周 權(quán) 初曉明 駱文武 張生祥

（浙江交投嵊興礦業(yè)有限公司）

隨著礦物資源的貧化和人力成本的不斷上升，為提高生產(chǎn)效率降低運(yùn)營成本，礦山骨料加工行業(yè)企業(yè)已經(jīng)著手逐步向數(shù)字化轉(zhuǎn)型［1-8］，浙江某玄武巖礦山以數(shù)字虛擬化技術(shù)、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)作為技術(shù)支撐，完成企業(yè)數(shù)字化云平臺的建設(shè)，并定制生產(chǎn)調(diào)度管理、設(shè)備管理、安全管理等云服務(wù)應(yīng)用，以期幫助企業(yè)完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并為企業(yè)帶來可觀的效益回報，對礦山智能化建設(shè)具備借鑒意義。

1 企業(yè)云平臺搭建

早期的企業(yè)軟件平臺及數(shù)據(jù)中心均采用托管型服務(wù)，即服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲等設(shè)備均由各不同系統(tǒng)廠家提供，導(dǎo)致硬件投入量、維護(hù)量大，設(shè)備利用率不足等情況發(fā)生。該礦業(yè)公司數(shù)據(jù)中心采用一整套虛擬化解決方案搭建企業(yè)軟件云平臺，將智能礦山建設(shè)過程中的應(yīng)用服務(wù)部署到虛擬化的高性能物理服務(wù)器上，達(dá)到高可靠度和自動化運(yùn)維的目標(biāo)，為骨料生產(chǎn)加工和企業(yè)管理提供可視化分析決策支撐平臺。

1.1 云平臺邏輯架構(gòu)

建設(shè)的云平臺由虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)層、集成開發(fā)平臺和系統(tǒng)應(yīng)用3層架構(gòu)組成，平臺構(gòu)筑建設(shè)虛擬計算資源池、虛擬存儲資源池、虛擬網(wǎng)絡(luò)資源池、虛擬安全資源池，完成各類資源的池化管理，有效提升數(shù)據(jù)及資源利用率，對平臺內(nèi)數(shù)據(jù)及資源進(jìn)行資源共享管理，邏輯架構(gòu)如圖1所示。

1.2 云平臺虛擬化技術(shù)

云平臺數(shù)據(jù)中心采用虛擬化設(shè)計，應(yīng)用云操作系統(tǒng)完成虛擬化數(shù)據(jù)管理，以提高企業(yè)數(shù)據(jù)中心管理效率和系統(tǒng)安全，實現(xiàn)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全設(shè)備虛擬化、池化管理和使用。云平臺采用虛擬化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)方案采用扁平化的二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，相對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加簡化、安全和高效，整體網(wǎng)絡(luò)劃分為接入?yún)R聚層、核心層，核心交換機(jī)承擔(dān)著核心層和匯聚層的雙重任務(wù)，以提高資源利用率。

2 礦山云服務(wù)應(yīng)用

傳統(tǒng)的礦山管理，大都由不同廠家提供多套軟件完成各自管理任務(wù)，造成了功能重復(fù)、數(shù)據(jù)互通性差、管理協(xié)同能力不足等問題。在企業(yè)云平臺基礎(chǔ)上，采用易購工廠（eGoPlant）集成開發(fā)平臺，結(jié)合虛擬數(shù)據(jù)中心快速完成各子系統(tǒng)的功能建模和定向功能開發(fā)，為企業(yè)定制應(yīng)用層云服務(wù)，實現(xiàn)與其他企業(yè)廠商的系統(tǒng)無縫集成，云服務(wù)應(yīng)用包含7個核心服務(wù)應(yīng)用，分別為生產(chǎn)管理應(yīng)用、設(shè)備管理應(yīng)用、安全監(jiān)管應(yīng)用、能源管控應(yīng)用、質(zhì)量管理應(yīng)用、生產(chǎn)監(jiān)視應(yīng)用、智能決策應(yīng)用。

2.1 生產(chǎn)管理應(yīng)用

生產(chǎn)管理應(yīng)用為調(diào)度部門提供數(shù)據(jù)采集、工作記錄、事務(wù)管理、報表管理等功能，幫助調(diào)度人員自動采集現(xiàn)場生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)、匯總調(diào)度指令、編制調(diào)度日報，提高調(diào)度人員對現(xiàn)場生產(chǎn)信息的掌握能力、調(diào)度信息共享性。其核心功能：

（1）生產(chǎn)計劃管理。為生產(chǎn)計劃的制定、分解、執(zhí)行跟蹤、調(diào)整、考核等工作提供管理工具，代替現(xiàn)有的人工記錄、傳遞計劃數(shù)據(jù)的方式，在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的前提下提高人員的工作效率。

（2）生產(chǎn)執(zhí)行跟蹤。將生產(chǎn)中的計劃執(zhí)行跟蹤結(jié)果顯示給調(diào)度人員，將計劃與實際的完成比例、超前值等統(tǒng)計結(jié)果以柱狀圖、表格、曲線等形式展現(xiàn)給調(diào)度人員，及時發(fā)現(xiàn)問題逐級上報。

（3）作業(yè)數(shù)據(jù)匯總。將生產(chǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)總調(diào)的需求進(jìn)行匯總，通過參照方式直接獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，無需人工錄入，保證了數(shù)據(jù)的唯一性。

（4）生產(chǎn)調(diào)度看板。通過對采礦作業(yè)數(shù)據(jù)的采集和自身發(fā)生調(diào)度數(shù)據(jù)的匯總，形成公司調(diào)度報表，包括公司生產(chǎn)報表、設(shè)備作業(yè)率報表、計量統(tǒng)計表等，及時反映公司整體的生產(chǎn)運(yùn)營狀況。

2.2 設(shè)備管理應(yīng)用

設(shè)備管理應(yīng)用以優(yōu)化企業(yè)設(shè)備維護(hù)資源為目標(biāo)，實現(xiàn)設(shè)備的全生命周期管理。通過積極主動的預(yù)防性維護(hù)，基于監(jiān)測模型和監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)判設(shè)備是否運(yùn)行在最佳狀態(tài)，保證設(shè)備資產(chǎn)處于高可用性狀態(tài)，提高設(shè)備利用效率，設(shè)備管理應(yīng)用功能如圖2 所示，其核心功能：

（1）設(shè)備基礎(chǔ)管理包括設(shè)備名稱、編碼編號、位置結(jié)構(gòu)、供應(yīng)商、生產(chǎn)日歷等內(nèi)容。

（2）設(shè)備運(yùn)行管理結(jié)合了設(shè)備動態(tài)實時運(yùn)行信息，記錄各個設(shè)備開機(jī)、停機(jī)、故障、事故等過程數(shù)據(jù)。

（3）設(shè)備維修管理分為計劃性維修和非計劃性維修兩大類，計劃性維修工作是以標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，以一定周期進(jìn)行循環(huán)執(zhí)行的設(shè)備相關(guān)管理；非計劃性維修是故障發(fā)生后進(jìn)行的維修工作。

（4）備品備件管理包含備件采購管理、備件庫存管理、備件回收交舊管理、備件消耗跟蹤以及維修費(fèi)用管理等。

（5）KPI 報表統(tǒng)計分析根據(jù)設(shè)備管理的不同維度，設(shè)置不同類型的KPI 指標(biāo)分析報表和分析結(jié)果，為設(shè)備管理者提供設(shè)備建設(shè)投資依據(jù)。

2.3 安全監(jiān)管應(yīng)用

安全監(jiān)控管理應(yīng)用通過對風(fēng)險分級管控、隱患排查治理管理要求的數(shù)據(jù)整合，輔助管理者推進(jìn)雙重預(yù)防性工作機(jī)制在礦山落地生根（圖3），其核心功能：

（1）安全風(fēng)險管控工作由礦長全面負(fù)責(zé)，礦長通過該應(yīng)用，每月對重大安全風(fēng)險管控措施落實情況和管控效果進(jìn)行一次檢查分析、核實，分管負(fù)責(zé)人每旬組織對分管范圍內(nèi)月度安全風(fēng)險管控重點(diǎn)實施情況進(jìn)行一次檢查分析。

（2）礦山安全隱患排查采用閉環(huán)管理模式，安全監(jiān)管應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)全過程記錄隱患信息，并完成基于大數(shù)據(jù)的隱患分析，形成安全隱患企業(yè)自查—上報—管理監(jiān)督—企業(yè)整改—整改效果評價和反饋完整的閉環(huán)管理。

（3）管理信息標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)國家安監(jiān)總局規(guī)定，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)場管理的具體辦法，通過建立動態(tài)標(biāo)準(zhǔn)庫，實現(xiàn)對各類礦山安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)化、信息化管理，通過安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理信息系統(tǒng)的建設(shè)，改善礦山安全生產(chǎn)基本條件，切實保障礦山職工的生命安全和健康。

（4）應(yīng)急救援指揮建立應(yīng)急救援?dāng)?shù)據(jù)庫，實現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案、資源保障、應(yīng)急演練、應(yīng)急指揮的信息化管理，提高應(yīng)急響應(yīng)和處置能力。

2.4 能源管控應(yīng)用

能源管控應(yīng)用幫助企業(yè)實現(xiàn)能源調(diào)度的扁平化在線管理，優(yōu)化管理流程，實現(xiàn)生產(chǎn)過程局部節(jié)能，有效地減少能源浪費(fèi)，提高能源利用率，為企業(yè)的工藝優(yōu)化改造行為提供數(shù)據(jù)支撐，能源管控應(yīng)用功能結(jié)構(gòu)如圖4所示，該應(yīng)用主要功能：

（1）數(shù)據(jù)采集采用OPC 協(xié)議，基于SOAP 協(xié)議的數(shù)據(jù)服務(wù)總線，將礦區(qū)實時監(jiān)控系統(tǒng)采集變電站及關(guān)鍵線路點(diǎn)位的電量數(shù)據(jù)，形成能源檔案，方便顯示和分析能源數(shù)據(jù)。

（2）能源檔案管理系統(tǒng)支持對計量儀表信息設(shè)置和管理歸檔，包括設(shè)備基本信息、部門信息、采集頻率、表底維護(hù)，儀表更換維護(hù)等。

（3）能源計劃與實績管理通過采集能源信息，存入虛擬數(shù)據(jù)中心進(jìn)行匯總分析，根據(jù)歷史能源消耗數(shù)據(jù)及與產(chǎn)能的關(guān)系，結(jié)合下一年度或季度生產(chǎn)計劃，為下一階段的能源計劃制定提供數(shù)據(jù)支撐，減少能源消耗。

（4）平衡分析包括結(jié)算量、產(chǎn)量平衡分析與生產(chǎn)量、生產(chǎn)平衡分析，能源平衡分析以全礦或部門為平衡范圍，反映各種能源的來蹤去跡及各種能源的消費(fèi)構(gòu)成、加工轉(zhuǎn)換的投入和產(chǎn)出，體現(xiàn)出能量的平衡關(guān)系。

2.5 質(zhì)量管理應(yīng)用

產(chǎn)品檢驗和在線質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)分析是評估礦山生產(chǎn)情況、指導(dǎo)礦山生產(chǎn)的重要依據(jù)，質(zhì)量管理應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)檢化驗及檢斤計量數(shù)據(jù)的在線采集、存儲和共享，為上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)源，主要功能：

（1）質(zhì)量過程管理實時采集粒度儀等在線檢測儀表的實時數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中實時展現(xiàn)各工藝點(diǎn)的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，通過曲線圖可視化手段反映工藝質(zhì)量變化情況，幫助管理人員掌握生產(chǎn)情況，調(diào)整工藝參數(shù)，穩(wěn)定生產(chǎn)。

（2）質(zhì)量預(yù)警實時監(jiān)測在線質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，并與工藝標(biāo)準(zhǔn)對比，對數(shù)據(jù)超標(biāo)和異常趨勢進(jìn)行及時預(yù)警。

（3）質(zhì)量檢驗管理通過質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)的自動采集及在線傳遞實現(xiàn)數(shù)據(jù)不落地，并以此數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)提供數(shù)據(jù)分析功能，管理人員通過質(zhì)量分析工具進(jìn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)相關(guān)性分析，找到質(zhì)量問題的根源，質(zhì)量檢驗管理流程如圖5所示。

2.6 生產(chǎn)監(jiān)視應(yīng)用

該應(yīng)用為調(diào)度中心、企業(yè)管理者在辦公室能實時了解不同控制系統(tǒng)和企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況，生產(chǎn)監(jiān)視應(yīng)用功能如圖6所示，應(yīng)用監(jiān)視范圍涵蓋了生產(chǎn)、設(shè)備、安全、質(zhì)量、能源等各方面的重要信息，幫助生產(chǎn)管理者全面掌握生產(chǎn)情況，主要功能：

（1）工藝流程監(jiān)視結(jié)合礦山企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行流程，建立遠(yuǎn)程關(guān)鍵工藝流程監(jiān)視畫面，實時在線監(jiān)測重要生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，應(yīng)用以系統(tǒng)流程圖（設(shè)備形象聯(lián)系圖）的方式實時監(jiān)測生產(chǎn)線參數(shù)，直觀形象表達(dá)現(xiàn)場生產(chǎn)過程。

（2）設(shè)備和工藝參數(shù)監(jiān)視采集來自生產(chǎn)現(xiàn)場各類檢測儀表的數(shù)據(jù)，在工藝監(jiān)控畫面上實時顯示工藝參數(shù)變化情況，保障與現(xiàn)場即時檢測結(jié)果同步。

（3）生產(chǎn)綜合監(jiān)控預(yù)警通過圖、表等形式顯示工藝參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間的實時差異，對生產(chǎn)過程中重要的工藝監(jiān)測值設(shè)置預(yù)警閾值，當(dāng)監(jiān)測值超過預(yù)警閾值時，會預(yù)警提醒。

2.7 智能決策應(yīng)用

智能決策應(yīng)用依托企業(yè)云平臺，借助大數(shù)據(jù)與商業(yè)智能分析技術(shù)，以取得最佳經(jīng)營效益為目標(biāo)，對該礦山生產(chǎn)經(jīng)營過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，運(yùn)用數(shù)據(jù)聯(lián)機(jī)分析處理（OLAP）提煉出對指導(dǎo)生產(chǎn)管理和經(jīng)營決策有幫助的信息，輔助管理者制定生產(chǎn)經(jīng)營決策（圖7），其主要功能：

（1）管理者駕駛艙按高層管理人員的不同需求，從礦山數(shù)字化云平臺中抽取數(shù)據(jù)，定制化信息窗口，使受關(guān)心的數(shù)據(jù)能方便呈現(xiàn)在個人辦公窗口中，提高決策效率。

（2）信息挖掘和數(shù)據(jù)預(yù)警通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析虛擬數(shù)據(jù)中心的海量數(shù)據(jù)，挖掘出客觀的異常預(yù)警信息，并用于危機(jī)預(yù)警，建立科學(xué)合理的數(shù)據(jù)模型，通過對來自生產(chǎn)現(xiàn)場和生產(chǎn)經(jīng)驗管理業(yè)務(wù)過程中海量數(shù)據(jù)的挖掘處理，對數(shù)據(jù)異常變化和偏差進(jìn)行分析，進(jìn)而對各類異常信息進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、分析、識別、評估和預(yù)警。

（3）生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計分析通過對生產(chǎn)過程的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，結(jié)合各項績效指標(biāo)，給出生產(chǎn)考核的結(jié)果，通過不斷的對標(biāo)和動態(tài)考核，幫助管理者實現(xiàn)生產(chǎn)工藝及管理模式的優(yōu)化，最終達(dá)到提質(zhì)增效的結(jié)果。

（4）生產(chǎn)成本統(tǒng)計分析通過精確地統(tǒng)計水、電、油等能源和物資消耗數(shù)據(jù)，結(jié)合財務(wù)經(jīng)費(fèi)，統(tǒng)計分析企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營成本，幫助企業(yè)管理者掌控生產(chǎn)經(jīng)營成本構(gòu)成，分析確定降低成本的有效途徑，實現(xiàn)降本增效。

3 應(yīng)用效果

浙江某玄武巖礦山數(shù)字化云平臺經(jīng)過3 個生產(chǎn)季度系統(tǒng)應(yīng)用，為企業(yè)在節(jié)能降耗、管理效益提升、產(chǎn)能提升等各方面發(fā)揮了積極的推動作用。在企業(yè)信息化建設(shè)投入方面，云服務(wù)軟件直接部署在自身管理的虛擬機(jī)上，每個管理模塊無需獨(dú)立占用物理服務(wù)器，物理資源開支方面節(jié)省了40%以上；扁平化二層架構(gòu)降低了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度簡化了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，大批量減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用，設(shè)備運(yùn)維成本投入也大大降低；在保產(chǎn)能提升管理效能方面，在滿足企業(yè)達(dá)產(chǎn)400 t/h生產(chǎn)能力的同時，軟件服務(wù)平臺結(jié)合智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了破碎篩分系統(tǒng)固定崗位無人值守，為企業(yè)減少固定崗位工人45 人，每年可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4 結(jié)語

浙江某玄武巖礦山數(shù)字化云服務(wù)平臺的應(yīng)用，推動企業(yè)完成了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，幫助企業(yè)構(gòu)建集生產(chǎn)數(shù)字化、管理可視化、全要素協(xié)同化、決策智能化、產(chǎn)業(yè)綠色化為一體的信息化云服務(wù)，完全實現(xiàn)了礦山全層開采和廢物再利用，從根本上提高資源利用率、從源頭上保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，取得了較好的資源、環(huán)境和安全等社會效益，助力企業(yè)打造成浙東區(qū)域玄武巖砂石骨料第一品牌；同時數(shù)字化云服務(wù)平臺的成功應(yīng)用，也為礦山行業(yè)推進(jìn)智能礦山建設(shè)，實現(xiàn)礦山開發(fā)與運(yùn)行的可持續(xù)發(fā)展，提供一條踐行之路。