從 2002 年煤炭行業形勢好轉至今，幾乎每一個煤炭企業都在管理信息系統方面進行了或多或少的投資，有些甚至非常龐大，但我國很多煤礦的信息化建設卻僅是簡單借鑒制造業的 EＲP 模型。由于兩個行業資源配置的具體方法不同，造成了諸多煤礦的信息化建設沒有達到預期的目標，這在 EＲP 的核心邏輯———生產計劃管理模塊上表現尤為突出。當前物聯網在煤炭企業中的應用多集中于自動化和智能化方面，如安全監控［1，2］、人員定位、設備狀態監控等［3］，并沒有和煤炭企業的管理結合起來，即使少量從管理角度探討的文章，也多側重于技術［4，5］。因此，對物聯網環境下的煤炭 EＲP 體系的探討，將在推進 EＲP 理論研究的同時，也將為物聯網在煤炭企業的深入應用奠定基礎。
1 煤炭生產管理的特點與難點
EＲP 是以生產為核心，對企業資源利用的全面優化，強調計劃與控制流程，尤其是事前的計劃更是重點。煤炭屬于采掘業，與典型的制造業有著明顯的區別，在制造業被廣泛應用的 EＲP，在煤炭企業中就存在一些必須解決的問題，其中最有代表性的問題包括:
1\\) 煤炭生產運作缺乏穩定、精確的物料需求表，即BOM 具有臨時性。BOM 是制造企業 EＲP 計算的核心，獨立需求經過 BOM 計算后分解得到詳細的物料需求。在煤炭企業中，生產的獨立需求是 “采掘開”計劃，每一個新的“采掘開”任務和以前的類似工作雖有相似性，但所需的物料并不完全相同。因此，在煤炭企業中，計劃人員必須根據各種技術數據，及時輸入每一次 “采掘開”任務的 BOM表，才能保證煤炭 EＲP 的順利運行。此外，煤炭生產計劃的頻繁調整也是煤炭 EＲP 必須考慮的重要問題。
2\\) 資源計劃重視設備的配置問題。煤炭生產環境相對惡劣，對機電設備的依賴程度非常高，在制定新的生產計劃時，必須同步制定設備配置計劃。在制造業中，設備的位置都相對固定，在產能允許情況下，只要設備沒有故障，按照工藝流程流轉的在制品并不需要考慮設備問題。然而，煤炭企業生產時，所有的車輛設備等的位置都處于不斷變化中，且設備的可用性也會不斷發生變化，如某個任務調用設備或使用完畢后歸還設備等。因此，煤炭 EＲP 制定生產計劃時，尤其要重點考慮設備的配置，為每一個生產任務指定具體的設備使用時間和來源等。顯然，這需要企業在時間維度上對所有設備的狀況能夠實時監控。
3\\) 物料和設備的來源多樣化，可用物料數據預測水平較差。EＲP 的物料需求分解到全部為外購物料為止，所有的物料都來源于企業外部。煤炭企業由于生產的特殊性，很多設備和物料來自于企業內部的修舊利廢，從而使物料的來源多源化，采購計劃所需的凈物料需求難度準確估計。同時，由于煤礦安全問題，很多物料往往會保持較高的安全庫存，最終造成煤炭企業物資庫存成本居高不下，企業卻難以掌握未來每一個時間段內的準確可用物資和設備數量。
4\\) 生產成本核算復雜，財務數據同步困難。物流賬與財務賬同步生成是制造業 EＲP 的一個重要特點，保證了企業管理者對生產經營情況的實時掌握。由于煤炭企業生產成本構成復雜，從空間上難以分解到每一個班組和個人，以調動員工的積極性; 從時間上難以實時反映，以保證企業管理的及時性。因此，煤炭企業 EＲP 的實現必須要解決生產成本的分攤和核算問題。顯然，這也需要對于生產有關的所有人員、物資、設備以及電力消耗等的詳細跟蹤記錄才能實現。
要實現 EＲP 的有效運作，必須能夠實時跟蹤企業生產投入的主要資源的情況，煤炭生產的特殊性決定了所需資源在時空分布上的復雜性，從而給煤炭 EＲP 的實現帶來了諸多的困難。物聯網技術的應用，為煤炭企業對全生產要素的監控提供了有效的技術手段，因此一個可行的煤炭EＲP 體系必然依賴礦山物聯網基礎的構建。
3 物聯網環境下面向時間維度的煤炭 EＲP 體系
3. 1 面向時間維度的煤炭 EＲP 的創新
由于煤炭企業生產要求的特殊性，導致在制造業中得到廣泛應用的傳統 EＲP 難以有效應用，給煤炭企業管理信息化整合帶來了巨大的理論和實踐困境。生產計劃管理是EＲP 的核心邏輯，也是企業所有資源優化的依據，本文所提出的煤炭 EＲP 體系在資源分類和資源配置兩方面與傳統EＲP 有著顯著的不同。
1\\) 煤炭 EＲP 將資源分為周轉資源和消耗資源兩類，提高了對關鍵資源的利用率。傳統 EＲP 只對需求分為獨立需求和相關需求兩類，而其所考慮的資源主要是生產產品所需要消耗的物料，因此對資源并沒有細分。而煤炭企業生產中使用的設備、物資等并不構成產品實體，因此可以被多次使用在不同的生產任務中。這些可被多次使用的資源可稱之為周轉資源，而與傳統 EＲP 中專用于某個生產任務的資源可稱之為消耗資源，在煤礦中如油脂、炸藥等。顯然，周轉資源價值高，且往往是生產的核心或瓶頸資源，對其重點管理將大大有助于企業的生產穩定和成本降低。
2\\) 煤炭 EＲP 按照時間維度進行資源配置，更符合未來企業管理的發展方向。與周轉資源相對應的是資源的分配方式的變革。傳統 EＲP 將某個資源分配給某個生產任務后，便不能給其他生產任務使用。然而，煤炭企業生產中使用的大量設備往往可以用于不同的生產任務之中，當某個生產任務需要，但當前進度卻并不使用時，該設備便可以用于其他生產任務，而不必等該生產任務結束才釋放資源。因此，為了提高關鍵的周轉資源的利用率，煤炭 EＲP借鑒項目管理的思想，按照時間維度進行生產任務的資源分配，從而有效解決了該問題。
3. 2 面向時間維度的煤炭 EＲP 邏輯
物聯網實現了物與物間的聯網，為企業實時監控每一個聯網的設備和物料等資源提供了技術支持，從而為煤炭 EＲP的實現奠定了技術基礎。2011 年以來，礦山物聯網應用得到了快速的發展，如夾河煤礦等樣板示范工程的推動作用亦開始顯現。然而，當前煤礦物聯網的應用多集中于對某些環境參數、設備的單獨監控或對人員的范圍定位，雖產生了大量的數據，但對煤礦的管理決策和資源優化并沒有根本性的提升。信息化孤島和缺乏管理視角的研究是造成物聯網建設投資巨大，但收效并不顯著的重要原因。因此，將物聯網技術引入煤炭 EＲP，充分發揮信息技術與管理結合的威力，便成為當前相關研究的重要研究方向之一。
通過由大量傳感器構成的物聯網感知層，煤礦能夠對主要的設備、物資乃至人員的具體狀況進行實時監控，如采煤機的轉速、礦車的可用狀況及位置等，并通過無線和有線網絡將之傳遞到煤礦調度中心。生產部門參考以前的生產物料需求表，根據煤礦的生產計劃，由生產計劃人員修改相關參數，計算此次生產的總資源需求。在進行資源調配時，考慮未來的維修計劃，得出生產計劃執行時可用資源總量，并依據此進行資源的統籌安排。在生產過程中，當安裝在設備上的物聯網傳感器感知設備需要維修時，則從可用資源中尋找替代的設備，修改兩個設備的可用狀況，重新對后續的生產計劃進行動態的調整。通過物聯網體系，煤礦能夠對資源有效監控和充分利用，從而實現煤炭企業資源計劃\\( EＲP\\) 的功能，其具體邏輯流程如圖 1 所示。
3. 3 面向時間維度的煤炭 EＲP 運作流程
在新的 EＲP 模型下，煤炭企業根據年度生產任務分解出各個月度生產計劃后，調用地質等方面的參數和各種情況下的材料、人員和設備定額，計算出每個生產任務的詳細資源需求。消耗資源的采購速度較快，因此即使現有庫存不足時，仍可以制定相關生產計劃\\( 不足的由采購計劃補充\\) ，但周轉資源的采購周期往往較長，因此會形成對生產計劃的剛性制約，需要進一步調用可用周轉資源數據庫。
與傳統制造業 EＲP 不同，無論是消耗資源或是周轉資源都并不是已經分配給了某個生產任務，而只是給予該生產任務在某個時間節點的使用權。當出現生產計劃調整時，可非常方便地將沒有使用的資源的使用權轉移到新的生產任務中，并重新制定新的生產計劃。這種面向時間維度的EＲP 模式能夠有效解決周轉資源利用率不高、生產任務調整頻繁等難題。
當生產計劃人員根據周轉資源庫的數據，認為生產計劃可行，即能夠有足夠的資源支持時，則生成基于時間維度的生產資源調配計劃，并修改周轉資源庫中相關資源的可用性。如果不可行，則返回重新調整煤礦主生產計劃。
生成可行的生產資源調配計劃后，可根據消耗資源的庫存情況，生成相關資源的采購計劃，這一點與傳統 EＲP 邏輯相同。由于基于時間維度的生產資源調配計劃中包含幾乎所有的信息，甚至包含人員定額、電力定額等，因此可以非常準確地生成任何一個生產任務的成本計劃，并根據時間的推移，對成本的變化情況實時進行對標管理。新的煤炭 EＲP 實現了煤炭生產全資源的事前計劃、事中控制和事后分析功能，且具有非常好的實際操作性。
3. 4 面向時間維度的煤炭 EＲP 框架
與制造業 EＲP 框架相比，煤炭 EＲP 由于需要監控大量資源的狀態，與以物聯網為核心的硬件結合非常緊密，其框架如圖 2 所示。周轉資源管理中的數據一方面來自于物聯網傳感器的監控，另一方面則來自于煤礦再制造管理模塊的相關數據。如某個設備經維修后，其附帶傳感器則修改可用性信息，在其后的時間中，該設備可被再次投入使用。由于缺乏穩定、精確的 BOM 結構表，因此與生產計劃人員的依賴性也非常高，故在煤炭 EＲP 實施的早期，可以由生產計劃人員手工調整相關參數，以確定所需的資源。
隨著煤炭企業信息化的完善，對生產任務各參數收集質量的提高，也可由 EＲP 系統自動計算每次生產計劃的資源需求表，從而進一步提升 EＲP 的效率。
在新的 EＲP 邏輯中，資源被分為周轉資源和消耗資源兩類，有效解決了設備和物料來源多樣化的問題。企業可以根據其自身的需要和實際情況，逐漸在一些可維修再用的消耗資源上設置傳感器，將之納入周轉資源中管理，從而實現資源優化的持續改進。從這個意義上而言，面向時間維度的煤炭 EＲP 的效果會隨著使用時間的增加而不斷提升，對于煤炭企業的精益管理有著極其重要的意義。
4 面向時間維度的煤炭 EＲP 體系面臨的挑戰
1\\) 物聯網技術的全面推廣應用。對煤礦所擁有的資源的全面優化，需要對大量資源的實時監控，因此物聯網技術在煤礦的全面推廣是其前提。由于煤礦生產條件的限制，地面物聯網技術需要進行大量的技術研發才能應用于井下［6］，顯然這涉及諸多的技術、基礎設施和成本方面的因素，需要一定的時間才能逐步形成較為完善的硬件基礎。
2\\) 不同數據格式的統一和共享。物聯網傳感器種類眾多，所收集的數據更復雜，如何將不同類型的數據在煤礦或礦業集團層面統一管理和共享，是面向時間維度煤炭EＲP 的前提。雖然數據倉庫和數據集市技術，乃至最新的云計算技術為異構數據的共享和分析提供了技術基礎，但距離在煤炭企業中的有效應用仍有較長的距離。
3\\) 以 BOM 管理人員為代表的專業化人才的培養。新的 EＲP 體系與煤炭企業現有的生產管理模式有較大的區別，產生了很多對新專業人才的需求，典型的如 BOM 管理人員。在 EＲP 數據積累不足，相關模型難以滿足資源需求的準確計算的情況下，需要由經驗豐富的 BOM 管理人員及時調整參數，以保證整個生產計劃的順利展開。此外，由于物聯網等技術的廣泛應用，相關系統維護工作量也會大幅度增加，從而給煤礦 EＲP 維護人員帶來了全新的挑戰。
隨著煤炭企業精益管理需求的日漸迫切，傳統的煤炭企業信息化建設已不能滿足企業對資源全面優化的需要。
雖然還需解決一些必要的問題，但伴隨著物聯網技術在煤礦應用的逐漸深入，依托面向時間維度的煤炭 EＲP，全面整合各種管理信息系統，將成為煤炭企業未來發展的重要戰略。
5 結 語
除了煤炭行業外，其他采掘行業和設備依賴性強的流程型行業的生產模式都與制造業都有明顯的區別，從而給相關 EＲP 提出了獨特的要求。由于對設備等周轉資源的巨大依賴，提高核心、瓶頸資源利用率的面向時間維度的資源優化模式就成為此類 EＲP 的重要思路。本文的研究對于這幾類行業的 EＲP 研究都具有重要的借鑒意義。而物聯網技術的快速突破及其在各行業的廣泛和快速應用，又給新的 EＲP 體系提供了關鍵的技術支持，使得對重要資源的實時監控成為可能。當前環境壓力和能源壓力日益嚴峻，國內外市場競爭形勢緊張，加劇了企業對全面資源優化的需求，也進一步加強了新的 EＲP 體系在企業中應用的動力。
此外，隨著時間日益成為一個關鍵性的競爭指標以及全球對循環經濟、閉環供應鏈管理的重視，新的 EＲP 體系中的周轉資源、消耗資源的分類和時間維度的資源配置思想，不僅對煤炭企業管理思想的革新有著極其重要的價值，也將為傳統 EＲP 理論的改進提供有益的借鑒。
參考文獻:
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