論煤炭企業設備技術集成創新模式

關鍵詞　技術　設備　集成　

創新中圖分類號　F406. 4 　　文獻標識碼　A

　　根據對企業資源狀況的認識和在此基礎上確立的生產經營模式,選擇企業各個生產環節在主要技術參數上能夠相互適應的設備,是設備“配套”。將這些設備有機地整合在一起,使各種設備的能力得到充分發揮,以成為一個高效率的運行系統,稱之為設備“集成”。固然,設備的選擇配套也必然包含對所欲形成的設備系統的優化設計,但要使設計上的有效系統變成現實,還需要運用多方面的知識和技術,通過反復調試、改進,甚至需要采取專門的技術措施。這就是說,集成是一個演進和創新的過程。在這一過程中,企業通過綜合運用各種資源要素尤其是知識要素,通過對各種資源要素進行優選和創造性的融合,使其“以適宜的結構形成一個有利于資源要素優勢互補的有機整體”。設備技術集成包括兩個方面:一是運用多方面的知識和技術,通過采取適當的技術措施,使各種設備平穩、高效地運行,整體運行效率盡可能地接近設備系統在理想狀態下的最大能力;二是對設備系統的運行提供完備的技術支持(包括對設備的保養維護、修理、零配件供應等) ,使其保持穩定、可靠的運行狀態。其中第一方面內容主要體現在設備系統的構建過程中,構成整個設備系統的一部分,集成的對象主要是技術成果。第二方面內容則主要體現在設備系統的運行過程中,表現為對設備系統的運行進行組織管理與保養維護的一系列制度、規程、標準與措施(包括技術人員、設施以及技術方案等) ,集成的對象不僅包括技術成果,而且包括技術條件。

一、設備的選擇配套按照格申克龍關于落后國家趕超先進國家的后發利益或后發優勢(The Advantage of Backwardness) 理論,后發國家的企業由于可以享受后發優勢,能夠取得比先發國家的企業更快的發展速度,甚至超過先發國家的企業。所謂的后發優勢就是指直接導入外國先進技術和實行高起點經營,而不是像先發國家的企業那樣完全通過自主創新和長期積累以提高企業的技術水平和經營管理水平。表現在技術裝備的選擇上,由于先發企業不能立即廢棄已有的相對落后的設備,因而在生產設備和效力方面并不具有絕對優勢。后發企業應當通過引進最先進的技術和設備,以獲得比先發企業更加有利的競爭地位。神府東勝煤炭有限責任公司的“五高”(即高起點、高技術、高質量、高效率、高效益) 方針,就體現了這樣的思想。從1995年開始在大柳塔礦按“五高”方針進行技術改造時,首先根據神東公司的煤田地質條件和自然資源狀況,立足于世界采煤技術的最新發展水平,進行了設備的配套集成。全部選用世界上技術最先進、性能最優良、能力最強的采、掘、運、裝設備,為整個生產系統能力的提高、系統組織的簡化及穩定可靠運行奠定了基礎。全礦只裝備了一個綜采工作面,設備全部從國外引進。綜采工作面采煤機為美國JOY公司生產的大功率(1500kW) 6LS - 5型雙滾筒電牽引采煤機,生產能力為2800tPh ,牽引速度為0～15mPs ;液壓支架為德國D·B·T 公司生產的WS1. 7 型高強度掩護式液壓支架,支護高度為1. 75m ,初撐力617kN ,采用PM4 電液控制系統;重型刮板輸送機、轉載機運輸能力分別為2200tPh、 2500tPh , 刮板輸送機、轉載機采用集中聯動控制, 總功率達2030kW;順槽膠帶輸送機為美國SW公司生產的B1200 - 2 ×400- 4. 0 型膠帶輸送機,運輸能力為2500tPh ,帶速4mPs ;電器設備及泵站系統為BF 公司生產的最新產品,總裝機功率為4330kW。整個綜采工作面的生產能力可以達到2 萬tPd 以上。為實現快速掘進和礦井產量增長,保證綜采工作面的正常接續和礦井生產的合理布局,礦井采用了連續采煤掘進技術,配備兩個連采隊,分別裝備了1臺連續采煤機、2～3臺運煤車、1臺錨桿機、1 臺鏟車、1 臺給料破碎機和3 部國產1063 型膠帶輸送機。連續采煤機為美國JOY公司生產的12CM - 10D 型采煤機,裝機功率為550kW,采高2. 6～4. 6m ,一次截割寬度為3300mm ,截割能力為8～23tPmin ;運煤車為美國LONGAIRDOX 公司生產的CH818 型蓄電池運煤車,功率為26. 1kW(35hp) ,蓄電池電壓128V ,充電時間為8～10h ,運行速度120mPmin ,運量16tP車;錨桿機為美國LONGAIRDOX公司生產的HDDR - AC 型雙臂錨桿打眼機,轉動扭矩305N·m ,錨桿機緊固扭矩258N·m ,打眼及錨桿安裝速度為30 套Ph ;鏟車功率為37. 3kW(50hp) ,最大載重量4t ,用于搬運物料和清理煤泥。最高月進尺曾達到3272. 9m, 最高月采煤量為 114437t ,均為全國第一、世界一流水平。為了與生產及準備(掘進) 能力相配套,主運輸系統采用兩部長距離、大運量國產膠帶運輸機,全長5. 78km ,總裝機功率為 2240kW,最大運量2500tPh ,采用先進的CST 可調速軟啟動系統控制。原煤倉容量為42000t ,商品煤倉容量為65000t 。洗選設備主要采用計算機控制的KHD 塊煤跳汰機,處理能力550tPh ;計算機控制的加壓過濾機,處理能力47. 5tPh ;原煤分級采用香蕉篩, 處理能力1000tPh ;破碎機采用MMD500 型,處理能力400tPh ;快速裝車系統采用計算機控制的KSS 配煤稱重裝車系統,裝車能力5300tPh。輔助運輸采用無軌膠輪運輸車,車輛運行速度可達30kmPh , 運送人員、材料從地面到工作面只需要10min 時間。工作面搬家設備采用912X搬運車,4 沖程直列6 缸防爆柴油驅動,最大載重量25t ;630 搬運車,之流串激勵電動機驅動,最大載重量25t ; 350P 支架運輸車,4 沖程直列6 缸防爆柴油驅動,最大載重量 35t 。

二、構建高效率的設備系統神府東勝煤炭有限責任公司主要通過三種方式對各種先進設備進行集成,以構建出高效率的設備系統。一是進行極限試驗。他們利用節假日其他企業休息,來自外部的各種干擾因素少,企業內各部門也都可以停止其他一切工作全力支持試驗,人為構造一個相對理想的設備運行環境,按照事先設計的方案,對設備系統可能達到的最大生產能力和效率水平、薄弱環節及能力富余狀況,以及運行中潛在的問題等進行測試,根據測試結果制定改進方案,從技術與組織上對設備系統進行優化。極限試驗過程既是對各種資源要素進行優選,使其“以適宜的結構形成一個有利于資源要素優勢互補的有機整體”的過程,也是獲得重要的技術參數、操作技能和經驗知識的過程。這些獨特的技術參數、操作技能和經驗知識,是構成企業特有技術資源和能力的重要內容,也是企業核心競爭力的重要組成部分。二是根據在實踐中獲得的技術參數,結合世界采礦裝備技術的新發展,不斷進行設備改進與優化升級。一方面通過與主要設備供應商建立戰略協作關系,由設備供應商根據公司提供的技術參數對現有設備的主要部件進行再設計;另一方面,通過對現有設備進行升級,及時將世界采礦裝備新技術整合到企業設備系統中,使企業設備系統始終保持整體最優。三是利用信息技術,通過使設備系統運行及監控適時化,提高各種設備及設備系統不同環節間協調運行的水平或集成度, 具體措施就是實行礦井綜合自動化。以最早實行全方位綜合自動化的大柳塔礦(2000 年10 月) 為例,該礦選用羅克韋爾自動化工業控制產品和工業網絡技術,構建起信息層、控制層和設備層高度集成的現代化全方位自動化體系。具體包括以下幾個系統:帶式運輸系統自動化系統、井下電力三遙(遙測、信遙、遙控) 系統、雙溝通風機三遙系統、井下排供水三遙系統、生產調度及綜合信息管理網、礦井工業電視系統、井下風門自動控制系統、綜采工作面監測系統、主井帶式輸送機振動及軸溫檢測系統。自動化體系具有以下6 方面功能: (1) 適時運行參數監測; (2) 適時過程控制; (3) 歷史數據查詢; (4) 設備故障及模擬量超限報警; (5) 生產適時畫面監測; (6) 生產計劃優化。據2000 年10 月于拉斯維加斯召開的世界采礦技術經驗交流大會上得到的信息,神府東勝煤炭有限責任公司是目前世界上礦井綜合自動化程度最高的企業之一。這也是能夠創造出礦井生產能力和效率世界先進水平的主要原因。

三、構建高效率的設備運行支持系統神東公司在對企業內外技術資源及組織資源進行集成的基礎上建立了三大設備運行支持系統:企業資產管理系統( EAM) 、配件供應系統和設備維修系統。 EAM系統是以美國Datastream 公司MP5i 軟件系統為基礎, 以設備綜合管理為主要內容,以維修工單為核心的設備資產全壽命管理系統,用來管理公司內與生產有關的設備、配件、材料及相關的部門、人員、資金等。該系統通過對設備、重要部件從購入開始直到報廢為止全過程的數據信息進行記錄、跟蹤和轉換,對設備的運行狀況及時做出分析評價,自動生成維修工單, 實現了對設備的預防性維修,并能夠對維修工單中所需部件及材料進行預訂、查詢、分配、出庫和入庫管理,自動清點庫存,動態調整配件安全庫存,自動生成采購計劃,進行采購報價和詢價等,從而實現了設備生產能力的最大化。配件供應系統包括三個方面:一是利用MIS 管理系統,優化引進配件計劃管理。通過統計分析編制消耗定額,再采用ABC 管理法編制年度計劃,并通過對在用設備進行狀態調查,結合過去的大修經驗,編制大修通用標準配件計劃,從而使配件訂購計劃和庫存達到了超前、準確和經濟合理的要求。二是在礦區建立保稅庫,儲備大修件、索賠件和生產急用件三種類型的配件 (其中大修通用標準配件100 %進入了保稅庫,占總配件量的 20 %) ,并將在保稅庫儲存一定比例的配件作為引進設備的條件,不僅保證了生產和大修用件之急需,而且由掌握設備配件消耗量和消耗品種的外方做儲存計劃,分解了配件供應壓力,降低了采購成本,也減少了資金占用。三是與國內先進專業廠家建立協作關系,通過系統化、規范化地整理研究進口設備的技術資料,有計劃、規?；貙M口設備進行整機和配件的國產化,以縮短供應周期,緩解配件供應緊張的局面,降低供應成本。設備維修系統是建立在充分利用國內外專業技術資源的基礎上、多種維修形式并存的系統。對本企業使用主力機型的公司(如JOY、DBT等公司) 采取合作大修方式,雙方簽訂以控制工期、質量、費用為主要內容的大修協議,針對每一臺設備簽訂具體的大修合同。外方負責按其大修工藝、標準對設備進行清洗、解體、檢測、修復、裝配全過程的技術支持、質量和工期控制等, 并派一名負責大修的經理和相關專業人員現場指導和參加大修。神府東勝煤炭有限責任公司按國外設備大修工藝流程提供維修設施、管理人員、技術人員和技術工人。通過這種方式不僅有效地、動態地利用了國外生產廠家最先進的設備維修技術與工藝,保證了設備大修的技術水平和修理質量,降低了大修成本,而且獲得了進口先進設備大修的工藝、技能及組織管理方法,培養出了高素質的維修隊伍。為了更好地滿足設備更新換代及生產規模擴大對設備維修不斷增長的需求,公司還采取了與國內外專業公司合資辦大修廠的方式,引進國內外先進維修和制造技術,更加有效地解決了設備更新換代快與自有維修及制造技術不能同步更新之間的矛盾。對一些小公司生產的數量少規格型號多的設備,采用請外方專業技術人員現場指導大修的方式;對機型落后、配件組織難、大修成本高的設備,則采取委托國內專業廠家進行國產化大修。

四、集成創新的效果集成創新的效果可以從大柳塔礦歷年效率主要指標的變化中體現出來。大柳塔礦設備的配套集成創新是從1997 年按規模化經營要求引進國外先進設備開始的,到1998 年基本完成設備引進配套工作。1999 年開始進行以提高設備系統集成度為主的技術創新,主要是進行了礦井綜合自動化建設,11 月1 日正式投入試運行。從表1 可以看出,大柳塔礦歷年效率的變化可以分為三個階段:1998 年以前由于僅僅是單項引進先進綜采設備,雖然也創造了國內高效率水平,但與國內先進煤礦處在同一層次上,離世界先進水平仍有較大差距。1997 年轉變創新模式以后,效率水平開始大幅度提高。1999 年實行礦井綜合自動化建設以后,效率水平更實現了飛躍式的提高。在2000 年10 月于拉斯維加斯召開的世界采礦技術經驗交流大會上,大柳塔礦年產水平(一井一面突破800 萬t) 、綜合自動化水平、直接工效率及全員工效等主要經濟技術指標均被確認為世界第一。大柳塔礦以設備配套集成為核心的技術創新取得成功以后,神東公司開始在其他各礦推廣,并取得了顯著效果。技術集成創新引起的生產效率水平的極大提高導致了礦井生產能力的大幅度提升,從而產生了規模效益,完全抵消了高技術裝備水平所要求的高投入,使企業整體效益成倍增長。神東公司的噸煤直接成本僅為原中央財政煤炭企業平均水平的29. 35 %。即使不考慮由于國家采用全新的、以銀行貸款為主的投資模式,公司的負債率遠高于其他企業這一主要成本因素,公司煤炭產品的完全成本仍然是全國最低的,僅為原中央財政煤炭企業平均水平的57. 56 %。

五、結論通過以上分析,可以得出以下幾點結論。 1. 技術創新是煤炭企業實現高效率、規?；a的有效途徑,但只有立足于世界煤炭生產技術發展的最高水平,才能徹底改變我國煤炭工業的落后局面,取得世界一流的效率水平和效益水平。 2. 生產的特殊性決定了煤炭企業技術創新的關鍵是通過集成創新建立最有效的生產系統。實踐證明,在廣泛吸收國內外最先進技術資源基礎上的集成創新,是到目前為止最適合煤炭企業生產特點的技術創新模式。依據這種模式,神府東勝煤炭有限責任公司創造的效率水平和效益水平,是我國煤炭企業過去所采用過的任何創新模式都無法比擬的。 4. 從神府東勝煤炭有限責任公司自身的實踐來看,僅引進最先進的技術裝備并使其配套,對企業效率水平和效益水平提高的作用是有限的。在設備配套基礎上的集成創新,才是提高企業效率水平和效益水平的關鍵。并且企業設備系統的集成度越高,效率水平和效益水平也越高。 5. 煤炭企業以設備技術為主的集成創新,不僅包括對煤炭生產裝備技術的集成,而且包括對其他一切可以利用的技術成果尤其是信息技術成果的集成,還包括對為設備系統高效、穩定運行提供技術支持的各種技術條件的集成。

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