气瓶数字化信息管理系统开发及应用

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随着北京市危险化学品集中管理体系建设工作的深入开展，通过试点企业推进数字化信息管理系统与北京市危险化学品交易信息管理平台进行数据对接的方式，采集企业在工业气体生产、充装、销售、配送、回收等环节的信息，对工业气体流通全过程进行统一监管，并逐渐扩大监管范围，最终实现全市工业气体相关企业全部纳入体系的目标。本项目旨在通过气瓶数字化信息管理系统的建设，在满足政府职能部门监管要求的同时，利用数字化信息管理系统的技术优势，使企业气瓶管理工作迈上一个新的台阶。通过规范气瓶充装作业流程，有效避免了气瓶错充及超期使用所引发的安全事故，降低职工的劳动强度，规避了气瓶流失的现象，减少企业不必要的经济损失。

1项目实施背景

1.1国家政策。（1）国家质量技术监督局第46号文《气瓶安全监察规定》（2003-04-24）第二十七条规定，“鼓励采用条码等先进信息化手段对气瓶进行安全管理”。（2）2004年国家质量监督检验检疫总局下发《关于气瓶普查整治工作抽查办法的通知》，要求逐步推广气瓶使用电子标签标识。（3）2005年8月17日，国家质量监督检验总局、国家安全生产监督管理总局和国家环境保护总局联合颁发的《关于发展危险化学品气瓶安全专项检查整治工作的通知》中，明确要求各充装单位切实落实各项安全管理制度，采用电子标签等信息化手段对气瓶实施安全管理。（4）2013年11月6日，北京市人民政府通过《北京市人民政府办公厅关于印发建立危险化学品集中管理体系若干意见的通知-京政办发〔2013〕57号文》要求“健全本市危险化学品安全监管工作机制，完善危险化学品安全监管职能，运用信息化和数字化手段，建立以交易信息管理平台为核心的危险化学品集中管理体系”、“建立全市统一的危险化学品交易信息管理平台，鼓励和引导危险化学品企业进入交易信息管理平台进行交易”（5）2014年11月24日，国家质检总局特种设备局下发的《质检总局特种设备局关于开展“移动式压力容器公共服务信息平台”应用试点的通知（质检特函〔2014〕43号）》中，决定以上海、江苏、山东作为全国移动式压力容器公共信息服务平台的试点省份，于2015年6月1日前将试点情况上报至国家总局。1.2公司管理现状。北京首钢气体有限公司（以下简称公司）目前正处于由国企经营模式向市场化经营模式的产业调整过渡阶段，由于长期适应了生产、不计成本的销售模式，工作重点大多放在产品产量、品质等方面，而对产品的包装物———气瓶反而关注较少，成本意识不强，因客户回瓶不及时甚至长期拖欠造成的气瓶流失现象时有发生。随着我国政府监管部门对气体生产企业的监管力度不断加强，如何加强气瓶的日常管理、规范充装作业、减少气瓶流失造成的经济损失、规避气瓶流失期间发生事故对企业带来的影响等，已成为企业日常管理中必须加以考虑的问题。因此，实现气瓶的数字化信息管理，对气瓶进行全流程监管，成为公司努力提高管理水平的主要工作方向。

2项目内容简介

针对现有气瓶管理中反应出的问题，公司相关人员走访了和气体有关的企业，对管理系统前端标识的选择上，摒弃了一维条码与电子标签的劣势，与有一定技术能力的企业进行合作，成功开发出集一维条码与二维码于一体的陶瓷复合二维码（图1），既解决了一维码信息密度低、存储量小、无法有效加密、极易被破解后进行仿造等的不足，又解决了电子标签射频信号容易被金属材质物体屏蔽，对于恶劣环境适应能力不强，生产和使用成本较高的问题，陶瓷复合二维码在安装维护、信息存储量、信息加密、容错性、环境适应性、生产和使用成本控制等方面完全满足实际使用要求。在后台系统的选择上，气瓶管理系统不但要实现初期气瓶管理的提升，同时还要考虑到后期系统的延展性、兼容性、可健壮性等多个指标。为此，公司与工业气体协会、市安监、质监等部门多次进行沟通，反复研究该系统所应具备的功能，最终确定了符合要求的管理系统方案，并立即着手组织系统的建设工作，在公司多个充装现场及瓶库安装了服务器、架设基站、敷设光缆，并组织职工进行培训及前期系统数据的录入，通过大量的基础工作，达到了系统运行所需的条件。2016年3月系统正式投入试运行，到目前为止系统运行正常，基层职工反映良好，劳动强度明显降低，充装记录的准确率较以往有了显著提升，气瓶流转已实现全过程监控，未发生一起因错充引发的质量事故及安全事故，也未发生气瓶丢失的现象。

3项目的具体实施

3.1项目前期准备。在市区质监、安监部门的积极推广之下，公司结合自身管理中存在的不足进行了大量的市场调研。项目启动之初，公司在工业气体协会的组织下利用行业协会年会的机会，与部分气体从业单位进行了多次交流，详细了解他们在气瓶管理工作方面的经验，取长补短，为公司后续气瓶管理提供借鉴。由于气瓶信息管理系统的目的就是要利用物联网技术实现对危化品承装容器（移动式压力容器）的追根溯源，使其在使用中的各个环节都有据可查，并能迅速保存至数据库。因此，除了要求服务系统具有稳定可靠的网络支持外，还要求前端的电子标识（标签）具有一定的可靠性和唯一性。目前国内已有多种技术能够满足不同的使用环境，但缺乏具有多样优势特征的综合性解决方案。（1）在前端电子标识（标签）的选择上，RFID（RadioFre－quencyIdentification，电子标签）的优势在于，既可支持只读工作模式，又可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准。读取可在移动过程完成，存储信息可更改，也可进行高度的数据集成，而且由于该技术很难被仿造，使RFID具备了极强的安全防护能力，但缺点是射频信号容易被金属材质的物体屏蔽，对恶劣环境的适应能力差，生产和使用成本高。而陶瓷一维码的优势在于使用方便，耐受高温、腐蚀、刮擦等苛刻的使用环境，并且生产成本较低，但其同样具有信息密度低，存储量小，无法有效的进行加密，极易被破解并且可被仿造的不足之处。通过对两种标识的优劣进行分析并结合公司实际情况，与相关制作标签的厂家成功研发出陶瓷复合二维码标签，该类型标签在安装维护、信息存储量、信息加密、容错性、环境适应性、生产和使用成本控制等方面完全满足公司使用需求。（2）在后台服务系统的选择上，由于气瓶管理系统不但要实现初期气瓶管理的提升，同时还要考虑到后期系统的延展性、兼容性、可健壮性等多个指标。为此，公司与工业气体协会、市安监、质监等部门多次沟通，反复研究系统所应具备的功能，最终确定了管理系统的框架结构。在方案确定之后，公司通过与国内相应的软件开发公司展开合作，最终开发出一套满足公司实际需求的气瓶数字化信息管理系统。管理系统成型后，公司立即着手与市质监、安监以及承接北京市管理平台搭建的北京石油交易所进行对接，在数据采集、系统接口协议、通信传输等方面进行反复确认，最终决定按照云端存储的模式进行系统实施，确保数据可以实现实时共享。3.2项目实施阶段。前期准备工作完成后，公司立即对该项目进行实施，包括基站的选址安装、光纤敷设、服务器调试、扫码器测试等系统硬件的搭建工作，最终建立起气瓶信息化系统（图2）。由于信息管理系统在正式运行时，将对系统数据库内的气瓶信息进行分析判断，因此需要大量基础数据的支持，针对公司现有气瓶的数量规模，建立这样的数据库，首次需要大量的人工录入。为此公司内部召开多次专题会议进行反复协调，最终在多的通力配合下，根据气瓶流转的周期，合理安排标签安装及信息录入的时间，集中组织力量对流转回公司的气瓶进行了陶瓷复合二维码标签的安装，顺利完成了前期的数据采集录入工作，岗位职工也利用这一机会，熟练掌握了气瓶扫码的操作，为系统的上线试运行创造了有利条件。3.3系统试运行。通过前期各部门的通力合作，在完成公司各站点设备安装及软件系统调试工作的基础上，对石景山厂区内2个基站进行测试，进而推广到顺义地区的5个基站，基本达到预期的管理要求，解决了以前在管理中所存在的问题：（1）实现了气瓶信息唯一“身份”标识，一瓶一码，通过身份标识能唯一确认到气瓶实体，便于日后查询，同时可以方便掌握公司钢瓶的数量及流转情况。（2）建立了充装站标准充装流程（图3），规范了充装站现场充装作业，对充前检查、充装中检查、充装后复检等环节明确了管理要求，不仅提高了工作效率，同时减轻了工人的劳动强度。（3）对过期报废气瓶设置自动提醒功能，避免此类气瓶进入充装环节，同时也规避了人工肉眼识别可能带来的准确性不高和责任心不强的问题。（4）实时接收监控气瓶外部收发及内部充装等环节信息，形成气瓶充装追溯数据链，真正做到可追溯管理，实现了分工到岗，责任到人。（5）形成企业内部资产管理，统计外部客户存瓶信息，内部库存信息等，实时掌握各充装点、用户在用钢瓶情况，通过系统内部设定的提示功能，及时与客户联系，有效杜绝气瓶流失的情况。

4取得效果

该系统投入运行后对气瓶的安全和质量的管理水平有了明显提升。经过近两年的试运行，该系统对公司的气瓶管理工作起到了极大的促进作用。截止到目前，系统运行平稳，已实现生产、充装、销售、配送、回收等环节的全过程管理。岗位职工在记录环节中的劳动强度明显降低，准确率得到极大提升，充装作业非常规范，气瓶超期服役及过期使用的情况得到有效的杜绝，错充引发的质量事故及安全事故为零，取得的各类经济效益约313.6万元人民币，测算情况如下。4.1错充引发的质量事故。以公司目前的充装规模，以每年20000只气瓶的充装量，按气瓶数字化信息管理系统投入使用前每年发生的质量事故的几率5%计算，可减少因此造成的质量损失为1000瓶，以充装介质分别为氖（25%）、氦（20%）、氪（4.5%）、氙（0.5%）、氩（30%）、高氮（20%）占比考虑，根据当期的市场价格，预计减少质量原因造成的损失为306.6万元人民币。其中氖气45万元人民币；氦气12万元人民币；氪气16.2万元人民币；氙气210万元人民币；氩气9万元人民币；高氮14.4万元人民币。4.2气瓶流失带来的损失。参考系统投入运行前我公司气瓶流失的情况，以每年减少气瓶流失200只，按每只气瓶350元人民币计算，可减少损失7万元人民币。4.3安全事故带来的损失。管理系统投入运行后，可以有效降低安全事故的发生，由此所产生的减损收益包括人员伤亡的赔偿、设备损毁、行政处罚等，这部分效益虽然不易量化，但并不影响该系统投入运行后对日常管理水平的提高所带来的促进作用。4.4社会效益。该套管理系统是在北京市质监、安监、运管等部门联合推动下开展的，政府监管部门也将公司作为行业的榜样进行宣传推广。2015年11月18日，由上述3家监管部门联合组织北京东方医用、普莱克斯、华宇晨等气体单位到公司进行实地考察，听取了公司气瓶数字化信息管理系统项目建设情况的汇报，并对现场的系统运行情况进行了观摩。2017年2月14日，海淀质监局特设科组织辖区内8家气体从业单位到公司进行考察，开始启动海淀区范围内的气瓶数字化信息管理系统建设工作。这些推广宣传活动为公司赢得了很高的荣誉，树立了良好的企业形象，也为企业今后的发展奠定了基础。

5结束语

综上所述，气瓶数字化信息管理系统的投入运行，为企业带来的收益是多方面的，该系统的投入为规范充装作业流程创造了前提条件，使岗位职工的素质得到明显提升，规范作业已成为一种习惯，进而从源头对一些危险因素实现了有效的控制和监管。后期公司将结合实际情况，及时对现有信息化管理系统进行升级和维护，确保该系统能够持续稳定的运行，为企业的发展发挥更大的作用。

作者:李 磊 周 丰 毛宇锋 王 伟 孔 迪 单位:北京首钢气体有限公司