圖分類號： 學校代碼： 10055 密級： 碩 士 專 業 學 位 論 文 中文題目： 統在煤炭行業中的研究與實現 in 文作者 指導教師 申請學位 研究生 培養單位 學科專業 軟件工程 研究方向 答辯委員會主席 評 閱 人 南開大學研究生院 二一三年四月 南開大學學位論文使用授權書 根據南開大學關于研究生學位論文收藏和利用管理辦法，我校的博士、碩士學位獲得者均須向南開大學提交本人的學位論文紙質本及相應電子版。 本人完全了解南開大學有關研究生學位論文收藏和利用的管理規定。南開大學 擁有在著作權法規定范圍內的學位論文使用權，即： (1)學位獲得者必須按規定提交學位論文 (包括紙質印刷本及電子版 )，學校可以采用影印、縮印或其他復制手段保存研究生學位論文，并編入南開大學博碩士學位論文全文數據庫； (2)為教學和科研目的，學校可以將公開的學位論文作為資料在圖書館等場所提供校內師生閱讀，在校園網上提供論文目錄檢索、文摘以及論文全文瀏覽、下載等免費信息服務； (3)根據教育部有關規定，南開大學向教育部指定單位提交公開的學位論文； (4)學位論文作者授權學校向中國科技信息研究所及其萬方數據電子出版社 和中國學術期刊 (光盤 )電子出版社提交規定范圍的學位論文及其電子版并收入相應學位論文數據庫，通過其相關網站對外進行信息服務。同時本人保留在其他媒體發表論文的權利。 非公開學位論文，保密期限內不向外提交和提供服務，解密后提交和服務同公開論文。 論文電子版提交至 校圖書館網站： 。 本人承諾：本人的學位論文是在南開大學學習期間創作完成的作品，并已通過論文答辯；提交的學位論文電子版與紙質本論文的內容一致，如因不同造成不良后果由本人自負。 本人同意遵 守上述規定。本授權書簽署一式兩份，由研究生院和圖書館留存。 作者暨授權人簽字： 2013 年 4 月 6 日 南開大學研究生學位論文作者信息 論文題目 統在煤炭行業中的的研究與實現 姓 名 學號 答辯日期 論文類別 博士 學歷碩士 碩士專業學位 高校教師 同等學力碩士 院 /系 /所 軟件學院 專業 軟件工程 聯系電話 備注： 是否批準為非公開論文 否 注：本授權書適用我校授予的所有博士、碩士的學位論文。由作者填寫 (一式兩份 )簽字后交校圖書館，非公開學位論文須附南開大學研究生申請非公開學位論文審批表。 南開大學學位論文原創性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下進行研究工作所取得的研究成果。除文中已經注明引用的內容外，本學位論文的研究成果不包含任何他人創作的、已公開發表或者沒有公開發表的作品的內容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創性聲明的法律責任由本人承擔。 學位論文作者簽名： 2013 年 4 月 6 日 非公開學位論文標注說明 (本頁表中填寫內容須打印 ) 根據南開大學有關規定，非公開學位論文須經指導教師同意、作者本人申請和相關部門批準方能標注。未經批準的均為公開學位論文，公開學位論文本說明為空白。 論文題目 申請密級 限制 ( 2 年 ) 秘密 ( 10 年 ) 機密 ( 20 年 ) 保密期限 20 年 月 日至 20 年 月 日 審批表編號 批準日期 20 年 月 日 南開大學學位評定委員會辦公室蓋章 (有效 ) 注： 限制 2 年 (可少于 2 年 );秘密 10 年 (可少于 10 年 );機密 20 年 (可少于 20 年 摘 要 I 摘 要 煤碳行業信息化建設是我國信息化建設的重要組成部分，現代工業自動化技術是實現信息化的關鍵技術之一。由于煤炭行業的生產環境復雜多變，行業個性化特點比較突出，局部生產最優安排和整體生產優化沖突比較明顯，制造執行系統 (為廣泛應用于制造、電力、化工等行業的自動化技術在煤炭行業的應用比較匱乏。為了充分利用現代信息化技術，提升煤炭行業的管理水平和技術水平，結合煤炭行業自身特點和需求，本文提出了一種 統在煤 炭行業應用的解決方案。 本文針對煤炭行業的生產工藝和流程，結合煤碳行業的整體信息化建設水平，及 細的分析了煤炭行業對 統的需求，構建了煤炭行業統的基本功能架構和系統總體架構，并對整個系統的總體功能模塊進行了研究與分類。然后詳細介紹了數據采集處理模塊、生產統計管理模塊、設備運行管理模塊、設備績效管理模塊、生產成本管理模塊和數據庫的設計過程，并以 開發平臺， 010 作為系統開發工具， 為報表開 發工具，構建了瀏覽器 /服務器（ B/S）模式的系統體系架構。最后以某煤礦為例，在該煤礦的網絡環境下，對 成了煤炭行業 統的實現與應用。 經 統在某煤炭企業的應用，本文設計的煤炭行業的 統切實可行，能夠滿足煤炭行業生產特點和功能需求，實現了礦山管控一體化的經營模式，起到了生產與經營活動、優化運行、控制與管理的橋梁和紐帶作用，在生產實踐中已經取得了很好的效果，為該領域的信息化建設提供了參考，具有重要的現實意義。 關鍵詞： 制造執行系統（ 煤炭行業 信息 化I of is an of s is of of of is of of in is in of In to of of of a in of ES at ES in of ES of in of as 010 as as of of B / S) as an of a of ES ES in to ES in of in is of of a a of of in it a in of 錄 錄 摘 要 . I . 錄 . 1 章 緒論 . 1 題研究的背景及意義 .國內外研究現狀 . 國外發展 . 國內發展 .文章節安排 . 2 章 制造執行系統（ 述 . 6 基本概念 .框架模型 . 集成模型 . 通用功能模型 .章小結 . 3 章 統的總體方案設計 . 10 炭行業對 統需求分析 . 系統實施的總體目標 . 信息系統集成需求 . 運營效率需求 .統總體功能設計 . 生產模型 . 系統總體功能設計 .統總體架構 .章小結 . 4 章 系統功能模塊的詳細設計 . 22 統配置管理模塊設計 .據采集與處理模塊設計 . 數據采集 . 數據捕獲與處理 .產統計模塊設計 .備運行管理模塊設計 . 設備運行與停機事件管理 . 27 備運行停機時間分析 . 設備運行停機報表 . 錄 備績效管理模塊設計 . 維修維護作業績效 . 計算實時績效信息 . 分析實時績效信息 . 實時績效信息的可視化 .產成本管理模塊設計 . 37 耗電平衡分析 . 設備用電分析 .據庫設計 . 字段表 . 審計表 . 數據表 .章小結 . 5 章 統的實現與應用 . 43 統運行的網絡環境 .統的開發平臺 . 統結構 . 系統開發平臺 . 44 統軟件體系架構 .統的開發環境 . 系統的開發工具 . 數據庫的選擇 . 47 統主要功能的實現 . 系統主界面 . 設備運行管理模塊的實現 . 設備績效管理模塊的實現 . 生產成本管理模塊的實現 . 70 統實施效果 . 74 章小結 . 6 章 總結與展望 . 76 文總結 . 76 題展望 . 76 參 考 文 獻 . 78 致 謝 . 80 個人簡歷 在學期間發表的學術論文與研究成果 . 錯誤 !未定義書簽。 第 1 章 緒 論 1 第 1 章 緒論 題研究的背景及意義 隨著社會的進步，現代管理技術和信息化技術都得到了較快的發展，以金字塔模式而被大家廣為接受的流程工業的發展模式也隨之發生了較大變化，扁平化的流程工業模式形成并快速發展，于是研究者開始關注扁平化的流程工業在工業自動化高技術中的應用，并逐漸成為研究熱點。 20 世紀 90 年代，對計算機集成生產系統的研究就成為了自動化高技術領域中的研究熱點。 近幾年來，我國煤炭行業發展迅速，煤炭行業的生產設備和自動化水平較之以前都有了大幅度的提高。比如采煤機采用了以計算機為核心的電牽引采煤機，另外還采用了先進的配套 的井下設備比如地面設備監控系統、井下人員定位系統、井下安全與生產檢測系統、井下設備控制系統等。這些設備的應用大大的提高了生產效率，減少了各種礦難發生的概率，方便了人們的管理。但是和國外發達國家相比，我國在煤炭生產管理、煤炭生產效率方面還遠遠落后與發達國家，我國的這些昂貴設備綜合利用率較低，重要原因是企業普遍“重硬輕軟”。 隨著煤炭企業設備機電一體化水平的提高，設備結構、性能越來越向大型化、精密化、高效低耗化方面發展。企業占用的設備資金也越來越多，設備管理已成為企業管理的主要內容，設備管理的好壞直接影響著企業 其他各項管理水平。因此，必須結合我國目前煤炭行業的發展現狀綜合運用計算機技術建立一個設備管理系統，利用數據庫技術和計算機網絡技術來實現連接各個應用系統成為統一的整體，實現企業生產安全的自動化，達到礦山地質、安全、生產管理信息的共享，實現決策支持與優化調度，企業內的溝通交流暢通和各類信息資源的共享。 2011 年 ，麥肯錫 運用其具有全球性視野的企業 “ 診斷原理， 對世界上領先的煤炭企業進行企業診斷后得出如下結論：雖然該煤炭企業創造了 74 項全國乃至世界紀錄，工效達到 的 不俗成績 ，但其下屬各煤炭企業 因 計劃維修時間、故障停機時間、非設備停機時間 等因素的 影響 ，每日用于例行維護的時間非常多，導致設備綜合運行效率（ 低于標桿標準 1。另外，下屬各煤炭企業管理人員從思想觀念到日常管理，煤炭行業仍然存在粗放的生產和管理模式，企業管理效率仍然沒有得到最大限度的提高，生產效率仍然存在可觀的提升空間。 鑒于煤炭企業目前存在的問題及麥肯錫的診斷結論，煤炭行業 統的研究具有重要的意義。 統在煤炭企業中的應用，可以實時自動記錄所有生產線停機 事件以及將低效運行的設備做出統計，通過數據統計，凸顯故障停機的重點，管理者可以從動態第 1 章 緒 論 2 的統計數據中對停機、影響生產的原因進行全面深入的分析，進而優化生產與檢修組織方式、挖掘生產時間、提高檢修效率，最終實現節能減排、精益生產 1。 國內外研究現狀 國外發展 展的幾個階段 : 圖 術的發展歷程 第一階段 :專用 P 70 年代 功能作用 : 該系統自成一體，可以針對特定的問題選擇對應的軟件進行解決，其優勢就是解決問題 具有針對性，實現起來比較方便，比如產品生產過程中的過程控制不完善、較低的設備利用率、產品質量問題、產品庫存過多、制造周期啟發競爭力等等，第一階段的 要缺陷就在于集成度比較低，而且難以實現信息共享。 第二階段：第二階段的 生于上世紀 80 年代，屬于集成的 功能作用：該系統的設計針對的是具體的特定的環境，而且比較規范化，具有整體性強、功能多樣，且能夠在一定的范圍內達到信息共享和集成的優勢，比如食品、半導體、配置、航空等行業，如今已經達到了三層的信息的集成，其功能豐富，能夠同時解決多個問題，是基 于先前的 P 統而改進來的，其系統內采用一樣的邏輯數據庫，每一個車間都只有一個產品且構建出了系統的過程模型，所有這些都使得 品快速發展起來，其不足之處就是對于制造環境較為敏捷的環境很難適應，不適合對其進行擴充和修改，缺乏柔性，可重構性、開發性、模塊化差。 第三階段：傳統 T 功能作用：該系統的開發基礎就是 一階段的軟件系統，具有很大的風險隱患，第 1 章 緒 論 3 比如系統的穩定性較差，一旦遇到細小的過程改變就極有可能致使系統運行異常，敏捷性差、重構能力差、缺乏 互造作性、可集成性弱、通用性差。 第四階段 :可集成 I 可集成 概念首次正式提出是在 20 世紀 90 年代的一個先進制造研究咨詢報告中出現的，該咨詢報告是由 供給 2。 功能作用：該系統的開發設計的基礎是 三階段的信息系統，首次在 統內使用了模塊化應用組件技術，即擁有集成 特性，又具備 P 特性，而且能夠達到三層信息的集成，有一些控制該功能的可重用組件能夠單獨存在。 架一般是由分布式對象來創建的，而 要用來對分布式對象進行規范。 可集成 統在進行系統的開發設計時，使用了效率較高的基礎框架技術，并融入了組件技術、消息機制和面向對象技術的設計理念，實現了系統對關鍵事物的解決能力的提高，且極大地提高了系統的適應性和集成性。 會提出了一個分布式對象和信息交換的模型，如下圖 1示，該模型是針對 用領域的。根據該模型，這種 技術模型中，功能邏輯中的知識管理，產品數據管理，工作流管理等均 可被分離出 3。在面向對象的應用中，通過對象請求代理 (例如 使各個軟件商的對象間的信息互操作信息共享。每一個對象均能應用自身的方法和功能進行數據的操作，執行系統的各個功能。 每個系統都有各自的通信機制，數據模型，數據庫和處理邏輯。然而 以，一旦技術出現了更新，系統升級起來是比較困難度。為了進一步實現和外部系統的集成，通常采用的技術有聯機分析處理技術、通信機制技術、和應用編程接口 ( 術，從某個方面來看，這些技術實際上也是 主要功能。這里需要說明的是外部應用系統采用 方式進行系統調用和插入，而應用電子數據交換和外部環境數據交換則會大大降低整個系統的重構性，極難根據業務過程的改變而進行動態變化和功能配置。為了消除這一不足，越來越多的學者開始專注于 研究 3。 但是該系統的優勢就是能夠較容