選煤廠智能化管理系統研究

王碧清 高赟 苗彥平 毛浩 郭艷雄

摘 要：為了利用信息化與智能化技術提高企業的管理水平，結合張家峁選煤廠的網絡化與信息化平臺以及運營與管理現狀，根據企業管理與智能化管理的思想，研究并設計選煤廠的智能化管理系統的模型，包括管理功能劃分、信息采集與存儲、信息加工與分析、知識庫、決策以綜合評估等模塊，并論述了模塊之間的相互關系和管理操作流程，為選煤廠智能化管理系統的建設提供了依據。

關鍵詞：選煤廠；智能化；管理模型；管理流程；系統設計

中圖分類號：F 272

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2018）02-0211-04

Abstract：In order to use information technology and intelligent technology to improve the management level of enterprises，this paper，based on the platform of Zhangjiamao Coal Preparation Plant network and information platform and operation and management status quo，designed the model of intelligent management system in accordance to the enterprise management and intelligent management.The model includes management function division，the information collection and storage，information processing and analysis，knowledge base，decision-making to assess the overall module and so on.And the relationship between modules and the management operation flow are discussed.It provides a basis for the construction of intelligent management system of coal preparation plant.

Key words：coal preparation plant；intellectualization；management model；management process；system design

0 引 言

工業發展已經走過了機械化、電氣化、自動化和信息化等4個階段，隨著互聯網、物聯網、大數據以及人工智能等技術的發展與進步，人類社會已經進入了智能化的發展時代。為了提升國家的綜合競爭力，德國于2011年提出了“工業4.0”，其基本內涵就是智能化[1-2]。為了推動創新驅動發展，增強工業的核心競爭力，我國于2015年提出了“中國制造2025”，其主攻方向是將智能化技術用于制造領域——智能制造[3]。在這樣一個技術的發展過程中，煤炭企業在自動化與信息化的建設方面也取得了長足的進步[4]，正在由數字礦山、感知礦山向智慧礦山的方向發展[5]。然而，目前我國煤炭企業的管理架構都是基于傳統的人工管理模式[6]，制約了煤炭企業向科學、高效、綠色以及智能化方向發展的進程。

張家峁礦業公司是年產10.0 Mt/a的大型現代化煤炭企業，目前已經建成了以井下千兆工業以太網、辦公局域網和以3G無線傳輸網為一體的網絡平臺和企業信息化應用平臺，從安全監測到生產過程控制已經基本實現了自動化與智能化。但是，在整個企業的管理方面，雖然用上了網絡化與信息化的平臺，但實質上仍然是以人為的方式進行管理，沒有將由自動化和信息化等得到的生產與經營的運行數據應用到管理的分析與決策中，使企業不能根據市場對產品的需求變化對生產過程和生產效率進行科學分析與控制，嚴重影響了企業的經營效益。為此，文中以張家峁選煤廠為對象，依托公司網絡化與信息化的應用平臺，根據企業智能化管理的理念，研究并設計選煤廠的智能化管理系統，以實現安全、高效和優化的管理目標，提高企業的整體效益。

1 企業智能化管理理念

管理是指在特定的環境下通過計劃、組織、激勵、協調與控制等手段，對組織所擁有的人力、物力、財力、信息等資源進行有效的配置、建立秩序、營造氛圍，以達成預定目標的實踐過程。

企業管理就是結合企業的實際（產品、市場、生產條件與工藝、人力資源、物流、財力以及信息化平臺等），如何規劃企業的發展戰略、制定生產計劃、組織與協調生產流程、合理地調度資源（人力、財力、物力和信息等）以及優化企業運作模式，在保證安全生產的條件下實現企業效益的最大化。

智能管理是智能管理是人工智能與管理學科、知識工程與系統工程、計算機技術與通信技術、軟件工程與信息工程等新興學科的相互交叉、相互滲透而產生的新技術、新學科，它研究如何提高管理系統的智能水平及智能管理系統的設計理論、方法與實現技術[7]。

企業智能化管理就是綜合運用網絡化、信息化與人工智能技術，實現人機協同的管理模式[8]。利用機器采集、收集與存儲企業生產與運作過程中的海量數據，根據管理控制指標對海量數據進行分析，利用數據挖掘與人工智能技術以及各管理環節的要求建立決策知識庫，并與管理者的管理思維相結合，實現決策的實時性、全面性與科學性，達到優化決策的目的，使企業實現安全、高效運轉。

2 張家峁選煤廠概況

張家峁選煤廠是原煤處理能力為10.0 Mt /a的礦井型選煤廠。目前可入洗3-1，4-2和5-2等3個煤層的原煤，是優質的動力、低溫干餾、工業氣化以及建材工業用煤。其生產系統有地面和洗選系統兩部分組成。地面生產系統包括原煤倉、準備車間、地銷煤倉、產品倉、快速裝車站以及相關運輸設備等，完成原煤的儲存、破碎、篩分、定制化配煤、產品存儲以及銷售裝車等；洗選系統包括塊煤洗選車間（末煤不入洗）、濃縮車間、矸石倉以及相關運輸設備等，完成塊煤的入洗、篩分和轉運等，精煤產品有洗大塊、洗中塊和洗籽煤等。采用重介淺槽洗選工藝，生產工藝有原煤破碎裝車、選煤篩分破碎、三產品生產、四產品生產以及破碎與洗選同步等，同時還可根據市場需求對不同原煤進行配煤篩分和入洗等。

近幾年，選煤廠以公司的網絡化平臺為基礎，在自動化和信息化建設方面取得了很多成績，目前已經建成了生產過程自動控制系統、安全生產監測監控系統以及辦公網絡化與自動化系統等。其中包括生產工藝過程與銷售裝車的自動化集中控制、關鍵設備工作狀況實時檢測、配電系統監測、生產環境（火情與粉塵）預警、視頻監測與監控、在線檢測與生產過程數據的集中存儲以及生產管理與運營（煤質、設備維修、庫房、運銷、財務和人力資源等）數據的存儲與管理等。但是，從管理層面而言，僅僅做到了相關數據的采集（收集）與存儲，沒有對這些數據進行分析，進而從中發現管理中的存在問題和挖掘企業的產能。

3 選煤廠智能化管理系統設計

為了實現選煤廠的智能化管理，就要從企業的戰略發展規劃出發，通盤考慮影響企業發展的各個環節和因素，構建企業的智能化管理模型。智能化管理模型的核心是如何利用網絡化、信息化與人工智能技術對生產經營過程中的信息與數據進行加工和分析，從而提取用于決策和評估的知識，并結合管理專家的管理知識對生產經營過程進行控制，再對企業的綜合運行效果進行評估以及控制過程進行調整，以達到效益最大化的目的。

根據企業智能化管理的理念，結合公司的原煤品質、市場需求、生產環境、人力資源、生產工藝、自動化與監測系統、網絡化和信息化平臺以及選煤廠的發展規劃和經營指標等，所設計的選煤廠智能化管理系統模型框圖如圖1所示。

智能化管理系統首先在企業戰略目標的前提下，將企業的規劃、計劃以及企業在運作過程中所收集到的離線信息儲存在信息庫中，同時通過監測監控（含視頻）系統所采集到的實時在線信息也儲存到信息庫中，然后根據不同的目的和功能對信息庫中的信息進行加工與分析，將分析所得結果與結論存入知識庫中，管理專家或管理人員的經驗知識等存入管理專家知識庫中，決策系統根據企業的運轉信息以及決策規則制定企業的生產計劃、人力與生產執行調度、產品質量、成本控制、設備維修以及財務運作等方面的控制與管理，并根據企業規劃、經營與運營指標以及實際運營結果對管理和運營策略及模式進行綜合評價，對管理與運營過程中所存在的問題進行調整（知識庫修正，決策規則、企業戰略、企業文化、經營與運營指標以及人力資源等進行優化），另外也可以通過專家對信息加工與分析的目的和功能進行調整。

在管理模型的基礎上，根據選煤廠戰略規劃、經營目標、煤炭生產、銷售、生產與人力調度、運作與生產工藝流程、成本分析以及管理與生產效率等的相互關系，其智能化管理的流程如圖2所示。在管理過程中，首先制定企業的戰略發展規劃，規劃包括市場目標、創新目標、盈利目標和社會目標等4個方面；然后根據戰略規劃制定經營目標，并結合市場與自身的產品制定銷售計劃；在銷售計劃的基礎上制定經營管理目標，包括產品優化、原煤生產計劃、生產工藝與控制、產品質量監測與控制、人員調度、設備健康狀況監測與評估、設備保養與維修、能源消耗分析、生產成本與效率分析、安全生產管理與評估、庫房管理、銷售計劃執行以及產品儲運與物流管理等；隨著市場變化和技術進步，企業在管理、生產技術與工藝等方面都要不斷地進行改革和創新；根據經營與運營的結果分析企業的盈利，在追求利益最大化的同時還要考慮企業的社會責任；最后要根據企業的戰略目標對各個管理環節進行綜合評估與分析，找出問題、修正目標，使企業實現高效、安全運轉，達到效益最大化的目的。

根據智能化管理系統模型，張家峁選煤廠管理架構已經實現了智能化，即自動化辦公、網絡化信息傳輸以及生產過程的自動化控制等，而智能化管理的核心是如何根據企業的戰略目標充分利用信息化與網絡化平臺，將管理與生產的各個環節有機的組織起來，建立以大數據[9]與人工智能為基礎的分析、決策與評估體系，這些是應該進一步研究和實踐的目標。

4 結 論

利用智能化技術優化管理模式和提高管理水平是煤炭企業普遍面臨的重大課題。以張家峁選煤廠為例，通過對其生產經營現狀、運作程序以及管理目標的綜合分析，結合現有的網絡化與信息化應用平臺，根據智能化管理理念，設計出選煤廠智能化管理系統的模型，其特點是反饋閉環模式。在模型的基礎上設計出智能化管理系統的流程圖，設計研究的目的是充分利用現有的智能化信息平臺，逐步實現管理的智能化。管理智能化的進一步研究需要海量數據分析、智能決策（決策模型），讓數據說話，為選煤廠的智能化建設提供了依據。其目的是使企業從生產經營管理、生產過程控制、安全生產和成本控制等多方面實現智能控制與智能決策，可以提高決策質量和經營管理水平，實現安全生產和減少用工，在適應市場的條件下使企業的效益最大化。

參考文獻：

[1] 王德顯.德國工業.4.0戰略對中國工業發展的啟示[J].稅務與經濟，2016（01）：9-15.

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[3] 周 濟.智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機械工程，2015，26（17）：2273-2284.

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[8] 任宗強，劉 冉.人機交互模式下企業知識管理平臺研究[J].技術與創新管理，2017，38（05）：526-529.

[9]余義勇，段云龍.大數據時代下企業管理模式創新研究[J].技術與創新管理，2016，37（03）：302-307.

（責任編輯：張 江）