氣瓶數字化信息管理系統開發及應用

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隨著北京市危險化學品集中管理體系建設工作的深入開展，通過試點企業推進數字化信息管理系統與北京市危險化學品交易信息管理平臺進行數據對接的方式，采集企業在工業氣體生產、充裝、銷售、配送、回收等環節的信息，對工業氣體流通全過程進行統一監管，并逐漸擴大監管范圍，最終實現全市工業氣體相關企業全部納入體系的目標。本項目旨在通過氣瓶數字化信息管理系統的建設，在滿足政府職能部門監管要求的同時，利用數字化信息管理系統的技術優勢，使企業氣瓶管理工作邁上一個新的臺階。通過規范氣瓶充裝作業流程，有效避免了氣瓶錯充及超期使用所引發的安全事故，降低職工的勞動強度，規避了氣瓶流失的現象，減少企業不必要的經濟損失。

1項目實施背景

1.1國家政策。（1）國家質量技術監督局第46號文《氣瓶安全監察規定》（2003-04-24）第二十七條規定，“鼓勵采用條碼等先進信息化手段對氣瓶進行安全管理”。（2）2004年國家質量監督檢驗檢疫總局下發《關于氣瓶普查整治工作抽查辦法的通知》，要求逐步推廣氣瓶使用電子標簽標識。（3）2005年8月17日，國家質量監督檢驗總局、國家安全生產監督管理總局和國家環境保護總局聯合頒發的《關于發展危險化學品氣瓶安全專項檢查整治工作的通知》中，明確要求各充裝單位切實落實各項安全管理制度，采用電子標簽等信息化手段對氣瓶實施安全管理。（4）2013年11月6日，北京市人民政府通過《北京市人民政府辦公廳關于印發建立危險化學品集中管理體系若干意見的通知-京政辦發〔2013〕57號文》要求“健全本市危險化學品安全監管工作機制，完善危險化學品安全監管職能，運用信息化和數字化手段，建立以交易信息管理平臺為核心的危險化學品集中管理體系”、“建立全市統一的危險化學品交易信息管理平臺，鼓勵和引導危險化學品企業進入交易信息管理平臺進行交易”（5）2014年11月24日，國家質檢總局特種設備局下發的《質檢總局特種設備局關于開展“移動式壓力容器公共服務信息平臺”應用試點的通知（質檢特函〔2014〕43號）》中，決定以上海、江蘇、山東作為全國移動式壓力容器公共信息服務平臺的試點省份，于2015年6月1日前將試點情況上報至國家總局。1.2公司管理現狀。北京首鋼氣體有限公司（以下簡稱公司）目前正處于由國企經營模式向市場化經營模式的產業調整過渡階段，由于長期適應了生產、不計成本的銷售模式，工作重點大多放在產品產量、品質等方面，而對產品的包裝物———氣瓶反而關注較少，成本意識不強，因客戶回瓶不及時甚至長期拖欠造成的氣瓶流失現象時有發生。隨著我國政府監管部門對氣體生產企業的監管力度不斷加強，如何加強氣瓶的日常管理、規范充裝作業、減少氣瓶流失造成的經濟損失、規避氣瓶流失期間發生事故對企業帶來的影響等，已成為企業日常管理中必須加以考慮的問題。因此，實現氣瓶的數字化信息管理，對氣瓶進行全流程監管，成為公司努力提高管理水平的主要工作方向。

2項目內容簡介

針對現有氣瓶管理中反應出的問題，公司相關人員走訪了和氣體有關的企業，對管理系統前端標識的選擇上，摒棄了一維條碼與電子標簽的劣勢，與有一定技術能力的企業進行合作，成功開發出集一維條碼與二維碼于一體的陶瓷復合二維碼（圖1），既解決了一維碼信息密度低、存儲量小、無法有效加密、極易被破解后進行仿造等的不足，又解決了電子標簽射頻信號容易被金屬材質物體屏蔽，對于惡劣環境適應能力不強，生產和使用成本較高的問題，陶瓷復合二維碼在安裝維護、信息存儲量、信息加密、容錯性、環境適應性、生產和使用成本控制等方面完全滿足實際使用要求。在后臺系統的選擇上，氣瓶管理系統不但要實現初期氣瓶管理的提升，同時還要考慮到后期系統的延展性、兼容性、可健壯性等多個指標。為此，公司與工業氣體協會、市安監、質監等部門多次進行溝通，反復研究該系統所應具備的功能，最終確定了符合要求的管理系統方案，并立即著手組織系統的建設工作，在公司多個充裝現場及瓶庫安裝了服務器、架設基站、敷設光纜，并組織職工進行培訓及前期系統數據的錄入，通過大量的基礎工作，達到了系統運行所需的條件。2016年3月系統正式投入試運行，到目前為止系統運行正常，基層職工反映良好，勞動強度明顯降低，充裝記錄的準確率較以往有了顯著提升，氣瓶流轉已實現全過程監控，未發生一起因錯充引發的質量事故及安全事故，也未發生氣瓶丟失的現象。

3項目的具體實施

3.1項目前期準備。在市區質監、安監部門的積極推廣之下，公司結合自身管理中存在的不足進行了大量的市場調研。項目啟動之初，公司在工業氣體協會的組織下利用行業協會年會的機會，與部分氣體從業單位進行了多次交流，詳細了解他們在氣瓶管理工作方面的經驗，取長補短，為公司后續氣瓶管理提供借鑒。由于氣瓶信息管理系統的目的就是要利用物聯網技術實現對危化品承裝容器（移動式壓力容器）的追根溯源，使其在使用中的各個環節都有據可查，并能迅速保存至數據庫。因此，除了要求服務系統具有穩定可靠的網絡支持外，還要求前端的電子標識（標簽）具有一定的可靠性和唯一性。目前國內已有多種技術能夠滿足不同的使用環境，但缺乏具有多樣優勢特征的綜合性解決方案。（1）在前端電子標識（標簽）的選擇上，RFID（RadioFre－quencyIdentification，電子標簽）的優勢在于，既可支持只讀工作模式，又可支持讀寫工作模式，且無需接觸或瞄準。讀取可在移動過程完成，存儲信息可更改，也可進行高度的數據集成，而且由于該技術很難被仿造，使RFID具備了極強的安全防護能力，但缺點是射頻信號容易被金屬材質的物體屏蔽，對惡劣環境的適應能力差，生產和使用成本高。而陶瓷一維碼的優勢在于使用方便，耐受高溫、腐蝕、刮擦等苛刻的使用環境，并且生產成本較低，但其同樣具有信息密度低，存儲量小，無法有效的進行加密，極易被破解并且可被仿造的不足之處。通過對兩種標識的優劣進行分析并結合公司實際情況，與相關制作標簽的廠家成功研發出陶瓷復合二維碼標簽，該類型標簽在安裝維護、信息存儲量、信息加密、容錯性、環境適應性、生產和使用成本控制等方面完全滿足公司使用需求。（2）在后臺服務系統的選擇上，由于氣瓶管理系統不但要實現初期氣瓶管理的提升，同時還要考慮到后期系統的延展性、兼容性、可健壯性等多個指標。為此，公司與工業氣體協會、市安監、質監等部門多次溝通，反復研究系統所應具備的功能，最終確定了管理系統的框架結構。在方案確定之后，公司通過與國內相應的軟件開發公司展開合作，最終開發出一套滿足公司實際需求的氣瓶數字化信息管理系統。管理系統成型后，公司立即著手與市質監、安監以及承接北京市管理平臺搭建的北京石油交易所進行對接，在數據采集、系統接口協議、通信傳輸等方面進行反復確認，最終決定按照云端存儲的模式進行系統實施，確保數據可以實現實時共享。3.2項目實施階段。前期準備工作完成后，公司立即對該項目進行實施，包括基站的選址安裝、光纖敷設、服務器調試、掃碼器測試等系統硬件的搭建工作，最終建立起氣瓶信息化系統（圖2）。由于信息管理系統在正式運行時，將對系統數據庫內的氣瓶信息進行分析判斷，因此需要大量基礎數據的支持，針對公司現有氣瓶的數量規模，建立這樣的數據庫，首次需要大量的人工錄入。為此公司內部召開多次專題會議進行反復協調，最終在多的通力配合下，根據氣瓶流轉的周期，合理安排標簽安裝及信息錄入的時間，集中組織力量對流轉回公司的氣瓶進行了陶瓷復合二維碼標簽的安裝，順利完成了前期的數據采集錄入工作，崗位職工也利用這一機會，熟練掌握了氣瓶掃碼的操作，為系統的上線試運行創造了有利條件。3.3系統試運行。通過前期各部門的通力合作，在完成公司各站點設備安裝及軟件系統調試工作的基礎上，對石景山廠區內2個基站進行測試，進而推廣到順義地區的5個基站，基本達到預期的管理要求，解決了以前在管理中所存在的問題：（1）實現了氣瓶信息唯一“身份”標識，一瓶一碼，通過身份標識能唯一確認到氣瓶實體，便于日后查詢，同時可以方便掌握公司鋼瓶的數量及流轉情況。（2）建立了充裝站標準充裝流程（圖3），規范了充裝站現場充裝作業，對充前檢查、充裝中檢查、充裝后復檢等環節明確了管理要求，不僅提高了工作效率，同時減輕了工人的勞動強度。（3）對過期報廢氣瓶設置自動提醒功能，避免此類氣瓶進入充裝環節，同時也規避了人工肉眼識別可能帶來的準確性不高和責任心不強的問題。（4）實時接收監控氣瓶外部收發及內部充裝等環節信息，形成氣瓶充裝追溯數據鏈，真正做到可追溯管理，實現了分工到崗，責任到人。（5）形成企業內部資產管理，統計外部客戶存瓶信息，內部庫存信息等，實時掌握各充裝點、用戶在用鋼瓶情況，通過系統內部設定的提示功能，及時與客戶聯系，有效杜絕氣瓶流失的情況。

4取得效果

該系統投入運行后對氣瓶的安全和質量的管理水平有了明顯提升。經過近兩年的試運行，該系統對公司的氣瓶管理工作起到了極大的促進作用。截止到目前，系統運行平穩，已實現生產、充裝、銷售、配送、回收等環節的全過程管理。崗位職工在記錄環節中的勞動強度明顯降低，準確率得到極大提升，充裝作業非常規范，氣瓶超期服役及過期使用的情況得到有效的杜絕，錯充引發的質量事故及安全事故為零，取得的各類經濟效益約313.6萬元人民幣，測算情況如下。4.1錯充引發的質量事故。以公司目前的充裝規模，以每年20000只氣瓶的充裝量，按氣瓶數字化信息管理系統投入使用前每年發生的質量事故的幾率5%計算，可減少因此造成的質量損失為1000瓶，以充裝介質分別為氖（25%）、氦（20%）、氪（4.5%）、氙（0.5%）、氬（30%）、高氮（20%）占比考慮，根據當期的市場價格，預計減少質量原因造成的損失為306.6萬元人民幣。其中氖氣45萬元人民幣；氦氣12萬元人民幣；氪氣16.2萬元人民幣；氙氣210萬元人民幣；氬氣9萬元人民幣；高氮14.4萬元人民幣。4.2氣瓶流失帶來的損失。參考系統投入運行前我公司氣瓶流失的情況，以每年減少氣瓶流失200只，按每只氣瓶350元人民幣計算，可減少損失7萬元人民幣。4.3安全事故帶來的損失。管理系統投入運行后，可以有效降低安全事故的發生，由此所產生的減損收益包括人員傷亡的賠償、設備損毀、行政處罰等，這部分效益雖然不易量化，但并不影響該系統投入運行后對日常管理水平的提高所帶來的促進作用。4.4社會效益。該套管理系統是在北京市質監、安監、運管等部門聯合推動下開展的，政府監管部門也將公司作為行業的榜樣進行宣傳推廣。2015年11月18日，由上述3家監管部門聯合組織北京東方醫用、普萊克斯、華宇晨等氣體單位到公司進行實地考察，聽取了公司氣瓶數字化信息管理系統項目建設情況的匯報，并對現場的系統運行情況進行了觀摩。2017年2月14日，海淀質監局特設科組織轄區內8家氣體從業單位到公司進行考察，開始啟動海淀區范圍內的氣瓶數字化信息管理系統建設工作。這些推廣宣傳活動為公司贏得了很高的榮譽，樹立了良好的企業形象，也為企業今后的發展奠定了基礎。

5結束語

綜上所述，氣瓶數字化信息管理系統的投入運行，為企業帶來的收益是多方面的，該系統的投入為規范充裝作業流程創造了前提條件，使崗位職工的素質得到明顯提升，規范作業已成為一種習慣，進而從源頭對一些危險因素實現了有效的控制和監管。后期公司將結合實際情況，及時對現有信息化管理系統進行升級和維護，確保該系統能夠持續穩定的運行，為企業的發展發揮更大的作用。

作者:李 磊 周 豐 毛宇鋒 王 偉 孔 迪 單位:北京首鋼氣體有限公司