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全球自動化集裝箱碼頭發展現狀

時間:2018-07-21 編輯:haik 瀏覽:6129次

自動化集裝箱碼頭作為未來港口重點的發展方向，必將引起港口建設新的變革，在發展初期，只有借鑒老碼頭經驗，在規劃初期，及時對現存的問題尋求好的解決方法，才能在建設中做到一次到位，實現工藝先進化、投入最小化、產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展過程基本可分為以下幾代：第一代以1993年投入運營的荷蘭鹿特丹港ECT碼頭為代表；第二代以2002年投入運營的德國漢堡港CTA碼頭為代表；第三代以2008年投入運營的荷蘭鹿特丹港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，也是采用眾多創新技術的第四代自動化集裝箱碼頭。

　　全球不同地區的自動化碼頭根據碼頭自身需求和當地特點，配置不同設備設施和裝卸工藝，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，通過對比分析國內外自動化集裝箱碼頭的特點，總結出智能化碼頭發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，借此和行業同仁一起探討一下，以期為未來自動化集裝箱碼頭建設提供借鑒。

　　一、全球智能自動化集裝箱碼頭發展現狀

　　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。隨后經過20多年的發展和創新改進，目前自動化碼頭技術已經逐漸成熟和完善。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，水平運輸采用AGV小車，堆場作業采用ARMG進行場地裝卸，為了適應環保要求，建設較早的都開始對老的工藝進行改造，例如：早期使用的都是內燃機驅動的AGV，現在都在向電力驅動改進等。

　　1.2國內自動化集裝箱碼頭概述

　　我國自動化集裝箱碼頭建設起步較晚，但是隨著我國“一帶一路”建設的大力推進，港口作為“一帶一路”戰略版圖上的重要環節，自動化集裝箱碼頭必將是未來港口重點的發展方向。 2014 年，廈門遠海碼頭對14 號泊位及15 號部分泊位開始進行改造，建成國內第一個全自動化集裝箱碼頭并于2016年6月投入運營；2015 年，青島港、上海港先后宣布開始規劃建設自動化集裝箱碼頭；2017年12月上海港洋山四期碼頭全面啟用，開港運營后，將成為世界規模最大、技術最先進的自動化碼頭。中國的自動化集裝箱碼頭的建設開始進入發展的快車道。

　　二、發展智能自動化集裝箱碼頭的必然性

　　2.1科技發展的必然趨勢

　　科學技術的發展，已經涵蓋到社會各個領域，電子化、信息化已經普及到日常生活中，碼頭作為進出口貿易的前端，貨物能否快速的流轉進出，一定程度影響到對外貿易的發展。過去的碼頭，主要是勞動力為主，人的作用占主導地位，例如:單證放行業務，都是業務人員手動操作，這種方式不但需要多名業務人員，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處理，而且紙質單證，容易丟失，日后查閱非常耗時耗力。得益于信息技術的應用，目前各個碼頭都已實現單證無紙化、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，如果碼頭企業不跟隨科技發展的步伐，對業務流程進行優化創新，就會落后脫節而被逐漸淘汰。

　　2.2船運市場發展的需求

　　航運市場可以說是全球經濟的晴雨表，航運市場主體主要分為港口企業、托運方和承運方，為了最大限度滿足客戶的要求，同時降低自身的運營成本，作為承運方的船公司就把客戶的要求轉嫁到碼頭企業，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。精確的船期編排、周全的作業策劃、快速安全的裝卸作業效率，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資源來保障，但是碼頭也需要考慮自身的運營成本，因此，碼頭必須從內部挖潛力，優化工藝流程，提高管理水平，以最少的投入，獲得預期的效果。例如：因為大船往往裝載量大的因素，靠傳統人工進行配載已經顯得力不從心，為了快速高質量的完成船舶積載計劃，就出現了自動配載系統；為了使堆場的利用率達到最優的同時不會引起場地翻箱的增加，就出現了自動堆場系統；此外諸如場橋遠程操控、集卡全場調度等這些初期的智能模塊應用，就是智能自動化碼頭的起步。

　　2.3港口企業成本的攀升

　　近些年，隨著我國經濟的快速發展，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的負擔越來越重。尤其一些發展早的碼頭，業務處于飽和，營收處于穩定，但是支出成本日益增加，如：設備故障率高，維修成本上升，還要面對操作司機老齡問題等等，以上諸多因素迫使碼頭尋求減少人員，提高作業效率的新途徑。先進智能技術代替人工操作，大幅降低了企業的成本支出，成為港口企業發展的新思路。

　　2.4安全事故頻發的因素

　　碼頭作為生產企業，大多數業務還是現場，涉及現場作業，就要考慮安全，安全是任何一個企業必須重視的問題，碼頭有涉及人機交互的界面，屬于安全事故高發場所，而且安全事故往往都是人的因素占很大比例，例如：不遵守規章制度、違反操作規范、疲勞作業、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備的接觸，人機分離，人員遠程控制，機器自動執行指令，如此，安全事故可以控制為零。

　　2.5人員操作不適應發展的要求

　　集裝箱碼頭作業重要的一個環節就是岸橋司機的操作能力，實踐證明每個人的能力不同，責任心不同，就會體現在操作效率的不一樣，況且同一個人不同的狀態，操作水平也不一樣。如果某位司機狀態不好，作業效率低于計劃效率，就會導致船期計劃被打亂，碼頭生產就會受到影響，而且一個新人成長為優秀的操作司機，不僅需要長時間的培訓和不斷的操作經驗積累，還要考取資格證書等，對于碼頭而言培養成本非常大。由此可見，人的不穩定因素，對于碼頭生產影響很大，實現自動化后，這些因素都將不存在，只需設定程序，發送指令，每臺設備的效率理論上基本一致，時間進度就會與計劃進度吻合。

　　三、智能自動化集裝箱碼頭面臨的共性問題分析

　　3.1設備維護維修問題

　　設備代替人工實現無人化是大勢所趨，但是設備會出現故障，以往的人機交互操作，靠人的經驗可以第一時間發現設備故障問題，并及時修復，甚至有些故障可以提前觀察到，避免故障進一步擴大損壞設備.但是實現無人化后，操作現場沒有人員，設備發生故障雖有設備控制系統報警，但是并不是所有的故障都會報警，而且沒有了經驗豐富的操作司機，故障排除及修復是一個大問題.一但設備故障不能及時修復，就會引起場地擁堵，導致作業中斷，這也是目前自動化碼頭普遍面臨的問題。

　　3.2區域合理規劃問題

　　經過航運大潮的回落，我國沿海碼頭岸線資源的開發已經日趨飽和，國內沿海已經形成初具規模的五大港口群，隨著改革浪潮的推進，資源整合正在港口圈拉開帷幕，建設自動化碼頭，需要從規劃開始布局，對于一個區域而言，往往已經有很多港口碼頭，有老的、有剛建成的、也有規劃階段的，如果新建碼頭按照高標準的自動化建設，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，這不但對地區港口發展不利，造成資源浪費，也會影響經濟的發展。

　　3.3 節能環保的問題

　　環保問題已經是全球的熱點問題，未來的現代化碼頭必須要考慮環保問題，就目前已建成的自動化集裝箱碼頭反映的情況看，主流的自動導航AGV小車不僅費用昂貴，且油耗高，噪聲大，對碼頭整個區域污染嚴重，雖然已經有了取代燃油的電池動力驅動，但是同樣改造成本高昂，讓大多數碼頭望而卻步。投入成本低，又能做到節能環保，是當下自動化集裝箱碼頭研究的一個新方向。

　　3.4碼頭人才需求轉變問題

　　自動化碼頭的生產效率依賴于強大的生產管理系統，自動化控制系統可以實現對碼頭裝卸運輸設備的實時、智能調度。對這些設備進行統一調配和控制依賴一條條作業指令，指令的執行效率就是碼頭生產效率。指令的優化程度，取決于碼頭裝卸工藝的設計和作業參數的設定。運行參數的設定有較大的主觀性，不但需要員工有豐富的生產組織經驗，還要掌握控制程序優化，因此，新型自動化碼頭人員需求是擁有自動化碼頭工作經驗、又懂系統操作的人才，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建議及措施

　　4.1編制通用的電子維修手冊并實現系統化

　　自動化碼頭可以帶來高效平穩作業效率，但是設備長時間的運轉都會出現故障，而且設備也需要日常的維護才能減少故障的發生，自動化技術方面已經趨于成熟，但是設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驗豐富的老師傅通過故障特征來判斷，自動化最大的特點就是無人化操作，建議加快維修手冊的制定，可由行業主管部門匯集老碼頭經驗豐富的師傅，對通用的設備故障進行編制維修指導手冊，并形成行業標準，手冊都是基于實踐總結而來，具有很好地實用性和指導性，自動化碼頭可通過技術數據手段導入設備控制系統里，如此便可以快速的對設備的故障進行檢測和預警。

　　4.2屬地部門合理規劃，可持續發展

　　港口作為拉動地方經濟的一大支柱，自然被受到重視，前幾年沿海碼頭開發已經處于過熱階段，自動化碼頭作為未來碼頭的發展趨勢，必將受到追捧。但是港口屬于國家管制資源，雖然岸線開發逐漸放開，但是當地政府還是需要根據區域經濟發展，貿易特點等，進行統一的規劃和開發，在規劃初期就要考慮模式、工藝、環保具有可持續性，為升級預留空間等，既要適應自動化碼頭的發展，也要兼顧老碼頭業務，統籌兼顧，同時港務集團牽頭統一協調碼頭之間的競爭，進行優劣互補，共同促進區域經濟的發展。

　　4.3 探索新能源材料的應用

　　自動化碼頭不僅僅是無人化、智能化的，未來先進的自動化碼頭優勢必定是環保與節能上的區別，目前來看，能源短缺與環境污染已經成為威脅人類生存和發展的嚴峻問題，環保也已提升到國家層面，因此，新建自動化碼頭一定要優先考慮新能源材料的應用，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，實現零污染，零排放，低能耗，創建綠色港口建設。

　　4.4引進科技創新類人才

　　自動化碼頭已經成為一種趨勢，與此同步的就是集裝箱碼頭人才需求的轉型，以往是人機交互的方式，對人員的要求是行業相關專業即可，但是自動化碼頭已經屬于高新技術范疇，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務也要懂軟件程序，才能勝任.例如:運行參數的設定有較大的主觀性，需要員工有豐富的生產組織經驗，實行指令優化，同時還需要行業IT人才，對流程不斷的優化、創新，以適應科技的發展。因這方面人才目前處于短缺，主要還是內部培養，因此自動化碼頭要制定一個完整的近期、遠期培訓計劃，對于遠程操作、中控調度和業務人員通過必要內部培訓實現轉型，這是基礎，同時，急需人才通過外部招聘作為補充手段。