滕曉旭，全厚春，祁金才，孫祎楠，白蘭，王智強(qiáng)

(1.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司信息中心， 遼寧 鞍山市 114000；2.沈陽中科奧維科技股份有限公司， 遼寧 沈陽 110179)

0 引言

大型礦用設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是礦山企業(yè)安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)營的基礎(chǔ)，所以維修信息化管理在礦用設(shè)備管理的過程中顯得尤為重要，尤其是在目前普遍集中生產(chǎn)的礦業(yè)模式下。設(shè)備的管理方式、管理理念和維修方式隨著礦山企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大與科技進(jìn)步出現(xiàn)了極大的變化。事后維修和預(yù)防維修是設(shè)備維修的兩種主要方式，預(yù)防維修又可分為定時(shí)維修和狀態(tài)監(jiān)測維修。其中狀態(tài)監(jiān)測維修的應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)成為礦山設(shè)備維護(hù)的主要方法，設(shè)備維修時(shí)機(jī)的控制非常重要，根據(jù)設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)來確定，通過狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷來實(shí)現(xiàn)。以設(shè)備運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)信息為依據(jù)，在故障尚未發(fā)生或者將要發(fā)生時(shí)做出決策診斷，確定設(shè)備的工作狀態(tài)（正常工作（開/停）、將要發(fā)生故障、發(fā)生故障待檢修）。高效、快速、準(zhǔn)確的故障診斷及檢測維修可以為礦山企業(yè)延長大型設(shè)備的工作壽命，減少不必要的損耗，節(jié)省開支，從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益兩方面為礦山企業(yè)的安全高效生產(chǎn)、運(yùn)營奠定基礎(chǔ)[1]。

目前，設(shè)備維修管理雖然在不斷地前進(jìn)，但是由于礦用設(shè)備系統(tǒng)由多供應(yīng)商多系統(tǒng)構(gòu)成，各系統(tǒng)建的數(shù)據(jù)耦合交互受到設(shè)備系統(tǒng)平臺(tái)的限制，使得設(shè)備維修管理數(shù)據(jù)難以集成，造成設(shè)備維修過程的數(shù)據(jù)不能通過數(shù)據(jù)間的交互提供及時(shí)的維修數(shù)據(jù)查詢，降低了企業(yè)信息化的利用效率。

為了解決這一問題，針對設(shè)備維修管理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及多系統(tǒng)特點(diǎn)，需要建立系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)維修管理系統(tǒng)，從多方面進(jìn)行介入，以達(dá)到精細(xì)化管理要求。通過各系統(tǒng)間進(jìn)行分布式的數(shù)據(jù)耦合交換，研究共同數(shù)據(jù)總線，對設(shè)備主數(shù)據(jù)、用戶主數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)、備件請購消耗數(shù)據(jù)、維修工程數(shù)據(jù)等進(jìn)行異構(gòu)跨平臺(tái)對接，結(jié)合數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)接入技術(shù)與ETL技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互研究?？梢赃M(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布訂閱，消除多系統(tǒng)間引起的數(shù)據(jù)孤島、數(shù)據(jù)不同步等問題，降低企業(yè)信息數(shù)據(jù)利用成本及交互成本，是設(shè)備管理技術(shù)研究的基礎(chǔ)。

1 設(shè)備維修數(shù)據(jù)共享機(jī)制

共享機(jī)制是科學(xué)數(shù)據(jù)共享中的一種普遍范式，其具有一定的針對性與累積性，必須是適應(yīng)共享工作并且不斷迭代優(yōu)化的數(shù)據(jù)。不同的質(zhì)量績效、管理方式、權(quán)責(zé)關(guān)系與驅(qū)動(dòng)方式是共享機(jī)制差異化的體現(xiàn)。這是一種多因素耦合的系統(tǒng)性復(fù)雜問題，選擇與識(shí)別科學(xué)數(shù)據(jù)匹配的數(shù)據(jù)共享機(jī)制有助于推進(jìn)數(shù)據(jù)共享復(fù)雜問題的分層化解。

1.1 數(shù)據(jù)共享模式

科學(xué)數(shù)據(jù)共享模式可以分為宏觀、中觀、微觀3個(gè)視角。其中，著重探討共享制度體現(xiàn)在宏觀層，著重關(guān)注共享運(yùn)行組織體現(xiàn)在中觀層，聚焦科學(xué)數(shù)據(jù)體現(xiàn)在微觀層。所以，有復(fù)雜多樣的科學(xué)數(shù)據(jù)共享機(jī)制可供選擇，本文對梳理后的科學(xué)數(shù)據(jù)共享模式進(jìn)行了描述。

首先，從科學(xué)數(shù)據(jù)來源看，共享可分為“專業(yè)化生產(chǎn)模式、聯(lián)合共建共享機(jī)制和數(shù)據(jù)交換模式”。有學(xué)者基于查詢接口與完全開放數(shù)據(jù)庫，從技術(shù)應(yīng)用角度出發(fā)提出其共享模式。另外還包括基于開放網(wǎng)格服務(wù)OGSA-DAI數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)集成的共享（見圖1）。共享機(jī)制以科學(xué)數(shù)據(jù)權(quán)益性質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，可分為“商業(yè)化和公益性”兩種。

圖1 網(wǎng)格服務(wù)架構(gòu)(OGSA-DAI)數(shù)據(jù)集成

其次，科學(xué)數(shù)據(jù)共享機(jī)制以組織形態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，可分為商業(yè)化運(yùn)行模式和事業(yè)性運(yùn)行模式兩種，國際組織參與、企業(yè)發(fā)展帶動(dòng)、部門間交換以及政策驅(qū)動(dòng)4種類型，以及主體（項(xiàng)目）合作共建和地域協(xié)作共建、組織協(xié)作共建、國際共建、政策共建4種方式。

最后在宏觀層面上，協(xié)議工具、政策運(yùn)動(dòng)、技術(shù)工具、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等共享機(jī)制的出現(xiàn)與完善得益于政策的推動(dòng)。在政策推動(dòng)的共享中，開放獲取倡議提出的金色道路和綠色道路兩種共享機(jī)制；從國際組織到國家政府機(jī)構(gòu)，從國家政府機(jī)構(gòu)到各地方政府部門，一系列開放共享政策倡導(dǎo)全面開放的公益性共享機(jī)制，充分發(fā)揮共享機(jī)制在共享政策使用中的主導(dǎo)作用[2-4]。

1.2 數(shù)據(jù)共享模式實(shí)踐

模式分類并非一成不變，各種分類之間也存在著交叉重疊，共享實(shí)踐常常是多種模式運(yùn)行交叉的綜合體系。例如，典型的服務(wù)場景中，大科學(xué)計(jì)劃、共享機(jī)制、資源建設(shè)、大科學(xué)裝置及系統(tǒng)研發(fā)總是共同推動(dòng)數(shù)據(jù)全生命周期的共享活動(dòng)；大型跨國數(shù)據(jù)組織也是最為常見交叉多元的組織形態(tài)。制度導(dǎo)向的共享機(jī)制和人才共享機(jī)制的實(shí)踐就更加需要一系列不同層次的法律法規(guī)、政策、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與技術(shù)工具協(xié)調(diào)一致，同時(shí)針對特定科學(xué)數(shù)據(jù)，建立靈活的共享機(jī)制制度，使之呈現(xiàn)出特定的組織形態(tài)等。

在不同的科學(xué)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)的規(guī)模、算法模型與處理方式等存在顯著差異，共享機(jī)制的選擇也有很多個(gè)性化、特色化的表現(xiàn)。

2 基于ETL的設(shè)備維修數(shù)據(jù)集成

Extract-Transform-Load（ETL）是描述將數(shù)據(jù)從最初的來源端輸送至目的地端的全生命周期，經(jīng)過數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、裝載的一系列過程，是一種實(shí)現(xiàn)將異構(gòu)數(shù)據(jù)源整合到一起，集中式存儲(chǔ)和綜合管理的方法（見圖2）。從多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源中抽取數(shù)據(jù)、清理、經(jīng)過轉(zhuǎn)換和加載的工作，同時(shí)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和修改，符合數(shù)據(jù)倉庫需求，最終將數(shù)據(jù)從一個(gè)系統(tǒng)輸送到統(tǒng)一的、完備的數(shù)據(jù)倉庫中，從而達(dá)到數(shù)據(jù)集成的目的[5-8]。

圖2 ETL數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)抽取。首先要確定從操作型系統(tǒng)中選取部分?jǐn)?shù)據(jù)裝載到數(shù)據(jù)倉庫中，選取的數(shù)據(jù)一定要對決策支持有意義。數(shù)據(jù)抽取要根據(jù)數(shù)據(jù)倉庫中，維度表和事實(shí)表的定義、數(shù)據(jù)源的定義、抽取規(guī)則的定義對異構(gòu)數(shù)據(jù)源（HTML文件、文本文檔、各類數(shù)據(jù)庫等）進(jìn)行檢索，使用規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)，選擇合乎條件并且對終端有價(jià)值的數(shù)據(jù)，為把各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)倉庫做準(zhǔn)備工作。

（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)抽取工作完成后，對抽取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，按照目標(biāo)數(shù)據(jù)源中數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)定義將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)倉庫中的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。由于直接從異構(gòu)數(shù)據(jù)源系統(tǒng)中抽取出來的數(shù)據(jù)都是未經(jīng)過加工的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存在非標(biāo)準(zhǔn)中英文縮寫詞、習(xí)慣性詞語、噪聲數(shù)據(jù)、重復(fù)記錄、數(shù)據(jù)缺失不完整、命名格式、字段屬性等問題，不能直接應(yīng)用于數(shù)據(jù)倉庫，因此要實(shí)施各種轉(zhuǎn)換策略，執(zhí)行各種轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

（3）數(shù)據(jù)清理。一般情況下，許多大型的數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫中存在缺失值、異常值等異常樣本數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)的存在會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)輸出不可靠，直接影響對數(shù)據(jù)的查詢、分析及企業(yè)決策的制定，因此需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作中包括數(shù)據(jù)清理的過程，主要是通過刪除異常樣本、填充缺失的數(shù)據(jù)，光滑噪聲并糾正數(shù)據(jù)中的不一致，校對不完整的數(shù)據(jù)，其目標(biāo)是保證數(shù)據(jù)的正確性。

3 設(shè)備維修系統(tǒng)研發(fā)

3.1 維修系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

軟件體系結(jié)構(gòu)用來解決總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題，以及描述說明方面的某些問題，是軟件設(shè)計(jì)過程中一個(gè)重要組成部分，在計(jì)算過程中，軟件體系結(jié)構(gòu)的重要程度在算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之上。包括全局組織與總體控制、通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)存取、同步、設(shè)計(jì)構(gòu)件功能定義、設(shè)計(jì)元素的功能分配、物理分布、設(shè)計(jì)元素的復(fù)合、物理合成、設(shè)計(jì)方案的選擇等。

軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件系統(tǒng)的高級抽象，主要體現(xiàn)在行為、屬性和結(jié)構(gòu)等方面，其為設(shè)計(jì)決策提供一些基本原理。軟件體系結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成，包括拓?fù)浜徒M織結(jié)構(gòu)，軟件體系結(jié)構(gòu)不僅能反應(yīng)系統(tǒng)的需求，并且能顯示構(gòu)成軟件系統(tǒng)的元素之間的對應(yīng)關(guān)系。軟件體系結(jié)構(gòu)指的是構(gòu)成系統(tǒng)的元素、元素的集成模式、元素之間的相互作用及各種模式的完整性約束組成[9-10]。

3.2 維修系統(tǒng)功能模塊劃分及數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

針對大型礦業(yè)設(shè)備而言，設(shè)備智能維修維護(hù)管控系統(tǒng)非常重要，按照國家的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)的基本要求，可以將系統(tǒng)劃分為維修維護(hù)管理系統(tǒng)、預(yù)算定額管理系統(tǒng)、供應(yīng)商系統(tǒng)、微信公眾號(hào)系統(tǒng)。

根據(jù)維修系統(tǒng)功能的劃分，大型礦業(yè)設(shè)備智能維修管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要分為4個(gè)部分：維修工程數(shù)據(jù)、預(yù)算數(shù)據(jù)、供應(yīng)商數(shù)據(jù)以及微信公眾號(hào)數(shù)據(jù)。

3.3 維修費(fèi)用算法流程

建設(shè)工程造價(jià)對于某項(xiàng)建設(shè)工程項(xiàng)目而言，該建設(shè)項(xiàng)目（工程項(xiàng)目）一般由以下幾部分組成， 包括有計(jì)劃地進(jìn)行固定資產(chǎn)再生產(chǎn)、形成相應(yīng)的無形資產(chǎn)以及鋪底流動(dòng)資金的一次性費(fèi)用，即工程建設(shè)所花費(fèi)的全部費(fèi)用（見圖3）。由設(shè)備及工具器具購置費(fèi)、建筑安裝工程費(fèi)和工程建設(shè)其他費(fèi)用組成[11]。

圖3 維修費(fèi)用組成

設(shè)備、工器具購置費(fèi)是指按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件要求和國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，建設(shè)單位購置或自制的達(dá)到固定資產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和新擴(kuò)建項(xiàng)目配置的首套工器具及生產(chǎn)所需的費(fèi)用。它由設(shè)備、工器具原價(jià)和包括設(shè)備成套公司服務(wù)費(fèi)在內(nèi)的運(yùn)雜費(fèi)組成[11]。

建筑安裝工程費(fèi)是指建設(shè)期內(nèi)建設(shè)單位直接支付給從事建筑安裝工程施工單位的建筑工程費(fèi)、設(shè)備購置費(fèi)及安裝工程費(fèi)，包括用于建筑物的建造及有關(guān)的準(zhǔn)備工作、機(jī)械輔助設(shè)施的搭設(shè)、拆除及清理等工程的投資；用于需要安裝設(shè)備的運(yùn)輸、裝卸、安置、裝配工程的投資。它是以貨幣價(jià)值形式表現(xiàn)的建筑安裝工程的價(jià)值。

工程建設(shè)其他費(fèi)包括暫列金額、暫估價(jià)、計(jì)日工等各項(xiàng)費(fèi)用，由項(xiàng)目投資方支付的費(fèi)用，費(fèi)用發(fā)生與否未知，為保證工程項(xiàng)目順利完成、發(fā)揮作用以及交付使用而產(chǎn)生的費(fèi)用。

對于基本建設(shè)工程費(fèi)用，機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)生活所需的工具器具的購置費(fèi)用的確定相對比較簡單；工程建設(shè)其他費(fèi)用可以根據(jù)國家或地方主管部門的規(guī)定以及類似相關(guān)工程進(jìn)行估算，或根據(jù)施工現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)以及參考資料進(jìn)行計(jì)算，方法比較簡單。但是，建筑及設(shè)備安裝工程費(fèi)用的計(jì)算是一件較為復(fù)雜的工作，其作為基本建設(shè)工程費(fèi)用的主要組成部分，精確計(jì)算更加重要。因此，必須對建設(shè)工程項(xiàng)目深入了解，實(shí)地考察，用科學(xué)的方法對建筑安裝工程費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分解、分析，細(xì)化各項(xiàng)數(shù)據(jù)，才能更加準(zhǔn)確地找出活勞動(dòng)和物化勞動(dòng)消耗的基本因素，然后對各構(gòu)造要素進(jìn)行精確計(jì)算，先確定基本構(gòu)造要素的工料消耗量，計(jì)算其價(jià)值，然后匯總各構(gòu)造要素的價(jià)值，可求出建筑及設(shè)備安裝工程費(fèi)用，再通過進(jìn)一步的計(jì)算，求出基本建設(shè)工程費(fèi)用。

3.4 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以用戶為中心的設(shè)計(jì)原則，采用BootStrap框架進(jìn)行前臺(tái)開發(fā)，保證界面一致性。大型礦用設(shè)備維修計(jì)劃管理系統(tǒng)主要包括：年計(jì)劃編審、月計(jì)劃編審、招標(biāo)處理、合同編制上報(bào)等功能。大型礦用設(shè)備維修預(yù)算系統(tǒng)主要功能頁面包括定額冊、定額材料、取費(fèi)樹、取費(fèi)項(xiàng)、材料批次、材料價(jià)格、預(yù)算定額編制等。

為了便于管理人員操作，同時(shí)開發(fā)了手機(jī)端管理系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4 手機(jī)端管理系統(tǒng)

4 結(jié)論

針對礦用設(shè)備維修過程、跨平臺(tái)維修數(shù)據(jù)信息共享及協(xié)同管理困難、維修數(shù)據(jù)缺乏管理結(jié)構(gòu)體系等問題，本文提出了大型設(shè)備數(shù)據(jù)共享機(jī)制及數(shù)據(jù)集成方法，結(jié)合數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)接入技術(shù)與ETL技術(shù)，解決了諸多實(shí)際問題并取得如下成果。

（1）提出復(fù)雜系統(tǒng)性問題的解決途徑，科學(xué)識(shí)別數(shù)據(jù)的特征，選擇與之匹配的數(shù)據(jù)共享機(jī)制，進(jìn)而將數(shù)據(jù)共享的復(fù)雜問題分層化解；

（2）應(yīng)用 ETL方法實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)數(shù)據(jù)源的整合，集中式存儲(chǔ)和綜合管理，從多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源中抽取數(shù)據(jù)、清理、經(jīng)過轉(zhuǎn)換和加載的工作，最終將數(shù)據(jù)從一個(gè)系統(tǒng)輸送到統(tǒng)一的、完備的數(shù)據(jù)倉庫中，從而達(dá)到維修數(shù)據(jù)集成的目的；

（3）建立了完整的設(shè)備維修管理體系，下設(shè)維修計(jì)劃管理系統(tǒng)、預(yù)算定額管理系統(tǒng)、供應(yīng)商系統(tǒng)和微信公眾號(hào)系統(tǒng)4個(gè)功能模塊系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了以工程造價(jià)規(guī)劃為基礎(chǔ)的維修費(fèi)用算法流程。