【毕业学位论文】（Word原稿） MES系统在煤炭行业中的研究与实现-软件工程

图分类号： 学校代码： 10055 密级： 硕 士 专 业 学 位 论 文 中文题目： 统在煤炭行业中的研究与实现 in 文作者 指导教师 申请学位 研究生 培养单位 学科专业 软件工程 研究方向 答辩委员会主席 评 阅 人 南开大学研究生院 二一三年四月 南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学 拥有在著作权法规定范围内的学位论文使用权，即： (1)学位获得者必须按规定提交学位论文 (包括纸质印刷本及电子版 )，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文，并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库； (2)为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务； (3)根据教育部有关规定，南开大学向教育部指定单位提交公开的学位论文； (4)学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所及其万方数据电子出版社 和中国学术期刊 (光盘 )电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至 校图书馆网站： 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵 守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字： 2013 年 4 月 6 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目 统在煤炭行业中的的研究与实现 姓 名 学号 答辩日期 论文类别 博士 学历硕士 硕士专业学位 高校教师 同等学力硕士 院 /系 /所 软件学院 专业 软件工程 联系电话 备注： 是否批准为非公开论文 否 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写 (一式两份 )签字后交校图书馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 2013 年 4 月 6 日 非公开学位论文标注说明 (本页表中填写内容须打印 ) 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白。 论文题目 申请密级 限制 ( 2 年 ) 秘密 ( 10 年 ) 机密 ( 20 年 ) 保密期限 20 年 月 日至 20 年 月 日 审批表编号 批准日期 20 年 月 日 南开大学学位评定委员会办公室盖章 (有效 ) 注： 限制 2 年 (可少于 2 年 );秘密 10 年 (可少于 10 年 );机密 20 年 (可少于 20 年 摘 要 I 摘 要 煤碳行业信息化建设是我国信息化建设的重要组成部分，现代工业自动化技术是实现信息化的关键技术之一。由于煤炭行业的生产环境复杂多变，行业个性化特点比较突出，局部生产最优安排和整体生产优化冲突比较明显，制造执行系统 (为广泛应用于制造、电力、化工等行业的自动化技术在煤炭行业的应用比较匮乏。为了充分利用现代信息化技术，提升煤炭行业的管理水平和技术水平，结合煤炭行业自身特点和需求，本文提出了一种 统在煤 炭行业应用的解决方案。 本文针对煤炭行业的生产工艺和流程，结合煤碳行业的整体信息化建设水平，及 细的分析了煤炭行业对 统的需求，构建了煤炭行业统的基本功能架构和系统总体架构，并对整个系统的总体功能模块进行了研究与分类。然后详细介绍了数据采集处理模块、生产统计管理模块、设备运行管理模块、设备绩效管理模块、生产成本管理模块和数据库的设计过程，并以 开发平台， 010 作为系统开发工具， 为报表开 发工具，构建了浏览器 /服务器（ B/S）模式的系统体系架构。最后以某煤矿为例，在该煤矿的网络环境下，对 成了煤炭行业 统的实现与应用。 经 统在某煤炭企业的应用，本文设计的煤炭行业的 统切实可行，能够满足煤炭行业生产特点和功能需求，实现了矿山管控一体化的经营模式，起到了生产与经营活动、优化运行、控制与管理的桥梁和纽带作用，在生产实践中已经取得了很好的效果，为该领域的信息化建设提供了参考，具有重要的现实意义。 关键词： 制造执行系统（ 煤炭行业 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 录 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪论 . 1 题研究的背景及意义 .国内外研究现状 . 国外发展 . 国内发展 .文章节安排 . 2 章 制造执行系统（ 述 . 6 基本概念 .框架模型 . 集成模型 . 通用功能模型 .章小结 . 3 章 统的总体方案设计 . 10 炭行业对 统需求分析 . 系统实施的总体目标 . 信息系统集成需求 . 运营效率需求 .统总体功能设计 . 生产模型 . 系统总体功能设计 .统总体架构 .章小结 . 4 章 系统功能模块的详细设计 . 22 统配置管理模块设计 .据采集与处理模块设计 . 数据采集 . 数据捕获与处理 .产统计模块设计 .备运行管理模块设计 . 设备运行与停机事件管理 . 27 备运行停机时间分析 . 设备运行停机报表 . 录 备绩效管理模块设计 . 维修维护作业绩效 . 计算实时绩效信息 . 分析实时绩效信息 . 实时绩效信息的可视化 .产成本管理模块设计 . 37 耗电平衡分析 . 设备用电分析 .据库设计 . 字段表 . 审计表 . 数据表 .章小结 . 5 章 统的实现与应用 . 43 统运行的网络环境 .统的开发平台 . 统结构 . 系统开发平台 . 44 统软件体系架构 .统的开发环境 . 系统的开发工具 . 数据库的选择 . 47 统主要功能的实现 . 系统主界面 . 设备运行管理模块的实现 . 设备绩效管理模块的实现 . 生产成本管理模块的实现 . 70 统实施效果 . 74 章小结 . 6 章 总结与展望 . 76 文总结 . 76 题展望 . 76 参 考 文 献 . 78 致 谢 . 80 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 绪 论 1 第 1 章 绪论 题研究的背景及意义 随着社会的进步，现代管理技术和信息化技术都得到了较快的发展，以金字塔模式而被大家广为接受的流程工业的发展模式也随之发生了较大变化，扁平化的流程工业模式形成并快速发展，于是研究者开始关注扁平化的流程工业在工业自动化高技术中的应用，并逐渐成为研究热点。 20 世纪 90 年代，对计算机集成生产系统的研究就成为了自动化高技术领域中的研究热点。 近几年来，我国煤炭行业发展迅速，煤炭行业的生产设备和自动化水平较之以前都有了大幅度的提高。比如采煤机采用了以计算机为核心的电牵引采煤机，另外还采用了先进的配套 的井下设备比如地面设备监控系统、井下人员定位系统、井下安全与生产检测系统、井下设备控制系统等。这些设备的应用大大的提高了生产效率，减少了各种矿难发生的概率，方便了人们的管理。但是和国外发达国家相比，我国在煤炭生产管理、煤炭生产效率方面还远远落后与发达国家，我国的这些昂贵设备综合利用率较低，重要原因是企业普遍“重硬轻软”。 随着煤炭企业设备机电一体化水平的提高，设备结构、性能越来越向大型化、精密化、高效低耗化方面发展。企业占用的设备资金也越来越多，设备管理已成为企业管理的主要内容，设备管理的好坏直接影响着企业 其他各项管理水平。因此，必须结合我国目前煤炭行业的发展现状综合运用计算机技术建立一个设备管理系统，利用数据库技术和计算机网络技术来实现连接各个应用系统成为统一的整体，实现企业生产安全的自动化，达到矿山地质、安全、生产管理信息的共享，实现决策支持与优化调度，企业内的沟通交流畅通和各类信息资源的共享。 2011 年 ，麦肯锡 运用其具有全球性视野的企业 “ 诊断原理， 对世界上领先的煤炭企业进行企业诊断后得出如下结论：虽然该煤炭企业创造了 74 项全国乃至世界纪录，工效达到 的 不俗成绩 ，但其下属各煤炭企业 因 计划维修时间、故障停机时间、非设备停机时间 等因素的 影响 ，每日用于例行维护的时间非常多，导致设备综合运行效率（ 低于标杆标准 1。另外，下属各煤炭企业管理人员从思想观念到日常管理，煤炭行业仍然存在粗放的生产和管理模式，企业管理效率仍然没有得到最大限度的提高，生产效率仍然存在可观的提升空间。 鉴于煤炭企业目前存在的问题及麦肯锡的诊断结论，煤炭行业 统的研究具有重要的意义。 统在煤炭企业中的应用，可以实时自动记录所有生产线停机 事件以及将低效运行的设备做出统计，通过数据统计，凸显故障停机的重点，管理者可以从动态第 1 章 绪 论 2 的统计数据中对停机、影响生产的原因进行全面深入的分析，进而优化生产与检修组织方式、挖掘生产时间、提高检修效率，最终实现节能减排、精益生产 1。 国内外研究现状 国外发展 展的几个阶段 : 图 术的发展历程 第一阶段 :专用 P 70 年代 功能作用 : 该系统自成一体，可以针对特定的问题选择对应的软件进行解决，其优势就是解决问题 具有针对性，实现起来比较方便，比如产品生产过程中的过程控制不完善、较低的设备利用率、产品质量问题、产品库存过多、制造周期启发竞争力等等，第一阶段的 要缺陷就在于集成度比较低，而且难以实现信息共享。 第二阶段：第二阶段的 生于上世纪 80 年代，属于集成的 功能作用：该系统的设计针对的是具体的特定的环境，而且比较规范化，具有整体性强、功能多样，且能够在一定的范围内达到信息共享和集成的优势，比如食品、半导体、配置、航空等行业，如今已经达到了三层的信息的集成，其功能丰富，能够同时解决多个问题，是基 于先前的 P 统而改进来的，其系统内采用一样的逻辑数据库，每一个车间都只有一个产品且构建出了系统的过程模型，所有这些都使得 品快速发展起来，其不足之处就是对于制造环境较为敏捷的环境很难适应，不适合对其进行扩充和修改，缺乏柔性，可重构性、开发性、模块化差。 第三阶段：传统 T 功能作用：该系统的开发基础就是 一阶段的软件系统，具有很大的风险隐患，第 1 章 绪 论 3 比如系统的稳定性较差，一旦遇到细小的过程改变就极有可能致使系统运行异常，敏捷性差、重构能力差、缺乏 互造作性、可集成性弱、通用性差。 第四阶段 :可集成 I 可集成 概念首次正式提出是在 20 世纪 90 年代的一个先进制造研究咨询报告中出现的，该咨询报告是由 供给 2。 功能作用：该系统的开发设计的基础是 三阶段的信息系统，首次在 统内使用了模块化应用组件技术，即拥有集成 特性，又具备 P 特性，而且能够达到三层信息的集成，有一些控制该功能的可重用组件能够单独存在。 架一般是由分布式对象来创建的，而 要用来对分布式对象进行规范。 可集成 统在进行系统的开发设计时，使用了效率较高的基础框架技术，并融入了组件技术、消息机制和面向对象技术的设计理念，实现了系统对关键事物的解决能力的提高，且极大地提高了系统的适应性和集成性。 会提出了一个分布式对象和信息交换的模型，如下图 1示，该模型是针对 用领域的。根据该模型，这种 技术模型中，功能逻辑中的知识管理，产品数据管理，工作流管理等均 可被分离出 3。在面向对象的应用中，通过对象请求代理 (例如 使各个软件商的对象间的信息互操作信息共享。每一个对象均能应用自身的方法和功能进行数据的操作，执行系统的各个功能。 每个系统都有各自的通信机制，数据模型，数据库和处理逻辑。然而 以，一旦技术出现了更新，系统升级起来是比较困难度。为了进一步实现和外部系统的集成，通常采用的技术有联机分析处理技术、通信机制技术、和应用编程接口 ( 术，从某个方面来看，这些技术实际上也是 主要功能。这里需要说明的是外部应用系统采用 方式进行系统调用和插入，而应用电子数据交换和外部环境数据交换则会大大降低整个系统的重构性，极难根据业务过程的改变而进行动态变化和功能配置。为了消除这一不足，越来越多的学者开始专注于 研究 3。 但是该系统的优势就是能够较容