（工商管理专业论文）基于RFID技术的石油钻具物资现代物流与供应链设计.pdf

原创性声明 本人声明：所曼交的学佗论文是本人住导师的指导卜进行的彬f 究f ：作及取得的研究成 果。除本文已经注明引川的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得内墓直太堂及其他教育机构的学位或证j 1 5 而使h j 过的材料。与我一同。l 作的同 志对本研究所做的任何贡献均已往论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：孝球指导教师签名： 日 期：圣丝i z ：竺：! 堇一 日 期： 在学期间研究成果使用承诺书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将 学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允 许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。 为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后 使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意：若用 于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。 学位论文作者签名： 日 鸯攥 指导教师签名： 期： 攀 摘要 石油企业供应物资中，石油管材类物资特别是石油钻具的管理一直执行的 是粗放式管理，目前只能做到成套分级管理；传统的石油钻具标识手段，可操 作性和识别准确性差，无法对每一根钻具实施物流跟踪和可追溯性资产管理； 石油钻具供应链物流管理落后，工作效率低下，严重阻碍了石油企业物资管理 的整体信息化发展，给石油天然气勘探开发带来额外的生产成本增加。 本论文试图将r f i d 射频识别技术应用于石油钻具现代物流管理，对每一根 钻具进行电子标识和全过程物流跟踪，突破目前石油企业物资管理中对钻具管 理的技术屏障，并结合现代物流与供应链管理理念，搭建基于r f i d 技术的石油 企业钻具物资的物流与供应链管理的信息与技术平台，为进一步推进石油企业 物资管理现代化提供理论依据。 关键词：射频，自动识别，物流，钻具 a b s t r a c t a m o n gt h em a t e r i a l ss u p p l i e df o ro i le n t e r p r i s e s ，t h et u b e 1 i k eo n e se s p e c i a l l y d r i l lp i p eh a sa l w a y sg o tt h er o u g hm a n a g e m e n tu pt ot h ep r e s e n t ，w h i c ho n l yc o m e s t ot h ew h o l e - s e ta n dg r a d e dl e v e l t h et r a d i t i o n a lp a t t e r no f p r o d u c t sm a r k i n gu p o n d r i l lp i p ei no i l f i e l dh a sl o wm a n e u v e r a b i l i t ya n dl o wa c c u r a c y , w h i c he n a b l e se a c h d r i l l 。p i p en o tt ob et r a c e di nl o g i s t i c sa n da s s e t sm a n a g e m e n t t h es u p p l yc h a i no f d r i l lp i p em a t e r i a li sn o w l a g g i n gd u et oi t sl o g i s t i cm a n a g e m e n tw i t hl o we f f i c i e n c y , w h i c hh e a v i l yb l o c k st h e i n t e g r a l i n f o r m a t i o n a l d e v e l o p m e n tu p o nm a t e r i a l m a n a g i n gi no i le n t e r p r i s e s ，g i v e st h ep e t r o l e u me x p l o r a t i o n & e x p l o i t a t i o ne x t r a p r o d u c i n gc o s t s t h i sp a p e ri sd e v o t e dt ot h es t u d y i n go fm o d e m l o g i s t i cm a n a g i n go np e t r o l e u m d r i l l p i p em a t e r i a lw i t ht h ea p p l i c a t i o no fr f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) t e c h n o l o g y a d o p t i n gr f i dt e c h n o l o g yo nd r i l l p i p em a t e r i a lm a n a g i n gc a l lm a k e e a c hd r i l lp i p et ob em a r k e de l e c t r o n i c a l l ya n dt r a c e do v e rt h ew h o l ep r o c e s si n l o g i s t i c s ，b r e a k st h r o u g ht h ec u r r e n tt e c h n o l o g i c a lb o t t l e n e c kl i m i t a t i o ni nm a t e r i a l m a n a g e m e n to fo i le n t e r p r i s e s m o r e o v e r , c o m b i n i n gt h et h e o r ya n di d e a so fm o d e m l o g i s t i c sa n ds u p p l yc h a i nm a n a g e m e n tw i t ht h ep r a c t i c a lj o b sc a nh e l pu st o c o n s t r u c tt h et e c h n o l o g i c a la n di n f o r m a t i o n a lp l a t f o r m sb a s e do nr f i dt e c h n o l o g y f o rd r i l l p i p em a t e r i a lo fo i le n t e r p r i s e si nl o g i s t i c sa n ds u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t , w h i c h ，a sat h e o r e t i c a lr e f e r e n c e ，f a r t h e rb o o s t st h ei n t e g r a lm o d e r n i z a t i o nu p o nt h e m a t e r i a lm a n a g e m e n to fo i le n t e r p r i s e s k e yw o r d s ：r f i d ，a u t o - i d e n t i f i c a t i o n ，l o g i s t i c s ，d r i l lp i p e 目录 第一篇石油钻具物资标识与物流现状1 1 1 石油企业的物资供应与物流概述1 1 1 1 石油管材类供应物资2 1 1 1 1 输油气管3 1 1 1 2 油井管3 1 1 1 3 石油钻具3 1 2 石油管材类供应物资中石油钻具的物资标识与物流现状4 1 2 1 石油钻具物资概述4 1 2 2 石油钻具物资物流与供应链流程4 1 2 2 1 原材料供应5 1 2 2 2 原机制造5 1 2 2 3 钻具增值服务5 1 2 2 4 采购预验收6 1 2 2 5 运输与包装6 1 2 2 6 出入库与库存管理6 1 2 2 7 租用配送7 1 2 2 8 现场使用与旧钻具回收7 1 2 2 9 旧钻具修复8 1 2 2 1 0 钻具报废8 1 2 3 石油钻具物资标识现状8 1 2 3 1 供应链上游各环节钻具标识8 1 2 3 2 供应链下游各环节钻具标识8 1 2 4 石油钻具物资物流管理现状9 1 2 4 1 物流系统管理现状9 1 2 4 2 库存管理现状9 1 3 存在问题1 2 1 4 发展石油钻具物资现代物流的意义1 2 1 5 课题研究的思路1 2 第二篇石油钻具物资快速物流跟踪方法研究1 3 2 1 信息自动识别技术与快速物流跟踪1 3 ，2 1 1 条形码。1 3 2 1 2i c 卡1 4 2 1 3r f i d 射频识别1 4 2 1 3 1r f i d 射频技术的特点与优越性1 4 2 1 3 2r f i d 标签分类1 5 2 2 石油钻具物资实施快速物流跟踪的行业要求1 6 2 2 1 装卸与运输条件1 6 2 2 2 仓储条件1 6 2 2 3 使用环境1 6 2 2 4 信息获取1 6 2 2 5 效率与可靠性1 7 2 3 石油钻具物资优选r f i d 射频识别技术的可行性1 7 2 3 1r f i d 芯片安装方法1 7 2 3 2r f i d 标签材料选用1 8 2 3 3 识读模式优选1 8 2 4 基于r f i d 技术的石油钻具物资物流跟踪系统设计1 9 2 4 1 系统构成1 9 2 4 2 工作原理1 9 2 4 3 系统设计1 9 2 4 3 1 射频电子标签1 9 2 4 3 2 阅读器2 0 2 4 3 3 数据采集器2 l 2 4 3 4 ( 主) 钻具数据库2 1 第三篇基于r f i d 技术的石油钻具物资物流与供应链流程设计2 3 3 1 制造流程2 3 3 2 采购流程2 4 3 2 1 钻具原机采购2 4 3 2 2 钻具增值服务采购：2 6 3 3 库存流程2 7 3 3 1 新钻具流程2 8 3 3 2 旧钻具流程2 9 文3 3 对比分析。3 0 3 4 使用流程3 1 第四篇基于r f i d 技术的石油钻具物资现代物流与供应链管理3 2 4 1 数据库管理3 2 4 2 供应商管理3 3 4 3 灵活采购与即时配送管理3 6 4 4 物流与供应链一体化3 8 4 4 1 物流与供应链一体化理论依据3 8 4 4 1 1 物流一体化3 8 4 4 1 2 供应链一体化3 9 4 4 2 基于r f i d 技术的石油钻具物资一体化方案4 2 4 4 2 1 数据库管理网络化4 2 4 4 2 2 电子商务4 2 4 4 2 3 企业外包与第三方物流4 4 4 4 2 4 供应链管理职能一体化4 5 结束语4 7 参考文献4 8 后记4 9 v 第一。篇彳柏b 钻具物资标识与物流现状 第一篇石油钻具物资标识与物流现状 1 1 石油企业的物资供应与物流概述 石油与天然气行业在我国国民经济与国防建设中，占有不可或缺的重要地 位，而作为国家战略物资的石油与天然气资源，其开发与利用越来越呈现出全 球化趋势。一方面，国外一些发达国家的石油公司与技术服务公司不断地涌入， 利用更先进的技术和管理方法，参与我国油气资源的开发与建设；另一方面， 我国也利用自主技术参与国际竞争，投入到国外一些发展中国家的油气资源开 发与建设。但是，石油与天然气是不可再生资源，对油气资源越来越多的深层 次采掘，使作业难度不断加大，开发成本不断上升，利润逐渐缩减。因此，近 些年在油气行业中，被称为“第三利润来源 的石油企业物流技术正成为全 球关注的焦点，在现有石油开发与生产成本的水平基础上，通过建立和实施现 代石油物流技术，从石油物资的管理上有效降低运营成本，增加企业利润来源。 石油企业物资部门，承担着企业生产建设所需各类物资的供应、降低物资 采购和供应成本、减少流动资金占用等重要职能，对保障油田勘探、开发及生 产建设等方面的顺利运行起着举足轻重的作用。然而，纵观石油企业物流，它 不同于一般意义上的加工型企业模式，而是具有其行业的特殊性、技术与管理 瓶颈。石油企业物流的构成见图1 - 1 ，比较而言，作为油气开采的最终销售产 品，石油、天然气等便于管道输送的液体和气体物质，由于便于计量和整体包 装标识，从油气生产到销售各个环节，多年来已经形成了比较完善的物流管理 体系。但是，石油天然气勘探、开发及生产建设所需配套物资的物流管理仍存 在问题，主要表现在供应物流和生产物流这两大环节。其中，供应物流，主要 是由物资供应部门为油田所需的钢材、水泥、石油管材、泥浆药品、木材、五 金电料等提供原材料采购和仓储作业等；生产物流，主要是由运输部门为油田 作业及生产所需物料提供现场运送和作业设备的拆迁、运输与吊装作业等。由 于这两大类物流在产品形态、运输与物流方式、仓储条件、使用工况等方面差 别很大，很难建立统一的物流标准和管理模式。 第一篇彳i 油销具物资标识与物流现状 1 1 1 石油管材类供应物资 图卜1 石油企业物流构成 石油管材类供应物资，见图1 1 ，主要包括输油气管和油井管，而油井管 又分为油管、石油套管和石油钻具( 石油钻具包括钻杆、钻铤、钻井工具等， 本文中泛指钻杆) 。石油管材类供应物资一般具有批量制造、大宗物流、成套使 用、逐个生产检验与出厂抽检、分类整体堆放的特点。这些不同类型的石油管 材产品，在产品制造、运输、仓储、配送以及首次应用过程中，一般传统的做 法是采用悬挂或张贴标签、油漆刷号或电子喷号、打钢号( 印) 的方法或其组 2 第一篇孑硎j 钻具物资标识! j 物流现状 合方法，作为石油管材类产品的标识与物流跟踪手段。 1 1 1 1 输油气管 输油气管是将油田内各生产井产出的原油或天然气集输在一起的载体管 道，在油田铺设或安装时一般为一次性作业，每根输油气管经相互焊接等连接 方式组合成长长的管道，安装到固定的场所长期使用，之后不再接续下一物流 作业或转移到其他地点重复使用，除非现场检修或回收。产品从出厂开始，经 铁路或汽车等运输、装卸途径直接送达入库或作业现场后清点验收；因此，输 油气管的产品标识一般都能保存完好，到达用户方时，用户通过识别产品标识 以及随同产品一同送达的文件资料所传递的产品信息，就能准确判断和使用送 达的输油气管产品了。在整个输油气管物流的各个环节中，即使个别产品的标 识模糊不清或污损，因其处于其他同类大宗产品的环境中，也很容易被辨认和 类推出来，并在后续的物流过程中进行输油气管的二次产品标识和物流管理时 不至于混淆。 1 1 1 2 油井管 在油井管方面，油管和石油套管就是油田各生产井或注入井井筒内的钢管， 是用于将井筒内地下流体与地面连接的通道载体。每根油管或石油套管，分别 经螺纹连接等形式组合起来，从地面向下送入某一口已完钻的井中长期固定使 用，之后不再接续下一物流作业或转移到其他井上重复使用，除非回收或现场 作业要求起出油管或部分套管。同上述输油气管情况相似，在物流各环节中， 油管和石油套管的产品标识和物流跟踪手段，尚能满足这类物资管理的一般要 求。 1 1 1 3 石油钻具 石油钻具不同于上述其他管材类供应物资，需要在很多井上重复使用，不 仅单根重量更重，单根价格更昂贵，在物流管理上更有其特殊性，传统的管材 类物资标识手段无法实现可靠的物流跟踪，很难满足石油钻具这一类物资管理 的基本要求。 3 第一篇石油钻具物资标识与物流现状 1 2 石油管材类供应物资中石油钻具的物资标识与物流现状 1 2 1 石油钻具物资概述 石油钻具是油田实施钻井的重要管材类供应物资，按预计钻井深度将每一 根石油钻具用螺纹连接组合起来，投入到某一口井中实施钻井作业结束后，随 生产物流转到下一口井继续使用。石油钻具除具有前面所述管材类供应物资的 一般特点外，还具有重复使用、在库检测与分级管理、旧钻具修复等物流过程 的特殊性。一般情况下，由油田管具公司作为物资中转站，按所钻各井的不同 深度等因素，将采购的新钻具或经检测合格的旧钻具，按不同数量、尺寸规格 和钢级对石油钻具进行配套后，再分别运送至各钻井作业队现场投入使用。 1 2 2 石油钻具物资物流与供应链流程 石油钻具物资物流与供应链环节及流程，见图1 - 2 ，从供应商开始，一般 经过原材料供应、原机制造、钻具增值服务、采购预验收、运输与包装、出入 库与库存管理、租用与配送、现场使用与旧钻具回收、旧钻具修复、钻具报废 等环节。 旧。 l 壮 具 修 恒材料供应i l上复上 i 原机制造l 喀输与包浏 出入库与库存管理 旧钻具回收l 1 1 日钻具修复l t ( 钻具检测与分级) + 上 睬购预验收i j r阻场使用l jl 阻用配送皓具报废i l i 钻具增值服务i l l 制造流程匕= 采购流程匕= 库存流程匕= 使用流程 图1 - 2 石油钻具物资物流与供应链环节及流程 4 第篇彳i 油钻贝物资标识与物流现状 1 2 2 1 原材料供应 石油钻具制造的原材料供应，按石油钻具制造的组成分为三部分，即公接 头、母接头和管体的原材料供应。每一根石油钻具是由采购来的一根管体、一 个公接头和一个母接头这三部分，通过摩擦焊接的方式制造而成的。制造不同 产品属性( 如尺寸规格和钢级) 的石油钻具，要求原材料供应商提供与之属性 相匹配的接头和管体。 一般情况下，采购来的石油钻具管体，其外表面都有电子喷码标识，标记 钻具管体的制造商、制造序列号、尺寸、长度、钢级、线重量和单根重量、制 造日期等产品信息；更详细的管体信息可查找管体发货资料。 而采购来的石油钻具接头，一般按照钻具制造商的要求，在钻具接头上打 钢印标识；不过钻具钢印标识只标记钻具接头的制造商、制造序列号、钢级、 制造日期的最基本信息，更详细的接头信息可查找接头的发货资料。 1 2 2 2 原机制造 在钻具原机制造环节，石油钻具制造商将采购来的原材料即管体和接头， 经质量抽检合格后，投料进入钻具生产线，经过摩擦对焊等一系列制造和检验 工序，批量制造出石油钻具原机；通过改变某些加工参数，还可以制造出满足 用户个性化要求的石油钻具。 在石油钻具制造过程中，每一根钻具都有详细的制造( 如摩擦焊接、机械 加工) 记录和质量检验记录。将制造和质量检验记录与采购来的管体和接头的 产品信息结合，最后形成石油钻具原机的制造信息和发货资料。 制造完成的石油钻具经刷涂外防腐层后，在管体表面再喷上钻具出厂信息， 包括石油钻具的规格、钢级、钻具制造商、制造日期。在以后的物流环节中， 通过识别钻具接头钢印标识，再对应发货资料来查找这根钻具信息。 1 2 2 3 钻具增值服务 石油钻具增值服务，一般由钻具专业服务商提供。石油钻具原机制造完成 后，在交给最终用户使用前，还要将钻具发运给钻具专业服务商，由专业服务 商根据用户的使用要求，对钻具原机进行增值服务( 即使用功能的扩展) ，包括 在钻具内管壁上喷涂内防腐层( 即内涂层加工) 、在钻具接头外表面敷焊耐磨带 金属材料( 即耐磨带加工) 等。 5 第一篇彳i 油钻贝物资标识与物流现状 1 2 2 4 采购预验收 石油钻具制造完成后，采购商需要到制造现场验收制造商、增值服务商所 提供产品或服务的质量，验收合格后办理采购付款和发货。 对石油钻具产品或增值服务的验收，一般按_ j 定的数量比例进行质量抽检。 其中，对于石油钻具原机的质量抽捡，要根据被抽检钻具的钢印编号，将实际 抽样检验结果与发货资料进行对比，判断某根钻具制造质量以及发货资料是否 属实，并对有问题钻具或发货资料进行整改。 对于石油钻具增值服务的质量抽检，为现场一次性随机抽检；随机抽检的 结果代表整批钻具增值服务的质量，不具体落实到某一根带有钢印编号的钻具； 只要抽检不合格，整批石油钻具增值服务的质量验收就不合格，需要服务商进 行质量整改，并再提供合格的石油钻具增值服务。 1 2 2 5 运输与包装 石油钻具的发运，陆上主要采用火车和汽车运输，国际贸易中采用船运方 式。汽运、火车运输对石油钻具的包装要求，一般将钻具每几根为一组用钢带 打捆包装；船运对石油钻具的包装要求，主要采用更加可靠的垫木加螺栓紧固 的包装形式。 1 2 2 6 出入库与库存管理 采购的新钻具或使用后回收的旧钻具，到达采购商( 一般是油田管具中心 或物资供应部门) 的露天库存场地后，经过卸货、清点钻具、逐根检测后办理 钻具入库。 采购的新钻具在办理入库前，必须用专用的设备或仪器对每一根钻具进行 尺寸和材料缺陷检测。检测超标的钻具，无法现场整改的做退换货处理。 石油钻具是重复使用的，对于使用后回收入库的旧钻具，也要定期做钻具 检测，并且检测后要对其可继续使用的性能进行分级。通过检测，磨损轻微的 旧钻具定为一级，可继续使用；有明显磨损但在允许范围内的旧钻具降为二级， 允许在浅井上做降级使用：但严重磨损超过允许范围的旧钻具定为三级，原则 上不能继续使用，但接头磨损超标的钻具还可进行旧钻具修复，管体磨损超标 的钻具只能做报废处理。 石油钻具经检测与分级后，要根据钻具不同的属性进行分类堆放和分级管 6 第一篇石油钻具物资标识与物流现状 理。不同尺寸规格或钢级的钻具绝对不能混放在一起，否则将来现场使用时会 造成井下事故，为防止混淆，用刷涂不同油漆标记的方法对钻具加以区分。另 外，钻具在库存期间，还要经过库存的定期盘点和将来的出库分类拣选、清点 等作业。， 1 2 2 7 租用配送 钻具足以租借的方式交由用户( 即作业队) 使用的，要根据现场不同的使 用条件( 如井深、井型、井眼尺寸等) ，配送不同的尺寸和钢级的钻具。不过， 在钻具配送过程中要想清点钻具，只能通过钻具在库期间刷涂的不同油漆标记 来快速区分货物的不同。 1 2 2 8 现场使用与旧钻具回收 石油钻具配送到达用户( 即作业队) 现场( 即井场) 后，用户还要对每一 根钻具重新丈量尺寸并作记录，重新用油漆为钻具刷涂钻具将来入井的自编号。 根据工程需要，用户将钻具逐一连接入井，井的深度与连接入井的所有钻 具长度相同，因此，只要记录下来入井钻具的自编号，再从钻具记录中找到对 应钻具的长度即可计算所钻井深。 一日井施工结束后，所有钻具都要被拆卸下来，随生产物流转到下一口井 继续使用。但是钻具一经入井使用，油漆刷的临时自编号便被完全抹掉，上一 口井所做的钻具编号和钻具记录等工作，无法在下一口井使用，所以每次钻具 随生产物流转到下一口井时，都要重新为每一根钻具丈量尺寸、刷临时油漆自 编号、做钻具记录。在钻具现场使用中，刷临时自编号的做法普遍采用，而识 别钻具钢印标记的做法由于可操作性差、速度慢、钢印标识内容易出现模糊不 清等原因，一般不采用。 石油钻具投入现场使用一段时间后，会出现不同程度的磨损和内部材料缺 陷的放大，需要将钻具回收进行检测与分级，评价其是否可以继续使用。但回 收的旧钻具基本上失去了可靠的钻具钢印标识，只能依靠在钻具现场使用与生 产物流各环节中细致入微的管理工作，才能从一而终的跟踪钻具信息：否则中 间环节一旦出现管理不到位，就会丢失或混淆钻具信息，造成不同钢级、不同 使用新度、不同制造商等属性的钻具混装或混放。 7 第一篇彳i 油钻j l 物资标识与物流现状 1 2 2 9 旧钻具修复 回收的石油钻具经过检测与分级后，对钻具接头过度磨损而管体磨损在标 准允许范围内的钻具，可以进行旧钻具二次修复，修复后的钻具可以继续使用。 旧钻具修复的过程，实际上与新钻具制造类似，只不过管体仍沿用旧钻具管体。 旧钻具修复一般还在钻具制造商处进行，将旧钻具两端旧接头切掉，参照制造 新钻具的标准，将旧钻具管体与新的钻具接头摩擦焊接在一起。修复后的旧钻 具也要进行钻具增值服务。 一个很重要的问题是，旧钻具经过现场多次使用后，钢印标识已经模糊不 清，难以追溯旧钻具信息，而且可测量尺寸也因钻具长期使用发生了变化，难 以通过测量尺寸判断钻具尺寸规格和钢级。因此，在旧钻具修复过程中，不同 钢级、制造商、不同管体加厚形式等属性的旧钻具很容易掺混在一起。给旧钻 具修复带来困难，需要浪费大量的时间和人力去甄别每一根旧钻具属性。 1 2 2 1 0 钻具报废 回收的旧钻具如果钻具管体磨损严重，失去旧钻具修复的意义，则交由物 资回收部门，做钻具报废处理。但如果能够区分报废钻具不同的管体和接头材 料，还能以特殊用途废钢铁按最大价值处置；否则，不同属性的钻具混杂，只 能以普通废钢铁按最低价值处置。 1 2 3 石油钻具物资标识现状 1 2 3 1 供应链上游各环节钻具标识 石油钻具物资的物流与供应链过程中，原材料供应、原机制造、采购预验 收这三个环节的物流活动，基本围绕钻具接头或钻具生产线进行，在现场利用 人工或机械化操作，可以制作和识别每一个钻具钢印标识：因此，供应链上游 的这三个环节对钻具接头的钢印标识依赖性大，物资标识手段比较统一。 1 2 3 2 供应链下游各环节钻具标识 随着钻具物流活动向下游发展，钻具物资标识的手段发生改变。钻具增值 服务及其采购验收、运输与包装环节，不针对具体某一根钻具信息而是整体钻 具信息，对钻具钢印标识不具依赖性；出入库与库存管理、租用配送环节，由 于单根钻具钢印标识使用起来不方便，对钻具标识的依赖性由钢印标识转向钻 8 第一篇, f i 翔t l 钻j t 物资标识与物流现状 具表面刷涂油漆标记方式，用于钻具分级信息的识别；现场使用与回收、旧钻 具修复、钻具报废环节，钢印标识易受到环境污损而无法使用，主要依靠刷涂 临时油漆标记方式。 因此，石油钻具物资整个物流与供应链产品标识与物流跟踪手段不统一， 钻具钢印标识名义上可重复使用并贯穿于整个物流过程，但其效用随物流环节 延伸而迅速失效。刷涂油漆标记进行钻具识别的各个环节，由于油漆标记只能 一次性使用，不能实现物资标识的重复使用和信息共享。 1 2 4 石油钻具物资物流管理现状 1 2 4 1 物流系统管理现状 首先，石油钻具物资供应链上的各级供应商、采购商以及用户，对钻具的 物流管理仍停留在各公司或实体内部管理阶段，尚未形成统一的钻具物流管理 标准、管理机构和管理系统。 其次，从石油钻具物资物流与供应链过程看，在原材料供应、原机制造、 采购预验收这三个上游供应链环节，能使用相同的钻具钢印标识，钻具信息具 有可追溯性，建立在钻具钢印标识基础上的物流管理模式相对统一。但供应链 上其他后续环节无法建立统一的物资标识手段作为信息载体在各环节间传递统 一的钻具信息，而是各自实行一套自己的物流标识手段与物流管理方式，导致 在整条供应链上物流信息缺乏可追溯性。实际上，目前的石油钻具物流管理现 状，已经将其各个物流功能割裂开来，各自为战，供应链整体物流运行效率低 下。 再者，目前松散的石油钻具物资物流与供应链中，能采集到的物流信息有 限，一般都是些“静态”的信息，如产品规格、材料性能、检验等，缺乏对生产 过程、运输过程、销售过程、使用过程、售后服务过程等实时跟踪和监控的“动 态 信息，信息的“时效性”差；同时，业务信息与财务信息也不能实现集成。 1 2 4 2 库存管理现状 在石油钻具物流与供应链过程中，石油钻具采购商( 即油田管具中心) 作 为整个供应链的核心，实际上也是大型的石油钻具物流中心，它不仅仅是一个 钻具物资的集散地，更承担着钻具物资复杂的库存管理这一重要物流职能。 在石油钻具采购商所在地，经常定期或不定期地进出大量的钻具物资，这 9 第一篇孑i 油钻具物资标识与物流现状 些钻具批量地具有不同的属性，除了要对钻具进行分类识别、分类堆放与分类 仓储外，还要进行在库期间的钻具检测与分级等作业。 目前，典型的石油钻具物流中心的库存管理流程见图卜3 ，对钻具的管理 分为新钻具管理和旧钻具管理两部分。经检验合格入库的新钻具以及经检测分 级可以继续使用的旧钻具，一般用于向最终用户即钻井作业队出租使用。如前 所述，钻具接头钢印标识已经给出一些基本的产品采购信息，如钻具制造商、 尺寸规格和钢级等。不过，由于钻具是出租使用，必须明确资产归属于出租方， 所以在已有的钻具钢印标识基础上，钻具物流中心还要在钻具接头上另外打上 自编资产钢号，明确标识出租钻具的资产归属以及资产序号。此外，在库期间， 钻具物流中心还要在钻具管体或接头上，刷涂油漆自编号，用于钻具在库期间 的数量清点、分类标识、内部转运、分类存放和分类库存管理等。 已出租的新钻具随物流活动一旦进入使用环节后，经回收物流再次进入钻 具物流中心后，便进入1 日钻具管理流程。回收的旧钻具首先要进行清洗除锈， 露出钻具的钢印标识和自编资产钢号，这是钻具经过现场使用后唯一可用于辨 别钻具属性和资产归属的硬件手段。清洗后的1 日钻具，只有从钻具钢印标识或 自编资产钢号上清晰辨认出尺寸规格和钢级等钻具属性时，才允许进行后续的 尺寸检查和材料缺陷检测，并按照行业标准对钻具进行性能分级。经检测合格 被定为一级或二级的钻具可以继续出租使用，与钻具钢印序号一起，采用手工 或计算机方式录入钻具检测与分级信息；同时还要刷涂油漆编号与之对应；如 果自编资产钢号模糊不清，还要补打自编资产钢号。经检测不合格而被定为三 级的钻具直接转至废品库。 经检测合格的钻具，除了需要按照使用性能的一级或二级加以区分，还要 按照其它不同的钻具属性( 如钻具尺寸、材料钢级) 进行分类拣选和堆放，经 清点后形成分类钻具的单根记录及存货清单，再转至成品库( 一般为露天场地) 准备出租；待租钻具在库存期间需要完成定期库存盘点工作，以及出库前的二 次分类拣选与清点。 不难看出，在石油钻具物资库存管理流程中，无论新旧钻具，都存在钻具 清点、识别钢印( 号) 或油漆刷号的反复多次的操作，而这些操作又都是由原 始的人工手段完成的，不仅效率低下，而且识别信息受人为经验干扰，准确性 亦难以保障。 l o 第一篇石油钻具物资标识与物流现状 十 ： i i ： 一i l 盘点库存每周、每月或每半年： l ( 点数、查钢号、查油漆刷号、记录、校验库存数据) 上 出租钻具办理出库： ( 点数、查油漆刷号、拣选、填出库记录、装车) 一一一一。一一一专一_ 图卜3 石油钻具库存管理作业流程 库存流程 ：-：-：-：_：ii 第。篇彳i 油钻贝物资标识与物流现状 1 3 存在问题 综上所述，在石油管材类供应物资中，由于石油钻具物资具有大宗物流、 多次装卸与运输、重复使用、工作环境恶劣、单根检测、成套分级管理的特点， 势必要求对钻具信息能够快速准确识别，并在供应链的全过程具有可重复性和 可追溯性。但是，现有石油钻具物资的主要标识手段钻具钢印标识，可操 作性差，并且现场使用后会出现磨损或锈蚀，无法快速可靠的识别和跟踪每一 根钻具信息。钻具物资的库存管理也只能做到粗放式分级管理，传统的人工识 别钻具信息的操作频繁且准确性差，目前难以找到一套有效的物流管理模式。 1 4 发展石油钻具物资现代物流的意义 石油钻具物资标识手段落后，无法实现快速物流跟踪和可追溯性资产管理， 向上延伸则严重阻碍了石油企业物资管理的整体信息化发展，给石油天然气勘 探开发带来额外生产成本的增加，问题亟待解决。因此，有必要尽快为石油钻 具物资寻求一种快速可靠的物资信息识别与物流跟踪手段，突破目前石油企业 对钻具物资管理的技术屏障；并结合现代物流与供应链理念，搭建基于一种快 速物流信息识别技术的石油钻具物资现代物流与供应链管理的信息平台，为进 一步推进石油企业物资管理现代化提供理论依据。 1 5 课题研究的思路 从分析石油行业对石油钻具物资物流跟踪的特殊要求入手，研究和对比分 析现代物流跟踪技术，并提出一种适合石油钻具物资使用的快速物流跟踪方法； 进一步阐述石油钻具物资快速物流跟踪技术的原理及系统方案设计；阐述基于 快速物流跟踪技术的石油钻具物资物流与供应链流程设计：再结合现代物流与 供应链理论，阐述基于快速物流跟踪技术的石油钻具物资供应链管理；最后， 探讨基于快速物流跟踪技术的石油钻具物资物流与供应链一体化问题。 1 2 第二篇石油钻具物资快速物流跟踪方法研究 第二篇石油钻具物资快速物流跟踪方法研究 在当今商品流通与物流领域，广泛借鉴并采用了信息自动识别技术，实现 对商品或物资的自动识别与快速物流跟踪，提高了行业的服务效率和质量。石 油行业亦应发展现代物流，针对性地应用信息自动识别技术，实现石油钻具物 资的快速物流跟踪。 2 1 信息自动识别技术与快速物流跟踪 信息自动识别技术通过采用一些先进的技术手段，实现人们对各类物体或 设备( 人员、物品) 在不同状态( 移动、静止或恶劣环境) 下的自动识别和管 理，它是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术。 自动识别有多种手段，包括条形码、光学符号识别、生物计数技术( 指纹 法) 、磁卡、i c 卡和r f i d 射频识别等技术。其中，光学符号识别技术价格昂贵， 应用受限；生物计数技术仅用于特定范围：条形码识别技术得到广泛应用：r f i d 射频识别技术越来越多地被采用。几种主要信息自动识别技术的对比见表2 1 。 2 1 1 条形码 条形码技术是一种以光学技术为基础的识别技术，条形码是一组宽窄不等、 条空相间的条纹图案，此图案代表着物体的各种信息，包括名称、编号等一系 列数字、字母以及标点符号，用于识别货物或商品信息。条形码是一种二进制 代码，通过激光扫描读出数据。许多销售、运输、生产制造方面的公司和政府 部门都在使用条形码来添加和更新条形码系统数据库中的记录。给商品贴上条 形码标签，使用时用便携式扫描器贴近标签进行扫描，得到相应的商品信息， 减少手工操作，提高自动化水平，实现无纸化交易。作为信息自动识别手段的 条形码，目前已经得到了非常广泛的普及应用。使用条形码最大的优点是价格 便宜，但条形码存储的信息量十分有限，还有可能存在标签撕裂、污损甚至丢 失的风险。 1 3 第一二篇石油钻具物资快速物流跟踪方法研究 2 1 2l c 卡 i c 卡是一种数据存储系统，按内部结构可分为存储器卡和c p u 卡两类。存储 器卡主要针对一些特殊应用制造的，价格便宜，但使用受限制；c p u 卡则包含有 微处理器，使用非常灵活。i c 卡的应用越来越广泛，如日常使用的带机械触点 的电话卡、银行卡等。它将数据存储在一个硅片里，其优点是可以防止内部所 存储的数据被恶意地存取或修改；缺点是抗腐蚀、抗污染和抵制恶劣环境的能 力较差。 2 1 3r f i d 射频识别 r f i d 射频识别技术克服了条形码技术的种种缺点，又不同于磁卡、i c 卡等 接触式识别方式，它属于一种无线射频非接触识别技术。 基本的r f i d 射频识别系统，由射频电子标签( t a g ，又称射频卡或r f i d 芯 片) 、阅读器( r e a d e r ) 、数据采集器( c o l l e c t o r ) 与处理系统组成。电子标签 安装于物品上，通常保存有约定格式的电子数据，由阅读器无接触地读取并识 别电子标签数据，并进一步通过计算机及计算机网络实现对物体识别信息的采 集、处理及远程传送等管理功能。 2 1 3 1r f i d 射频技术的特点与优越性 与其它信息自动识别技术相比，r f i d 射频识别具有如下特点或优越性： a r f i d 射频识别的阅读器能透过泥浆、污垢、油漆涂料、油污、木材、水 泥、塑料、水和蒸汽等非金属材料阅读标签，不必与标签直接接触，这使它成 为在恶劣环境下使用的理想选择； b r f i d 射频识别的数据存储容量大，标签上数据可以加密、数据可随时更 新，特别适合于储存大量数据或在所需储存的数据经常需要改变的情况下使用： c r f d 射频识别和条形码的主要区别，是数据被电子化储存在r f i d 标签的 存储单元内，采用专用r f i d 阅读器对每件货物唯一的序列标识号进行识别，并 可以进行密钥认证，保障数据安全； d 与条形码相比，r f i d 标签没有接触点，实现了“免接触”，也不需要直 线瞄准扫描操作，读写速度快，读取距离大。r f i d 技术还可识别高速运动物体 并可同时识别多个标签，操作快捷方便，例如，将r f i d 技术用在工厂的流水线 1 4 第一二篇彳i 油钻具物资快速物流跟踪方法研究 上跟踪部件或产品，以及在交通运输中的自动收费或车辆身份识别等，识别距 离可达几十米： e r f i d 标签体积小、易封装，外形多样( 如卡状、环状、纽扣状、笔形等) ， 可以隐藏( 嵌入) 在大多数材料或产品内，使被标记的货品更加美观，可应用 于不同场合，使用非常方便； f 使用寿命可长达l o 年以上，读写1 0 万次，无机械磨损和机械故障； g r f i d 技术容易与i t 技术、计算机网络技术和g i s 、g p s 技术集成，构建现 代化物流信息管理系统，实现对物流全过程的信息管理，提高物流管理的自动 化和信息化水平。 2 1 3 2r f i d 标签分类 r f i d 标签按照是否自带微型电池，可分为无源标签( 被动型) 和有源标签 ( 主动型) 两类。主动型r f i d 标签内部含有微型电池，可自行供电，其优点是 读写距离较远，比被动型标签拥有更长的信息传递范围；缺点是需要供电、 需要维护、有温度范围的限制，与被动型标签相比成本较高。被动型标签是从 阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量，成本较低，并具有很长的使用寿命， 比主动型标签体积更小也更轻，读写距离较近，一般在几米内的范围。 r f i d 标签按照内部封装芯片是否具有写保护功能，可分为读写型、只读型 和一次写入多次读取型三种类型，视具体物流跟踪的环境选择合适类型，避免 苛刻环境( 如磁场干扰) 可选择只读型r f i d 标签。 表2 - 1 几种自动识别技术的比较 资料来源：物流科技 ，2 0 0 5 年第2 8 卷 1 5 第二篇一阳l l 钻具物资快速物流跟踪方法研究 2 2 石油钻具物资实施快速物流跟踪的行业要求 石油行业对石油钻具物资实施快速物流跟踪有特殊的行业要求，主要包括 装卸与运输条件、仓储条件、使用环境、信息获取、效率与可靠性几方面。 2 2 1 装卸与运输条件 石油钻具在整个物流与供应链过程中，经过多次装卸与运输。钻具属于长 管柱铁件，重量重，处理数量多，由于实际装卸与运输手段的限制，很难控制 到轻拿轻放操作，在钻具搬运、装卸与运输过程中难免受到震动和撞击。因此， 实现石油钻具快速物流跟踪手段，首先要能满足粗放式装卸与运输条件的要求。 2 2 2 仓储条件 受自身尺寸、重量、搬运与装卸条件的限制，石油钻具物资在钻具物流中 心( 油田管具中心) 实际仓储条件多为露天或野外场地存放，因此，石油钻具 快速物流跟踪手段要具备抵抗自然环境破坏的能力。 2 2 3 使用环境 相对于上述地面物流作业条件与环境而言，石油钻具在地下的物流与使用 环境更为苛刻。石油钻具在石油井中会受到高温、高压、地磁场、旋转、震动、 泥浆污染与化学腐蚀等作用，这些苛刻的使用条件是石油钻具快速物流跟踪手 段必需考虑和解决的。 2 2 4 信息获取 摈弃传统的石油钻具钢印标识、油漆刷标记的做法，用自动信息识别代替 人工识别，这是石油钻具物流跟踪技术的一次跨越性改变，但实施石油钻具快 速物流跟踪手段的前提，还是既要满足或不能过多改变现有行业使用要求和操 作习惯，又能实现自动信息识别。 另外，传统的石油钻具钢印标识、油漆刷标记的做法，仅用不同的字母、 数字组合代表一些简单的钻具产品信息，如厂家代号、材料牌号或钢级、公称 尺寸、生产批次或产品序号、制造日期等，