國能準能集團煤炭板塊生產聯動大數據分析及系統建設

褚福南，張希武

（國能準能集團有限責任公司 生產指揮中心，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

近些年來，國家以及地方政府都出臺了諸多的方案和政策，來加快和推動煤炭行業的整體轉型、升級，從而實現煤炭傳統行業的新型發展和高質量發展。伴隨著數字化、智能化升級在各個領域的不斷應用，煤炭行業同樣緊隨其中，海量的生產數據信息、運營管理信息以及包括設備監測、工業監控在內的安全管理信息等各種類型的數據，為煤炭企業高質量發展提供了有效的數據支撐。但目前這些數據價值的應用，多停留在基本的生產統計、基本分析以及企業展示等階段，數據關聯關系未能得到充分的挖掘和使用，數據價值沒有得到有效釋放，在煤炭領域對于生產企業、消費端客戶以及相關的科研人員未有起到務實有效的輔助決策支撐[1]。

為了滿足數據綜合分析和共享利用的需求，有國能準能集團煤炭板塊與其他輔助生產板塊之間通過建立數據標準化體系、搭建數據治理平臺和開發生產聯動大數據法分析系統，實現了各項生產數據的采集、轉化、存儲與分析利用，提高了生產管理人員對各生產環節的關聯把控能力。

1 數據標準化建設

數據標準化是企業從信息化走向數字化，邁向智能化的基石和保證。隨著信息化、數字化、智能化建設的逐步推進，各單位、各板塊就自身業務建立了諸多應用系統，但數出多門、標準不統一、質量參差不齊、信息孤島[2]等問題日益突出，亟需構建統一的標準化數據體系，對數據這項無形資產進行規范化管理，確保數據的標準、唯一、及時、準確和完整的特性，切實提升數據的整體質量以及管理能力，更好地服務于后續系統是升級、優化、整合需求，擴大數據分析的領域、深入以及應用度，從而服務于各個管理層級人員對數據的使用需求。

1.1 企業數據分類

準能集團針對不同系統、不同板塊對業務的應用，將企業數據分為主數據、實時數據、業務數據、指標分析數據4 大類?？傮w業務架構圖如圖1。

圖1 總體業務架構圖

1）主數據?？缦到y的實體類數據，是在業務流程中產生的相對靜止不變的數據，包括生產主數據、經營主數據。主數據是企業運營的最為基礎、最為核心的重要數據，為實現不同業務間的數據共享提供了有力支撐，保證了業務在不同應用系統當中的統一、標準；保障實時數據相關業務系統的測點數據，確保了全局數據測點的唯一、準確；豐富了業務系統、業務人員開展數據統計分析工作的推進方向和應用手段，進而提升企業對數據的分析能力和管理水平[3]。

2）實時數據。涵蓋各業務板塊、各生產單元的監控、監測數據信息。實時數據來源于底層生產設備上的各類控制器、傳感器等電子元器件的采集，根據生產實際需求在不同維度實現的業務數據關聯，為業務系統運行提供底層的、基本的數據支持，通過深度建模及分析[4]，深層次挖掘實時數據的應用價值。

3）業務數據。是指企業生產運營過程中觸發的不同實踐、交易記錄等業務類型的數據。主要分布于各類業務應用系統中，作為主要的數據源，為指標分析數據提供基礎數據支持[5]。

4）指標分析數據。是企業生產組織決策、運營預計結算以及效益測算分析的主要依據。指標分析數據是在以上3 項數據（主數據、實時數據、業務數據）的基礎上，通過建模、計算等方式模擬出企業生產、經營管理情況，通過各項指標對生產經營決策提供幫助和提升[6]。

1.2 數據標準體系

準能集團數據標準化體系如圖2。

圖2 準能集團數據標準化體系

準能集團數據標準化體系建設基于準能集團當前的業務架構體系，明確數據對象的基本定義、屬性、標準和使用等信息，健全配套的數據管理架構，滿足準能集團智能化建設對數據標準性、統一性以及可擴展性的應用需求，推動準能集團在數據價值挖潛應用和數據管控能力的高質量提升?；跍誓芗瘓F業務能力架構，結合信息化管理相關制度和總體要求，從主數據、指標分析數據、業務數據、實時數據、數據管控體系和參考引用規范等維度構建相關準能集團數據標準體系。

1.3 指標分析體系

為了更加規范、準確、科學地分析企業的運營狀態，以準能集團當前總體業務架構為基礎，以降本增效為主要抓手，以生產運營管理、企業經營管理、外部環境等各業務能力為定位關鍵指標，構建適用于企業自身業務特點的運營分析系統，為準能生產數據庫構建，以及今后的智能化應用建設打好堅實基礎，通過挖掘數據價值創造力推動準能集團的高質量發展。

2 數據治理平臺建設

數據治理平臺采集準能集團生產執行系統、安全監測系統、生產控制系統及其他應用系統的關系數據和實時數據，打破信息壁壘，消除數據孤島，推動信息的共享，促進業務融合，實現數據的智能分析利用。準能集團數據治理平臺由數采系統、ODS（包含關系數據庫、實時數據庫）及數據訪問服務、數據倉庫（數據倉庫、數據集市）、BI 及大數據分析等部分構成。

2.1 數據采集

1）關系數據采集。數據抽取轉換加載包括“業務系統到ODS”及“ODS 到數據倉庫”2 個環節，關系型業務數據在數據治理平臺中的數據流。

2）實時數據采集。實時數據的采集與數據源系統建設情況密切相關，利用自開發數采模塊實現?？刹捎萌缦陆涌诜绞剑孩貽PC 方式；②中間數據庫方式；③實時數據文件方式；④API 接口方式。實際操作過程中，根據具體情況選取合適的接口方案。

2.2 數據存儲

利用DW 數據倉庫對露天礦數據進行存儲，DW數據倉庫對集團各個業務部門，業務系統的歷史數據集中、持久化存儲，完成對不同來源的數據進行分類、存儲、查詢。DW 數據庫中的數據原則上均來自ODS，通過ETL 將ODS 或業務系統的數據抽取到DW 庫。

數據倉庫DW 庫，面向主題，按照一定的主題域進行組織；將原有分散的數據抽取、清理，經過加工、匯總和整理，消除不同源數據中的不一致性，保證數據倉庫內的信息是一致的全局信息[7]。

數據轉換采用ETL 工具，將業務系統的數據經過抽取、清洗轉換之后加載到數據倉庫，目的是將企業不同系統、不同標準、不同質量的數據進行匯總、整理[8]。1 個轉換就是1 個ETL 的過程，而作業則是多個轉換的集合，在作業中可以通過配置對轉換或作業進行定時任務調度。數據倉庫數據流設計如圖3。

圖3 數據倉庫數據流設計

數據倉庫功能劃分如下：

1）ODS 數據庫。存放近源數據，原則和源數據庫一致，源系統提供的數據需遵循主數據標準，存放到ODS 數據庫中。

2）DW 數據庫。面向主題的，按照一定的主題域進行組織；將原有分散的數據抽取、清理，經過加工、匯總和整理，消除不同源數據中的不一致性，保證數據倉庫內的信息是一致的全局信息。

3）DM 數據集市。按照專業的分析需求對數據進行再組織，便于分析展現。

4）數據管理。管理數據倉庫中數據目錄，分為主題管理，維度管理。

5）ETL 執行日志。數據抽取任務執行過程中的日志信息。

3 生產聯動大數據分析

生產聯動大數據分析系統基于數據標準化和數據治理平臺的建設成果，分業務、分主題對各業務領域生產數據進行報表統計、圖表可視化以及聯動分析，深入挖掘業務表象后的數據基礎，解析數據關聯。

3.1 系統整體架構

準能生產聯動大數據分析系統對主要生產經營單位，即黑岱溝露天礦、哈爾烏素露天礦、選煤廠、煤炭經銷公司、矸電公司進行了生產聯動大數據分析，結合生產的實際完成情況，針對剝離、采煤、洗選、裝車各環節的存在的問題從能力釋放、協同配合、內外部制約因素等不同角度進行深入分析，重點對異常數據逐層進行數據鉆取，找到生產運營過程當中存在的問題，進而提出解決方案，提升生產運營效率。

3.2 煤炭板塊生產聯動大數據分析

以黑岱溝露天煤礦生產聯動大數據分析系統為例，主要包括破碎機運行情況、設備維修情況、電鏟躲炮時長、月度卡車燃油單耗、日度生產情況、周檢修計劃、日度胎壓報警時長、工作量分析、設備分析、工作效率分析10 個主題。

1）生產情況分析。黑岱溝露天礦生產完成情況主要包含商品煤、原料煤、剝離合計、自營剝離和外委剝離這5 個項目。根據生產計劃量與完成量在日、月、年3 個時間層面，以表格形式展現，對黑岱溝露天礦生產完成量、進度超欠、完成比例情況及分析規劃，從中對生產進度進行推算規劃，時刻把握良好生產計劃的推進。

2）破碎站運行情況。針對5 個黑岱溝露天礦破碎站進行運行情況分析，以條形統計圖的形式對破碎站的作業、點檢和停用情況進行分析呈現。

3）設備維修情況。對電鏟、卡車2 種主要設備的報單次數、維修次數和超2 h 次數進行統計分析。報單次數和維修次數反映設備的良好程度，若報單次數超過一定次數，則表示設備損壞嚴重，不具備正常工作能力。而超2 h 次數反應設備損壞的嚴重程度，判斷其是否可以繼續參加工作，以保證其生產過程的安全性。以此對設備的工作能力和安全程度進行預測評估。

4）設備分析。以餅圖的形式顯示了采裝設備、運輸設備的內障、外障、作業的占比情況，通過點擊可以實現數據的向下鉆取，通過子頁面可以查看各個電鏟在該時間區間的產量完成升序排名情況，以問題為導向，通過點擊對產量最少的電鏟進行深入詳細的分析，調取到該電鏟不同時間節點的作業檢修分布、產量柱狀圖以及配套的詳細作業列表，通過對比分析查找出產量降低的原因。

4 結語

國能準能集團生產經營各項業務通過數據標準化建設和數據治理平臺建設，奠定了數據統一規范管理的制度基礎和技術支撐，使得各項生產數據和業務數據全面、準確地進行分類存儲和聯動分析。利用數據治理平臺對原有分散系統數據進行抽取、清理和存儲，提高數據資產的價值與可用度，為企業決策分析奠定基礎，并且根據煤礦生產情況分析上下級單位之間的配合關系、自身條件以及影響因素，對生產情況以及相關數據建立各部分數據分析主題，使得煤炭智能化的進一步推進，對生產數據的應用處理分析水平得到進一步提高。

生產聯動大數據分析系統對標準化、規范化的生產和業務數據的進行聯動分析，幫助集團及時掌握企業的實時生產運營狀態，及時調整生產計劃，做出合理的策略參考以及決策依據，確保企業的可持續健康發展。