李偉博

摘 要：根據(jù)黃驊港一至四期煤炭碼頭的生產(chǎn)管理需求優(yōu)化現(xiàn)有的生產(chǎn)、財(cái)務(wù)、辦公和機(jī)電管理流程，提出管控一體化系統(tǒng)的解決方案。通過管控一體化系統(tǒng)建設(shè)來提高管理水平，改造并優(yōu)化相關(guān)系統(tǒng)，為建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化新型港口探索有效的方法。管控一體化系統(tǒng)正式運(yùn)行3年多時(shí)間，實(shí)踐證明，管控一體化系統(tǒng)是國內(nèi)煤炭碼頭信息化建設(shè)一次有益的探索和嘗試，也是一個(gè)良好的示范和參考。

關(guān)鍵詞：管控一體化系統(tǒng)；港口信息化；自動(dòng)控制；煤碼頭

中圖分類號：U693 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.061

1 研究意義

神華黃驊港自2001年底正式運(yùn)營后，裝卸生產(chǎn)效率、全員勞動(dòng)生產(chǎn)率、港機(jī)設(shè)備完好率始終保持國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平，安全形勢始終處于良好狀態(tài)，吞吐量每年以千萬噸級跨越增長，呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的競爭實(shí)力和發(fā)展勢頭。經(jīng)過15年的發(fā)展建設(shè)，吞吐量進(jìn)一步增加，粗放式的管理模式已經(jīng)不能滿足公司的發(fā)展需要，而精細(xì)化管理是公司目前發(fā)展的內(nèi)在需求。以高精準(zhǔn)的生產(chǎn)管控實(shí)現(xiàn)效率最大化，提高公司的自動(dòng)化水平，為推動(dòng)黃驊港實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)作業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 黃驊港煤碼頭工藝流程特點(diǎn)

黃驊港一、二、四期煤碼頭均采用傳統(tǒng)的工藝布局模式，其卸車作業(yè)生產(chǎn)過程為：火車—翻車機(jī)—轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶—堆場；裝船作業(yè)生產(chǎn)過程為：堆場—取料機(jī)—轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶—裝船機(jī)—船舶；直接換裝作業(yè)生產(chǎn)過程為：火車—翻車機(jī)—轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶—裝船機(jī)—船舶。

煤三期采用了新型的筒倉工藝流程，煤三期裝卸工藝的特點(diǎn)是：①采用先進(jìn)的裝卸工藝流程和筒倉封閉堆存，減少設(shè)備數(shù)量，縮短設(shè)備的維修、保養(yǎng)時(shí)間，以提高作業(yè)效率。②改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，建立“一中心兩單元”的生產(chǎn)操作模式。打破以往煤炭碼頭純粹以中控室為操控中心和露天堆存的傳統(tǒng)的工藝流程模式，采用兩級調(diào)度，繼續(xù)翻堆作業(yè)和裝船作業(yè)，換用筒倉堆存模式。加強(qiáng)中樞管理，保留中控調(diào)度，負(fù)責(zé)對當(dāng)班計(jì)劃的分解、現(xiàn)場作業(yè)的統(tǒng)籌安排（包括實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場生產(chǎn)，協(xié)調(diào)維修、組織故障排查）和作業(yè)流程分派；流程指令操作層下放至翻控室操控人員和裝船機(jī)司機(jī)，由其負(fù)責(zé)具體流程皮帶的啟停、翻堆和裝船作業(yè)，減少生產(chǎn)指令反饋環(huán)節(jié)，縮短指令時(shí)間，優(yōu)化作業(yè)過程，提高作業(yè)效率。

整個(gè)港口的生產(chǎn)作業(yè)可以劃分為兩大單元：①外部信息，包括車船信息、銷售信息、煤種信息和自然氣象等；②內(nèi)部生產(chǎn)的組織和運(yùn)行，包括計(jì)劃編排、煤車、船舶進(jìn)出港、卸車作業(yè)和裝船作業(yè)、筒倉堆存與生產(chǎn)維修。所有這些項(xiàng)目的執(zhí)行都要經(jīng)過中控人員的操作。但是，黃驊港的生產(chǎn)實(shí)行的是兩級調(diào)度，中控人員既是生產(chǎn)的組織者，又是操作者，同時(shí)，他們肩負(fù)著三班計(jì)劃的分解工作。為了提高生產(chǎn)效率，減少指令回饋的次數(shù)，以便生產(chǎn)的順暢組織，在煤一期和煤二期的基礎(chǔ)上，對煤三期實(shí)行流程再造，通過管控系統(tǒng)建立“一中心兩單元”的生產(chǎn)操作模式?！耙恢行摹睘橹锌厥?，負(fù)責(zé)計(jì)劃分解、流程分派和直裝流程的組織；“兩個(gè)單元”分別是翻控室和裝船機(jī)，它們分別負(fù)責(zé)卸車作業(yè)和裝船作業(yè)的組織、實(shí)施。該模式的優(yōu)點(diǎn)是減少了計(jì)劃與執(zhí)行的溝通環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)緊湊的生產(chǎn)組織，減少了因?yàn)橹噶顐鬟f失誤造成船舶超載、機(jī)械損毀、人身損害等嚴(yán)重的安全和貨運(yùn)質(zhì)量事故。

在實(shí)際工作過程中，該工藝的計(jì)劃流程如圖1所示。

3 黃驊港煤碼頭管控一體化系統(tǒng)總體方案

3.1 管控一體系統(tǒng)構(gòu)建目標(biāo)

管控一體化系統(tǒng)應(yīng)建立在以管控中心為核心的生產(chǎn)實(shí)時(shí)調(diào)度控制體系、以優(yōu)質(zhì)服務(wù)為宗旨的客戶服務(wù)體系、企業(yè)資產(chǎn)、設(shè)備管理體系、科學(xué)統(tǒng)計(jì)分析為依據(jù)的經(jīng)營決策體系上，從而建立精準(zhǔn)計(jì)劃制訂、作業(yè)指令分解、動(dòng)態(tài)監(jiān)控布設(shè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和分析、計(jì)劃優(yōu)化等閉環(huán)運(yùn)行機(jī)制?；谧鳂I(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工作規(guī)則，構(gòu)建智能化管理模型，運(yùn)用先進(jìn)的現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)為自動(dòng)作業(yè)提供保障。這樣做，能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的工業(yè)控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)管理、控制一體化，整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)工序透明，最終實(shí)現(xiàn)管理指導(dǎo)生產(chǎn)，并將生產(chǎn)數(shù)據(jù)反饋給管理系統(tǒng)。在獲取生產(chǎn)流程所需信息的基礎(chǔ)上，將分散的管理決策系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)等有機(jī)地集成起來，綜合運(yùn)用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、生產(chǎn)工藝技術(shù)和現(xiàn)代管理科學(xué)，從作業(yè)過程的全局出發(fā)，通過對裝卸作業(yè)過程中所需的各種信息的集成，集控制、監(jiān)測、管理、優(yōu)化、決策、調(diào)度、經(jīng)營于一體，形成一個(gè)能適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境需求的高質(zhì)量、總體最優(yōu)、高效益、高柔性的現(xiàn)代化企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。管控一體系統(tǒng)框架如圖2所示。

3.2 管控一體化系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

管控一體化系統(tǒng)主要分為管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大模塊。管理系統(tǒng)主要包括負(fù)責(zé)裝卸生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃管理、調(diào)度管理、實(shí)績管理、貨場管理、設(shè)備管理、統(tǒng)計(jì)查詢、商務(wù)管理、其他功能管理等八大模塊。生產(chǎn)管理系統(tǒng)通過業(yè)務(wù)合同、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)作業(yè)、生產(chǎn)監(jiān)控等環(huán)節(jié)，結(jié)合管控一體化平臺，實(shí)時(shí)傳遞生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，這是港口信息化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)，也可以利用管控平臺為控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵信息，實(shí)現(xiàn)管理優(yōu)化生產(chǎn)，生產(chǎn)促進(jìn)管理，提高黃驊港的生產(chǎn)業(yè)務(wù)水平。實(shí)績管理包括指令管理、流程管理、堆場動(dòng)態(tài)管理、PLC自制指令管理、停機(jī)事件管理、中控崗位操作日志管理。數(shù)據(jù)采集與處理功能為通過網(wǎng)絡(luò)和I/O端采集了大量的現(xiàn)場信息，為流程自動(dòng)控制、監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)管理系統(tǒng)的運(yùn)行提供了依據(jù)。

在工作過程中，控制系統(tǒng)主要用于接收管理系統(tǒng)流程任務(wù)，而工藝流程控制功能包括流程的選擇與接收、流程的自動(dòng)啟停、流程故障處理、流程在線切換、流程互鎖、流量監(jiān)控和故障判斷等。

4 黃驊港務(wù)公司生產(chǎn)管控一體化實(shí)現(xiàn)構(gòu)架

如圖3的管控系統(tǒng)構(gòu)架所示，管控一體化需要的硬件有智能設(shè)備、通訊設(shè)備和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)群。智能設(shè)備是指應(yīng)用于大機(jī)、堆場、皮帶、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、轉(zhuǎn)接機(jī)房等生產(chǎn)設(shè)備上的，用于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集和自動(dòng)識別的設(shè)備；通訊設(shè)備是指把智能設(shè)備識別和采集的數(shù)據(jù)通過有線或無線的方式傳遞到計(jì)算機(jī)群的設(shè)備；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)群是指記錄、存儲、處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和識別數(shù)據(jù)，通過通訊設(shè)備實(shí)時(shí)對智能設(shè)備進(jìn)行反饋，達(dá)到自動(dòng)調(diào)控大機(jī)等設(shè)備作業(yè)的系統(tǒng)。在具體工作中，按照其功能，可以分為以下4個(gè)環(huán)節(jié)：①現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動(dòng)化獲取，比如取料機(jī)的實(shí)時(shí)取料量，智能測溫設(shè)備提供的堆場各個(gè)垛位的實(shí)時(shí)溫度，各大機(jī)的準(zhǔn)確位置等。②對于傳輸信道，要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩?，使前方信息能夠迅速到達(dá)ERP平臺的各個(gè)終端，有權(quán)限的人員都能看到這些數(shù)據(jù)。③基于一個(gè)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)庫的記錄、存儲和分析。借助生產(chǎn)管控一體化這個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫，既可以看到生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，又可以通過分析存儲的歷史數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)得到類似泊位利用率、裝船機(jī)利用效率和噸煤耗電量等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。如果需要，可以采取曲線和圖表的形式實(shí)時(shí)自動(dòng)顯示，它與股票交易界面一樣。④自動(dòng)化調(diào)節(jié)控制和識別。比如，智能測溫電纜測到某個(gè)筒倉的溫度超標(biāo)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就可以自動(dòng)向筒倉降溫系統(tǒng)發(fā)出指令降溫。這類似于空調(diào)和電熱水器自動(dòng)調(diào)溫。

4.1 生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)

生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)覆蓋商務(wù)、計(jì)劃、調(diào)度、作業(yè)、結(jié)算計(jì)費(fèi)、實(shí)時(shí)處理等全過程。其關(guān)鍵是強(qiáng)調(diào)整個(gè)生產(chǎn)過程的優(yōu)化，它需要收集生產(chǎn)過程中大量的實(shí)績數(shù)據(jù)，并對其作相應(yīng)的處理。公司內(nèi)部人員和相關(guān)單位人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問本系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的錄入和查詢。

4.2 生產(chǎn)控制系統(tǒng)

生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要用于接受管理系統(tǒng)流程的任務(wù)，工藝流程控制功能包括流程的選擇與接收、流程的自動(dòng)啟停、流程故障處理、流程在線切換、流程互鎖、流量監(jiān)控和故障判斷等。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，預(yù)警提示功能會向系統(tǒng)提供報(bào)警信息。

5 煤碼頭管控一體化實(shí)現(xiàn)的主要管理模塊

5.1 計(jì)劃管理

5.1.1 查詢看板

任何崗位都可以根據(jù)需要和權(quán)限查詢?nèi)魏螘r(shí)間段的生產(chǎn)作業(yè)歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)綜合加工、分析過的信息，能夠自動(dòng)生成生產(chǎn)計(jì)劃，自動(dòng)分配計(jì)劃到各生產(chǎn)部門。系統(tǒng)做到記錄留痕，并對計(jì)劃的變更做出包括變更人員、時(shí)間、原因等的記錄，以供查詢。

5.1.2 自動(dòng)生成卸車計(jì)劃

管控系統(tǒng)根據(jù)集團(tuán)產(chǎn)運(yùn)銷協(xié)同系統(tǒng)提供的車次、煤種、貨票噸等進(jìn)車信息，結(jié)合堆場堆存、筒倉信息、船舶信息、設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)生成卸車計(jì)劃，計(jì)劃員根據(jù)集疏港、堆存和港機(jī)設(shè)備維修情況、天氣、船舶需求等其他情況進(jìn)行合理的調(diào)整，進(jìn)一步優(yōu)化卸車計(jì)劃，

5.1.3 自動(dòng)生成裝船計(jì)劃

管控系統(tǒng)根據(jù)集團(tuán)產(chǎn)運(yùn)銷協(xié)同系統(tǒng)提供的船名、貨主、煤炭指標(biāo)要求、配煤比例、船舶流向等信息和船舶代理公司提供的船名、航次等信息，結(jié)合堆場、筒倉堆存信息、港機(jī)設(shè)備維修情況自動(dòng)生成裝船計(jì)劃，計(jì)劃員根據(jù)集疏港、堆存及設(shè)備、天氣等其他情況進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步優(yōu)化裝船計(jì)劃。

5.1.4 提供維修計(jì)劃管理

維修計(jì)劃分為港機(jī)計(jì)劃維修、突發(fā)性故障維修和不影響作業(yè)的日常穿插檢修、保養(yǎng)，以實(shí)現(xiàn)港機(jī)設(shè)備維修與裝卸生產(chǎn)作業(yè)間隙的有機(jī)結(jié)合。

5.1.5 計(jì)劃變更系統(tǒng)留痕功能

結(jié)合生產(chǎn)和設(shè)備的實(shí)際情況，計(jì)劃員或者當(dāng)班值班主任可以變更計(jì)劃，系統(tǒng)留痕，記錄變更人員時(shí)間和原因，以供相關(guān)人員查詢。

5.1.6 自動(dòng)分配計(jì)劃任務(wù)

這項(xiàng)內(nèi)容此處不再贅述。

5.1.7 計(jì)劃鎖定功能

待計(jì)劃生成后，要通過管理網(wǎng)傳遞至控制網(wǎng)，在控制網(wǎng)鎖定相關(guān)設(shè)備，為系統(tǒng)推薦流程做前期工作，并降低實(shí)際操作中人為因素犯錯(cuò)的概率。

5.2 調(diào)度管理

結(jié)合GPS全球定位系統(tǒng)、VTS導(dǎo)航系統(tǒng)、產(chǎn)運(yùn)銷系統(tǒng)和T.MIS系統(tǒng)的相關(guān)信息，管控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和手工錄入提供車、船進(jìn)出港作業(yè)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測，將車船相關(guān)信息接入門戶網(wǎng)站，以保證車、船狀態(tài)的實(shí)時(shí)查詢。

在車船調(diào)度生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，需要及時(shí)采集各類數(shù)據(jù)，并生成各類相關(guān)報(bào)表，記錄影響作業(yè)過程中非正常作業(yè)狀態(tài)的因素。

5.3 實(shí)績管理

生產(chǎn)模式采用兩級調(diào)度模式，中控是現(xiàn)場裝卸作業(yè)的中樞系統(tǒng)，但是，具體的裝卸生產(chǎn)由兩端發(fā)起、執(zhí)行。在操作過程中，要加強(qiáng)中樞管理，由其負(fù)責(zé)對當(dāng)班計(jì)劃的分解、現(xiàn)場作業(yè)的統(tǒng)籌安排和作業(yè)流程分派。

計(jì)劃管理通過管理層對控制層的設(shè)備進(jìn)行鎖定管理，管控系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化推薦，為中控調(diào)度員的計(jì)劃分解工作和最優(yōu)流程選擇提供參考。同時(shí)，實(shí)行指令反饋記錄和操作留痕統(tǒng)計(jì)。

5.4 貨場管理

根據(jù)港口動(dòng)態(tài)生產(chǎn)作業(yè)等信息，系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)生成堆場場存數(shù)量動(dòng)態(tài)圖，實(shí)時(shí)提供堆場數(shù)據(jù)狀態(tài)畫面和堆場數(shù)據(jù)調(diào)整記錄。

5.5 設(shè)備管理

設(shè)計(jì)出反映出港口設(shè)備的相關(guān)信息，能夠?qū)崿F(xiàn)EAM（ERP）系統(tǒng)傳至管理層的功能。

5.6 統(tǒng)計(jì)查詢

統(tǒng)計(jì)查詢主要包括以下幾點(diǎn)：①生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表和生產(chǎn)指標(biāo)。生產(chǎn)作業(yè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)包括貨物吞吐量等港口裝卸工作量指標(biāo)，船舶、車輛、工人的裝卸效率指標(biāo)，車輛、船舶在港停時(shí)指標(biāo)，泊位、庫場、機(jī)械等設(shè)施設(shè)備的運(yùn)用指標(biāo)等。②計(jì)劃兌現(xiàn)率。③設(shè)備完好率。④電能利用率。⑤人機(jī)工效，即單人工效、單機(jī)工效。

5.7 商務(wù)管理

商務(wù)管理的主要作用是：①實(shí)時(shí)采集拖輪主機(jī)的啟停時(shí)間，按照日月季年的要求分類列出運(yùn)行時(shí)間中的工作時(shí)間和檢修時(shí)間等。②由拖輪作業(yè)人員錄入和設(shè)備自動(dòng)采集的信息。③管理對流動(dòng)機(jī)械。錄入和統(tǒng)計(jì)港口費(fèi)率、費(fèi)用明細(xì)，及時(shí)掌握船舶和相關(guān)單位的收費(fèi)情況。④電廠費(fèi)用結(jié)算可自動(dòng)采集。⑤通過采集拖輪運(yùn)行時(shí)間對應(yīng)其工作內(nèi)容結(jié)算拖輪使用費(fèi)。⑥根據(jù)塊煤篩分系統(tǒng)的指示作業(yè)。

管控一體化系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試階段，在一至四期煤碼頭正式運(yùn)行后，實(shí)踐證明，其在煤炭碼頭裝卸生產(chǎn)作業(yè)管理和控制系統(tǒng)中運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高，各個(gè)監(jiān)控畫面清晰明了，能很好地監(jiān)視和控制作業(yè)現(xiàn)場，提高了裝卸作業(yè)的安全性和工作效率。各個(gè)生產(chǎn)過程環(huán)環(huán)相扣，提高了生產(chǎn)組織的安全性和可控性。管控一體化系統(tǒng)采用先進(jìn)、合理、優(yōu)化的方式提高了運(yùn)作效率和管理效率，進(jìn)而大大提高了生產(chǎn)力。采用該系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了黃驊港煤碼頭運(yùn)營中各類信息的實(shí)時(shí)共享，簡化了工作流程、規(guī)范操作，還打破了原有的港口物流模式。在現(xiàn)代港口競爭因素多元化、港口腹地經(jīng)濟(jì)貿(mào)易化和港口競爭激烈的今天，優(yōu)化整個(gè)港口的生產(chǎn)作業(yè)過程，能大大提高公司的管理水平，提高港口服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平，為強(qiáng)化整體競爭實(shí)力提供重要手段，從而為神華集團(tuán)和港務(wù)公司創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。

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〔編輯：白潔〕