期的变迁过程及相关信息。

2.2 基于大数据的智能化设备运行监测及动态诊断

利用先进的物联网感知技术（如点检系统、在线监测系统、综合自动化系统等），实现对大型设备电机的开停、温度、振动、噪声、工作电流、电压等参数的实时采集，实现机电设备的故障预测预判功能；同时结合设备属性信息，对设备重要部件的维修、更换、保养提前预警，指导维修人员按时有序地完成对生产设备的保养和维护，减少设备故障率，提高设备生产效率。

重要设备的故障动态诊断分析利用时间统计算法、关联分析、评估预测等方法为维护人员提供丰富、专业的机组状态监测和设备管理、运行状态分析图谱、维保分析预测、机电效能分析、评估预测等功能，相关人员通过该分析图谱可方便地掌握机组运行状态。

3 技术路线

煤机装备全生命周期管理系统采用云计算、大数据设计理念，结合一张图、一张网等先进技术，基于面向服务的体系架构，实现煤机装备的全生命周期管理。整个系统从下到上分为数据源层、业务服务层、服务容器层、业务系统层和门户平台等。

4 软件平台和应用系统设计开发

软件平台研发包括煤机装备全生命周期管理综合门户和信息服务平台、基于一张图的煤机装备在线监测及综合自动化数据集成与应用平台、基于大数据的煤机装备动态分析和决策支持平台、移动门户平台、信息交换共享平台。信息交换共享平台实现与安全生产运营管理平台（OMS）、企业资源系统（ERP）[5]等其他系统的信息交换共享。

4.1 制造与服务主业务流程

阳煤煤机装备全生命周期系统是把集团各部门涉及设备全生命周期的主要数据进行信息整合，通过对数据从不同维度的统计分析评估设备全生命周期的运行状况，为领导层决策提供数据依据。系统设计和开发基于煤机装备管理的主业务流程，如下页图1 所示。

图1 全生命周期管理业务流程

煤机装备全生命周期管理主要业务流程描述如下：

1）市场调研或售后服务了解用户对煤机装备工作参数和主要性能的需求。通过客户的产品或服务的订单需求，掌握技术条件和要求。所有需求信息及时反馈给研发设计部门，进行煤机装备的设计和改造换代。

2）基于产品设计，通过严格的质量和进度控制完成生产制造任务后进入销售环节。销售环节是整个流程中最重要的部分，它将使用单位的采购、修理和安装计划，传达到煤机装备4S 中心，进行各项生产任务的组织和实施。

3）安装环节是煤机装备使用的始点，煤机装备安装质量的好坏，不仅关系着矿井的采掘接替，而且对煤机装备的使用寿命也有影响。拆安工程的中间是设备的使用过程，通过可靠的运行、维护、配件保障能保证设备的连续高效运行，给煤矿的安全生产提供助力。

4）工作面回采完成后进行设备拆除工程，然后经过对设备的详细检查，制订设备再制造计划，通过维修和再制造的过程，使设备的使用性能达到或接近出厂时状态，完成设备的再制造之后，进行下一个周期的使用，直到设备的报废，至此整个煤机装备的全生命周期管理结束。

4.2 系统架构体系设计

基于业务流程需求和系统研发技术路线，系统功能架构体系如图2 所示。建立综合门户平台，具有用户和权限管理功能及系统运行监控功能，并集成各业务系统，并基于大数据分析进行业务数据综合展示，为管理层和领导层提供决策支持。

图2 系统功能总体架构

5 应用成效

基于云计算、大数据、一张图、一张网等先进技术，研发解决了一张图设备展示、运行监测、设备信息共享等智能化、流程化管理的关键技术，对煤机装备全生命周期中客户需求、研发设计、制造、销售、安装、运行、维保、拆除、再制造全过程管理，实现部门内业务信息化和部门间信息共享与协同，并通过大数据分析和集中管控，领导层和管理层随时随地查询制造与服务信息，查询矿井采掘工作面设备日检情况，随时掌握制造进度和跟踪服务问题处理情况，指导日常工作。

6 结语

1）固化和提升煤机装备4S 中心对设备的管理模式，彻底扭转信息化水平低下、设备管理手段落后的不利局面，产生明显的经济和社会效益。

2）通过信息集成和业务协同，提高工程技术人员和管理人员工作效率，提高管理效益。

3）项目的成功实施为全面推进装备制造业服务转型和智能化发展，提供信息化支撑手段。

4）项目研究成果和应用经验在煤机装备制造业乃至整个装备制造业具有非常好的推广应用价值，带来良好的经济和社会效益。