IT 新技术构建智慧化工物流

梁俊龙 郑云飞

1 上海试四赫维化工有限公司 （上海 200940）

2 上海民航职业技术学院 （上海 201300）

近些年，我国化工行业发展极其迅猛，年均复合增长率高达20%。预计2020 年，我国化工行业总产值将达16 万亿元以上[1]。化工物流作为化工行业极其重要的一环，也由此迈入了发展快车道。中研普华集团产业研究院研究报告数据显示：我国化工行业年物流总额约为4 万亿元，预计2025 年，化工物流货运量将达到19.52 亿t。

目前，我国参与化工物流经营的主体主要包括中国石油化工集团有限公司、中国石油天然气集团公司等石化生产企业，以及中国远洋物流有限公司、中国长江航运集团有限公司等第三方综合物流企业。在一些化工企业集中的区域，专业物流服务公司（如南京江北化工物流园联合全程物流公司）凭借化工园区的规模优势快速发展。但总体而言，我国化工物流经营主体仍存在物流效率较低、成本偏高、市场集中度低、功能单一等问题。同时，针对危险化学品的高危险特性，国家政策对化工物流行业的要求越来越严格，使得行业门槛越来越高[2]。因此，利用IT新技术构建智慧化工物流系统，推进我国化工物流行业的整体发展，具有重大研究价值。

现阶段，得益于我国在IT 领域的快速发展，化工物流的智慧化进步明显，涌现了一批初步实现物流供应链数字化、智能化的企业。部分行业龙头在物联网、大数据等IT 技术的应用上日臻成熟。但是目前完全的智慧化工物流企业数量不足、规模较小、地域发展不平衡等问题仍然显著。

1 化工物流简介

化工物流是指通过各种交通管网，将化工产品从生产商输送到接受地的流动过程，主要包括生产、经营、仓储、运输、配送及使用等环节，每个环节又可以细分出多个子环节。作为物流行业的重要分支，化工物流兼具化工行业与物流行业的双重特征。与普通物流行业相比，化工物流存在以下特点[3]：

（1）化工产品种类繁杂，属性不同，并且种类增长非常迅速。因此，化工物流总量越来越大。

（2）化工产品的物理性质和化学性质特殊，许多产品有毒有害或者具有腐蚀性，属于危险化学品，有较高危险性，物流过程易引发安全问题。

（3）化工产品包装形式多种多样，从50 g 的小样品包装、500 g 的试剂瓶包装、50 kg 的纸箱或圆桶包装，到200 kg 的铁桶、1 t 的IBC 包装，再到数十吨重的槽车、集装罐，直至上千万吨的运输船与码头储罐，各种包装规格、材质与方式不尽相同。

（4）运输方式多种多样。化工物流除了公路、铁路、水路以及航空运输等物流通用方式外，还有价格较低廉、安全更可靠的集装罐运输，以及独特的管道运输。

（5）由于化学品本身的危险特性，其在仓储运输过程中的技术性和专业性要求较高。尤其是运输过程中影响安全的因素复杂多样，涉及人员、运输工具、化学品自身、管理制度、外界环境等多方面因素，较难防范控制，因此化工物流比普通物流对从业者的要求更高。

（6）化工物流过程中发生事故后，往往对人员、环境以及社会造成比普通物流更为严重的后果。

2 IT 新技术

物联网、大数据与云计算代表了IT 领域最新的技术发展趋势，三者彼此融合，相互影响，正在深刻改变着人们的生活生产方式。

2.1 物联网

物联网技术通过各种信息传感和自动识别技术（射频识别技术、条码识别技术、激光扫描技术、红外感应技术等）获取物品信息，并将物品与互联网有效连接，按照约定的通信协议，实现信息的交换与通信。依托全球定位系统（GPS），用户可通过物联网系统对物品进行精确定位、追踪、监控，实现智能化管理。总而言之，物联网是涵盖物品信息获取、传输、储存、处理以及应用全过程的一种网络信息技术。

2.1.1 射频识别（RFID）技术

RFID 技术是一种非接触式的自动识别技术[4]，是目前化工物流行业应用最为广泛的智能化技术之一，基本的RFID 系统由三部分组成，即：（1）标签。附着在物品上，由耦合元件和芯片组成，具有唯一的电子编码。（2）阅读器。可分为手持式和固定式两种类型，用于读取或写入标签信息。（3）天线。用于标签和阅读器之间的信息传递。

RFID 技术具有以下优点：（1）可对高速运动的单个物体进行具体识别，具有较高的可靠性；（2）可同时识别或读取多个标签，具有很强的可操作性；（3）通过射频信号对目标物品进行识别，无需人员接触，因此对工作环境要求低，具有广泛的适用性；（4）信息储存量巨大。

2.1.2 GPS

GPS 定位通过卫星星座、地面监控系统以及信号接收机三部分实现。信号接收机接收3 颗以上GPS 卫星发来的定位信号，即可得到高精度、全天候的位置、方向、速度、时间等信息。基于GPS 技术发展起来的车辆监控系统在物流跟踪领域的广泛应用，有效提高了物流过程中的车辆管理水平。

2.2 大数据

随着互联网信息技术的不断发展，社会信息化、数字化的趋势越来越明显，企业每日采集、产生、储存的数据量极其巨大。当数据量不断累积增大，大至目前主流软件无法及时有效处理时，就需要一种更加高效的信息技术来完成巨量数据的分析与处理，大数据技术应运而生。

大数据技术是IT 领域的前沿技术之一，通过巨量数据的采集，对企业需要的有价值的数据进行提取与分析，得到最真实的结果并用来指导企业的决策。由于数据量越大、越全面，得到的结果越真实，因此巨量数据已经不再是企业的负担，而是一种重要的资产，企业期望获取更多数据来提高竞争优势地位。与此同时，大数据技术的应用成本不断优化，越来越多的企业有能力应用大数据技术对自身业务进行精准分析。这对我国整体产业升级意义重大。

2.3 云计算

严格来讲，云计算并不是一种新技术，而是一种新兴的网络应用模式。它以互联网为中心，将许多计算资源（网络、服务器、存储、应用、服务等）集中在“云”中进行自动化管理，由少量供应商进行操作，用户按需访问网站，实现计算资源的高效、低成本利用。通过云计算将资源进行快速部署，用户可获取不受时间、空间限制的巨量资源。目前，云计算已经成为许多大型企业未来发展的重要方向[5]。

3 构建智慧化工物流

由于传统的化工物流模式越来越难以满足客户对时效、安全、环保与健康的要求，因此将物联网、大数据及云计算等IT 新技术同化工物流中生产、经营、仓储、运输、配送及使用等基本环节有机结合，配合机器人、无人驾驶、自动导引运输车（AGV）等技术，实现并不断提高化工物流的自动化、信息化和系统化水平，打造新时代下的智慧化工物流系统，已成为化工物流行业发展的大趋势。可以说，智慧化工物流是互联网时代下，“互联网+物流+化工”模式的典型产物。智慧化工物流不仅仅局限于某一个企业，而是通过不同物流环节企业的共同参与，打造完整的智慧物流生态体系，加强企业、行业互补，实现共同发展。智慧化工物流的构建，可以从实现仓储系统的智慧化、所有产品的可追溯性、物流全程的可视化监测及供应链智慧化等方向进行[6-7]。

3.1 仓储智慧化

化工物流经营主体可充分利用物联网、大数据、云计算、机器人、无人驾驶等技术，构建智慧仓储集成系统，建立智慧化仓储中心。具体可采取以下措施：（1）建设自动化仓储系统，运用增强现实及灯光拣选等技术，配合自动拣选设备或拣选机器人、自动导引运输车等设备，对不同产品的入库、分拣、出库，进行高效无人精确作业。（2）通过机器视觉、传感器等应用，设置异物进入与泄漏报警，对于易燃易爆、剧毒等有特殊存放要求的化工产品进行实时有效监测，提高仓储中心安全性。（3）建立大数据库，进行数据采集和深度学习，并与企业资源计划（ERP）系统等企业管理系统深度融合，实现对不同产品进、出数量的预测，智能调控化工产品的出入库作业、自动化操作，确保企业真实掌握并有效地管理库存产品批次、存放时间等关键信息，使整个仓储中心实现智慧化，实现对物流信息与产品信息的全面协调管理。

3.2 所有产品的可追溯性

化工产品从原料购入、生产、产品销售到“三废”处理等环节，都可能发生意外事故，为了防止事故发生与分析事故原因，建立完善的可追溯系统尤为重要。追溯系统由生产、物流、使用等单位共同参与建立，从生产厂商产出、包装某一化工产品开始，到产品运输，直至最终客户使用这些产品为止的物流环节均应有真实可靠的追溯性。基于安全的REID 技术，实现对化学品从生产经营、仓储、运输、配送、检验、使用、进出口申报等各个环节的全程监管，快速、准确地确认化工产品的来源与去向，辨识各环节的危险性，提高各个环节物流效率，缩短物流时间。

追溯流程一般可按照正向追溯与逆向追溯进行设计。正向追溯从产品生产完成后，对每一批次产品进行唯一ID 登记，对其后续销售方向、运输与储存轨迹、客户使用情况等进行追踪，收集相关数据；逆向追溯由产品开始，逆向追溯生产该产品的过程控制、“三废”流向、使用的原料，直至原料供应商信息等。不同批次、不同工序、不同时间、不同装置产品的过程控制与“三废”流向由相应企业系统（如DCS 系统）采集保存，保证与产品精确对应。所使用的原料全部进行ID 登记，登记内容包括出入库记录、取样记录、质量报告等。从原料入库到商品使用，通过记录其轨迹，确保原料ID 与最终产品ID 保持准确对应，从而实现可追溯性。

一旦发生事故，可根据追溯系统追溯产品各个环节的情况，分析异常，寻找原因。通过对正常与异常数据进行收集并深度学习，最终达到对任意环节异常情况的自主预警，避免事故的发生。

3.3 物流全程的可视化监测

化工物流企业将物联网技术（RFID 技术、GPS定位技术）与视频监控等技术充分结合，在物流过程中实现仓储定制化管理、车辆实时定位、物流全程监控、在线智慧调配等可视化管理。运输过程中，GPS定位技术将化工产品实时位置信息显示在相关企业调度控制中心，可实现对产品轨迹的有效掌控。中转驿站和仓储中心建立同样设施，运输工具与容器（如槽车、厢式货车、集装罐等）内外部安装声、光、红外、湿度、温度与压力等传感器，并转为可视化数字或图文信号显示在相关单位监测中心，配合视频监控系统，实现对产品安全状态的全程监控，及时对异常状态进行预警，防止事故发生。目前，许多化工物流企业已经完成相关技术的有效应用并基本建成化工物流的可视化监测系统。

3.4 供应链智慧化

化工行业生产供应链较长，单个企业往往既是上游供应商，又是下游生产商。成为市场供应链上稳固的一环，是化工生产制造企业生存发展的关键因素，而供应链的智慧化管理则是化工企业保持竞争力、稳固自己在供应链中地位的重要手段之一。

智慧供应链强调供应链上、下游企业及物流服务单位之间数据和信息的及时性、准确性与共享性。由于供应链上的数据与信息往往十分庞大且更新速度极快，传统的数据与信息交互方法难以保证企业及时有效地作出反应，因此利用物联网、大数据、云计算等IT 技术整合供应链上、下游企业的物流信息，构建全链条物流信息交互平台，显得尤为重要。物流信息交互平台可涵盖物料需求、采购计划、运输管理、仓储系统、市场环境、财务结算、决策分析等多重内容。一方面，企业可充分利用下游用户共享至平台的数据与信息，分析市场情况，发现客户需求，划分合作等级，进而改善生产活动并制定高效的销售计划；另一方面，企业通过上传分享数据，可以将市场需求及时准确地反馈给上游供应商，使其能够科学预测供货需求，制定合理的供应计划，进行准时生产，进而避免增加供需双方的危化品仓储压力，增强全链条生产运营的稳定性。

4 结语

新时代下，化工物流行业蓬勃发展的势头依然明显，针对行业特点，充分发挥物联网、大数据、云计算等前沿IT 技术的智能优势，不断推进IT 技术与化工物流的深度融合，在实现仓储系统智慧化、所有产品的可追溯性、物流全程的可视化监测以及供应链智慧化等方面不断努力，构建更加完善的智慧化工物流系统，使化工产品在化工物流领域各个环节的流通更加安全、绿色、高效。