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智能化矿山生产调度系统研究与设计近年来，智能化技术的发展日新月异，给各行各业带来了新的机遇与挑战。
而在矿山行业中，智能化技术的应用也逐步成为了行业发展的必然趋势。
智能化矿山生产调度系统作为其中的重要一环，其研究与设计已经成为矿山行业发展中的一个热点领域。
一、智能化矿山生产调度系统的概述智能化矿山生产调度系统，简称IMS(Intelligent Mining System)，它是一种在矿山生产中通过自动化、人工智能、大数据等技术手段来进行生产过程的优化调配的系统。
具有实时监测、安全智能化、生产调度、自动控制等多种功能。
IMS系统的基本构成包括采集设备、监测设备、控制设备、信息处理及管理平台。
采集设备主要用于对各种数据进行采集，如煤矿工人的体温、氧气浓度、一氧化碳等多种数据。
监测设备则主要用于监测安全设备的状态，如瓦斯检测器、安全帽等。
控制设备则用于控制矿场的操作，如调度电梯、控制矿车等。
信息处理及管理平台则用于数据的处理及分析等。
二、智能化矿山生产调度系统的应用智能化矿山生产调度系统的应用范围相当广泛，主要包括人员安全、设备运行、物资管理等多个方面。
首先，在人员安全方面，IMS系统的应用能够及时监测矿工及周边环境的安全状况，及时预警，保障生产安全。
其次，在设备运行方面，IMS系统的应用可以实时监测设备的状态，避免设备故障带来的损失，并能对设备进行智能化预测分析，进行设备的维护和更新。
最后，在物资管理方面，IMS系统的应用可以对矿场的物资进行智能化管理，如煤炭的储存、流通等多种环节。
三、智能化矿山生产调度系统的未来发展智能化矿山生产调度系统在应用中取得了明显的成效，但是，在未来系统的发展中还有许多值得探索的地方。
一方面，在技术应用方面，IMS系统需要加强与其他技术的结合，更好地实现智能化、自主化的数据库管理、算法优化、矿区嵌入式数据处理等多方面的技术提升。
另一方面，在产业结构方面，IMS系统需要加强与行业的合作，更好地输出行业需求，提升全局的行业智能化水平。
虽然很多企业在ERP 管理系统中制定了生产计划，但ERP 管理系统的计划是高层次计划， 无法对具体生产工单在各个工序间的生产进行调度。
MES 管理系统生产调度模块，可用自动和手动排产对生产工单调度，安排每个工单在各工序 的具体生产线、并根据库房管理模块提供的信息，进行检查。
排产完后，各岗位、角色可以 在系统中查询到排产信息，并根据排产内容来安排工作。
MES 系统在生产过程中的流程关系图■流程关系图MES 系统生产调度的作用1、保证生产过程顺利运行编制生产计划和生产作业计划，无论考虑多周密，也不可能预见到实际生产过程中的变化。
实际生产过程中，情况复杂，千变万化，有局部的，也有整体的；有内部的，也有外部的; 有工艺方面的，也有设备方面的；有主观因素，也有客观因素。
这些问题会导致生产被动, 严重的会造成生产过程中断，生产停车，计划难于完成。
生产调度就是要及时了解掌握这些。
组织有关人员处理解决这些问题，消除隐患，保证生产安全运行以及生产计划和生产作业的 实现。
2、协调关系、贯彻领导指示企业生产迈向深度、联合加工，领导管理多层次宽幅度。
因此，协调好上下左右关系，对保 证生产过程的正常运行起着重要的作用。
协调能力是调度作用进一步发挥的体现。
3、收集生产动态和有关数据生产调度不仅要组织实现生产计划，而且在组织生产过程中，有许多工艺、设备、环保、安 全、质量、供应、销售、服务等方面的动态性情况和许多原始数据，需要及时、准确地记录， 这是重要的基础工作。
及时准确地记录下这些数据和情况，就能及时地为各级领导、各部门 了解生产、指挥生产提供真实可靠的依据，可作为有用的资料保存下来。
生产调度就是组织执行生产进度计划的工作。
生产调度以生产进度计划为依据，生产进度计 划要通过生产调度来实现。
生产调度的必要性是由工'业企业生产活动的性质决定的。
现代工 业企业，生产环节多，协作关系复杂，生产连续性强，情况变化快，某一局部发生故障，或 某一措施没有按期实现，往往会波及整个生产系统的运行。
MES3.0在生产调度运行管理中的运用摘要：主要介绍了MES系统生产实时数据、操作运行管理、物料移动及平衡等功能的应用情况。
关键词：MES；生产；运用；管理Abstract：This paper introduces the application of real time data，operation management，material movement and balance function in MES system.Key Words：MES；production；application；management生产执行系统简称MES【1】系统（Manufacturing Execution System）天津石化公司2007年5月18日上线运行MES2.0之后，结合生产运行实际，经过3年时间对系统进行了优化后，于2010年4月30日上线MES3.0系统。
目前MES3.0系统已基本满足了生产运行过程中的需要。
1、总体业务流程1.1、MES正式上线前各业务流程发展回顾。
炼化生产管理业务（按业务整合）整合装置（炼油化工）数据校正、罐区管理、进出厂管理、仓储管理综合形成物料移动；整合生产平衡、调度优化和调度日报，综合形成生产调度；整合统计平衡、辅料管理和ERP【2】支撑，综合形成生产统计；整合能源优化、能耗监控和能耗统计，综合形成能源管理；生产计划、操作管理。
共26个业务流程、总流程1个、主业务流程12个、辅助业务流程13。
1.2、MES在整个石化系统中的位置和作用。
至2007年MES正式上线后维持现有26个业务流程，并进一步进行修改后得到现有的MES3.0的整体业务流程。
他将实时数据库系统、实验室信息管理系统、衡器数据库系统的数据通过MES进行数据重新整理归纳后传递给技经指标统计系统、企业ERP系统、企业TBM系统、总部生产营运指挥系统。
2、生产调度的管理在生产调度运行管理中，主要关注工厂模型、节点、界区、移动关系和移动组，在调度层面主要关注节点为：罐、侧线、库位、进出厂点、互供点、计量节点、界区节点、汇流点、能源节点；界区包括：装卸台、仓库、罐区、装置界区；在一条移动关系中包括节点原始量、节点平衡量、移动平衡量。
技术白皮书系列基于 MES 技术和数字矿山技术的煤矿安全生产管理系统二、MSPM 煤矿安全生产管理系统概述MSPM（Mining Safety and Production Management）即煤矿安全生产管理系统，它是以MES 理论和数据矿山技术为基础，并吸收先进的管理理念设计而成的一套生产监控管理系统，系统应用层次位于煤矿的生产现场与经营管理层之间，可以实现生产数据的采集、分析、报告功能，从而最大化的挖掘设备的生产潜力，降低生产成本，改善企业生产状况，持续提高生产力，实现精益生产。
MSPM 系统从生产现场的各种自动化系统中获取实时数据，形成安全生产数据库，实现对现场生产的实时监控与管理，同时为企业的ERP 系统提供相关的生产管理各种信息数据，为企业的经营管理提供数据基础。
1、生产执行系统MES（Manufacturing Execute System for Mining）生产执行系统MES 是位于企业上层生产计划和底层工业控制之间，面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。
它汇集了生产活动全过程的相关硬件和软件组件，控制和利用实时准确的制造信息来指导、传授、响应并报告生产现场的各项活动，同时向企业决策支持过程提供有关生产活动的任务评价信息。
MES 系统是多种生产过程控制和管理功能的软件集合，MESA（MES 国际联合会）通过对其成员的大量实践进行了总结，归纳了十个主要的功能模块，其中包括：z工序详细调度。
以资源和能力有限为前提条件，通过相应的作业排序和作业调度来优化车间作业计划，提高生产过程的作业效率和作业性能。
z资源状态管理。
提供作业者、机器、物料和工具如何协调运作的指导，跟踪资源当前的状态，并报告刚刚完工的作业情况。
z生产单元分配。
通过生产指令的方式，将产品加工命令或原物料送达相应的加工单元，并指令开始一个工序或工步的操作。
z文档管理和标准控制。
管理、分发与产品标准、工艺规程或工作指令有关的信息，同时，对活动的过程、结果和环境等进行符合规定要求的信息收集，并予以记录。
企业车间生产调度MES系统的设计与分析一、引言随着市场竞争的日益激烈，企业对生产效率、产品质量和成本控制的要求越来越高。
生产调度作为企业生产管理的核心环节，直接关系到生产效率和企业效益。
本文将针对企业车间生产调度，设计一套基于MES（Manufacturing Execution System，制造执行系统）的系统，并对该系统进行分析。
二、企业车间生产调度现状及问题分析1. 现状（1）调度效率低：人工调度过程中，信息传递不畅，导致调度决策缓慢。
（2）资源利用率不高：由于调度人员对生产资源的掌握有限，容易造成资源闲置和浪费。
（3）调度结果不够优化：人工调度难以考虑到所有生产因素，导致调度结果不够理想。
2. 存在问题（1）生产计划与实际生产脱节：生产计划与实际生产情况不符，导致生产调度难以执行。
（2）生产数据采集困难：缺乏有效的数据采集手段，导致生产数据不准确、不及时。
（3）调度策略单一：现有调度策略过于简单，难以应对复杂的生产环境。
三、企业车间生产调度MES系统设计1. 系统架构（1）数据采集模块：负责实时采集生产数据，包括设备状态、生产进度、人员配置等。
（2）生产计划管理模块：根据企业生产目标，制定生产计划，并对计划进行分解、下达。
（3）调度策略模块：根据生产数据和计划，制定合理的调度策略。
（4）执行与监控模块：负责调度策略的实施和监控，确保生产顺利进行。
（5）分析与优化模块：对生产调度过程进行分析，不断优化调度策略。
2. 系统功能（1）实时数据采集：通过传感器、条码扫描等手段，实现生产数据的实时采集。
（2）生产计划管理：支持生产计划的制定、分解、下达和调整。
（3）调度策略制定：根据生产数据和计划，自动调度策略。
（4）执行与监控：对调度策略的实施过程进行监控，确保生产任务按时完成。
（5）数据分析与优化：对生产调度数据进行统计分析，为调度策略优化提供依据。
四、企业车间生产调度MES系统分析1. 系统优势（1）提高调度效率：通过自动化调度，减少人工干预，提高调度决策速度。
mes系统生产计划调度
对于生产企业来说，MES系统的生产计划调度是至关重要的一环。
MES系统通过对生产任务、设备状态、人员安排等因素进行综合考虑，实现生产计划的合理调度，从而提高生产效率，降低生产成本，保证
生产进度和产品质量的稳定。
1.1 MES系统的生产计划调度在生产管理中扮演着重要角色。
通
过MES系统，企业可以根据订单需求、原材料库存、设备状况等因素，合理安排生产任务的顺序和时间，确保生产过程的顺利进行。
同时，MES系统还可以实时监控生产过程中的各个环节，及时调整生产计划，以应对突发情况，保证生产进度不受影响。
1.2 MES系统的生产计划调度还可以帮助企业优化资源利用。
通
过对生产任务的合理分配和调度，企业可以最大限度地利用设备、人
力和原材料等资源，提高生产效率，降低生产成本。
同时，MES系统还可以帮助企业实现生产过程的自动化和信息化管理，提高生产线的智
能化水平，提升企业竞争力。
cmes系统在生产中的应用
CMES系统在生产中的应用涵盖了煤矿企业安全生产管理的全过程，包括生产计划管理、生产作业管理、生产调度管理、设备物资管理、安全质量管理、生产技术管理、生产成本管理等。
CMES系统起着承上启下的作用，该系统能够辅助煤矿的相关管理人员全面掌控企业的实时生产状况，合理安排人力、财力、物力，提高安全生产能力、降低生产成本、提高生产效率。
CMES系统是以煤矿生产系统建设阶段的内容为主，涵盖部分控制系统与管理系统阶段的建设内容。
此外，CMES系统还采用先进的工业数据集成技术和管控一体化技术，能够实现对生产现场的远程监控和指挥，加强对煤矿现场安全生产的监管能力。
总的来说，CMES系统在生产中的应用是全方位的，能够有效地提升煤矿企业的安全生产管理水平，促进企业的高效运营。
基于MES原理的煤矿安全生产调度管理系统摘要：本文根据煤矿管理模式特点，提出基于MES原理的煤矿安全生产调度管理系统，对其各部分的功能进行了阐述，并进一步讨论了安全生产调度管理系统的软件平台，最后对煤矿安全生产调度管理系统预计效益作了分析。
关键词：煤矿信息化；MES；煤矿安全生产调度管理系统；软件平台中图分类号：TP391 文献标识码：B 文章编号：Coal Mine Safety Production Execution Manage System Based on MES TheoryMeng Fanqiang（Beijng Fulitong Energy Software Technology CO.LTD, Beijing ,100016,China）Abstraction：Coal Mine Safety Production Execution Manage System is discussed based on coal mine manage trait, and the soft platform is analyzed suited for the system .Finally, the paper indicates the benefit through using the system.Key word：Coal Mine Information; MES; Coal Mine Safety Production Execution Manage System; Soft Platform1、引言煤矿信息化建设成为煤炭行业一个热点，但由于我国煤炭行业的运行管理方式还比较落后，自动化程度低，信息化建设延续其他工业模式，即ERP/MES/PCS三层架构。
这一架构从理论上讲，可以实现煤矿信息化，但由于煤炭行业作为一个特殊行业，ERP系统并不适合于煤炭采掘企业。
ERP系统的概念来源于制造企业，关键在于订单拉动生产，全面配置资源，使得高效生产、成本最低。
特别适合于复杂的离散生产作业，通过物料编码(POM)系统，将订单分解成若干个零件，进行采购或生产计划。
但是，煤炭采掘完全不同于离散制造，不存在订单分解问题；也不同于流程制造业的配方分解。
这样，整个ERP系统的强项就发挥不出来[1]。
PCS系统解决了底层各生产系统自动控制，为上层系统提供数据源，但不能解决信息化。
因此煤矿信息化主要由MES层功能体现出。
2、煤炭工业引入MES 实践、理论依据2.1煤矿管理模式特点煤矿企业的管理机构一般是这样设置的：矿务局、矿、井(区)、队、班组这样一种塔式结构。
在生产管理模式上，局生产管理部门负责局、矿生产布局，生产发展中、长期规划，生产系统改造完善，设备更新改造等工作；矿生产管理部门负责生产发展规划、生产系统改造完善的实施和日常生产组织管理工作。
具体到一个煤矿管理机构一般为：矿长、分管矿长、各业务及生产职能科室、生产区队、生产工人、生产过程。
其中各职能科室包括生产调度室、安监站、机电科、通风科等，这些部门完成生产计化制定并落实执行，机电设备管理，矿井安全检查等重要管理工作，管理信息都是以各类记录或台帐保存。
用框图表示如下：图1 煤矿一般管理模式结构图煤矿信息化架构是基于煤矿管理模式而确立的，“管控一体化”模型也是基于煤矿传统管理模式优化而成。
随着信息化技术和现代管理技术发展，引入MES，原传统管理模式转向扁平化模式。
扁平化模式结构如下图示：图2 煤矿扁平化管理模式结构图MES在煤矿综合自动化系统中起着中间层的作用——在长期计划的指导下，MES根据底层煤矿生产监控系统采集的与生产有关的实时数据，对短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程进行优化。
2.2 煤炭工业过程特点煤炭工业在生产经营过程中存在以下特点：（1）生产对象埋在地下，地质条件复杂多变，生产场地随开采进度不断变化；（2）生产作业环境艰苦，自然灾害多，会出现透水、冒顶及瓦斯爆炸等灾害事故。
（3）煤矿的生产过程涉及采掘、通风、提升运输、排水、机电、调度通信等多种技术，专业面广，需各学科、多工种相互配合的复杂系统。
根据煤矿生产过程特殊性，安全生产系统应该作为煤矿信息化中一个重要内容，其生产调度及决策难度比其他行业大，因此，煤矿信息化系统架构中生产执行系统（MES）不能套用流程行业或离散制造业，应该研究具有煤矿特色的安全生产管理系统。
作为一种计算机辅助生产管理系统，MES重要使命就是实现企业的连续信息流。
它包含了许多功能模块，主要完成生产计划的调度与统计、生产过程成本控制、产品质量控制与管理、物流控制与管理、设备安全控制与管理、生产数据采集与处理等功能[2]。
这些功能模块来源于制造企业。
有很多模块对于煤炭采掘企业并不适用。
因此，如何体现煤矿特色MES层成为煤矿信息化建设的一个关键问题[2]。
3、煤矿安全生产调度管理系统架构及功能煤矿信息化系统体系结构是基于CIMS原理而设计的，通过自动化系统建设，达到设计、经营、生产过程的集成，实现整体优化。
如前所述，单纯依靠设备自动化和增强经营管理不能解决所有问题，在设备和生产过程控制与经营管理之间存在着生产过程监控管理一体化的功能需要，实现过程信息与管理信息的集成，这就是基于MES原理煤矿安全生产信息系统。
3.1煤矿安全生产调度管理系统体系结构煤矿安全生产调度管理系统以经济指标为目标，以生产过程优化运行、优化控制与优化管理为核心技术的功能模型，通过分布式实时数据库系统实现对矿井自动化设备的实时数据采集、存储管理与监控，通过实时数据库系统与关系数据库系统的数据整合形成煤矿生产的实时数据统计分析上报，通过建设安全生产监控系统、生产绩效分析系统、生产过程管理系统、生产综合驾驶舱系统形成面向不同生产岗位的一体化信息系统。
系统的体系结构如下图所示：图3煤矿安全生产调度管理系统体系结构图3.2煤矿安全生产调度管理系统功能对于煤炭采掘企业来说，煤矿安全生产调度管理系统功能主要包括以下内容：1)基础信息管理：对煤炭生产执行系统所使用到的基础信息进行维护。
具体内容包括设置系统默认值、维护基础信息、预设审批流程、维护工作面信息。
2)生产计划管理：具体内容包括制定生产计划、调整生产计划和分解生产计划。
3)生产组织管理：具体内容包括施工设计书管理、施工通知单管理、施工措施管理、总结验收管理。
4)生产过程管理：具体内容包括班前会记录管理、值班台帐管理、停产损失管理、损失量管理、产量管理。
5)一通三防管理：具体内容包括维护通灭工作调度值班台帐、维护一通三防安全检测信息、维护一通三防安全检测信息。
6)工程数据管理：具体内容包括采煤工作面数据管理、掘进工作面数据管理、地测工程数据管理。
7)生产调度管理：具体内容包括：生产例会管理、产量管理、调度管理、生产日报管理。
8)生产信息查询：可以实现通过选择一个日期、工作面（巷道）、区队、矿来对其关联的查询做记录浏览，其中工作面和巷道均可图形化显示。
同时还可以查询生产计划、施工通知单、施工验收记录、值班台帐、停产损失记录、通灭工作调度值班台帐、一通三防安全检测信息、采煤（掘进）工作面数据、工作面数据、日采煤产量、日掘进进尺、调度日报等信息。
9)报表管理：管理的报表大类有生产信息报表、生产季报、生产月报、一通三防季报等。
10)综合分析管理：采用同比/环比/趋势分析等方法对生产情况进行分析，并将分析结果以图形（饼图、折线图、柱线图、等）和表格的方式显示出来。
11)技术文档归档管理：对生产技术管理中的技术文档进行归档的管理。
12)与其他井下安全检测系统集成：为了满足不同用户对生产安全的系统需求，提供了与其他软件公司的井下安全监测系统集成的功能，例如与井下三维可视化系统、KJ139集成，从而满足用户对生产过程中井下和井上部分的全方位监控。
13)信息报警管理：可以通过设置报警条件来对符合条件的情况进行报警，快速地将报警信息发送到相关人员，以保证信息传递的时效性。
4、煤矿安全生产调度管理系统软件平台煤矿安全生产调度管理系统在对具体应用集成框架作出规定的基础上，利用先进的计算机网络、数据库技术，通过上位机组态软件（HMI）开发出适合煤矿生产、管理的软件平台。
软件平台基于B/S架构，具有开放性、集成性、可操作性等特点。
4.1实时监控软件平台实时监控软件平台以实时数据库为核心，对源于生产过程数据进行存储、分析，实时监测现场设备运行状态、工艺参数，并及时发出根据生产指标、生产计划及生产过程作出的控制信息。
实时数据库系统设计采用分布式结构，即在矿井信息中心设置1台实时数据库服务器，该服务器负责存储全矿所有控制系统的生产数据。
接口机分布在各装置控制室现场，矿长、总工、各个部室管理人员通过实时数据库来了解现场装置的生产情况。
在与局域网相连的每个用户的PC机上安装客户端软件或直接通过IE来浏览服务器中的生产数据。
4.2综合信息集成软件平台综合信息集成软件平台通过对生产过程数据的集成、加工处理，整合出对经营决策有用的数据，从而在经营决策管理和实时过程控制之间架起一座桥梁，达到两者之间的信息交换和紧密集成。
综合信息集成软件平台必须解决数据库、全局信息模型和数据模型建立、数据获取和数据挖掘技术等关键技术。
综合信息集成软件平台建立在关系数据库系统基础上，实现各应用系统的集成、管理和信息共享、交互；实现企业经营管理与生产过程的综合集成，提高煤矿综合竞争能力，达到全矿资源综合分析，快速、充分地了解现有矿内各种动态和静态资源的状况，及时掌握资源利用情况，为生产、安全方面的规划和建设、为生产调度管理的信息化提供依据，实现“管控一体化”[3]。
构建MES结构中的数据模型，需要在数据仓库、数据挖掘和基于地理信息系统的DMES基础上，围绕安全流、物流、资金流、能量流和工作流建立。
并在此基础上，逐步建立各类为矿业工程、生产、安全、管理、计划、决策等服务的各类专业应用模型，形成模型仓库。
5、结语通过分析煤矿生产、管理特点，研究基于MES原理的安全生产调度管理系统，可以极大的提升煤炭企业对煤炭生产过程的管理和控制能力。
MES提供PCS 系统、ERP系统无法实现的区队级调度管理功能；提供ERP等管理信息系统无法实现的生产数据的获取与分析功能，成为区队生产和企业管理之间的桥梁，可以为企业带来现实的或潜在的经济效益；提高企业对生产全过程的监督与控制能力，及时发现生产过程中存在的问题，提高企业生产效率，最大限度地帮助企业有效使用现有生产资源，提高生产安全性。
通过大量使用工业控制设备与系统，可以减少人工差错与干预，依靠技术手段提高安全性，细化管理，降低企业生产成本。
通过各种信息技术的使用，减少人工需求，降低人员成本。
