煤機裝備全生命周期管理系統的研發和應用

李海生

（晉能控股裝備制造集團華越機械有限公司， 山西 陽泉 045000）

引言

按照打造智能化、高端化現代煤機制造產業的要求，將互聯網、云計算、大數據等信息技術與煤機裝備產業相結合，基于安全生產運營管理平臺一張圖[1]研發與應用成果，研發與實施煤機裝備全生命周期管理系統，以形成“技術一張圖、管理一張網、服務一條龍”[2]的新型管理模式。

1 研究目標與內容

1）研發煤機裝備全生命周期管理系統，通過數據資源匯聚共享、業務應用有效協同[3]，實現華越公司煤機裝備高度一體化的集中管控，徹底改變傳統低效的管理服務模式。

2）對煤機裝備管控的全生命周期進行大數據挖掘分析[4]，為管理層、領導層提供決策支持服務。

2 關鍵技術研究

研究包括基于“管理一張網”的智能化設備共享管理、基于“技術一張圖”的智能化機電設備綜合展示、基于大數據的智能化設備運行監測及動態診斷等。

模型研究包括設備智能匹配模型研究、基于GIS的煤機裝備“一張圖”數據存儲模型研究、設備狀態分析模型研究、全過程的設備動態跟蹤管理模型研究、面向多部門協作與信息共享業務驅動模型研究等。

2.1 基于“技術一張圖”的智能化機電設備綜合展示

基于一張圖技術實現重要設備的位置與綜合信息展示，在GIS 一張圖上分層疊加顯示各工廠、各礦井、各煤層的機電設備圖形、設備運行組態，按照不同的查詢條件在GIS 圖上逐級鉆取，采用從宏觀到微觀的展現方法，實現大型設備的全生命周期追溯，基于GIS 一張圖動態展現設備的設計、制造、銷售、安裝、使用、運行、維修、再制造等全生命周期的變遷過程及相關信息。

2.2 基于大數據的智能化設備運行監測及動態診斷

利用先進的物聯網感知技術（如點檢系統、在線監測系統、綜合自動化系統等），實現對大型設備電機的開停、溫度、振動、噪聲、工作電流、電壓等參數的實時采集，實現機電設備的故障預測預判功能；同時結合設備屬性信息，對設備重要部件的維修、更換、保養提前預警，指導維修人員按時有序地完成對生產設備的保養和維護，減少設備故障率，提高設備生產效率。

重要設備的故障動態診斷分析利用時間統計算法、關聯分析、評估預測等方法為維護人員提供豐富、專業的機組狀態監測和設備管理、運行狀態分析圖譜、維保分析預測、機電效能分析、評估預測等功能，相關人員通過該分析圖譜可方便地掌握機組運行狀態。

3 技術路線

煤機裝備全生命周期管理系統采用云計算、大數據設計理念，結合一張圖、一張網等先進技術，基于面向服務的體系架構，實現煤機裝備的全生命周期管理。整個系統從下到上分為數據源層、業務服務層、服務容器層、業務系統層和門戶平臺等。

4 軟件平臺和應用系統設計開發

軟件平臺研發包括煤機裝備全生命周期管理綜合門戶和信息服務平臺、基于一張圖的煤機裝備在線監測及綜合自動化數據集成與應用平臺、基于大數據的煤機裝備動態分析和決策支持平臺、移動門戶平臺、信息交換共享平臺。信息交換共享平臺實現與安全生產運營管理平臺（OMS）、企業資源系統（ERP）[5]等其他系統的信息交換共享。

4.1 制造與服務主業務流程

陽煤煤機裝備全生命周期系統是把集團各部門涉及設備全生命周期的主要數據進行信息整合，通過對數據從不同維度的統計分析評估設備全生命周期的運行狀況，為領導層決策提供數據依據。系統設計和開發基于煤機裝備管理的主業務流程，如下頁圖1 所示。

圖1 全生命周期管理業務流程

煤機裝備全生命周期管理主要業務流程描述如下：

1）市場調研或售后服務了解用戶對煤機裝備工作參數和主要性能的需求。通過客戶的產品或服務的訂單需求，掌握技術條件和要求。所有需求信息及時反饋給研發設計部門，進行煤機裝備的設計和改造換代。

2）基于產品設計，通過嚴格的質量和進度控制完成生產制造任務后進入銷售環節。銷售環節是整個流程中最重要的部分，它將使用單位的采購、修理和安裝計劃，傳達到煤機裝備4S 中心，進行各項生產任務的組織和實施。

3）安裝環節是煤機裝備使用的始點，煤機裝備安裝質量的好壞，不僅關系著礦井的采掘接替，而且對煤機裝備的使用壽命也有影響。拆安工程的中間是設備的使用過程，通過可靠的運行、維護、配件保障能保證設備的連續高效運行，給煤礦的安全生產提供助力。

4）工作面回采完成后進行設備拆除工程，然后經過對設備的詳細檢查，制訂設備再制造計劃，通過維修和再制造的過程，使設備的使用性能達到或接近出廠時狀態，完成設備的再制造之后，進行下一個周期的使用，直到設備的報廢，至此整個煤機裝備的全生命周期管理結束。

4.2 系統架構體系設計

基于業務流程需求和系統研發技術路線，系統功能架構體系如圖2 所示。建立綜合門戶平臺，具有用戶和權限管理功能及系統運行監控功能，并集成各業務系統，并基于大數據分析進行業務數據綜合展示，為管理層和領導層提供決策支持。

圖2 系統功能總體架構

5 應用成效

基于云計算、大數據、一張圖、一張網等先進技術，研發解決了一張圖設備展示、運行監測、設備信息共享等智能化、流程化管理的關鍵技術，對煤機裝備全生命周期中客戶需求、研發設計、制造、銷售、安裝、運行、維保、拆除、再制造全過程管理，實現部門內業務信息化和部門間信息共享與協同，并通過大數據分析和集中管控，領導層和管理層隨時隨地查詢制造與服務信息，查詢礦井采掘工作面設備日檢情況，隨時掌握制造進度和跟蹤服務問題處理情況，指導日常工作。

6 結語

1）固化和提升煤機裝備4S 中心對設備的管理模式，徹底扭轉信息化水平低下、設備管理手段落后的不利局面，產生明顯的經濟和社會效益。

2）通過信息集成和業務協同，提高工程技術人員和管理人員工作效率，提高管理效益。

3）項目的成功實施為全面推進裝備制造業服務轉型和智能化發展，提供信息化支撐手段。

4）項目研究成果和應用經驗在煤機裝備制造業乃至整個裝備制造業具有非常好的推廣應用價值，帶來良好的經濟和社會效益。