成品油庫智能化技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢分析*

趙志海，甄永乾，張健中

(1.中國石化銷售股份有限公司，北京 1007282.中國石化青島安全工程研究院化學(xué)品安全控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266071)

當(dāng)前科技發(fā)展日新月異，互聯(lián)網(wǎng)+和人工智能技術(shù)的涌現(xiàn)，進(jìn)一步推動了傳統(tǒng)型生產(chǎn)作業(yè)向智慧型轉(zhuǎn)變。油庫作為油品儲運(yùn)的中間環(huán)節(jié)，其安全高效的運(yùn)行對國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展具有重要作用。但是，當(dāng)前油庫仍處于傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，存在辦公效率差，安全水平低等諸多問題。

20世紀(jì)初，國外石油公司就已經(jīng)針對油庫進(jìn)行了整體升級改造，通過新型自動化系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用推動了油庫運(yùn)營效率的提升[1-2]。近年來，國內(nèi)也逐步重視油庫的自動化轉(zhuǎn)型，并開始了智能化油庫的探索性工作，例如液位儀與自動化控制系統(tǒng)的深化應(yīng)用和數(shù)據(jù)交互，大大減少了人員崗位和勞動強(qiáng)度[3]。在國家大力推動人工智能技術(shù)發(fā)展的背景下，國內(nèi)傳統(tǒng)油庫向智能化轉(zhuǎn)型已成必然趨勢。

1 國內(nèi)成品油庫自動化現(xiàn)狀分析

目前國內(nèi)油庫自動化水平普遍較低，隨著油庫自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，部分油庫能夠根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行單一模塊自動化改造。但是，零散型改造往往因沒有統(tǒng)一規(guī)劃導(dǎo)致系統(tǒng)之間的隔離，數(shù)據(jù)交互只能通過人工謄寫錄入，辦公效率仍然較低。經(jīng)調(diào)研，目前國內(nèi)油庫主要存在的問題如下。

a)基礎(chǔ)設(shè)施落后。部分油庫現(xiàn)場作業(yè)仍然靠手動開閥開泵和上罐取樣等。

b)信息孤島。油庫橫向系統(tǒng)和縱向系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)隔離，例如ERP與計(jì)量系統(tǒng)、ERP與發(fā)油系統(tǒng)、報(bào)警與視頻監(jiān)控等。

c)嚴(yán)重依賴人工?，F(xiàn)場作業(yè)依賴人工驗(yàn)單、人工開票、人工門禁、人工施封等。

d)業(yè)務(wù)管理落后。數(shù)據(jù)采集依靠人工抄表，數(shù)據(jù)計(jì)算依靠手工錄入，縱向業(yè)務(wù)流程之間通過紙質(zhì)材料傳遞信息，業(yè)務(wù)交互具有一定的滯后性。

e)信息化水平低。報(bào)警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急消防系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)未進(jìn)行有效的聯(lián)動。

2 智能化油庫改造架構(gòu)分析

當(dāng)前的油庫智能化系統(tǒng)主要由現(xiàn)場設(shè)備層、過程控制層、業(yè)務(wù)管理層和分析決策層構(gòu)成。該架構(gòu)是在自動化子系統(tǒng)統(tǒng)一集成的基礎(chǔ)上，通過建立數(shù)據(jù)管理中心打通設(shè)備運(yùn)行與業(yè)務(wù)管理之間的數(shù)據(jù)流通，通過數(shù)據(jù)分析、智能決策和數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化運(yùn)行模式代替原來的人工判斷和操作，從而降低工人的勞動強(qiáng)度，提升油庫的運(yùn)行效率。

智能化油庫運(yùn)行過程中，通過信息管理平臺與其他子系統(tǒng)流程融合和數(shù)據(jù)交互，將整個油庫生產(chǎn)作業(yè)形成統(tǒng)一的整體，如圖1所示。一方面通過數(shù)據(jù)線上交互和業(yè)務(wù)銜接提升了油庫子系統(tǒng)之間聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的自動化運(yùn)行；另一方面，通過打造數(shù)字化辦公平臺，消除傳統(tǒng)型人工審核、報(bào)表、匯總的狀況，實(shí)現(xiàn)辦公手段的數(shù)字化；此外，通過信息管理平臺大數(shù)據(jù)分析查找油庫運(yùn)行過程中存在的問題，輔助管理層進(jìn)行相關(guān)決策。

圖1 油庫信息管理平臺與生產(chǎn)辦公作業(yè)之間交互示意

3 智能化油庫改造功能分析

3.1 業(yè)務(wù)流程自動化

將油庫油罐計(jì)量系統(tǒng)、泵閥控制系統(tǒng)、定量發(fā)油系統(tǒng)、消防控制系統(tǒng)和安全環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)在統(tǒng)一的自動化平臺上集成后，通過信息管理平臺融合ERP、自助驗(yàn)單系統(tǒng)、車輛門禁、電子鉛封等系統(tǒng)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)自動化平臺與作業(yè)管理系統(tǒng)對接，形成作業(yè)管理與自動化子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行。通過業(yè)務(wù)流程自動化改造，將傳統(tǒng)的身份信息驗(yàn)證、驗(yàn)單、車輛信息識別、鉛封、排隊(duì)等人工作業(yè)方式全部采用系統(tǒng)自動識別和流程的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，降低工人勞動強(qiáng)度，提升油品周轉(zhuǎn)作業(yè)效率，如圖2所示。

3.2 數(shù)字化辦公平臺

通過數(shù)字化信息管理平臺融合油庫作業(yè)管理、生產(chǎn)流程控制、安全監(jiān)控等業(yè)務(wù)，形成橫向和縱向業(yè)務(wù)流程之間的數(shù)據(jù)通道，再結(jié)合無線移動端辦公系統(tǒng)的應(yīng)用，將傳統(tǒng)的文件傳達(dá)方式通過系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)接口直接傳送，打造油庫“無紙化”辦公平臺，提升工作效率。數(shù)字化辦公主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

a)線上業(yè)務(wù)管理和自動報(bào)表。通過線上收發(fā)油計(jì)劃定制和信息采集，將油庫生產(chǎn)辦公環(huán)節(jié)的流程文件及相關(guān)報(bào)表統(tǒng)一管理，改變原有人工紙質(zhì)錄入的方式，一方面解決了人為謄寫可能造成的數(shù)據(jù)錯誤，另一方面降低了勞動強(qiáng)度，提升了工作效率。

b)智能電子巡檢。通過定位系統(tǒng)實(shí)時捕捉巡檢人員位置，在電子地圖中顯示當(dāng)前巡檢軌跡，并通過語音、圖像和視頻的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時采集、實(shí)時傳送和實(shí)時共享，彌補(bǔ)傳統(tǒng)的巡檢方式信息流通周期長的問題。

圖2 發(fā)油流程智能化改造前后比對

c)移動端油庫信息查詢和業(yè)務(wù)管理。實(shí)現(xiàn)移動端數(shù)據(jù)查詢和業(yè)務(wù)管理，通過App隨時掌握油庫運(yùn)行動態(tài)，對施工作業(yè)和設(shè)備檢維修進(jìn)行移動端操作，增加了工作的實(shí)時性和交互性。

3.3 數(shù)據(jù)管理平臺建設(shè)和大數(shù)據(jù)分析

油庫日常作業(yè)過程中產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，當(dāng)前油庫智能化改造在建設(shè)生產(chǎn)管理信息數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，通過合理的手段形成基于數(shù)據(jù)分析的決策工作模式，為油品周轉(zhuǎn)各環(huán)節(jié)效率提升及安全預(yù)防提供決策依據(jù)。當(dāng)前油庫可在如下幾個方面開展大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，為油庫在安全環(huán)保、生產(chǎn)效率、設(shè)備應(yīng)用和日常盤點(diǎn)等方面提供判斷和決策依據(jù)。

a)安全環(huán)保分析。通過對油庫油氣回收、污水處理、安全報(bào)警等安全環(huán)保系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，評價油庫的安全水平，找出安全隱患和設(shè)備隱患。

b)生產(chǎn)效率分析。通過對收發(fā)油作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時間、發(fā)油高峰、鶴位利用率、汽柴油鶴管配比和人均出庫量等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而評價油庫收發(fā)油作業(yè)的效率和設(shè)備設(shè)施負(fù)荷狀況。

c)設(shè)備設(shè)施分析。通過對在線設(shè)備運(yùn)行時間、能耗等參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評價油庫設(shè)備設(shè)施使用率及水電氣的能源消耗狀況。

d)損益分析。通過收發(fā)存油各個環(huán)節(jié)的油品損益總量和當(dāng)前油庫出庫量等參數(shù)的分析，查找油品周轉(zhuǎn)過程中的損耗環(huán)節(jié)，提升油庫損耗管理水平。

4 未來智能化油庫建設(shè)構(gòu)想

與傳統(tǒng)陳舊的作業(yè)方式相比，目前油庫改造在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的提升，降低了勞動強(qiáng)度，提升了作業(yè)效率。但是受制于國內(nèi)還沒有智能化油庫的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在原有標(biāo)準(zhǔn)框架下，現(xiàn)階段油庫子系統(tǒng)之間無法完全開放和融合，當(dāng)前狀況還遠(yuǎn)未達(dá)到真正的智能作業(yè)、智能管理和智能決策，未來智能化油庫可在如下幾個方面繼續(xù)進(jìn)行提升。

4.1 全流程云平臺管理

在信息技術(shù)推動下，當(dāng)前智能化改造油庫已經(jīng)通過MES打通了ERP和收發(fā)油自動化子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)貫通，但是智能化油庫不應(yīng)僅僅打通單一業(yè)務(wù)的縱向交互，而是在云端管理基礎(chǔ)上，搭建辦公網(wǎng)與生產(chǎn)網(wǎng)雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，融合油庫生產(chǎn)和辦公業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)跨平臺的數(shù)據(jù)交互，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動生產(chǎn)作業(yè)，從而將整個油庫運(yùn)營系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運(yùn)行和智能驅(qū)動。

4.2 發(fā)油平臺智能機(jī)器人

以圖像傳感識別和防爆機(jī)械手為基礎(chǔ)，結(jié)合發(fā)油末端執(zhí)行器形成油罐車管口圖像采集、特征提取和機(jī)器人軌跡規(guī)劃，從而使機(jī)器人在發(fā)油過程中自動完成系列發(fā)油動作，完全代替人工進(jìn)行發(fā)油作業(yè)的自主識別、自主定位和自主發(fā)油。

4.3 油品智能物流

建設(shè)油品智能物流系統(tǒng)，通過ERP系統(tǒng)、加油站油品信息系統(tǒng)、油庫管理系統(tǒng)和物流系統(tǒng)的集成將油庫、加油站、配送車輛形成統(tǒng)一整體。在業(yè)務(wù)層面將訂單采集、訂單分析、業(yè)務(wù)優(yōu)化、智能分配、配送路線規(guī)劃、GPS車輛定位、車載視頻和調(diào)度指揮等作業(yè)與油庫智能門禁、電子鉛封、電子提單等技術(shù)進(jìn)行融合，通過科學(xué)合理的油品配送規(guī)劃優(yōu)化資源配置，提升配送效率。另一方面，在油品智能物流產(chǎn)生大量配送原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，建立配送大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，基于油庫和加油站的歷史配送數(shù)據(jù)和加油站油品信息系統(tǒng)自動產(chǎn)生補(bǔ)貨信息提示，主動規(guī)劃和調(diào)度。

4.4 多元化能源供應(yīng)

隨著國家環(huán)保要求提高，已經(jīng)出現(xiàn)了氫能等新型能源的應(yīng)用，油庫作為傳統(tǒng)型能源的中轉(zhuǎn)站，可在當(dāng)前業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上拓展充電樁和氫能源供應(yīng)等新型產(chǎn)業(yè)，形成以傳統(tǒng)型能源和新型能源相結(jié)合的供應(yīng)中心，以適應(yīng)未來國家發(fā)展戰(zhàn)略的需求。

4.5 模塊化無線自動化系統(tǒng)

當(dāng)前油庫自動化改造仍然以傳統(tǒng)的有線自動化系統(tǒng)為主，一旦系統(tǒng)需進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展或修改，現(xiàn)場需進(jìn)行大量的土建作業(yè)，改造效率較低。未來油庫可采用模塊化的無線自動化系統(tǒng)和相應(yīng)的無線儀表、無線泵閥，油庫改造或系統(tǒng)擴(kuò)展無需布線，通過接口接入原有的無線自動化系統(tǒng)中，大大增加了油庫自動化系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

5 結(jié)語

當(dāng)前國家積極推動人工智能和無人作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，國內(nèi)也開始了智能化油庫領(lǐng)域的技術(shù)探索。但是，由于長久以來油庫傳統(tǒng)型作業(yè)形成的固定思維，加之相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未隨時代的發(fā)展而及時更新，導(dǎo)致油庫仍在限定的框架下升級改造。為此，國家應(yīng)盡快推動油庫領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的完善，為智能化油庫技術(shù)革新創(chuàng)造條件。