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編輯：haik 發(fā)表時間：2018-07-21
自動化集裝箱碼頭作為未來港口重點(diǎn)的發(fā)展方向，必將引起港口建設(shè)新的變革，在發(fā)展初期，只有借鑒老碼頭經(jīng)驗(yàn)，在規(guī)劃初期，及時對現(xiàn)存的問題尋求好的解決方法，才能在建設(shè)中做到一次到位，實(shí)現(xiàn)工藝先進(jìn)化、投入最小化、產(chǎn)出最大化的自動化集裝箱碼頭。
其中，自動化集裝箱碼頭的發(fā)展過程基本可分為以下幾代：第一代以1993年投入運(yùn)營的荷蘭鹿特丹港ECT碼頭為代表；第二代以2002年投入運(yùn)營的德國漢堡港CTA碼頭為代表；第三代以2008年投入運(yùn)營的荷蘭鹿特丹港Euromax碼頭為代表。目前中國剛剛建成的全自動集裝箱碼頭是廈門遠(yuǎn)海自動化碼頭，它是中國第一個全自動化碼頭，也是采用眾多創(chuàng)新技術(shù)的第四代自動化集裝箱碼頭。
全球不同地區(qū)的自動化碼頭根據(jù)碼頭自身需求和當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)，配置不同設(shè)備設(shè)施和裝卸工藝，本文選取以下幾個典型的具有代表性的自動化集裝箱碼頭，通過對比分析國內(nèi)外自動化集裝箱碼頭的特點(diǎn)，總結(jié)出智能化碼頭發(fā)展過程中可能面臨的一些問題，同時也提出了個人一些想法，借此和行業(yè)同仁一起探討一下，以期為未來自動化集裝箱碼頭建設(shè)提供借鑒。
一、全球智能自動化集裝箱碼頭發(fā)展現(xiàn)狀
1.1國外自動化集裝箱碼頭概述
目前，全球已建成的自動化集裝箱碼頭有32個，自動化集裝箱碼頭早期出現(xiàn)在國外，1993年世界上第一座自動化集裝箱碼頭荷蘭鹿特丹港的ECT碼頭建成，接著是英國倫敦港、日本川崎港、新加坡港、德國漢堡港等港口相繼建成自動化集裝箱碼頭。隨后經(jīng)過20多年的發(fā)展和創(chuàng)新改進(jìn)，目前自動化碼頭技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟和完善。早期的自動化碼頭基本的工藝都是采用“雙小車岸橋+AGV+ARMG”作業(yè)，水平運(yùn)輸采用AGV小車，堆場作業(yè)采用ARMG進(jìn)行場地裝卸，為了適應(yīng)環(huán)保要求，建設(shè)較早的都開始對老的工藝進(jìn)行改造，例如：早期使用的都是內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的AGV，現(xiàn)在都在向電力驅(qū)動改進(jìn)等。
1.2國內(nèi)自動化集裝箱碼頭概述
我國自動化集裝箱碼頭建設(shè)起步較晚，但是隨著我國“一帶一路”建設(shè)的大力推進(jìn)，港口作為“一帶一路”戰(zhàn)略版圖上的重要環(huán)節(jié)，自動化集裝箱碼頭必將是未來港口重點(diǎn)的發(fā)展方向。 2014 年，廈門遠(yuǎn)海碼頭對14 號泊位及15 號部分泊位開始進(jìn)行改造，建成國內(nèi)第一個全自動化集裝箱碼頭并于2016年6月投入運(yùn)營；2015 年，青島港、上海港先后宣布開始規(guī)劃建設(shè)自動化集裝箱碼頭；2017年12月上海港洋山四期碼頭全面啟用，開港運(yùn)營后，將成為世界規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的自動化碼頭。中國的自動化集裝箱碼頭的建設(shè)開始進(jìn)入發(fā)展的快車道。
二、發(fā)展智能自動化集裝箱碼頭的必然性
2.1科技發(fā)展的必然趨勢
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)涵蓋到社會各個領(lǐng)域，電子化、信息化已經(jīng)普及到日常生活中，碼頭作為進(jìn)出口貿(mào)易的前端，貨物能否快速的流轉(zhuǎn)進(jìn)出，一定程度影響到對外貿(mào)易的發(fā)展。過去的碼頭，主要是勞動力為主，人的作用占主導(dǎo)地位，例如:單證放行業(yè)務(wù)，都是業(yè)務(wù)人員手動操作，這種方式不但需要多名業(yè)務(wù)人員，而且出錯率高，對于客戶而言，需要專門的人員到碼頭親自辦理，時效性低，遇到船期緊的只能退關(guān)處理，而且紙質(zhì)單證，容易丟失，日后查閱非常耗時耗力。得益于信息技術(shù)的應(yīng)用，目前各個碼頭都已實(shí)現(xiàn)單證無紙化、電子化、EDI信息自動核對、自動放行等，碼頭減少了操作人員，客戶也不需要將單證送到碼頭，如果碼頭企業(yè)不跟隨科技發(fā)展的步伐，對業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，就會落后脫節(jié)而被逐漸淘汰。
2.2船運(yùn)市場發(fā)展的需求
航運(yùn)市場可以說是全球經(jīng)濟(jì)的晴雨表，航運(yùn)市場主體主要分為港口企業(yè)、托運(yùn)方和承運(yùn)方，為了最大限度滿足客戶的要求，同時降低自身的運(yùn)營成本，作為承運(yùn)方的船公司就把客戶的要求轉(zhuǎn)嫁到碼頭企業(yè)，尤其是超大型船舶的投入，大船大量，給碼頭帶來了更大的挑戰(zhàn)。精確的船期編排、周全的作業(yè)策劃、快速安全的裝卸作業(yè)效率，成為碼頭需要面對的問題，要滿足船公司的要求，必須投入充足的作業(yè)資源來保障，但是碼頭也需要考慮自身的運(yùn)營成本，因此，碼頭必須從內(nèi)部挖潛力，優(yōu)化工藝流程，提高管理水平，以最少的投入，獲得預(yù)期的效果。例如：因?yàn)榇蟠b載量大的因素，靠傳統(tǒng)人工進(jìn)行配載已經(jīng)顯得力不從心，為了快速高質(zhì)量的完成船舶積載計(jì)劃，就出現(xiàn)了自動配載系統(tǒng)；為了使堆場的利用率達(dá)到最優(yōu)的同時不會引起場地翻箱的增加，就出現(xiàn)了自動堆場系統(tǒng)；此外諸如場橋遠(yuǎn)程操控、集卡全場調(diào)度等這些初期的智能模塊應(yīng)用，就是智能自動化碼頭的起步。
2.3港口企業(yè)成本的攀升
近些年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人工成本開始增加，加上港口企業(yè)大多都是國有控股，員工各種社會福利也納入法律范疇，這些都使得港口企業(yè)的負(fù)擔(dān)越來越重。尤其一些發(fā)展早的碼頭，業(yè)務(wù)處于飽和，營收處于穩(wěn)定，但是支出成本日益增加，如：設(shè)備故障率高，維修成本上升，還要面對操作司機(jī)老齡問題等等，以上諸多因素迫使碼頭尋求減少人員，提高作業(yè)效率的新途徑。先進(jìn)智能技術(shù)代替人工操作，大幅降低了企業(yè)的成本支出，成為港口企業(yè)發(fā)展的新思路。
2.4安全事故頻發(fā)的因素
碼頭作為生產(chǎn)企業(yè)，大多數(shù)業(yè)務(wù)還是現(xiàn)場，涉及現(xiàn)場作業(yè)，就要考慮安全，安全是任何一個企業(yè)必須重視的問題，碼頭有涉及人機(jī)交互的界面，屬于安全事故高發(fā)場所，而且安全事故往往都是人的因素占很大比例，例如：不遵守規(guī)章制度、違反操作規(guī)范、疲勞作業(yè)、麻痹大意等等，這些都給安全帶來很大隱患，那么如何杜絕或者減少這些安全問題呢，那就是減少人員與設(shè)備的接觸，人機(jī)分離，人員遠(yuǎn)程控制，機(jī)器自動執(zhí)行指令，如此，安全事故可以控制為零。
2.5人員操作不適應(yīng)發(fā)展的要求
集裝箱碼頭作業(yè)重要的一個環(huán)節(jié)就是岸橋司機(jī)的操作能力，實(shí)踐證明每個人的能力不同，責(zé)任心不同，就會體現(xiàn)在操作效率的不一樣，況且同一個人不同的狀態(tài)，操作水平也不一樣。如果某位司機(jī)狀態(tài)不好，作業(yè)效率低于計(jì)劃效率，就會導(dǎo)致船期計(jì)劃被打亂，碼頭生產(chǎn)就會受到影響，而且一個新人成長為優(yōu)秀的操作司機(jī)，不僅需要長時間的培訓(xùn)和不斷的操作經(jīng)驗(yàn)積累，還要考取資格證書等，對于碼頭而言培養(yǎng)成本非常大。由此可見，人的不穩(wěn)定因素，對于碼頭生產(chǎn)影響很大，實(shí)現(xiàn)自動化后，這些因素都將不存在，只需設(shè)定程序，發(fā)送指令，每臺設(shè)備的效率理論上基本一致，時間進(jìn)度就會與計(jì)劃進(jìn)度吻合。
三、智能自動化集裝箱碼頭面臨的共性問題分析
3.1設(shè)備維護(hù)維修問題
設(shè)備代替人工實(shí)現(xiàn)無人化是大勢所趨，但是設(shè)備會出現(xiàn)故障，以往的人機(jī)交互操作，靠人的經(jīng)驗(yàn)可以第一時間發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問題，并及時修復(fù)，甚至有些故障可以提前觀察到，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大損壞設(shè)備.但是實(shí)現(xiàn)無人化后，操作現(xiàn)場沒有人員，設(shè)備發(fā)生故障雖有設(shè)備控制系統(tǒng)報(bào)警，但是并不是所有的故障都會報(bào)警，而且沒有了經(jīng)驗(yàn)豐富的操作司機(jī)，故障排除及修復(fù)是一個大問題.一但設(shè)備故障不能及時修復(fù)，就會引起場地?fù)矶拢瑢?dǎo)致作業(yè)中斷，這也是目前自動化碼頭普遍面臨的問題。
3.2區(qū)域合理規(guī)劃問題
經(jīng)過航運(yùn)大潮的回落，我國沿海碼頭岸線資源的開發(fā)已經(jīng)日趨飽和，國內(nèi)沿海已經(jīng)形成初具規(guī)模的五大港口群，隨著改革浪潮的推進(jìn)，資源整合正在港口圈拉開帷幕，建設(shè)自動化碼頭，需要從規(guī)劃開始布局，對于一個區(qū)域而言，往往已經(jīng)有很多港口碼頭，有老的、有剛建成的、也有規(guī)劃階段的，如果新建碼頭按照高標(biāo)準(zhǔn)的自動化建設(shè)，那么，對于老舊的碼頭必將帶來很大的沖擊，容易引起盲目改造和惡性競爭，這不但對地區(qū)港口發(fā)展不利，造成資源浪費(fèi)，也會影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
3.3 節(jié)能環(huán)保的問題
環(huán)保問題已經(jīng)是全球的熱點(diǎn)問題，未來的現(xiàn)代化碼頭必須要考慮環(huán)保問題，就目前已建成的自動化集裝箱碼頭反映的情況看，主流的自動導(dǎo)航AGV小車不僅費(fèi)用昂貴，且油耗高，噪聲大，對碼頭整個區(qū)域污染嚴(yán)重，雖然已經(jīng)有了取代燃油的電池動力驅(qū)動，但是同樣改造成本高昂，讓大多數(shù)碼頭望而卻步。投入成本低，又能做到節(jié)能環(huán)保，是當(dāng)下自動化集裝箱碼頭研究的一個新方向。
3.4碼頭人才需求轉(zhuǎn)變問題
自動化碼頭的生產(chǎn)效率依賴于強(qiáng)大的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，自動化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對碼頭裝卸運(yùn)輸設(shè)備的實(shí)時、智能調(diào)度。對這些設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配和控制依賴一條條作業(yè)指令，指令的執(zhí)行效率就是碼頭生產(chǎn)效率。指令的優(yōu)化程度，取決于碼頭裝卸工藝的設(shè)計(jì)和作業(yè)參數(shù)的設(shè)定。運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定有較大的主觀性，不但需要員工有豐富的生產(chǎn)組織經(jīng)驗(yàn)，還要掌握控制程序優(yōu)化，因此，新型自動化碼頭人員需求是擁有自動化碼頭工作經(jīng)驗(yàn)、又懂系統(tǒng)操作的人才，而同時擁有二者的人才目前處于短缺。
四、針對自動化集裝箱碼頭存在問題的相關(guān)建議及措施
4.1編制通用的電子維修手冊并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化
自動化碼頭可以帶來高效平穩(wěn)作業(yè)效率，但是設(shè)備長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)都會出現(xiàn)故障，而且設(shè)備也需要日常的維護(hù)才能減少故障的發(fā)生，自動化技術(shù)方面已經(jīng)趨于成熟，但是設(shè)備如何快速的判斷故障原因，縮短故障排查時間，目前沒有很好的解決辦法。老碼頭的故障維修都是靠經(jīng)驗(yàn)豐富的老師傅通過故障特征來判斷，自動化最大的特點(diǎn)就是無人化操作，建議加快維修手冊的制定，可由行業(yè)主管部門匯集老碼頭經(jīng)驗(yàn)豐富的師傅，對通用的設(shè)備故障進(jìn)行編制維修指導(dǎo)手冊，并形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，手冊都是基于實(shí)踐總結(jié)而來，具有很好地實(shí)用性和指導(dǎo)性，自動化碼頭可通過技術(shù)數(shù)據(jù)手段導(dǎo)入設(shè)備控制系統(tǒng)里，如此便可以快速的對設(shè)備的故障進(jìn)行檢測和預(yù)警。
4.2屬地部門合理規(guī)劃，可持續(xù)發(fā)展
港口作為拉動地方經(jīng)濟(jì)的一大支柱，自然被受到重視，前幾年沿海碼頭開發(fā)已經(jīng)處于過熱階段，自動化碼頭作為未來碼頭的發(fā)展趨勢，必將受到追捧。但是港口屬于國家管制資源，雖然岸線開發(fā)逐漸放開，但是當(dāng)?shù)卣€是需要根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，貿(mào)易特點(diǎn)等，進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和開發(fā)，在規(guī)劃初期就要考慮模式、工藝、環(huán)保具有可持續(xù)性，為升級預(yù)留空間等，既要適應(yīng)自動化碼頭的發(fā)展，也要兼顧老碼頭業(yè)務(wù)，統(tǒng)籌兼顧，同時港務(wù)集團(tuán)牽頭統(tǒng)一協(xié)調(diào)碼頭之間的競爭，進(jìn)行優(yōu)劣互補(bǔ)，共同促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
4.3 探索新能源材料的應(yīng)用
自動化碼頭不僅僅是無人化、智能化的，未來先進(jìn)的自動化碼頭優(yōu)勢必定是環(huán)保與節(jié)能上的區(qū)別，目前來看，能源短缺與環(huán)境污染已經(jīng)成為威脅人類生存和發(fā)展的嚴(yán)峻問題，環(huán)保也已提升到國家層面，因此，新建自動化碼頭一定要優(yōu)先考慮新能源材料的應(yīng)用，如太陽能電池材料、固體氧化物電池材料，鋰電池，石墨烯等清潔能源技術(shù)，實(shí)現(xiàn)零污染，零排放，低能耗，創(chuàng)建綠色港口建設(shè)。
4.4引進(jìn)科技創(chuàng)新類人才
自動化碼頭已經(jīng)成為一種趨勢，與此同步的就是集裝箱碼頭人才需求的轉(zhuǎn)型，以往是人機(jī)交互的方式，對人員的要求是行業(yè)相關(guān)專業(yè)即可，但是自動化碼頭已經(jīng)屬于高新技術(shù)范疇，所有都是信息化程序控制，各種的控制程序，需要的人員即要懂業(yè)務(wù)也要懂軟件程序，才能勝任.例如:運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定有較大的主觀性，需要員工有豐富的生產(chǎn)組織經(jīng)驗(yàn)，實(shí)行指令優(yōu)化，同時還需要行業(yè)IT人才，對流程不斷的優(yōu)化、創(chuàng)新，以適應(yīng)科技的發(fā)展。因這方面人才目前處于短缺，主要還是內(nèi)部培養(yǎng)，因此自動化碼頭要制定一個完整的近期、遠(yuǎn)期培訓(xùn)計(jì)劃，對于遠(yuǎn)程操作、中控調(diào)度和業(yè)務(wù)人員通過必要內(nèi)部培訓(xùn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型，這是基礎(chǔ)，同時，急需人才通過外部招聘作為補(bǔ)充手段。
自動化集裝箱碼頭作為未來港口重點(diǎn)的發(fā)展方向，必將引起港口建設(shè)新的變革，在發(fā)展初期，只有借鑒老碼頭經(jīng)驗(yàn)，在規(guī)劃初期，及時對現(xiàn)存的問題尋求好的解決方法，才能在建設(shè)中做到一次到位，實(shí)現(xiàn)工藝先進(jìn)化、投入最小化、產(chǎn)出最大化的自動化集裝箱碼頭。
