IT 新技術構建智慧化工物流

梁俊龍 鄭云飛

1 上海試四赫維化工有限公司 （上海 200940）

2 上海民航職業技術學院 （上海 201300）

近些年，我國化工行業發展極其迅猛，年均復合增長率高達20%。預計2020 年，我國化工行業總產值將達16 萬億元以上[1]。化工物流作為化工行業極其重要的一環，也由此邁入了發展快車道。中研普華集團產業研究院研究報告數據顯示：我國化工行業年物流總額約為4 萬億元，預計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企業，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。在一些化工企業集中的區域，專業物流服務公司（如南京江北化工物流園聯合全程物流公司）憑借化工園區的規模優勢快速發展。但總體而言，我國化工物流經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，針對危險化學品的高危險特性，國家政策對化工物流行業的要求越來越嚴格，使得行業門檻越來越高[2]。因此，利用IT新技術構建智慧化工物流系統，推進我國化工物流行業的整體發展，具有重大研究價值。

現階段，得益于我國在IT 領域的快速發展，化工物流的智慧化進步明顯，涌現了一批初步實現物流供應鏈數字化、智能化的企業。部分行業龍頭在物聯網、大數據等IT 技術的應用上日臻成熟。但是目前完全的智慧化工物流企業數量不足、規模較小、地域發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，將化工產品從生產商輸送到接受地的流動過程，主要包括生產、經營、倉儲、運輸、配送及使用等環節，每個環節又可以細分出多個子環節。作為物流行業的重要分支，化工物流兼具化工行業與物流行業的雙重特征。與普通物流行業相比，化工物流存在以下特點[3]：

（1）化工產品種類繁雜，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）化工產品的物理性質和化學性質特殊，許多產品有毒有害或者具有腐蝕性，屬于危險化學品，有較高危險性，物流過程易引發安全問題。

（3）化工產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，各種包裝規格、材質與方式不盡相同。

（4）運輸方式多種多樣。化工物流除了公路、鐵路、水路以及航空運輸等物流通用方式外，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）由于化學品本身的危險特性，其在倉儲運輸過程中的技術性和專業性要求較高。尤其是運輸過程中影響安全的因素復雜多樣，涉及人員、運輸工具、化學品自身、管理制度、外界環境等多方面因素，較難防范控制，因此化工物流比普通物流對從業者的要求更高。

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

2 IT 新技術

物聯網、大數據與云計算代表了IT 領域最新的技術發展趨勢，三者彼此融合，相互影響，正在深刻改變著人們的生活生產方式。

2.1 物聯網

物聯網技術通過各種信息傳感和自動識別技術（射頻識別技術、條碼識別技術、激光掃描技術、紅外感應技術等）獲取物品信息，并將物品與互聯網有效連接，按照約定的通信協議，實現信息的交換與通信。依托全球定位系統（GPS），用戶可通過物聯網系統對物品進行精確定位、追蹤、監控，實現智能化管理。總而言之，物聯網是涵蓋物品信息獲取、傳輸、儲存、處理以及應用全過程的一種網絡信息技術。

2.1.1 射頻識別（RFID）技術

RFID 技術是一種非接觸式的自動識別技術[4]，是目前化工物流行業應用最為廣泛的智能化技術之一，基本的RFID 系統由三部分組成，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，用于讀取或寫入標簽信息。（3）天線。用于標簽和閱讀器之間的信息傳遞。

RFID 技術具有以下優點：（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 定位通過衛星星座、地面監控系統以及信號接收機三部分實現。信號接收機接收3 顆以上GPS 衛星發來的定位信號，即可得到高精度、全天候的位置、方向、速度、時間等信息。基于GPS 技術發展起來的車輛監控系統在物流跟蹤領域的廣泛應用，有效提高了物流過程中的車輛管理水平。

2.2 大數據

隨著互聯網信息技術的不斷發展，社會信息化、數字化的趨勢越來越明顯，企業每日采集、產生、儲存的數據量極其巨大。當數據量不斷累積增大，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來完成巨量數據的分析與處理，大數據技術應運而生。

大數據技術是IT 領域的前沿技術之一，通過巨量數據的采集，對企業需要的有價值的數據進行提取與分析，得到最真實的結果并用來指導企業的決策。由于數據量越大、越全面，得到的結果越真實，因此巨量數據已經不再是企業的負擔，而是一種重要的資產，企業期望獲取更多數據來提高競爭優勢地位。與此同時，大數據技術的應用成本不斷優化，越來越多的企業有能力應用大數據技術對自身業務進行精準分析。這對我國整體產業升級意義重大。

2.3 云計算

嚴格來講，云計算并不是一種新技術，而是一種新興的網絡應用模式。它以互聯網為中心，將許多計算資源（網絡、服務器、存儲、應用、服務等）集中在“云”中進行自動化管理，由少量供應商進行操作，用戶按需訪問網站，實現計算資源的高效、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，云計算已經成為許多大型企業未來發展的重要方向[5]。

3 構建智慧化工物流

由于傳統的化工物流模式越來越難以滿足客戶對時效、安全、環保與健康的要求，因此將物聯網、大數據及云計算等IT 新技術同化工物流中生產、經營、倉儲、運輸、配送及使用等基本環節有機結合，配合機器人、無人駕駛、自動導引運輸車（AGV）等技術，實現并不斷提高化工物流的自動化、信息化和系統化水平，打造新時代下的智慧化工物流系統，已成為化工物流行業發展的大趨勢。可以說，智慧化工物流是互聯網時代下，“互聯網+物流+化工”模式的典型產物。智慧化工物流不僅僅局限于某一個企業，而是通過不同物流環節企業的共同參與，打造完整的智慧物流生態體系，加強企業、行業互補，實現共同發展。智慧化工物流的構建，可以從實現倉儲系統的智慧化、所有產品的可追溯性、物流全程的可視化監測及供應鏈智慧化等方向進行[6-7]。

3.1 倉儲智慧化

化工物流經營主體可充分利用物聯網、大數據、云計算、機器人、無人駕駛等技術，構建智慧倉儲集成系統，建立智慧化倉儲中心。具體可采取以下措施：（1）建設自動化倉儲系統，運用增強現實及燈光揀選等技術，配合自動揀選設備或揀選機器人、自動導引運輸車等設備，對不同產品的入庫、分揀、出庫，進行高效無人精確作業。（2）通過機器視覺、傳感器等應用，設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品進行實時有效監測，提高倉儲中心安全性。（3）建立大數據庫，進行數據采集和深度學習，并與企業資源計劃（ERP）系統等企業管理系統深度融合，實現對不同產品進、出數量的預測，智能調控化工產品的出入庫作業、自動化操作，確保企業真實掌握并有效地管理庫存產品批次、存放時間等關鍵信息，使整個倉儲中心實現智慧化，實現對物流信息與產品信息的全面協調管理。

3.2 所有產品的可追溯性

化工產品從原料購入、生產、產品銷售到“三廢”處理等環節，都可能發生意外事故，為了防止事故發生與分析事故原因，建立完善的可追溯系統尤為重要。追溯系統由生產、物流、使用等單位共同參與建立，從生產廠商產出、包裝某一化工產品開始，到產品運輸，直至最終客戶使用這些產品為止的物流環節均應有真實可靠的追溯性。基于安全的REID 技術，實現對化學品從生產經營、倉儲、運輸、配送、檢驗、使用、進出口申報等各個環節的全程監管，快速、準確地確認化工產品的來源與去向，辨識各環節的危險性，提高各個環節物流效率，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計。正向追溯從產品生產完成后，對每一批次產品進行唯一ID 登記，對其后續銷售方向、運輸與儲存軌跡、客戶使用情況等進行追蹤，收集相關數據；逆向追溯由產品開始，逆向追溯生產該產品的過程控制、“三廢”流向、使用的原料，直至原料供應商信息等。不同批次、不同工序、不同時間、不同裝置產品的過程控制與“三廢”流向由相應企業系統（如DCS 系統）采集保存，保證與產品精確對應。所使用的原料全部進行ID 登記，登記內容包括出入庫記錄、取樣記錄、質量報告等。從原料入庫到商品使用，通過記錄其軌跡，確保原料ID 與最終產品ID 保持準確對應，從而實現可追溯性。

一旦發生事故，可根據追溯系統追溯產品各個環節的情況，分析異常，尋找原因。通過對正常與異常數據進行收集并深度學習，最終達到對任意環節異常情況的自主預警，避免事故的發生。

3.3 物流全程的可視化監測

化工物流企業將物聯網技術（RFID 技術、GPS定位技術）與視頻監控等技術充分結合，在物流過程中實現倉儲定制化管理、車輛實時定位、物流全程監控、在線智慧調配等可視化管理。運輸過程中，GPS定位技術將化工產品實時位置信息顯示在相關企業調度控制中心，可實現對產品軌跡的有效掌控。中轉驛站和倉儲中心建立同樣設施，運輸工具與容器（如槽車、廂式貨車、集裝罐等）內外部安裝聲、光、紅外、濕度、溫度與壓力等傳感器，并轉為可視化數字或圖文信號顯示在相關單位監測中心，配合視頻監控系統，實現對產品安全狀態的全程監控，及時對異常狀態進行預警，防止事故發生。目前，許多化工物流企業已經完成相關技術的有效應用并基本建成化工物流的可視化監測系統。

3.4 供應鏈智慧化

化工行業生產供應鏈較長，單個企業往往既是上游供應商，又是下游生產商。成為市場供應鏈上穩固的一環，是化工生產制造企業生存發展的關鍵因素，而供應鏈的智慧化管理則是化工企業保持競爭力、穩固自己在供應鏈中地位的重要手段之一。

智慧供應鏈強調供應鏈上、下游企業及物流服務單位之間數據和信息的及時性、準確性與共享性。由于供應鏈上的數據與信息往往十分龐大且更新速度極快，傳統的數據與信息交互方法難以保證企業及時有效地作出反應，因此利用物聯網、大數據、云計算等IT 技術整合供應鏈上、下游企業的物流信息，構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、市場環境、財務結算、決策分析等多重內容。一方面，企業可充分利用下游用戶共享至平臺的數據與信息，分析市場情況，發現客戶需求，劃分合作等級，進而改善生產活動并制定高效的銷售計劃；另一方面，企業通過上傳分享數據，可以將市場需求及時準確地反饋給上游供應商，使其能夠科學預測供貨需求，制定合理的供應計劃，進行準時生產，進而避免增加供需雙方的危化品倉儲壓力，增強全鏈條生產運營的穩定性。

4 結語

新時代下，化工物流行業蓬勃發展的勢頭依然明顯，針對行業特點，充分發揮物聯網、大數據、云計算等前沿IT 技術的智能優勢，不斷推進IT 技術與化工物流的深度融合，在實現倉儲系統智慧化、所有產品的可追溯性、物流全程的可視化監測以及供應鏈智慧化等方面不斷努力，構建更加完善的智慧化工物流系統，使化工產品在化工物流領域各個環節的流通更加安全、綠色、高效。