翟光杰

(中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善 750336)

1 前言

中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司(以下簡稱“公司”)采用美國杜邦公司氯化鈉熔鹽電解制鈉生產(chǎn)工藝技術(shù)生產(chǎn)金屬鈉和氯(液氯、氯氣)。

液態(tài)金屬鈉罐式集裝箱(以下簡稱“罐箱”)主要用于金屬鈉的運輸，通過汽車或海路運輸至終端客戶；經(jīng)長期使用中發(fā)現(xiàn)罐箱存在如下一些問題：

(1)國內(nèi)外客戶運程不同，因此罐箱周轉(zhuǎn)期不能準(zhǔn)確統(tǒng)計，無法主動對運行軌跡和運輸狀態(tài)監(jiān)控；(2)無法主動跟蹤目的港客戶的用罐動態(tài)及返程安排；(3)無法主動匯總動態(tài)庫存，方便業(yè)務(wù)新訂單的裝貨計劃；(4)無法主動有效追蹤客戶用罐周期，核實自身用罐成本及客戶承擔(dān)成本；(5)金屬鈉用戶卸貨操作時會發(fā)生超溫操作，影響閥門使用壽命，還會導(dǎo)致罐式集裝箱和附件的生命周期縮短，甚至?xí)l(fā)生不可測的不安全因素。

通過在罐箱上安裝位置監(jiān)控和溫度監(jiān)控等現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并通過罐箱智能化系統(tǒng)的調(diào)研，探索智能化技術(shù)的思路，以期實現(xiàn)罐箱設(shè)備、運營項目管理的便利化、協(xié)同化、移動化和數(shù)據(jù)管理的云端化，提高液鈉罐周轉(zhuǎn)率，降低維修費用，提升公司經(jīng)濟效益。

2 罐式集裝箱

罐式集裝箱ISOTANK(tank container)國際標(biāo)準(zhǔn)罐是一種安裝于緊固外部框架內(nèi)的不銹鋼壓力容器。屬于移動式的容器，罐體內(nèi)膽大多采用316不銹鋼制造。多數(shù)罐箱有蒸汽或電等加熱裝置、惰性氣體保護(hù)裝置、減壓裝置及其它流體運輸及裝卸所需的可選設(shè)備。罐體四周有起保護(hù)和吊裝作用的角部承力框架。可用于公路、鐵路及水上運輸。

IS0液態(tài)金屬鈉罐式集裝箱，由導(dǎo)熱油烘罐、抽真空(-0.04 MPa～-0.06 MPa)、裝料、導(dǎo)熱油冷卻凝固，充氮保護(hù)；罐箱主要用于金屬鈉的運輸，運輸條件為汽車運輸、海路運輸；導(dǎo)熱油加熱卸料。工作方式是金屬鈉在融化狀態(tài)下以液態(tài)形式進(jìn)行灌裝、抽取的操作，其有別于其他輸送液體的儲罐，介質(zhì)在灌注、運輸和抽取的操作中始終保持液態(tài)形式，而液態(tài)金屬鈉在灌注和抽取的過程中是通過高溫導(dǎo)熱油加熱保持液態(tài)，而運輸過程中則經(jīng)冷卻后金屬鈉始終保持固態(tài)。

3 公司罐式集裝箱使用狀況

(1)現(xiàn)有液態(tài)金屬鈉罐式集裝箱(見表1)。

表1 現(xiàn)有液態(tài)金屬鈉罐式集裝箱

公司現(xiàn)有21 m3和33 m3兩種規(guī)格的罐箱。21 m3罐箱外形尺寸6 058 mm×2 438 mm×2 591 mm(長×寬×高)，最大裝載質(zhì)量21 600 kg,罐箱最大總質(zhì)量為30 650 kg。33 m3罐箱外形尺寸7 900 mm×2 550 mm×2 670 mm(長×寬×高)，最大裝載質(zhì)量28 800 kg,罐箱最大總質(zhì)量為36 000 kg。

由于海運船舶艙位的特殊性，國際通用用于海上運輸?shù)氖?0尺(通常說的21 m3)或40尺標(biāo)準(zhǔn)罐式集裝箱，公司現(xiàn)有的33 m3罐箱由于尺寸特殊，不是國際通用的罐式集裝箱，無法用于海上運輸，因此只能用于國內(nèi)使用。

(2)罐箱使用情況。

①國外用罐情況。公司用于出口的20尺罐箱大多用于國外客戶使用，經(jīng)統(tǒng)計美國平均周轉(zhuǎn)率2.8次/年·臺；日本市場平均周轉(zhuǎn)率5.5次/年·臺；歐洲市場平均周轉(zhuǎn)率3.8次/年·臺；印度等其他市場平均周轉(zhuǎn)率5次/年·臺。國外用戶由于周轉(zhuǎn)時間較長，受商檢、港口轉(zhuǎn)運、運輸?shù)仍虻挠绊?，部分罐箱周轉(zhuǎn)一趟約為6個月左右，在此期間運行軌跡和罐箱狀態(tài)及用戶操作的狀態(tài)根本無法了解。

②國內(nèi)用罐情況。按國內(nèi)液鈉需求量，用戶主要為山東和寧夏客戶，目前尚有部分客戶也在協(xié)商使用罐箱。

由于受限國內(nèi)道路運輸超載限制，33 m3液鈉罐專門為國內(nèi)金屬鈉用戶量身定做。每臺罐箱配有4個閥門進(jìn)鈉閥、卸鈉閥，用于液鈉充裝、卸鈉管路上控制切斷用，33 m3罐箱使用的蘇州維薩液鈉專用閥門，經(jīng)統(tǒng)計自2020-07～2021-03間在用戶處共維修過5次，經(jīng)分析原因主要為用戶對罐箱超溫加熱(罐箱和閥門設(shè)計溫度為180 ℃)，用戶方無監(jiān)測的數(shù)據(jù)，出現(xiàn)罐箱設(shè)備損壞無法確定用戶責(zé)任。

4 罐箱智能化管理技術(shù)

針對公司罐箱高溫運輸，因用戶加熱溫度不可控、導(dǎo)致罐箱相關(guān)器件老化，全球運行，過程監(jiān)控，智能化服務(wù)等特點，需考慮：

硬件產(chǎn)品的安全性及性能；因涉及外貿(mào)交易，需全球運行監(jiān)控；高溫加熱過程監(jiān)控及告警控制；運輸中途高溫的采集和監(jiān)測；新舊罐安裝適用性考慮；后臺系統(tǒng)配置的應(yīng)用；智能化系統(tǒng)擴展應(yīng)用，例如庫存與訂單管理、客戶加熱過程控制等。

基于上述特點，針對國內(nèi)運行的罐箱和全球運行罐箱分析，國內(nèi)加熱過程進(jìn)行過程的監(jiān)控，在后臺要配合智能化系統(tǒng)進(jìn)行管理，包括罐箱的位置，狀態(tài)，軌跡，運行效率和零部件使用參數(shù)甚至清洗維修等過程管理；對出口外貿(mào)罐箱的要加強科學(xué)管理，同步移動監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄，達(dá)到準(zhǔn)確掌握罐箱動態(tài)監(jiān)測，提高周轉(zhuǎn)和利用率的目的。

5 目前國內(nèi)外罐箱智能管理技術(shù)狀況

罐箱GPS智能化管理設(shè)備供應(yīng)商目前全球共有5家，其中：歐洲3家(IMT，SAVVY，XiXXIOT)；中國兩家，佳里(天津)電子科技有限公司和寧波罐智科技有限公司。

目前這幾家公司在智能罐式集裝箱位置示蹤及溫度監(jiān)控等功能方面突出。但國內(nèi)與國外智能設(shè)備供應(yīng)商提供的產(chǎn)品性能有差異。國內(nèi)設(shè)備鋰電性能好一些，續(xù)航時間較強，但由于大都選擇阿里云或騰訊云作為信息交換平臺，產(chǎn)品在國外信息追蹤效果據(jù)反映有時在一些地區(qū)較差。國外產(chǎn)品信息回饋效果相對好一些，但續(xù)航時間較短，費用相對高一些。由于傳感器選型和罐箱結(jié)構(gòu)原因，目前罐箱智能化管理技術(shù)對一些特殊要求的參數(shù)如：液位、超低溫等信息的監(jiān)控目前還無法真正實現(xiàn)。

6 罐箱智能化技術(shù)

(1)罐箱智能管理硬件設(shè)備。

①國內(nèi)運行監(jiān)控可以有某廠生產(chǎn)的2個產(chǎn)品使用。一個為采用GPRS產(chǎn)品小電池，低成本設(shè)備；也可采用GPRS通信及大電池，電池壽命長、減少更換電池的費用。前者電池容量為16AH，通信次數(shù)約8 000條；后者為108AH， 通信次數(shù)為30 000條；配置對應(yīng)的溫度傳感器，實現(xiàn)位置、軌跡、溫度、狀態(tài)(空重罐)等智慧物聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸和存儲。

②國外運行的罐箱使用基于4G-LTE監(jiān)控的產(chǎn)品。 LTE產(chǎn)品通信覆蓋更廣、速度快，但功耗大；需配置電池容量是108AH或者180AH更大容量的監(jiān)控。配置溫度探頭實現(xiàn)基于位置和溫度的數(shù)據(jù)傳輸與存儲分析等智能化系統(tǒng)應(yīng)用。

(2)罐智平臺軟件端。

根據(jù)罐箱管理的基本設(shè)計，配套開發(fā)相應(yīng)的智能化管理軟件，按工廠和運營管理的需求通過模塊化的管理，實現(xiàn)罐箱臺賬資產(chǎn)管理、配件信息、業(yè)務(wù)流程管理、承運商管理、地圖定位、作業(yè)指令、反饋和作業(yè)動態(tài)管理、實時溫度監(jiān)控與告警、歷史溫度曲線、未來新罐可以配置壓力監(jiān)控及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、罐箱清洗維護(hù)管理、檢修管理、罐箱檢驗管理、到期提醒、庫存與動態(tài)數(shù)據(jù)分析等管理模塊。

(3)罐箱智能化管理功能。

智能硬件的引入會更進(jìn)一步增強罐箱數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，即時性和自動化，如箱子上配備了地圖定位，可以隨時跟蹤箱子和貨物動態(tài)；配備了溫度傳感器，可以隨時探測罐內(nèi)貨物溫度及超標(biāo)統(tǒng)計和告警，通過裝卸軟件控制流程，可以進(jìn)一步獲得自身罐箱設(shè)備全球分布和空重箱狀態(tài)，有利于銷售和箱管人員制定新(可用罐)的用罐計劃。

①設(shè)備管理。開發(fā)罐箱設(shè)備管理模塊。錄入罐箱設(shè)備數(shù)據(jù)，包括罐箱臺賬、檔案和附件信息，可隨時調(diào)取罐箱設(shè)備參數(shù)信息，配件(各閥門、安全閥、防爆片)等信息，年檢時間，到期提醒報警，罐箱清洗、維修維護(hù)等功能，設(shè)備管理模塊將搭建罐箱信息化管理數(shù)據(jù)平臺的基本架構(gòu)，符合設(shè)備精益化管理目的，實現(xiàn)罐箱從購入到報廢的全生命周期管理。

②內(nèi)部流程管理。管理系統(tǒng)通過角色、權(quán)限給不同操作者分配不同職能。

③與外部供應(yīng)商協(xié)作管理。引入供應(yīng)商管理模塊，將業(yè)務(wù)流中與供應(yīng)商有關(guān)的數(shù)據(jù)對供應(yīng)商共享。通過線上協(xié)同辦公，讓供應(yīng)商參與到灌裝產(chǎn)品的訂單管理流程中來，降低溝通成本，提升工作效率。

④豐富報表設(shè)計管理。

⑤罐箱位置與追蹤管理。通過定位跟蹤、電子圍欄等模塊可在地圖實時顯示當(dāng)前所有罐子的位置及分布。利用硬件配合主動跟蹤罐箱全球的位置報告，實現(xiàn)定位罐箱實時位置；查看罐箱移動軌跡，支持地圖上展示中轉(zhuǎn)和存放場站，查看場站內(nèi)罐箱情況；了解訂單動態(tài)，回程計劃等；電子圍欄，進(jìn)出指定監(jiān)管區(qū)域可以紅平臺通知；基于位置監(jiān)控，實現(xiàn)主動監(jiān)控客戶用罐周期，分析罐箱周轉(zhuǎn)率和使用成本。

⑥罐箱和金屬鈉產(chǎn)品的溫度數(shù)據(jù)管理。設(shè)置溫度遠(yuǎn)程傳感檢測與數(shù)據(jù)傳輸模塊，配合罐箱上增加的溫度傳感器及硬件，可主動遠(yuǎn)程監(jiān)測產(chǎn)品銷售狀態(tài)的當(dāng)前溫度與歷史溫度，支持對超過預(yù)警值數(shù)據(jù)報警，如果超過設(shè)定預(yù)警值，系統(tǒng)將自動報警。

⑦手機客戶端管理。在手機上安裝相應(yīng)的程序或經(jīng)微信小程序，通過統(tǒng)一使用與管理系統(tǒng)相同的賬號登錄手機版，可搜索到并查看需要的罐箱，對溫度、位置、電量有異常的罐箱，給出狀態(tài)提示，可隨時了解罐箱所在位置地圖，并將位置顯示于地圖上，也支持在手機上查看罐箱線路和軌跡；另外還可以結(jié)合實際業(yè)務(wù)，在手機上快捷處理相關(guān)操作記錄(如維修、保養(yǎng)等)，操作人員根據(jù)權(quán)限能使用手機直接上傳維修相關(guān)圖片，管理后臺支持直接查看。

7 罐箱智能化管理技術(shù)方案實施

第一步，罐箱配置GPS/北斗及溫度檢測硬件設(shè)備，利用已有的系統(tǒng)平臺實現(xiàn)位置，軌跡，溫度數(shù)據(jù)等監(jiān)控。該項投資包括硬件費用，安裝費用和設(shè)備通信費用。

第二步，基于公司的應(yīng)用，開發(fā)公司自己的集裝箱智能管理系統(tǒng)，包括資產(chǎn)管理、零部件、運輸作業(yè)管理、庫存管理，配套對應(yīng)的手機APP，實現(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)化。該項為系統(tǒng)開發(fā)費用，以及后期的運維費用。

第三步，基于該系統(tǒng)，未來可以為公司的客戶提供客戶一方的加熱自動控制系統(tǒng)，即加熱到可以卸貨達(dá)標(biāo)時，自動切斷加熱系統(tǒng)，以節(jié)省能源和公司的罐箱保護(hù)設(shè)備。

8 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)作為工廠智能化管理的基石，將不同地域、行業(yè)和終端的智能管理互聯(lián)組成智能管理、制造系統(tǒng)，罐箱智能化管理技術(shù)的實現(xiàn)，促使公司將以精細(xì)管理、精益生產(chǎn)為追求的目標(biāo)，為企業(yè)科學(xué)管理提供真實、可靠的數(shù)據(jù)支撐。隨著5G時代的來臨，讓罐箱的運營成為數(shù)據(jù)化運營會越來越容易實現(xiàn)，也讓數(shù)據(jù)智能化管理更好地驅(qū)動企業(yè)的生產(chǎn)運營工作。