研发岗位标准作业流程 促进煤矿人工智能发展

何尚森 汤家轩

(中国煤炭工业协会咨询中心，北京市朝阳区，100013)

近年来，随着开采技术和装备水平不断提升、安全投入不断加大，煤矿事故得到一定程度的遏制，煤矿安全形势稳中转好。据统计，全国煤矿事故死亡总人数由1978年的6001人(1990年为7473人)减少到2018年的333人，煤矿百万吨死亡率由9.713下降到0.093。但受煤层赋存条件、地质条件、装备技术水平、从业人员素质、管理水平以及煤炭企业历史传统等因素影响，煤矿现场生产管理一直比较粗放，现场生产人员存在作业盲目、作业随意、作业质量差、零敲碎打事故频发等一系列影响安全生产的现象，严重阻碍了煤矿的安全、高效生产。因此，如何有效规范员工的作业行为，保障安全生产，一直是煤炭行业亟待解决的难题。

为此，几代煤炭人进行了不懈的努力和探索，尝试用《煤矿安全规程》《操作规程》《作业规程》《岗位责任制》《岗位标准化作业标准》《煤矿各岗位工作标准》《煤矿岗位描述手指口述》等一系列规程、制度、标准来规范员工行为。但煤矿工种繁多，作业内容庞杂，规程、制度、标准只能对关键岗位、关键环节、重点步骤进行规范和要求，且管理层级内容多，操作层级内容少；固定工种岗位描述多，联合作业情况描述少；作业内容描述多，作业逻辑关系描述少；现场应用并未达到理想效果。

2013年，中国煤炭工业协会咨询中心和原神华集团联合开展了煤矿岗位标准作业流程研究，以流程管理理念为指引，以国家及煤炭行业相关规程、规范、标准为依据，以信息化平台为支撑，编制了煤矿标准作业流程，共计1668项，涵盖井工、露天、洗选三大专业，用于指导和规范员工岗位作业。该体系一经推广，便得到了行业的广泛认可，2014年基于该体系形成的《煤矿岗位标准作业流程编制方法》行业标准已报送至相关部门。2016年，原国家安监总局、国家煤监局要求全行业推行标准作业流程。与此同时，中国煤炭工业协会咨询中心联合原神华集团根据煤矿岗位标准作业流程近3年的应用情况，国家标准、规程、规范的更新情况以及现场使用需求等，再次对该体系进行了增补和修订，形成新版煤矿岗位标准作业流程，共计2819项。该体系填补了煤炭行业空白，是煤矿安全管理的又一利器。

2017年7月，国家发布了《新一代人工智能发展规划》，指出当前人工智能已经进入新的阶段，对人工智能发展态势进行了分析，同时提出了发展人工智能的重点任务。无论是开展人工智能的理论研究还是现实场景应用研究，都需要以标准作业流程为基础。本文从流程基本理论、体系内容以及应用效果等方面对岗位标准作业流程进行系统介绍，同时对岗位标准作业流程与人工智能的关系进行初步分析，为类似研究提供一定参考。

1 标准流程基本理论

1.1 标准作业流程概念及发展过程

标准作业流程即SOP(Standard Operating Procedure)，是将某一事件的标准操作步骤和要求以统一的格式描述出来，用来指导和规范日常工作。标准作业流程大致可分为形成、发展以及成熟3个阶段，标准作业流程发展过程见图1。

(1)第一阶段是流程的形成阶段。现代意义上的标准作业流程是在近代社会形成的，大规模的机械化生产为标准作业流程的发展和成熟奠定了物质基础。标准作业流程理论创始人是被称为“科学管理之父”的美国著名管理学家泰勒，他在大量生产试验的基础上，提出并逐渐完善了科学管理和标准化思想。

(2)第二阶段是流程的发展阶段。20世纪中叶，特别是第二次世界大战结束以后，标准作业流程的理论与实践已经进入了成熟期，出现了流程研究的专业人员和专业机构，其在各行各业中的应用已经相当普及。标准作业流程的制定、修改、审批过程也发展得十分规范。

(3)第三阶段是流程的成熟阶段。标准作业流程目前已经在高科技领域，如航空航天、生物工程、智能机器人、核能技术等领域得到广泛应用，这使得当前标准作业流程中使用的工具越来越现代化、科技含量越来越高、技术手段也越来越有创新性。

图1 标准作业流程发展过程

1.2 SOP的作用

(1)保障安全。在SOP的制定过程中，充分考虑了作业过程中可能出现的不安全行为以及不安全状态等危险因素，在作业步骤和作业内容中进行了消除和避免，使员工有章可循，降低了作业风险，保障了生产安全。

(2)提高作业效率。SOP是一种最优化的作业程序，按照规范和程序进行作业，在保证作业质量的前提下，减少了无效作业时间，避免了消耗和浪费，同时提高了设备开机率，降低了设备故障率，提高了作业效率。

(3)有效管理。SOP通过明确作业任务，能够强化员工的执行力， 同时也可以通过SOP实现量化考核和管理，是一种有效的现场管理工具。

(4)固化经验。SOP将生产作业中积累的经验做法以文字形式进行固化，避免了企业因人员流失而造成的技术断层，保护了企业利益。

(5)知识共享。SOP将生产经验以标准文件的形式进行固化，便于分享和交流，提高了学习和培训效果。

(6)树立形象。SOP为企业占领行业的制高点提供了强有力的工具，能够实现“一流企业做标准”的战略目标，可以为企业树立良好的形象。

1.3 SOP与规程、规范和标准的关系

SOP与规程、规范和标准的关系见图2。从整体来看，SOP与规程、规范和标准一样，都是企业实现规范化、标准化的管理工具，两者相对独立，在实际应用过程中，两者可以有机结合，共同构成企业标准化管理体系。从应用效果来看，SOP与规程、规范和标准一样，都需要卓越执行作为基础才能真正发挥作用，因此辅以针对性的管理措施，才能保证SOP的落地和应用。

从制定过程来看，SOP的制定除了依据已有的作业或操作经验外，还必须符合国家的相关安全规程、技术标准、技术规范等。SOP包含的具体操作步骤、操作说明、相关表格和作业表单等的编写，都必须以规程、规范和标准为依据。因此，SOP与规程、规范和标准紧密联系，并未违反或超出规程、规范或标准规定的相关要求和范围。

从作用方式看，SOP规定了某一具体作业的操作步骤和操作要求，解决了“如何做”的问题，而规程、规范和标准一般是提出相关作业要达到的最低要求，解决了作业的“底限”问题。因此，规程、规范及标准是作业的“红线”，是不能逾越的；而SOP是实现安全高效作业的捷径。

图2 标准作业流程与规程、规范和标准的关系

2 煤矿岗位标准作业流程体系内容

2.1 煤矿岗位标准作业流程内涵

煤矿岗位标准作业流程是根据煤矿多年生产实践经验，将煤矿岗位完成既定任务的标准操作步骤和要求以流程的格式描述出来，对作业环节的关键点进行细化和量化，以指导和规范日常作业。其核心是运用流程管理理念，规范员工的作业行为，实现安全高效生产，其定位在一线作业层级。煤矿岗位标准作业流程主要文件包括流程图和作业工单。流程图是将作业的主要步骤用特定的逻辑符号和箭头连接，用以表示具体作业的主要内容、先后顺序、作业人员等相关信息。作业工单是流程图的详细说明，内容包括：序号、流程步骤、作业内容、作业标准、相关制度、作业表单、作业人员、危险源及风险后果提示。典型的煤矿岗位标准作业流程图和作业工单见图3和表1。

图3 超前支护标准作业流程图

煤矿岗位标准作业流程按照井工、露天、洗选装车三大类别进行编制，各类别又分为若干专业，其目录结构见图4。煤矿岗位标准作业流程总计2819项，涉及岗位281个，其中井工矿1577项，包含了采煤、掘进、机电运输、“一通三防”及地质测量等专业；露天矿737项，包含了采装、穿爆、排土及辅助、运输等专业；洗选装车495项，包含了采制化、分选、运输、筛分破碎、脱水等专业。除以上三大类别外，新版流程根据现场使用需求，另外编制了 10项安全检查类标准作业流程，扩展了煤矿岗位标准作业流程的内涵。

需要指出的是，在煤矿岗位标准作业流程编制过程中充分考虑了现场的实际使用情况，每个流程均是由现场人员根据使用需求提出的，再经班组、科室、矿厂、子分公司、集团公司逐级审核，最终形成标准作业流程，同时调动了全行业的专家力量，确保煤矿岗位标准作业流程的普适性。除了结合现场的实际使用需求外，煤矿岗位标准作业流程还充分利用了煤矿安全风险预控体系成果，根据辨识的危险源，对相应流程的作业步骤、作业内容和作业标准进行了修改和完善，将危险源在流程中进行了消除和避免，实现了两大体系的有机融合。煤矿岗位标准作业流程共融合危险源5万多条，进一步提高了流程的安全性和全面性，同时也使得煤矿安全风险预控管理体系得到了有效落地。

煤矿岗位标准作业流程并非固定不变的，会根据标准和规范的修编、设备的更新换代、现场具体使用效果等进行及时的修订和增补，确保煤矿岗位标准作业流程的时效性。

表1 超前支护标准作业工单示例

图4 神华煤矿岗位标准作业流程目录结构图

2.2 煤矿岗位标准作业流程管理系统

为了满足流程的共享、学习、培训、考核、编制以及审批等应用及管理需求，在编制煤矿岗位标准作业流程的同时开发了流程管理系统，实现了Web端和移动端应用，为流程提供了便捷、高效的信息支撑。

煤矿岗位标准作业流程管理系统按照不同层面的需求进行研发，其中集团层面主要是规范、指导和管理流程整体业务；煤炭分公司、煤矿(厂)层面主要是流程的执行、应用和评价；区队、班组层面主要是流程的学习、使用和反馈，流程管理系统的功能架构见图5。

图5 煤矿岗位标准作业流程管理系统功能架构

煤矿岗位标准作业流程管理系统包括7个一级功能模块和30个二级功能模块。按照流程的“编、审、发、学、用、评”的闭环管理环节依次设置流程管理、流程宣贯、流程执行、流程评价、我的主页、系统管理以及移动应用等一级功能模块， 再根据流程应用和管理范围界定设置下一级功能，如流程宣贯功能模块的子菜单包括了流程学习、流程查询、在线交流以及流程培训，将流程宣贯和学习等相关功能进行集中设计，方便使用和维护。

2.3 煤矿岗位标准作业流程数据库系统

煤矿岗位标准作业流程的数据库采用Aris软件进行管理。Aris是一款专业的流程管理平台，其内置了丰富的流程建模图形和工具，可根据实际业务需求选择相应的流程模型；同时Aris还具有海量存储的功能，可以将任一流程以数据形式进行存储，兼具编制工具与数据库功能。由于Aris可以将相同的流程元素进行关联，如流程中的作业人员、制度信息、表单等，在进行流程编制时可以随时批量修改和删减，极大提高了流程编制效率。

Aris也提供了丰富的接口，可以与流程管理系统进行无缝连接，实现流程库数据读取、查询等功能的集成，方便使用和管理；同时Aris还提供了导出功能，所有存储的流程图和流程工单都可以导出为电子文件，方便共享和学习。煤矿岗位标准作业流程数据库目录结构按照图4所示的结构进行设置，能够快速定位，方便查找和修改。

3 煤矿岗位标准作业流程的推广应用效果

自煤矿岗位标准作业流程编制以来，已在原神华集团所属的91处矿(厂)、近5万人中得到了应用，对流程推广前后的事故数量、“三违”数量、技术人员数量、作业时间等进行了统计和对比，见图6、图7、图8和图9。

图6 历年事故数量统计

图7 历年三违数量统计

图8 流程推广前后部分作业时间对比

图9 流程推广前后职称人数统计情况(神东集团)

由图6和图7可知，流程推广后每年事故数量由2013年前的30～40起下降至2013年后的10～20起，下降50%～67%，事故数量显著降低；三违数量由2012年的373次下降至2013年的236次，2014年进一步下降至222次，2015年上半年仅有78次，下降显著。可见，煤矿岗位标准作业流程规范了员工作业，能够有效控制和减少人的不安全行为，从根本上减小了事故发生的概率，提高了安全保障程度。

由图8可知，流程推广后现场各项作业时间均显著减少，如更换输煤系统辊筒用时由6 h下降至2 h、更换电铲风机用时由2 h下降至1 h、吊装电铲斗杆用时由8 h下降至4 h，可见流程优化了员工作业程序，提高了员工技能操作水平，减少了无效作业时间，避免了消耗和浪费，从而有效提高了生产效率。

由图9可知，流程推广后技术岗位人才显著增多，如高级技师由5人增加至35人、高级工由175人增加至579人、中级工由433人增加至878人，可见流程发挥了其知识共享的作用，提高了培训和学习效果，缩短了人才培养周期，解决了人才流失所导致的技术流失问题，同时培养了一批复合型岗位人才，提高了企业人才竞争力。

煤矿岗位标准作业流程除了具有以上作用外，在实际使用过程中，还能减小设备故障率、降低设备损耗、提高现场管理水平等，推动了矿井质量标准化工作的整体提升，促进了煤矿精益化管理。

4 标准作业流程与人工智能的关系

4.1 人工智能的定义及应用

人工智能(Artificial Intelligence)是指使用机器代替人类实现认知、识别、分析、决策等功能，其本质是对人的意识与思维的信息过程的模拟。人工智能经过60多年的发展进入了新的阶段，在移动互联网、物联网、大数据等新技术的驱动下，AI能学习，能与用户交流，变得更像人。

目前，人工智能已经在农业、教育、医疗、国防等行业得到深入应用，从应用的细分领域看主要集中在深度学习、机器学习、自然语言处理、计算机视觉、图像识别、手势控制、虚拟私人助手、智能机器人、推荐引擎和协助过滤算法、情境感知计算、语音翻译、视频内容自动识别等。例如百度公司开发的自动驾驶系统，在减少事故、 减少拥堵、节约时间、节能降耗方面有着巨大优势；公安、金融、机场、地铁、边防口岸等重要领域采用的人脸识别系统，极大提高了安全防护能力；谷歌公司研发的AlphaGo围棋机器人曾战胜了15位围棋世界冠军，连续60局无一败绩，引起了世界轰动。人工智能的应用已极大地改变生活和工作模式，甚至颠覆人类的认知，具有巨大的发展潜力。

4.2 我国新一代人工智能政策

2017年7月8日，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，文件指出人工智能已经进入新的发展阶段，新一代人工智能相关学科发展、理论建模、技术创新、软硬件升级等整体推进，正在引发链式突破，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。人工智能成为国际竞争的新焦点、经济发展的新引擎，带来社会建设的新机遇和新挑战。同时，文件还提出了人工智能发展的总体要求和重点任务。

2017年12月，工信部发布了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020年)》，它是对《新一代人工智能发展规划》的补充，详细规划了人工智能在未来3年的重点发展方向和目标，每个方向的目标都进行了非常细致的量化。

截至2018年3月，全国31省市中已有15个发布了人工智能规划，其中有12个制定了具体的产业规模发展目标。另外，还有27个省市在“互联网+”规划中提及人工智能、22个省市在战略新兴产业规划中设置了“人工智能专项”、19个省市在大数据规划中提及人工智能、9个省市在科技创新规划中设置了“人工智能章节”。我国人工智能战略规划已逐步拓展开来。

4.3 标准作业流程与人工智能的关系

标准作业流程与人工智能联系紧密，从人工智能需求分析、技术研发到人工智能的应用和升级都离不开标准作业流程。标准作业流程与人工智能的关系主要体现在两个方面。首先，标准作业流程是人工智能应用和发展的基础。人工智能的目标是实现机器的“人类思维”逻辑，在适当条件下尽可能代替人力作业，同时发挥机器高效运算的优势，提高劳动和作业效率，节省更多人力资源。而实现这一目标的前提是要理清作业流程。由于目前人工智能的局限性，还无法形成自主“思维”，对于具有较强逻辑性的作业和劳动，还不能形成合理的作业流程。因此，人工智能的应用需要借助标准作业流程的逻辑关系、作业内容以及作业要求等相关内容，在标准作业流程的框架下实现各类场景应用。其次，标准作业流程是人工智能的技术支撑。人工智能计算机软件和程序编制是人工智能的核心之一，从软件编制的流程来看，无论是需求分析、软件功能设计、软件总体架构、算法实现、软件测试等都与标准作业流程密切相关，软件本质也是一种“标准化程序”，其编制和运行都严格遵循逻辑顺序和技术标准，在人工智能研发过程中引入标准作业流程思维和方法，将进一步提升人工智能开发速度和质量。

5 结语

经过近5年的发展，岗位标准作业流程已较为成熟和完善，得到了广大煤炭 从业人员，尤其是一线员工的高度认可，其以流程为核心，真正实现了规范和指导员工作业，由“要我安全”向“我要安全”转变，在实际生产中取得了良好的应用效果，值得全行业推广和应用。开展岗位标准作业流程既符合国家要求，也是企业保障安全、降本增效的有效手段。随着人工智能新时代的到来，岗位标准作业流程必将显示其基础性工作的巨大价值，同时也必然面临着新的挑战，坚持运用和发展岗位标准作业流程，是迎接人工智能时代的有效措施。