IT 新技術(shù)構(gòu)建智慧化工物流

梁俊龍 鄭云飛

1 上海試四赫維化工有限公司 （上海 200940）

2 上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （上海 201300）

近些年，我國化工行業(yè)發(fā)展極其迅猛，年均復(fù)合增長率高達20%。預(yù)計2020 年，我國化工行業(yè)總產(chǎn)值將達16 萬億元以上[1]?；の锪髯鳛榛ば袠I(yè)極其重要的一環(huán)，也由此邁入了發(fā)展快車道。中研普華集團產(chǎn)業(yè)研究院研究報告數(shù)據(jù)顯示：我國化工行業(yè)年物流總額約為4 萬億元，預(yù)計2025 年，化工物流貨運量將達到19.52 億t。

目前，我國參與化工物流經(jīng)營的主體主要包括中國石油化工集團有限公司、中國石油天然氣集團公司等石化生產(chǎn)企業(yè)，以及中國遠洋物流有限公司、中國長江航運集團有限公司等第三方綜合物流企業(yè)。在一些化工企業(yè)集中的區(qū)域，專業(yè)物流服務(wù)公司（如南京江北化工物流園聯(lián)合全程物流公司）憑借化工園區(qū)的規(guī)模優(yōu)勢快速發(fā)展。但總體而言，我國化工物流經(jīng)營主體仍存在物流效率較低、成本偏高、市場集中度低、功能單一等問題。同時，針對危險化學(xué)品的高危險特性，國家政策對化工物流行業(yè)的要求越來越嚴格，使得行業(yè)門檻越來越高[2]。因此，利用IT新技術(shù)構(gòu)建智慧化工物流系統(tǒng)，推進我國化工物流行業(yè)的整體發(fā)展，具有重大研究價值。

現(xiàn)階段，得益于我國在IT 領(lǐng)域的快速發(fā)展，化工物流的智慧化進步明顯，涌現(xiàn)了一批初步實現(xiàn)物流供應(yīng)鏈數(shù)字化、智能化的企業(yè)。部分行業(yè)龍頭在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等IT 技術(shù)的應(yīng)用上日臻成熟。但是目前完全的智慧化工物流企業(yè)數(shù)量不足、規(guī)模較小、地域發(fā)展不平衡等問題仍然顯著。

1 化工物流簡介

化工物流是指通過各種交通管網(wǎng)，將化工產(chǎn)品從生產(chǎn)商輸送到接受地的流動過程，主要包括生產(chǎn)、經(jīng)營、倉儲、運輸、配送及使用等環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)又可以細分出多個子環(huán)節(jié)。作為物流行業(yè)的重要分支，化工物流兼具化工行業(yè)與物流行業(yè)的雙重特征。與普通物流行業(yè)相比，化工物流存在以下特點[3]：

（1）化工產(chǎn)品種類繁雜，屬性不同，并且種類增長非常迅速。因此，化工物流總量越來越大。

（2）化工產(chǎn)品的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)特殊，許多產(chǎn)品有毒有害或者具有腐蝕性，屬于危險化學(xué)品，有較高危險性，物流過程易引發(fā)安全問題。

（3）化工產(chǎn)品包裝形式多種多樣，從50 g 的小樣品包裝、500 g 的試劑瓶包裝、50 kg 的紙箱或圓桶包裝，到200 kg 的鐵桶、1 t 的IBC 包裝，再到數(shù)十噸重的槽車、集裝罐，直至上千萬噸的運輸船與碼頭儲罐，各種包裝規(guī)格、材質(zhì)與方式不盡相同。

（4）運輸方式多種多樣?；の锪鞒斯?、鐵路、水路以及航空運輸?shù)任锪魍ㄓ梅绞酵?，還有價格較低廉、安全更可靠的集裝罐運輸，以及獨特的管道運輸。

（5）由于化學(xué)品本身的危險特性，其在倉儲運輸過程中的技術(shù)性和專業(yè)性要求較高。尤其是運輸過程中影響安全的因素復(fù)雜多樣，涉及人員、運輸工具、化學(xué)品自身、管理制度、外界環(huán)境等多方面因素，較難防范控制，因此化工物流比普通物流對從業(yè)者的要求更高。

（6）化工物流過程中發(fā)生事故后，往往對人員、環(huán)境以及社會造成比普通物流更為嚴重的后果。

2 IT 新技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與云計算代表了IT 領(lǐng)域最新的技術(shù)發(fā)展趨勢，三者彼此融合，相互影響，正在深刻改變著人們的生活生產(chǎn)方式。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過各種信息傳感和自動識別技術(shù)（射頻識別技術(shù)、條碼識別技術(shù)、激光掃描技術(shù)、紅外感應(yīng)技術(shù)等）獲取物品信息，并將物品與互聯(lián)網(wǎng)有效連接，按照約定的通信協(xié)議，實現(xiàn)信息的交換與通信。依托全球定位系統(tǒng)（GPS），用戶可通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對物品進行精確定位、追蹤、監(jiān)控，實現(xiàn)智能化管理?？偠灾?，物聯(lián)網(wǎng)是涵蓋物品信息獲取、傳輸、儲存、處理以及應(yīng)用全過程的一種網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)。

2.1.1 射頻識別（RFID）技術(shù)

RFID 技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)[4]，是目前化工物流行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的智能化技術(shù)之一，基本的RFID 系統(tǒng)由三部分組成，即：（1）標簽。附著在物品上，由耦合元件和芯片組成，具有唯一的電子編碼。（2）閱讀器。可分為手持式和固定式兩種類型，用于讀取或?qū)懭霕撕炐畔?。?）天線。用于標簽和閱讀器之間的信息傳遞。

RFID 技術(shù)具有以下優(yōu)點：（1）可對高速運動的單個物體進行具體識別，具有較高的可靠性；（2）可同時識別或讀取多個標簽，具有很強的可操作性；（3）通過射頻信號對目標物品進行識別，無需人員接觸，因此對工作環(huán)境要求低，具有廣泛的適用性；（4）信息儲存量巨大。

2.1.2 GPS

GPS 定位通過衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及信號接收機三部分實現(xiàn)。信號接收機接收3 顆以上GPS 衛(wèi)星發(fā)來的定位信號，即可得到高精度、全天候的位置、方向、速度、時間等信息?；贕PS 技術(shù)發(fā)展起來的車輛監(jiān)控系統(tǒng)在物流跟蹤領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，有效提高了物流過程中的車輛管理水平。

2.2 大數(shù)據(jù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，社會信息化、數(shù)字化的趨勢越來越明顯，企業(yè)每日采集、產(chǎn)生、儲存的數(shù)據(jù)量極其巨大。當數(shù)據(jù)量不斷累積增大，大至目前主流軟件無法及時有效處理時，就需要一種更加高效的信息技術(shù)來完成巨量數(shù)據(jù)的分析與處理，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運而生。

大數(shù)據(jù)技術(shù)是IT 領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一，通過巨量數(shù)據(jù)的采集，對企業(yè)需要的有價值的數(shù)據(jù)進行提取與分析，得到最真實的結(jié)果并用來指導(dǎo)企業(yè)的決策。由于數(shù)據(jù)量越大、越全面，得到的結(jié)果越真實，因此巨量數(shù)據(jù)已經(jīng)不再是企業(yè)的負擔，而是一種重要的資產(chǎn)，企業(yè)期望獲取更多數(shù)據(jù)來提高競爭優(yōu)勢地位。與此同時，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用成本不斷優(yōu)化，越來越多的企業(yè)有能力應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對自身業(yè)務(wù)進行精準分析。這對我國整體產(chǎn)業(yè)升級意義重大。

2.3 云計算

嚴格來講，云計算并不是一種新技術(shù)，而是一種新興的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。它以互聯(lián)網(wǎng)為中心，將許多計算資源（網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用、服務(wù)等）集中在“云”中進行自動化管理，由少量供應(yīng)商進行操作，用戶按需訪問網(wǎng)站，實現(xiàn)計算資源的高效、低成本利用。通過云計算將資源進行快速部署，用戶可獲取不受時間、空間限制的巨量資源。目前，云計算已經(jīng)成為許多大型企業(yè)未來發(fā)展的重要方向[5]。

3 構(gòu)建智慧化工物流

由于傳統(tǒng)的化工物流模式越來越難以滿足客戶對時效、安全、環(huán)保與健康的要求，因此將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計算等IT 新技術(shù)同化工物流中生產(chǎn)、經(jīng)營、倉儲、運輸、配送及使用等基本環(huán)節(jié)有機結(jié)合，配合機器人、無人駕駛、自動導(dǎo)引運輸車（AGV）等技術(shù)，實現(xiàn)并不斷提高化工物流的自動化、信息化和系統(tǒng)化水平，打造新時代下的智慧化工物流系統(tǒng)，已成為化工物流行業(yè)發(fā)展的大趨勢?？梢哉f，智慧化工物流是互聯(lián)網(wǎng)時代下，“互聯(lián)網(wǎng)+物流+化工”模式的典型產(chǎn)物。智慧化工物流不僅僅局限于某一個企業(yè)，而是通過不同物流環(huán)節(jié)企業(yè)的共同參與，打造完整的智慧物流生態(tài)體系，加強企業(yè)、行業(yè)互補，實現(xiàn)共同發(fā)展。智慧化工物流的構(gòu)建，可以從實現(xiàn)倉儲系統(tǒng)的智慧化、所有產(chǎn)品的可追溯性、物流全程的可視化監(jiān)測及供應(yīng)鏈智慧化等方向進行[6-7]。

3.1 倉儲智慧化

化工物流經(jīng)營主體可充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、機器人、無人駕駛等技術(shù)，構(gòu)建智慧倉儲集成系統(tǒng)，建立智慧化倉儲中心。具體可采取以下措施：（1）建設(shè)自動化倉儲系統(tǒng)，運用增強現(xiàn)實及燈光揀選等技術(shù)，配合自動揀選設(shè)備或揀選機器人、自動導(dǎo)引運輸車等設(shè)備，對不同產(chǎn)品的入庫、分揀、出庫，進行高效無人精確作業(yè)。（2）通過機器視覺、傳感器等應(yīng)用，設(shè)置異物進入與泄漏報警，對于易燃易爆、劇毒等有特殊存放要求的化工產(chǎn)品進行實時有效監(jiān)測，提高倉儲中心安全性。（3）建立大數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)據(jù)采集和深度學(xué)習(xí)，并與企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)等企業(yè)管理系統(tǒng)深度融合，實現(xiàn)對不同產(chǎn)品進、出數(shù)量的預(yù)測，智能調(diào)控化工產(chǎn)品的出入庫作業(yè)、自動化操作，確保企業(yè)真實掌握并有效地管理庫存產(chǎn)品批次、存放時間等關(guān)鍵信息，使整個倉儲中心實現(xiàn)智慧化，實現(xiàn)對物流信息與產(chǎn)品信息的全面協(xié)調(diào)管理。

3.2 所有產(chǎn)品的可追溯性

化工產(chǎn)品從原料購入、生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售到“三廢”處理等環(huán)節(jié)，都可能發(fā)生意外事故，為了防止事故發(fā)生與分析事故原因，建立完善的可追溯系統(tǒng)尤為重要。追溯系統(tǒng)由生產(chǎn)、物流、使用等單位共同參與建立，從生產(chǎn)廠商產(chǎn)出、包裝某一化工產(chǎn)品開始，到產(chǎn)品運輸，直至最終客戶使用這些產(chǎn)品為止的物流環(huán)節(jié)均應(yīng)有真實可靠的追溯性。基于安全的REID 技術(shù)，實現(xiàn)對化學(xué)品從生產(chǎn)經(jīng)營、倉儲、運輸、配送、檢驗、使用、進出口申報等各個環(huán)節(jié)的全程監(jiān)管，快速、準確地確認化工產(chǎn)品的來源與去向，辨識各環(huán)節(jié)的危險性，提高各個環(huán)節(jié)物流效率，縮短物流時間。

追溯流程一般可按照正向追溯與逆向追溯進行設(shè)計。正向追溯從產(chǎn)品生產(chǎn)完成后，對每一批次產(chǎn)品進行唯一ID 登記，對其后續(xù)銷售方向、運輸與儲存軌跡、客戶使用情況等進行追蹤，收集相關(guān)數(shù)據(jù)；逆向追溯由產(chǎn)品開始，逆向追溯生產(chǎn)該產(chǎn)品的過程控制、“三廢”流向、使用的原料，直至原料供應(yīng)商信息等。不同批次、不同工序、不同時間、不同裝置產(chǎn)品的過程控制與“三廢”流向由相應(yīng)企業(yè)系統(tǒng)（如DCS 系統(tǒng)）采集保存，保證與產(chǎn)品精確對應(yīng)。所使用的原料全部進行ID 登記，登記內(nèi)容包括出入庫記錄、取樣記錄、質(zhì)量報告等。從原料入庫到商品使用，通過記錄其軌跡，確保原料ID 與最終產(chǎn)品ID 保持準確對應(yīng)，從而實現(xiàn)可追溯性。

一旦發(fā)生事故，可根據(jù)追溯系統(tǒng)追溯產(chǎn)品各個環(huán)節(jié)的情況，分析異常，尋找原因。通過對正常與異常數(shù)據(jù)進行收集并深度學(xué)習(xí)，最終達到對任意環(huán)節(jié)異常情況的自主預(yù)警，避免事故的發(fā)生。

3.3 物流全程的可視化監(jiān)測

化工物流企業(yè)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（RFID 技術(shù)、GPS定位技術(shù)）與視頻監(jiān)控等技術(shù)充分結(jié)合，在物流過程中實現(xiàn)倉儲定制化管理、車輛實時定位、物流全程監(jiān)控、在線智慧調(diào)配等可視化管理。運輸過程中，GPS定位技術(shù)將化工產(chǎn)品實時位置信息顯示在相關(guān)企業(yè)調(diào)度控制中心，可實現(xiàn)對產(chǎn)品軌跡的有效掌控。中轉(zhuǎn)驛站和倉儲中心建立同樣設(shè)施，運輸工具與容器（如槽車、廂式貨車、集裝罐等）內(nèi)外部安裝聲、光、紅外、濕度、溫度與壓力等傳感器，并轉(zhuǎn)為可視化數(shù)字或圖文信號顯示在相關(guān)單位監(jiān)測中心，配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對產(chǎn)品安全狀態(tài)的全程監(jiān)控，及時對異常狀態(tài)進行預(yù)警，防止事故發(fā)生。目前，許多化工物流企業(yè)已經(jīng)完成相關(guān)技術(shù)的有效應(yīng)用并基本建成化工物流的可視化監(jiān)測系統(tǒng)。

3.4 供應(yīng)鏈智慧化

化工行業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)鏈較長，單個企業(yè)往往既是上游供應(yīng)商，又是下游生產(chǎn)商。成為市場供應(yīng)鏈上穩(wěn)固的一環(huán)，是化工生產(chǎn)制造企業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵因素，而供應(yīng)鏈的智慧化管理則是化工企業(yè)保持競爭力、穩(wěn)固自己在供應(yīng)鏈中地位的重要手段之一。

智慧供應(yīng)鏈強調(diào)供應(yīng)鏈上、下游企業(yè)及物流服務(wù)單位之間數(shù)據(jù)和信息的及時性、準確性與共享性。由于供應(yīng)鏈上的數(shù)據(jù)與信息往往十分龐大且更新速度極快，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)與信息交互方法難以保證企業(yè)及時有效地作出反應(yīng)，因此利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等IT 技術(shù)整合供應(yīng)鏈上、下游企業(yè)的物流信息，構(gòu)建全鏈條物流信息交互平臺，顯得尤為重要。物流信息交互平臺可涵蓋物料需求、采購計劃、運輸管理、倉儲系統(tǒng)、市場環(huán)境、財務(wù)結(jié)算、決策分析等多重內(nèi)容。一方面，企業(yè)可充分利用下游用戶共享至平臺的數(shù)據(jù)與信息，分析市場情況，發(fā)現(xiàn)客戶需求，劃分合作等級，進而改善生產(chǎn)活動并制定高效的銷售計劃；另一方面，企業(yè)通過上傳分享數(shù)據(jù)，可以將市場需求及時準確地反饋給上游供應(yīng)商，使其能夠科學(xué)預(yù)測供貨需求，制定合理的供應(yīng)計劃，進行準時生產(chǎn)，進而避免增加供需雙方的?；穫}儲壓力，增強全鏈條生產(chǎn)運營的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

新時代下，化工物流行業(yè)蓬勃發(fā)展的勢頭依然明顯，針對行業(yè)特點，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿IT 技術(shù)的智能優(yōu)勢，不斷推進IT 技術(shù)與化工物流的深度融合，在實現(xiàn)倉儲系統(tǒng)智慧化、所有產(chǎn)品的可追溯性、物流全程的可視化監(jiān)測以及供應(yīng)鏈智慧化等方面不斷努力，構(gòu)建更加完善的智慧化工物流系統(tǒng)，使化工產(chǎn)品在化工物流領(lǐng)域各個環(huán)節(jié)的流通更加安全、綠色、高效。