LPG充裝技術(shù)優(yōu)選模型的構(gòu)建與應(yīng)用
——以中海油三河氣站為例

□張 鵬 于彥雷

LPG(液化石油氣)依靠其熱值高與清潔環(huán)保的特點成為一種出色的燃料，在實際應(yīng)用中常作為炊事、供暖、汽車等終端的熱量來源。在民用領(lǐng)域LPG充裝的基本要求是安全、不間斷地向用戶供應(yīng)合格的重瓶，做好充裝生產(chǎn)的重要指標(biāo)之一是要完成一定鋼瓶量充裝，但更重要的指標(biāo)是要保證出站重瓶的充裝合格率。近年來，瓶裝LPG終端市場存在“大罐倒小罐”、混摻二甲醚、配送無資質(zhì)、“無標(biāo)識、無產(chǎn)權(quán)、無溯源”鋼瓶屢禁不止，鋼瓶超期服役無法溯源、各燃?xì)馄髽I(yè)惡性競爭等不良現(xiàn)象，安全事故頻發(fā)。各地政府相繼出臺新的燃?xì)馐袌龉芾磙k法，新的管理辦法賦予各政府部門新的、更多的、更加專業(yè)化的監(jiān)管要求。因此，構(gòu)建LPG充裝技術(shù)優(yōu)選模型，優(yōu)選出既能滿足政府嚴(yán)格的監(jiān)管要求又能為企業(yè)降低充裝成本的一種LPG充裝技術(shù)愈顯重要。

一、LPG充裝技術(shù)優(yōu)選模型構(gòu)建

(一)優(yōu)化原則。LPG(液化石油氣)充裝技術(shù)需要考慮成本最優(yōu)原則，然而，由于LPG(液化石油氣)充裝技術(shù)的設(shè)備存在較大的差異化，全國各地區(qū)的經(jīng)濟水平不等造成人工成本也略有不同。在構(gòu)建模型時，成本函數(shù)包括兩大部分，即設(shè)備總成本和人工成本，其中設(shè)備總成本又可分為：設(shè)備折舊成本、設(shè)備維護成本、設(shè)備鑒定成本和設(shè)備日常消耗成本。目標(biāo)函數(shù)以充裝總成本的最優(yōu)進行建模分析。

(二)模型構(gòu)建。

1.模型假設(shè)。一是鑒于安全考慮，身為央企安全文化是重點建設(shè)的文化，安全意識深入到每一位公司員工腦海深處，隨著政府在LPG行業(yè)監(jiān)管巡查的力度加緊和政策法規(guī)的陸續(xù)出臺，在公司選擇充裝技術(shù)時，傳統(tǒng)落后且安全監(jiān)管禁止的手工充裝技術(shù)不做選擇；二是由于數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求，政府和企業(yè)都在充裝數(shù)據(jù)可視化、溯源化、自動分析化提出了各自的安全監(jiān)管需求。而存在機械自動化充裝技術(shù)的一些國企大廠，需要數(shù)字化升級的費用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超于重新引進智能化充裝技術(shù)的成本，所以此種技術(shù)也不做參考。

2.參數(shù)描述。Q：充裝量，噸/天；Ci：i設(shè)備的購買成本；Ti：i設(shè)備的設(shè)計使用年限；Hij：i設(shè)備第j年的維護成本；Ni：i設(shè)備的檢定成本；Wi：i設(shè)備的額定功率；Dm：m地區(qū)的實際電價；Si：i設(shè)備的數(shù)量；X：充裝工人數(shù)；Rm：m地區(qū)充裝工的人均月薪；L：鋼瓶規(guī)格；Vi：i設(shè)備的充裝效率。

3.人工成本。對于某地區(qū)充裝工的人工成本，將其工資、福利、取證等一系列費用平均到人均月薪來表示，故人工成本年費用為：

R=Rm×12×X

(1)

4.設(shè)備總成本。設(shè)備總成本包括設(shè)備折舊成本、設(shè)備維護成本、設(shè)備檢定成本和設(shè)備日常消耗成本4部分，分別用函數(shù)表示。

(1)設(shè)備折舊成本。固定資本(機器設(shè)備、廠房等等)在實物形態(tài)上可以長期使用，而它的價值則是按照耗損的程度逐漸轉(zhuǎn)移到新產(chǎn)品上去。因此，為了保證再生產(chǎn)的正常進行，必須把轉(zhuǎn)移到新產(chǎn)品上去的這部分固定資本價值，從銷售商品的收入中及時地提取并積累起來，以備將來更新和恢復(fù)固定資本之用。這種按照固定資本耗損的程度而為它的更新提取準(zhǔn)備金的辦法，通常叫做折舊。本文采用平均年限法計算固定資產(chǎn)折舊，則設(shè)備年折舊成本為：

(2)

(2)設(shè)備維護成本。設(shè)備維修與保養(yǎng)的結(jié)合，為防止設(shè)備性能劣化或降低設(shè)備失效的概率，按事先規(guī)定的計劃或相應(yīng)技術(shù)條件的規(guī)定進行的技術(shù)管理措施。設(shè)備年維護成本為：

(3)

(3)設(shè)備檢定成本。充裝設(shè)備檢定的內(nèi)容就是電子秤檢定，確定電子秤的計量準(zhǔn)確性，避免因稱量不準(zhǔn)帶來貿(mào)易糾紛和計量數(shù)據(jù)錯誤。電子秤屬于電子測量儀器，其中關(guān)鍵元件稱重傳感器隨著使用時間的延長，會出現(xiàn)零點信號變化和老化，稱重時會產(chǎn)生準(zhǔn)確性的變化。計量檢定時會重新校準(zhǔn)并且按照國家檢定規(guī)程進行逐項檢查，如果檢定不合格就會禁止使用，這樣就可以及時避免各種糾紛和錯誤的出現(xiàn)，保障了企業(yè)和個人的利益，還有一點是可以避免外地廠家的衡器產(chǎn)品，異地使用引起的地區(qū)差的影響。設(shè)備年檢定成本：

Ng=Ni×Si

(4)

(4)設(shè)備日常消耗成本。本文對設(shè)備的日常消耗為設(shè)備開動期間消耗的水電費用，而充裝設(shè)備開動后沒有水的消耗，所以本文只討論消耗的用電費用。則設(shè)備年消耗電成本：

(5)

(5)設(shè)備總成本。綜上，充裝設(shè)備運行一年的總成本為：

C=CZ+Hw+Ng+Op

(6)

5.充裝總成本。綜合以上兩部分成本，可得出一個周期(1年)i充裝設(shè)備在充裝作業(yè)所造成的總成本為：

(7)

配送優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)為：min(Y總)。

二、三河氣站技術(shù)應(yīng)用經(jīng)濟效益分析

LPG智能充裝技術(shù)雖然可明顯提升充裝技術(shù)水平和管理水平，但往往技術(shù)應(yīng)用成本較高，且有一定的適用范圍，如果選擇不當(dāng)，甚至?xí)黾咏?jīng)營成本，應(yīng)根據(jù)自己的充裝量、市場需求、戰(zhàn)略規(guī)劃等實際情況進行綜合考慮。本文在智能充裝技術(shù)設(shè)備選擇上，以天津長龍的轉(zhuǎn)盤自動充裝裝置為例，手自一體化充裝技術(shù)設(shè)備以多立恒智能充裝稱為例。

(一)三河氣站指標(biāo)調(diào)研。

1.人工成本方面。經(jīng)數(shù)據(jù)調(diào)研顯示，目前三河氣站擁有的持證充裝人員有9人，中海油三河氣站持證充裝員工按三河分公司標(biāo)準(zhǔn)為：10萬元/年(包括工資、福利等)，每天充裝工作時間按8小時計算。

2.設(shè)備運行方面。手自一體化充裝技術(shù)采用的單個智能秤的額定功率為50W，12稱位智能充裝設(shè)備的額定功率為15kW，采用模糊估算法按照設(shè)備額定功率計算設(shè)備運行產(chǎn)生的消耗費用(電費)。

3.充裝效率方面。目前采用的手自一體化充裝技術(shù)充裝15kg的氣瓶的充裝效率為30瓶/小時，而12稱位的智能充裝設(shè)備充裝15kg的氣瓶的充裝效率為350～500瓶/小時，根據(jù)調(diào)研情況平均約為425瓶/小時。

(二)智能充裝技術(shù)應(yīng)用。

1.設(shè)備折舊成本。優(yōu)選的天津長龍的12秤位轉(zhuǎn)盤智能充裝裝置，設(shè)備廠商報價130萬元。關(guān)于設(shè)計使用年限，根據(jù)設(shè)備廠家的反饋，部分用戶最長使用已達(dá)12年，在本文中假設(shè)設(shè)備設(shè)計年限為10年。

則設(shè)備年折舊成本為：

(8)

2.設(shè)備維護保養(yǎng)成本。天津長龍的12秤位轉(zhuǎn)盤智能充裝裝置運行3年后，則每年需進行設(shè)備密封等的常規(guī)保養(yǎng)，費用為3,000元/年；另外，該設(shè)備每5年需進行設(shè)備軸承的檢查更換，費用為10,000元/次。

則設(shè)備年維護保養(yǎng)成本為：

(9)

3.設(shè)備檢定成本。按照國家計量檢定規(guī)范，計量衡器需每年檢定一次，檢定費為500元/臺，天津長龍的12秤位轉(zhuǎn)盤自動充裝裝置含12臺電子秤。

則設(shè)備年檢定成本為：

Ng=Ni×Si=500×12=6,000/年

(10)

4.設(shè)備日常消耗成本。設(shè)備日常消耗主要是電耗，天津長龍的12秤位轉(zhuǎn)盤自動充裝裝置的功率為15KW。充裝15kg的氣瓶的充裝效率為：350～500瓶/小時，平均：425瓶/小時。電費根據(jù)三河實際用電價格按0.6元/度計算。

則設(shè)備年消耗成本為：

(11)

5.人工成本。天津長龍的12秤位轉(zhuǎn)盤自動充裝裝置操作需3個人，與充裝量無關(guān)，分別用于上瓶、氣瓶上槍、下瓶操作。人工年費用按三河分公司標(biāo)準(zhǔn)為10萬元/年(包括工資、福利等)。

則轉(zhuǎn)盤自動充裝裝置人工成本年費用為：

R=Rm×12×X=10×3=300,000元

(12)

6.充裝總成本。綜上，充裝總成本為：

Y總=13,000+4,100+6,000+300,000+

(13)

簡化為：

Y總1=0.05153Q+32.31

(14)

注：

Y總1：年費用，萬元

Q：灌裝量，噸/天。

(三)手自一體化充裝技術(shù)應(yīng)用。由于手自一體化充裝技術(shù)需要智能充裝秤，且為一人一秤模式，因工作時長和充裝效率的關(guān)系，充裝量與人工數(shù)量、設(shè)備數(shù)量參在函數(shù)關(guān)系。

(15)

(16)

1.人工成本。手自一體化充裝技術(shù)人工成本和充裝量相關(guān)，充裝量多，則所需人工就多，它們之間是存在函數(shù)關(guān)系的。

其中要確認(rèn)的關(guān)鍵量是人工工作效率，即一個人平均每小時能充裝多少瓶，按照三河分公司的充裝記錄，設(shè)定人工充裝效率為30瓶/(人﹒小時)。

人工年費用按三河分公司標(biāo)準(zhǔn)：10萬元/年(包括工資、福利、培訓(xùn)取證等)。

則人工半自動充裝方式人工成本為：

R=Rm×12×X=0.28Q×100,000=28,000Q

(17)

2.設(shè)備折舊成本。手自一體化充裝技術(shù)仍需要購置智能充裝秤，設(shè)備選型以多立恒公司為例，設(shè)備廠商報價為：18000/臺，設(shè)計使用年限同樣為10年。

則人工半自動充裝方式設(shè)備年折舊成本為：

(18)

3.設(shè)備維護保養(yǎng)成本。人工半自動充裝方式設(shè)備日常維護保養(yǎng)較少，可忽略。

4.設(shè)備檢定成本。按照國家計量檢定規(guī)范，計量衡器需每年檢定一次，檢定費為500元/臺，手自一體化充裝技術(shù)設(shè)備年檢定成本為：

Ng=Ni×Si=0.28Q×500=140Q

(19)

5.日常消耗成本。手自一體化充裝技術(shù)設(shè)備只有智能充裝秤，單臺設(shè)備功率為50W，電費按三河實際用電價格0.6元/度計。充裝15Kg氣瓶的充裝效率按30瓶/小時計。

則設(shè)備年消耗成本為：

(20)

6.充裝總成本。綜上，充裝總成本為：

(21)

簡化為：

Y總2=2.88873Q

(22)

注：

Y總2：年費用，萬元；

Q：充裝量，噸/天。

表1 兩種充裝技術(shù)的比較

圖1 兩種充裝技術(shù)充裝成本差量趨勢圖

(四)充裝技術(shù)應(yīng)用經(jīng)濟性比較。已知三河氣站當(dāng)前充裝量為20噸/天，根據(jù)調(diào)研當(dāng)前市場，市場缺口約為20～30噸/天，所以本文選取20、25、30、35、40、45、50噸充裝量對兩種充裝技術(shù)進行經(jīng)濟性分析。

由公式(14)和公式(22)可知：當(dāng)Y總1=Y總2時，Q為11.26噸/天，即充裝量為11.26噸/天時，兩種充裝技術(shù)的年費用相等，當(dāng)充裝量大于11.26噸/天時，智能充裝技術(shù)的年費用將少于手自一體化充裝技術(shù)，按當(dāng)前三河氣站的充裝量20噸/天，選擇智能充裝技術(shù)更為合適，年費用能夠節(jié)省23.542萬元。如果三河氣站能夠整合市場擴大經(jīng)營，隨著充裝量的增加，選擇智能充裝技術(shù)可節(jié)約的年費用更加直觀明顯，為三河氣站的降本增效貢獻價值。

三、結(jié)語

以一個周期(1年)充裝總成本最優(yōu)的原則，不考慮其他因素的理想情況下，構(gòu)建LPG充裝技術(shù)優(yōu)選模型。

用構(gòu)建的LPG優(yōu)選模型對三河氣站進行實證應(yīng)用分析，在符合政府和企業(yè)的安全監(jiān)管與數(shù)字信息化要求下，分別比較分析了智能充裝技術(shù)與手自一體化充裝技術(shù)。

兩種充裝技術(shù)充裝成本最優(yōu)臨界點為充裝量11.26噸/天，即當(dāng)充裝量小于11.26噸/天，手自一體化充裝技術(shù)成本低，充裝量超過11.26噸/天，智能充裝技術(shù)成本低。按當(dāng)前三河氣站的充裝量20噸/天，選擇智能充裝技術(shù)更為合適，年充裝總成本能夠節(jié)省23.542萬元。而且隨著充裝量的繼續(xù)增加，兩種方式的成本差距越來越大。

經(jīng)濟性應(yīng)用分析中，人工成本是難以準(zhǔn)確量化的，且對應(yīng)用分析影響較大的。由于每個地區(qū)的人工成本都不一定相同，所以在比較時應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的實際情況進行差異化考量。