研發崗位標準作業流程 促進煤礦人工智能發展

何尚森 湯家軒

(中國煤炭工業協會咨詢中心，北京市朝陽區，100013)

近年來，隨著開采技術和裝備水平不斷提升、安全投入不斷加大，煤礦事故得到一定程度的遏制，煤礦安全形勢穩中轉好。據統計，全國煤礦事故死亡總人數由1978年的6001人(1990年為7473人)減少到2018年的333人，煤礦百萬噸死亡率由9.713下降到0.093。但受煤層賦存條件、地質條件、裝備技術水平、從業人員素質、管理水平以及煤炭企業歷史傳統等因素影響，煤礦現場生產管理一直比較粗放，現場生產人員存在作業盲目、作業隨意、作業質量差、零敲碎打事故頻發等一系列影響安全生產的現象，嚴重阻礙了煤礦的安全、高效生產。因此，如何有效規范員工的作業行為，保障安全生產，一直是煤炭行業亟待解決的難題。

為此，幾代煤炭人進行了不懈的努力和探索，嘗試用《煤礦安全規程》《操作規程》《作業規程》《崗位責任制》《崗位標準化作業標準》《煤礦各崗位工作標準》《煤礦崗位描述手指口述》等一系列規程、制度、標準來規范員工行為。但煤礦工種繁多，作業內容龐雜，規程、制度、標準只能對關鍵崗位、關鍵環節、重點步驟進行規范和要求，且管理層級內容多，操作層級內容少；固定工種崗位描述多，聯合作業情況描述少；作業內容描述多，作業邏輯關系描述少；現場應用并未達到理想效果。

2013年，中國煤炭工業協會咨詢中心和原神華集團聯合開展了煤礦崗位標準作業流程研究，以流程管理理念為指引，以國家及煤炭行業相關規程、規范、標準為依據，以信息化平臺為支撐，編制了煤礦標準作業流程，共計1668項，涵蓋井工、露天、洗選三大專業，用于指導和規范員工崗位作業。該體系一經推廣，便得到了行業的廣泛認可，2014年基于該體系形成的《煤礦崗位標準作業流程編制方法》行業標準已報送至相關部門。2016年，原國家安監總局、國家煤監局要求全行業推行標準作業流程。與此同時，中國煤炭工業協會咨詢中心聯合原神華集團根據煤礦崗位標準作業流程近3年的應用情況，國家標準、規程、規范的更新情況以及現場使用需求等，再次對該體系進行了增補和修訂，形成新版煤礦崗位標準作業流程，共計2819項。該體系填補了煤炭行業空白，是煤礦安全管理的又一利器。

2017年7月，國家發布了《新一代人工智能發展規劃》，指出當前人工智能已經進入新的階段，對人工智能發展態勢進行了分析，同時提出了發展人工智能的重點任務。無論是開展人工智能的理論研究還是現實場景應用研究，都需要以標準作業流程為基礎。本文從流程基本理論、體系內容以及應用效果等方面對崗位標準作業流程進行系統介紹，同時對崗位標準作業流程與人工智能的關系進行初步分析，為類似研究提供一定參考。

1 標準流程基本理論

1.1 標準作業流程概念及發展過程

標準作業流程即SOP(Standard Operating Procedure)，是將某一事件的標準操作步驟和要求以統一的格式描述出來，用來指導和規范日常工作。標準作業流程大致可分為形成、發展以及成熟3個階段，標準作業流程發展過程見圖1。

(1)第一階段是流程的形成階段。現代意義上的標準作業流程是在近代社會形成的，大規模的機械化生產為標準作業流程的發展和成熟奠定了物質基礎。標準作業流程理論創始人是被稱為“科學管理之父”的美國著名管理學家泰勒，他在大量生產試驗的基礎上，提出并逐漸完善了科學管理和標準化思想。

(2)第二階段是流程的發展階段。20世紀中葉，特別是第二次世界大戰結束以后，標準作業流程的理論與實踐已經進入了成熟期，出現了流程研究的專業人員和專業機構，其在各行各業中的應用已經相當普及。標準作業流程的制定、修改、審批過程也發展得十分規范。

(3)第三階段是流程的成熟階段。標準作業流程目前已經在高科技領域，如航空航天、生物工程、智能機器人、核能技術等領域得到廣泛應用，這使得當前標準作業流程中使用的工具越來越現代化、科技含量越來越高、技術手段也越來越有創新性。

圖1 標準作業流程發展過程

1.2 SOP的作用

(1)保障安全。在SOP的制定過程中，充分考慮了作業過程中可能出現的不安全行為以及不安全狀態等危險因素，在作業步驟和作業內容中進行了消除和避免，使員工有章可循，降低了作業風險，保障了生產安全。

(2)提高作業效率。SOP是一種最優化的作業程序，按照規范和程序進行作業，在保證作業質量的前提下，減少了無效作業時間，避免了消耗和浪費，同時提高了設備開機率，降低了設備故障率，提高了作業效率。

(3)有效管理。SOP通過明確作業任務，能夠強化員工的執行力， 同時也可以通過SOP實現量化考核和管理，是一種有效的現場管理工具。

(4)固化經驗。SOP將生產作業中積累的經驗做法以文字形式進行固化，避免了企業因人員流失而造成的技術斷層，保護了企業利益。

(5)知識共享。SOP將生產經驗以標準文件的形式進行固化，便于分享和交流，提高了學習和培訓效果。

(6)樹立形象。SOP為企業占領行業的制高點提供了強有力的工具，能夠實現“一流企業做標準”的戰略目標，可以為企業樹立良好的形象。

1.3 SOP與規程、規范和標準的關系

SOP與規程、規范和標準的關系見圖2。從整體來看，SOP與規程、規范和標準一樣，都是企業實現規范化、標準化的管理工具，兩者相對獨立，在實際應用過程中，兩者可以有機結合，共同構成企業標準化管理體系。從應用效果來看，SOP與規程、規范和標準一樣，都需要卓越執行作為基礎才能真正發揮作用，因此輔以針對性的管理措施，才能保證SOP的落地和應用。

從制定過程來看，SOP的制定除了依據已有的作業或操作經驗外，還必須符合國家的相關安全規程、技術標準、技術規范等。SOP包含的具體操作步驟、操作說明、相關表格和作業表單等的編寫，都必須以規程、規范和標準為依據。因此，SOP與規程、規范和標準緊密聯系，并未違反或超出規程、規范或標準規定的相關要求和范圍。

從作用方式看，SOP規定了某一具體作業的操作步驟和操作要求，解決了“如何做”的問題，而規程、規范和標準一般是提出相關作業要達到的最低要求，解決了作業的“底限”問題。因此，規程、規范及標準是作業的“紅線”，是不能逾越的；而SOP是實現安全高效作業的捷徑。

圖2 標準作業流程與規程、規范和標準的關系

2 煤礦崗位標準作業流程體系內容

2.1 煤礦崗位標準作業流程內涵

煤礦崗位標準作業流程是根據煤礦多年生產實踐經驗，將煤礦崗位完成既定任務的標準操作步驟和要求以流程的格式描述出來，對作業環節的關鍵點進行細化和量化，以指導和規范日常作業。其核心是運用流程管理理念，規范員工的作業行為，實現安全高效生產，其定位在一線作業層級。煤礦崗位標準作業流程主要文件包括流程圖和作業工單。流程圖是將作業的主要步驟用特定的邏輯符號和箭頭連接，用以表示具體作業的主要內容、先后順序、作業人員等相關信息。作業工單是流程圖的詳細說明，內容包括：序號、流程步驟、作業內容、作業標準、相關制度、作業表單、作業人員、危險源及風險后果提示。典型的煤礦崗位標準作業流程圖和作業工單見圖3和表1。

圖3 超前支護標準作業流程圖

煤礦崗位標準作業流程按照井工、露天、洗選裝車三大類別進行編制，各類別又分為若干專業，其目錄結構見圖4。煤礦崗位標準作業流程總計2819項，涉及崗位281個，其中井工礦1577項，包含了采煤、掘進、機電運輸、“一通三防”及地質測量等專業；露天礦737項，包含了采裝、穿爆、排土及輔助、運輸等專業；洗選裝車495項，包含了采制化、分選、運輸、篩分破碎、脫水等專業。除以上三大類別外，新版流程根據現場使用需求，另外編制了 10項安全檢查類標準作業流程，擴展了煤礦崗位標準作業流程的內涵。

需要指出的是，在煤礦崗位標準作業流程編制過程中充分考慮了現場的實際使用情況，每個流程均是由現場人員根據使用需求提出的，再經班組、科室、礦廠、子分公司、集團公司逐級審核，最終形成標準作業流程，同時調動了全行業的專家力量，確保煤礦崗位標準作業流程的普適性。除了結合現場的實際使用需求外，煤礦崗位標準作業流程還充分利用了煤礦安全風險預控體系成果，根據辨識的危險源，對相應流程的作業步驟、作業內容和作業標準進行了修改和完善，將危險源在流程中進行了消除和避免，實現了兩大體系的有機融合。煤礦崗位標準作業流程共融合危險源5萬多條，進一步提高了流程的安全性和全面性，同時也使得煤礦安全風險預控管理體系得到了有效落地。

煤礦崗位標準作業流程并非固定不變的，會根據標準和規范的修編、設備的更新換代、現場具體使用效果等進行及時的修訂和增補，確保煤礦崗位標準作業流程的時效性。

表1 超前支護標準作業工單示例

圖4 神華煤礦崗位標準作業流程目錄結構圖

2.2 煤礦崗位標準作業流程管理系統

為了滿足流程的共享、學習、培訓、考核、編制以及審批等應用及管理需求，在編制煤礦崗位標準作業流程的同時開發了流程管理系統，實現了Web端和移動端應用，為流程提供了便捷、高效的信息支撐。

煤礦崗位標準作業流程管理系統按照不同層面的需求進行研發，其中集團層面主要是規范、指導和管理流程整體業務；煤炭分公司、煤礦(廠)層面主要是流程的執行、應用和評價；區隊、班組層面主要是流程的學習、使用和反饋，流程管理系統的功能架構見圖5。

圖5 煤礦崗位標準作業流程管理系統功能架構

煤礦崗位標準作業流程管理系統包括7個一級功能模塊和30個二級功能模塊。按照流程的“編、審、發、學、用、評”的閉環管理環節依次設置流程管理、流程宣貫、流程執行、流程評價、我的主頁、系統管理以及移動應用等一級功能模塊， 再根據流程應用和管理范圍界定設置下一級功能，如流程宣貫功能模塊的子菜單包括了流程學習、流程查詢、在線交流以及流程培訓，將流程宣貫和學習等相關功能進行集中設計，方便使用和維護。

2.3 煤礦崗位標準作業流程數據庫系統

煤礦崗位標準作業流程的數據庫采用Aris軟件進行管理。Aris是一款專業的流程管理平臺，其內置了豐富的流程建模圖形和工具，可根據實際業務需求選擇相應的流程模型；同時Aris還具有海量存儲的功能，可以將任一流程以數據形式進行存儲，兼具編制工具與數據庫功能。由于Aris可以將相同的流程元素進行關聯，如流程中的作業人員、制度信息、表單等，在進行流程編制時可以隨時批量修改和刪減，極大提高了流程編制效率。

Aris也提供了豐富的接口，可以與流程管理系統進行無縫連接，實現流程庫數據讀取、查詢等功能的集成，方便使用和管理；同時Aris還提供了導出功能，所有存儲的流程圖和流程工單都可以導出為電子文件，方便共享和學習。煤礦崗位標準作業流程數據庫目錄結構按照圖4所示的結構進行設置，能夠快速定位，方便查找和修改。

3 煤礦崗位標準作業流程的推廣應用效果

自煤礦崗位標準作業流程編制以來，已在原神華集團所屬的91處礦(廠)、近5萬人中得到了應用，對流程推廣前后的事故數量、“三違”數量、技術人員數量、作業時間等進行了統計和對比，見圖6、圖7、圖8和圖9。

圖6 歷年事故數量統計

圖7 歷年三違數量統計

圖8 流程推廣前后部分作業時間對比

圖9 流程推廣前后職稱人數統計情況(神東集團)

由圖6和圖7可知，流程推廣后每年事故數量由2013年前的30～40起下降至2013年后的10～20起，下降50%～67%，事故數量顯著降低；三違數量由2012年的373次下降至2013年的236次，2014年進一步下降至222次，2015年上半年僅有78次，下降顯著。可見，煤礦崗位標準作業流程規范了員工作業，能夠有效控制和減少人的不安全行為，從根本上減小了事故發生的概率，提高了安全保障程度。

由圖8可知，流程推廣后現場各項作業時間均顯著減少，如更換輸煤系統輥筒用時由6 h下降至2 h、更換電鏟風機用時由2 h下降至1 h、吊裝電鏟斗桿用時由8 h下降至4 h，可見流程優化了員工作業程序，提高了員工技能操作水平，減少了無效作業時間，避免了消耗和浪費，從而有效提高了生產效率。

由圖9可知，流程推廣后技術崗位人才顯著增多，如高級技師由5人增加至35人、高級工由175人增加至579人、中級工由433人增加至878人，可見流程發揮了其知識共享的作用，提高了培訓和學習效果，縮短了人才培養周期，解決了人才流失所導致的技術流失問題，同時培養了一批復合型崗位人才，提高了企業人才競爭力。

煤礦崗位標準作業流程除了具有以上作用外，在實際使用過程中，還能減小設備故障率、降低設備損耗、提高現場管理水平等，推動了礦井質量標準化工作的整體提升，促進了煤礦精益化管理。

4 標準作業流程與人工智能的關系

4.1 人工智能的定義及應用

人工智能(Artificial Intelligence)是指使用機器代替人類實現認知、識別、分析、決策等功能，其本質是對人的意識與思維的信息過程的模擬。人工智能經過60多年的發展進入了新的階段，在移動互聯網、物聯網、大數據等新技術的驅動下，AI能學習，能與用戶交流，變得更像人。

目前，人工智能已經在農業、教育、醫療、國防等行業得到深入應用，從應用的細分領域看主要集中在深度學習、機器學習、自然語言處理、計算機視覺、圖像識別、手勢控制、虛擬私人助手、智能機器人、推薦引擎和協助過濾算法、情境感知計算、語音翻譯、視頻內容自動識別等。例如百度公司開發的自動駕駛系統，在減少事故、 減少擁堵、節約時間、節能降耗方面有著巨大優勢；公安、金融、機場、地鐵、邊防口岸等重要領域采用的人臉識別系統，極大提高了安全防護能力；谷歌公司研發的AlphaGo圍棋機器人曾戰勝了15位圍棋世界冠軍，連續60局無一敗績，引起了世界轟動。人工智能的應用已極大地改變生活和工作模式，甚至顛覆人類的認知，具有巨大的發展潛力。

4.2 我國新一代人工智能政策

2017年7月8日，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，文件指出人工智能已經進入新的發展階段，新一代人工智能相關學科發展、理論建模、技術創新、軟硬件升級等整體推進，正在引發鏈式突破，推動經濟社會各領域從數字化、網絡化向智能化加速躍升。人工智能成為國際競爭的新焦點、經濟發展的新引擎，帶來社會建設的新機遇和新挑戰。同時，文件還提出了人工智能發展的總體要求和重點任務。

2017年12月，工信部發布了《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃(2018-2020年)》，它是對《新一代人工智能發展規劃》的補充，詳細規劃了人工智能在未來3年的重點發展方向和目標，每個方向的目標都進行了非常細致的量化。

截至2018年3月，全國31省市中已有15個發布了人工智能規劃，其中有12個制定了具體的產業規模發展目標。另外，還有27個省市在“互聯網+”規劃中提及人工智能、22個省市在戰略新興產業規劃中設置了“人工智能專項”、19個省市在大數據規劃中提及人工智能、9個省市在科技創新規劃中設置了“人工智能章節”。我國人工智能戰略規劃已逐步拓展開來。

4.3 標準作業流程與人工智能的關系

標準作業流程與人工智能聯系緊密，從人工智能需求分析、技術研發到人工智能的應用和升級都離不開標準作業流程。標準作業流程與人工智能的關系主要體現在兩個方面。首先，標準作業流程是人工智能應用和發展的基礎。人工智能的目標是實現機器的“人類思維”邏輯，在適當條件下盡可能代替人力作業，同時發揮機器高效運算的優勢，提高勞動和作業效率，節省更多人力資源。而實現這一目標的前提是要理清作業流程。由于目前人工智能的局限性，還無法形成自主“思維”，對于具有較強邏輯性的作業和勞動，還不能形成合理的作業流程。因此，人工智能的應用需要借助標準作業流程的邏輯關系、作業內容以及作業要求等相關內容，在標準作業流程的框架下實現各類場景應用。其次，標準作業流程是人工智能的技術支撐。人工智能計算機軟件和程序編制是人工智能的核心之一，從軟件編制的流程來看，無論是需求分析、軟件功能設計、軟件總體架構、算法實現、軟件測試等都與標準作業流程密切相關，軟件本質也是一種“標準化程序”，其編制和運行都嚴格遵循邏輯順序和技術標準，在人工智能研發過程中引入標準作業流程思維和方法，將進一步提升人工智能開發速度和質量。

5 結語

經過近5年的發展，崗位標準作業流程已較為成熟和完善，得到了廣大煤炭 從業人員，尤其是一線員工的高度認可，其以流程為核心，真正實現了規范和指導員工作業，由“要我安全”向“我要安全”轉變，在實際生產中取得了良好的應用效果，值得全行業推廣和應用。開展崗位標準作業流程既符合國家要求，也是企業保障安全、降本增效的有效手段。隨著人工智能新時代的到來，崗位標準作業流程必將顯示其基礎性工作的巨大價值，同時也必然面臨著新的挑戰，堅持運用和發展崗位標準作業流程，是迎接人工智能時代的有效措施。