褚福南，蘇海南

（國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)公司 生產(chǎn)指揮中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，基于數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)方法的研究正在引起工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的普遍關(guān)注[1]。準(zhǔn)能集團(tuán)在系統(tǒng)建設(shè)方面取得了大量成就，目前已建成了邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)、卡車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)、車輛預(yù)警系統(tǒng)等33 個監(jiān)測、生產(chǎn)系統(tǒng)，但系統(tǒng)之間大多相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)不互通，沒有對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘[2]。為打破“信息孤島”和解決“數(shù)據(jù)浪費(fèi)”問題，實現(xiàn)生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的集中存儲、管理和展現(xiàn)，為各管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，提升企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的訪問應(yīng)用效率，需要構(gòu)建1 套生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)規(guī)劃

1.1 系統(tǒng)建設(shè)方向

生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為準(zhǔn)能數(shù)字礦山工程的一個子系統(tǒng)，主要包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)、生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫平臺建設(shè)、數(shù)據(jù)采集存儲共享建設(shè)、數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)、數(shù)據(jù)分析建設(shè)5 個部分內(nèi)容。

1）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)是以數(shù)據(jù)應(yīng)用和價值為驅(qū)動，依據(jù)企業(yè)當(dāng)前信息化建設(shè)的成果，設(shè)計、編制生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系，提升數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)質(zhì)量水平，促進(jìn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，為后續(xù)的系統(tǒng)整合、數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)分析等方面建設(shè)提供依據(jù)和指導(dǎo)，主要包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架構(gòu)建，明確數(shù)據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)。

2）生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫平臺建設(shè)。生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫平臺建設(shè)包括實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)平臺、關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)平臺、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)平臺和大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺4 部分建設(shè)。實時數(shù)據(jù)技術(shù)平臺支持實時數(shù)據(jù)采集、分發(fā)和存儲，主要存儲煤炭、電廠、運(yùn)輸及生產(chǎn)輔助單位各類生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，支持生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)的集中存儲和管理功能；關(guān)系數(shù)據(jù)技術(shù)平臺用于滿足對“操作數(shù)據(jù)”的存儲，“操作數(shù)據(jù)”是“面向主題的、集成的、當(dāng)前或接近當(dāng)前的、不斷變化的”數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)平臺，包括了數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市2 部分，數(shù)據(jù)倉庫用于存儲全部的面向主題的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集市則是針對特定主題進(jìn)行建設(shè)；大數(shù)據(jù)平臺總體規(guī)劃為數(shù)據(jù)采集區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)、數(shù)據(jù)分析計算區(qū)、數(shù)據(jù)應(yīng)用區(qū)。

3）數(shù)據(jù)采集存儲共享建設(shè)。操作數(shù)據(jù)存儲，在生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫中包括實時操作數(shù)據(jù)和關(guān)系操作數(shù)據(jù)2 部分的采集、存儲與共享。數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理功能為系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)查詢2 大部分：系統(tǒng)管理包含用戶管理、字典管理、機(jī)構(gòu)管理等9 項功能；數(shù)據(jù)查詢包含實時數(shù)據(jù)查詢、實時數(shù)據(jù)趨勢圖、歷史數(shù)據(jù)趨勢圖等10項功能。實時數(shù)據(jù)采集、存儲與共享是針對每一個實時數(shù)據(jù)來源系統(tǒng)。關(guān)系業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集、存儲與共享是針對每一個業(yè)務(wù)應(yīng)用來源系統(tǒng)，實施步驟包括業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析、接口方案設(shè)計采集器配置或定制、對接聯(lián)調(diào)和數(shù)據(jù)核對檢查。

4）數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)。數(shù)據(jù)倉庫DW 是一個以更好地支持企業(yè)或組織的決策分析處理的、面向主題的、集成的、相對穩(wěn)定的、體現(xiàn)歷史變化的數(shù)據(jù)集合[3]。將原有分散的數(shù)據(jù)抽取、清理，經(jīng)過加工、匯總和整理，消除不同源數(shù)據(jù)中的不一致性，保證數(shù)據(jù)倉庫內(nèi)的信息是一致的全局信息。而數(shù)據(jù)集市DM，則是按照分析需求進(jìn)行數(shù)據(jù)分析模型設(shè)計，對數(shù)據(jù)進(jìn)行再組織，便于分析展現(xiàn)。系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過抽取、清洗轉(zhuǎn)換之后加載到數(shù)據(jù)倉庫，目的是將企業(yè)中的分散、零亂、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的數(shù)據(jù)整合到一起，為企業(yè)的決策提供分析依據(jù)。

5）數(shù)據(jù)分析建設(shè)。數(shù)據(jù)分析功能是基于數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括統(tǒng)計報表分析和大數(shù)據(jù)分析2 部分內(nèi)容，統(tǒng)計報表分析是將企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫中的歷史數(shù)據(jù)和極值數(shù)據(jù)形成報表；大數(shù)據(jù)分析是將各項數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，形成大數(shù)據(jù)分析主題，總計包含9 個生產(chǎn)聯(lián)動大數(shù)據(jù)分析主題。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

1.2.1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架是基于企業(yè)業(yè)務(wù)的架構(gòu)，劃分為生產(chǎn)運(yùn)營管理和企業(yè)經(jīng)營管理2 大業(yè)務(wù)域，并與數(shù)據(jù)分類相結(jié)合，構(gòu)建數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架?？傮w業(yè)務(wù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，以降本增效為導(dǎo)向，通過企業(yè)運(yùn)營核心業(yè)務(wù)能力定位關(guān)鍵指標(biāo)，構(gòu)建適用于企業(yè)的指標(biāo)分析體系框架，為企業(yè)的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫和智能應(yīng)用建設(shè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有效提升數(shù)據(jù)價值創(chuàng)造能力和科學(xué)決策水平。

2）指標(biāo)分析體系框架。其中煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域數(shù)據(jù)包含27 個指標(biāo)，鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域數(shù)據(jù)包含23 個指標(biāo)，發(fā)電生產(chǎn)領(lǐng)域數(shù)據(jù)包含23 個指標(biāo)，生產(chǎn)輔助領(lǐng)域數(shù)據(jù)包含7 個指標(biāo)，設(shè)備管理領(lǐng)域數(shù)據(jù)包含5 個指標(biāo)，財務(wù)管理領(lǐng)域數(shù)據(jù)包含44 個指標(biāo)，物資管理領(lǐng)域數(shù)據(jù)包含32 個指標(biāo)，外購管理領(lǐng)域數(shù)據(jù)包含6 個指標(biāo)，8 個領(lǐng)域數(shù)據(jù)總計173 個指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)范。

1.2.2 技術(shù)架構(gòu)

生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫用于打通L2和L3層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、融合與分析利用，生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫定位如圖1。

圖1 生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫定位

生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫由數(shù)采系統(tǒng)、ODS（包含關(guān)系數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫）及數(shù)據(jù)訪問服務(wù)、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)分析等構(gòu)成。

1）數(shù)采系統(tǒng)。采用HiRIS10 的數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)。用以支撐業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、感知實時數(shù)據(jù)的采集和共享，并將采集數(shù)據(jù)寫入到ODS 中；同時，數(shù)采系統(tǒng)也支持?jǐn)?shù)據(jù)的共享，將數(shù)據(jù)由ODS 推送至業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的中間庫中。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與源系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的變更數(shù)據(jù)捕獲機(jī)制共同使用。源系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)必須是經(jīng)過轉(zhuǎn)換的符合準(zhǔn)能數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

2）ODS。存儲關(guān)系數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫采用Oracle12g企業(yè)版；存儲實時數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫采用HiRIS10 數(shù)據(jù)存儲模塊。ODS 對外提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，其中實時數(shù)據(jù)部分提供基于HTTP 的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)及定制數(shù)據(jù)推送服務(wù)。ODS 層數(shù)據(jù)存放近源的明細(xì)粒度數(shù)據(jù)，也保存來自于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)計匯總數(shù)據(jù)，以保證統(tǒng)計匯總數(shù)據(jù)的一致性。ODS 中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為用于共享的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和用于為數(shù)據(jù)倉庫提供的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，需符合準(zhǔn)能數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，且易于追溯。

3）數(shù)據(jù)倉庫。采用Oracle12g 企業(yè)版。數(shù)據(jù)倉庫用于存儲海量歷史數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)集市與數(shù)據(jù)倉庫可部署在同一個數(shù)據(jù)庫實例上，每個數(shù)據(jù)集市采用單獨(dú)的Schema。數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)來自O(shè)DS，存儲明細(xì)數(shù)據(jù)，并存儲進(jìn)行匯總加工的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)集市中的數(shù)據(jù)均來自于數(shù)據(jù)倉庫，避免出現(xiàn)不遵從此數(shù)據(jù)流向的情況出現(xiàn)。

4）生產(chǎn)聯(lián)動大數(shù)據(jù)分析。生產(chǎn)聯(lián)動大數(shù)據(jù)分析采用了大數(shù)據(jù)平臺中的ETL 工具，實現(xiàn)用戶從數(shù)據(jù)源抽取出所需的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗和加工，然后清洗整合，以形成標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的數(shù)據(jù)裝載到數(shù)據(jù)倉庫中[4]。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)的成果

1）標(biāo)準(zhǔn)體系成果。指標(biāo)包含煤炭生產(chǎn)、發(fā)電生產(chǎn)、鐵路運(yùn)輸、生產(chǎn)輔助、設(shè)備管理、財務(wù)管理、物資管理和外購管理，8 個領(lǐng)域數(shù)據(jù)指標(biāo)，總計173 個指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)范。

2）采集和共享數(shù)據(jù)成果。采集和共享數(shù)據(jù)6 個實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)和27 個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并且每個系統(tǒng)都進(jìn)行數(shù)據(jù)正確性驗證并簽訂驗證報告。

3）數(shù)據(jù)倉庫成果。數(shù)據(jù)倉庫目前已實現(xiàn)500 多張數(shù)據(jù)庫表的建設(shè)工作，并且在系統(tǒng)中實現(xiàn)指標(biāo)（主題）管理、維度管理功能，在調(diào)度監(jiān)控平臺中對任務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，隨時查看監(jiān)控任務(wù)情況。

4）數(shù)據(jù)分析成果。大數(shù)據(jù)分析是實時數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)化體系、采集共享數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉庫成果的最終落腳點(diǎn)，能夠檢驗生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫在生產(chǎn)應(yīng)用中的成效[5]。生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立了10 類生產(chǎn)聯(lián)動大數(shù)據(jù)分析主題，系統(tǒng)分為煤炭、電力、運(yùn)輸3 個板塊，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)橫向貫通、縱向聯(lián)動的效果。數(shù)據(jù)分析主界面反映了公司生產(chǎn)完成情況，主要從原煤、商品煤、剝離、外購煤、發(fā)電、運(yùn)輸多個方面進(jìn)行了展示，并實現(xiàn)了進(jìn)行自動統(tǒng)計和可視化分析，包括實際量、計劃量、日超欠量、月均衡超欠量、年均衡超欠量。兩露天煤礦、選煤廠、煤銷公司、矸石電廠、鐵路運(yùn)輸?shù)确猪撁?，對原煤、剝離、商品煤、外購煤、發(fā)電、鐵路運(yùn)輸?shù)脑敿?xì)完成情況進(jìn)行了進(jìn)一步分析，并對檢修計劃、電鏟躲炮時間、卡車燃油單耗、工作效率、入洗比例、港口港存等多項指標(biāo)進(jìn)行全面反饋。同時，重點(diǎn)對主采設(shè)備的內(nèi)外障情況、可動率和出動率情況，破碎站運(yùn)行及產(chǎn)量效率情況，單鏟單車完成量與各項生產(chǎn)指標(biāo)之間進(jìn)行聯(lián)動分析，通過對異常數(shù)據(jù)的逐層鉆取分析，讓相關(guān)數(shù)據(jù)得到針對且具體的分析，找到數(shù)據(jù)支撐點(diǎn)，得出制約各單位自身生產(chǎn)、影響上下游各環(huán)節(jié)協(xié)同的主要影響因素，幫助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)做出正確決策[6]。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效益

數(shù)字礦山生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫的建設(shè)是企業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息化的先驅(qū)工程，是企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基石，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)、集成和基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)相互支持，成為了一個精準(zhǔn)適時采集、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、規(guī)范化集成、可視化展現(xiàn)、自動化操作和智能化服務(wù)的數(shù)字化智慧體[7]。各系統(tǒng)之間形成了相互集成，確保流程的高效銜接和數(shù)據(jù)的共享，消除了信息孤島，為企業(yè)的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)挖掘、生產(chǎn)決策以及企業(yè)的發(fā)展提供有力保障。

1）完善了數(shù)據(jù)治理體系，提升了數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價值。通過進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計，設(shè)計了符合業(yè)務(wù)實際的數(shù)據(jù)管控體系框架和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，包括（主數(shù)據(jù)分冊、主數(shù)據(jù)屬性標(biāo)準(zhǔn)、主數(shù)據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)、主數(shù)據(jù)編碼方案）。通過建立主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)20 個主數(shù)據(jù)管理，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)落實到系統(tǒng)建設(shè)中。通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系的建立，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫徹落實到應(yīng)用建設(shè)中。數(shù)據(jù)治理體系的建設(shè)，為跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，實現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)資產(chǎn)化成為可能。

2）通過生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫中ODS 的建設(shè)，在數(shù)據(jù)層面促進(jìn)了企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)一體化建設(shè)。生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫提供了全局?jǐn)?shù)據(jù)集成共享機(jī)制，成為企業(yè)上層應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)樞紐，目前準(zhǔn)能集團(tuán)已有33 個系統(tǒng)與生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了對接，包括6 個系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)、27 個系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)，800 多張數(shù)據(jù)庫表。極大減少了數(shù)據(jù)錄入的工作量，提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和及時性，提升了跨系統(tǒng)跨部門的日常業(yè)務(wù)協(xié)同效率，使企業(yè)的各應(yīng)用功能系統(tǒng)不再是傳統(tǒng)的部門級獨(dú)立建設(shè)，而是在企業(yè)統(tǒng)一指導(dǎo)下的數(shù)據(jù)層面的一體化建設(shè)。

3）通過生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫中DW 的建設(shè)，提升了業(yè)務(wù)全局透明性，揭示內(nèi)外部進(jìn)展情況和影響因素，為生產(chǎn)計劃制定和調(diào)度指揮提供了客觀科學(xué)的數(shù)據(jù)分析依據(jù)。通過生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫融合集成生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及經(jīng)營業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，提供露天煤礦、選煤廠生產(chǎn)信息的大數(shù)據(jù)分析，生產(chǎn)單位可以及時了解上下游單位的配合關(guān)系、自身制約生產(chǎn)的重要因素及影響本單位生產(chǎn)的重要因素，在計劃制定、業(yè)務(wù)聯(lián)動、生產(chǎn)指揮上更加精確準(zhǔn)確。

4）建立了生產(chǎn)聯(lián)動大數(shù)據(jù)分析的煤炭、電力和運(yùn)輸3 大板塊。系統(tǒng)包括了對商品煤、原料煤、剝離、發(fā)電量、上網(wǎng)電量和鐵路運(yùn)輸?shù)娜?、月、年完成情況進(jìn)行上下游分析，針對同板塊業(yè)務(wù)能橫向聯(lián)動、上下貫通的進(jìn)行生產(chǎn)分析，并以最終的分析結(jié)果，以問題為導(dǎo)向，層層鉆取分析，抓準(zhǔn)影響生產(chǎn)和系統(tǒng)的問題所在，最終服務(wù)于決策層，將管理者的決策依據(jù)、管理思想、生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)固化，緊緊圍繞決策的有效性，將管理和決策分析提升到一個新的高度[8]。

4 結(jié)語

數(shù)據(jù)庫的技術(shù)應(yīng)用是計算機(jī)科學(xué)發(fā)展的有力證明，數(shù)據(jù)庫技術(shù)讓更多繁瑣和復(fù)雜的工作都呈現(xiàn)得更加便利，而且彰顯出計算機(jī)技術(shù)的重要應(yīng)用價值。生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化、實時化的高效管理，打破了多系統(tǒng)間的信息孤島，推進(jìn)了企業(yè)的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析工作，增強(qiáng)了企業(yè)資源優(yōu)化配置能力，減少資源損耗，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，提升企業(yè)的核心競爭力。