智慧矿山信息化标准化系统关键问题研究

智慧矿山信息化标准化系统关键问题研究根据总体规划、分步实施的原则,煤矿企业信息化建设分为三个阶段,分别是数字矿山阶段、感知矿山阶段和智慧矿山阶段。目前,我国大多数煤矿企业的信息化建设处于数字矿山阶段和感知矿山阶段,只有少数煤矿企业迈入智慧矿山阶段。然而,随着大数据时代的到来,新一代信息技术的应用,“中国制造2025”的提出,智慧矿山已然成为煤矿企业信息化发展的重要趋势。智慧矿山以透彻感知、深度互联、高度共享、智能服务和可视化展现为基本特征,重在通过对信息系统采集到的数据进行深度挖掘分析,实现煤矿企业生产经营管理方面的智能决策。而通过现场调研可知,煤矿企业在信息化建设过程中出现了一系列问题。煤矿企业信息化建设包括井上、井下两部分,井上建设的各管理信息系统,由于开发商不同,采用的开发技术、编码规则、数据命名和数据描述不同,“数字鸿沟”和“信息孤岛”现象凸显出来,导致数据和信息无法共享,各系统产生的珍贵数据无法发挥作用;井下建设的安全避险“六大系统”分别由不同的副矿长单独管理,为了避免安全事故责任扯皮和确保系统数据传输的安全性,副矿长各自为政建设系统,这导致建设的六大系统无法互联互通,更无法对六个系统的数据进行深度挖掘。对于当前的煤炭行业而言,为了实现对煤矿企业生产经营管理类数据的管控,这要求行业信息系统和相应的煤矿企业信息系统互联互通。本文提出通过制定行业级别的智慧矿山信息化标准,开展智慧矿山信息化标准化工作来解决煤矿企业和煤炭行业面临的问题。从制定行业级别的智慧矿山信息化标准的角度而言,由于智慧矿山信息化标准的编制工作不是一朝一夕能够完成的,关键标准的制定就成为煤炭行业亟需开展的标准化工作,而关键标准的识别是该工作首先要完成的任务。从开展智慧矿山信息化标准化工作的角度而言,一方面智慧矿山信息化标准化行为受到政府、行业协会、煤矿企业、软件开发商等多主体的影响,各主体的利益诉求不同,采取的行为则不同,会致使标准化达不到预期效果,因此多主体协同亟待研究;另一方面煤矿企业实施智慧矿山信息化标准化的能力参差不齐,开展智慧矿山信息化标准化所做的工作就有所不同,为了给每个煤矿企业指引开展工作的方向,智慧矿山信息化标准化升级路径的研究就显得尤为重要。因此,本文引入系统的概念,开展智慧矿山信息化标准化系统研究,重点研究智慧矿山信息化关键标准的识别、智慧矿山信息化标准化主体协同问题以及智慧矿山信息化标准化升级路径三个关键问题。按照“提出问题,研究问题”的思路,本文分成7章开展研究,具体研究内容如下:第1章:绪论。本章首先阐述了煤矿企业信息化建设三个阶段,指出了智慧矿山是煤矿企业信息化发展的重要趋势,在此基础上,论述了煤矿企业信息化建设过程中遇到的问题以及处于当前形势的煤炭行业数据管控的需求,提出了制定行业级别的智慧矿山信息化标准,开展智慧矿山信息化标准化工作的必要性。其次,对智慧矿山信息化相关标准现状和煤矿企业信息化标准化建设现状进行分析,提出了智慧矿山信息化标准化在实践过程中,面临着三个主要现实问题。最后,阐明了本文的研究目标及意义,分析了本文的研究内容及方法,提出了内容框架和技术路线。第2章:文献综述。本章从智慧矿山信息化关键标准的识别、智慧矿山信息化标准化主体协同问题以及智慧矿山信息化标准化升级路径这三个关键问题入手,对智慧矿山信息化标准化、标准化主体协同和标准化升级三个方面的文献进行了梳理总结。通过文献综述,探讨了拟研究问题在相关领域的研究进展和不足,故而进一步明确本文研究需要解决的问题。第3章:智慧矿山信息化标准化分析框架。本章首先研究了智慧矿山的特征以及智慧矿山信息化建设目标,分析了智慧矿山信息化建设存在的问题,提出了智慧矿山信息化模型及信息化内容,并通过调研分析指出了我国煤矿企业进行智慧矿山信息化建设存在的问题;其次,运用系统论思想,全面分析了智慧矿山信息化标准化系统的内涵、环境、要素,在此基础上,构建了智慧矿山信息化标准化系统结构;然后,引入力学模型,分析了智慧矿山信息化标准化系统运行作用机理,建立了智慧矿山信息化标准化系统运行模型,借助于经济控制论的方法,构建了系统运行动态模型,并对该模型进行了可控性和稳定性分析;最后,在以上分析的基础上,提出了本文所要研究的三个关键问题。第4章:智慧矿山信息化关键标准识别方法研究。本章首先简要论述了智慧矿山信息化关键标准的特征,并提出了智慧矿山信息化关键标准识别模型;其次,明确了智慧矿山信息化标准体系构建依据和原则,运用uml统一建模语言和luba露靶理论,进行智慧矿山信息化标准的领域分析,构建了智慧矿山信息化标准体系,明确了智慧矿山信息化标准体系明细表;然后,基于智慧矿山信息化关键标准的特征和文献研究,初步明确了智慧矿山信息化关键标准识别指标范围,采用探索性因子分析构建了识别指标体系,并运用主成分分析法明确了各指标权重,构造了智慧矿山信息化关键标准综合评价函数;最后,在类图之间的关联、智慧矿山信息化标准体系框架等基础上,定性分析了智慧矿山信息化标准在识别指标体系下的取值,并采用综合评价法得到智慧矿山信息化标准体系中所有标准的得分,识别出智慧矿山信息化关键标准。第5章:基于博弈论的智慧矿山信息化标准化主体协同研究。本章首先对国家能源局和工业和信息化部印发的相关细则进行解读,在此基础上,介绍了智慧矿山信息化标准制定的三种模式,并提出了较完善的标准制定模式以及智慧矿山信息化标准化主要主体的协作关系;然后,提出了智慧矿山信息化标准制定和实施环节的主体协同问题:软件开发商之间的协同、政府、行业协会和煤矿企业三者之间的协同、煤矿企业和软件开发商之间的协同;最后,运用博弈论,对三个主体协同问题进行博弈分析,构建了相应的博弈模型,并提出了相关协同建议。第6章:智慧矿山信息化标准化升级路径研究。本章首先探讨了智慧矿山信息化标准化升级路径研究的必要性,借鉴前人能力成熟度模型,构建了智慧矿山信息化标准化能力等级模型,并对智慧矿山信息化标准化影响因素进行研究;其次,采用AHP和CVM相结合的方法确定影响因素指标体系权重,提出了智慧矿山信息化标准化能力评价体系;然后,结合能力等级模型和评价体系构建了智慧矿山信息化标准化能力蛛网模型,并提出了煤矿企业智慧矿山信息化标准化能力等级评估方法;最后提出了智慧矿山信息化标准化升级路径。第7章:结论与展望。本章总结了本文的主要结论和创新点,指出了研究的不足,并明确了改进的方向。本文的主要创新点如下:1)通过全面分析智慧矿山信息化标准化系统的内涵、环境、要素,构建了智慧矿山信息化标准化系统运行模型和运行动态模型。2)针对智慧矿山信息化关键标准识别方法研究问题,构建了智慧矿山信息化关键标准识别模型和识别指标体系,识别出智慧矿山信息化关键标准。3)针对智慧矿山信息化标准化主体协同研究问题,构建了智慧矿山信息化标准化主体博弈模型,包括软件开发商之间的博弈模型,政府、行业协会和煤矿企业三者之间的博弈模型以及煤矿企业和软件开发商之间的博弈模型。4)针对智慧矿山信息化标准化升级路径研究问题,在构建了智慧矿山信息化标准化能力评价体系和能力蛛网模型的基础上,提出了煤矿企业智慧矿山信息化标准化能力等级评估方法。