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一文解析全球自动化集装箱码头发展现状

作者: 发布时间:2018-06-29 浏览量:992

  自动化集装箱码头作为未来港口重点的发展方向,必将引起港口建设新的变革,在发展初期,只有借鉴老码头经验,在规划初期,及时对现存的问题寻求好的解决方法,才能在建设中做到一次到位,实现工艺先进化、投入最小化、产出最大化的自动化集装箱码头。


  其中,自动化集装箱码头的发展过程基本可分为以下几代:第一代以1993年投入运营的荷兰鹿特丹港ECT码头为代表;第二代以2002年投入运营的德国汉堡港CTA码头为代表;第三代以2008年投入运营的荷兰鹿特丹港Euromax码头为代表。目前中国刚刚建成的全自动集装箱码头是厦门远海自动化码头,它是中国第一个全自动化码头,也是采用众多创新技术的第四代自动化集装箱码头。

  全球不同地区的自动化码头根据码头自身需求和当地特点,配置不同设备设施和装卸工艺,本文选取以下几个典型的具有代表性的自动化集装箱码头,通过对比分析国内外自动化集装箱码头的特点,总结出智能化码头发展过程中可能面临的一些问题,同时也提出了个人一些想法,借此和行业同仁一起探讨一下,以期为未来自动化集装箱码头建设提供借鉴。

  一、全球智能自动化集装箱码头发展现状

  1.1国外自动化集装箱码头概述

  目前,全球已建成的自动化集装箱码头有32个,自动化集装箱码头早期出现在国外,1993年世界上第一座自动化集装箱码头荷兰鹿特丹港的ECT码头建成,接着是英国伦敦港、日本川崎港、新加坡港、德国汉堡港等港口相继建成自动化集装箱码头。随后经过20多年的发展和创新改进,目前自动化码头技术已经逐渐成熟和完善。早期的自动化码头基本的工艺都是采用“双小车岸桥+AGV+ARMG”作业,水平运输采用AGV小车,堆场作业采用ARMG进行场地装卸,为了适应环保要求,建设较早的都开始对老的工艺进行改造,例如:早期使用的都是内燃机驱动的AGV,现在都在向电力驱动改进等。

  1.2国内自动化集装箱码头概述

  我国自动化集装箱码头建设起步较晚,但是随着我国“一带一路”建设的大力推进,港口作为“一带一路”战略版图上的重要环节,自动化集装箱码头必将是未来港口重点的发展方向。 2014 年,厦门远海码头对14 号泊位及15 号部分泊位开始进行改造,建成国内第一个全自动化集装箱码头并于2016年6月投入运营;2015 年,青岛港、上海港先后宣布开始规划建设自动化集装箱码头;2017年12月上海港洋山四期码头全面启用,开港运营后,将成为世界规模最大、技术最先进的自动化码头。中国的自动化集装箱码头的建设开始进入发展的快车道。

  二、发展智能自动化集装箱码头的必然性

  2.1科技发展的必然趋势

  科学技术的发展,已经涵盖到社会各个领域,电子化、信息化已经普及到日常生活中,码头作为进出口贸易的前端,货物能否快速的流转进出,一定程度影响到对外贸易的发展。过去的码头,主要是劳动力为主,人的作用占主导地位,例如:单证放行业务,都是业务人员手动操作,这种方式不但需要多名业务人员,而且出错率高,对于客户而言,需要专门的人员到码头亲自办理,时效性低,遇到船期紧的只能退关处理,而且纸质单证,容易丢失,日后查阅非常耗时耗力。得益于信息技术的应用,目前各个码头都已实现单证无纸化、电子化、EDI信息自动核对、自动放行等,码头减少了操作人员,客户也不需要将单证送到码头,如果码头企业不跟随科技发展的步伐,对业务流程进行优化创新,就会落后脱节而被逐渐淘汰。

  2.2船运市场发展的需求

  航运市场可以说是全球经济的晴雨表,航运市场主体主要分为港口企业、托运方和承运方,为了最大限度满足客户的要求,同时降低自身的运营成本,作为承运方的船公司就把客户的要求转嫁到码头企业,尤其是超大型船舶的投入,大船大量,给码头带来了更大的挑战。精确的船期编排、周全的作业策划、快速安全的装卸作业效率,成为码头需要面对的问题,要满足船公司的要求,必须投入充足的作业资源来保障,但是码头也需要考虑自身的运营成本,因此,码头必须从内部挖潜力,优化工艺流程,提高管理水平,以最少的投入,获得预期的效果。例如:因为大船往往装载量大的因素,靠传统人工进行配载已经显得力不从心,为了快速高质量的完成船舶积载计划,就出现了自动配载系统;为了使堆场的利用率达到最优的同时不会引起场地翻箱的增加,就出现了自动堆场系统;此外诸如场桥远程操控、集卡全场调度等这些初期的智能模块应用,就是智能自动化码头的起步。

  2.3港口企业成本的攀升

  近些年,随着我国经济的快速发展,人民生活水平的不断提高,人工成本开始增加,加上港口企业大多都是国有控股,员工各种社会福利也纳入法律范畴,这些都使得港口企业的负担越来越重。尤其一些发展早的码头,业务处于饱和,营收处于稳定,但是支出成本日益增加,如:设备故障率高,维修成本上升,还要面对操作司机老龄问题等等,以上诸多因素迫使码头寻求减少人员,提高作业效率的新途径。先进智能技术代替人工操作,大幅降低了企业的成本支出,成为港口企业发展的新思路。

  2.4安全事故频发的因素

  码头作为生产企业,大多数业务还是现场,涉及现场作业,就要考虑安全,安全是任何一个企业必须重视的问题,码头有涉及人机交互的界面,属于安全事故高发场所,而且安全事故往往都是人的因素占很大比例,例如:不遵守规章制度、违反操作规范、疲劳作业、麻痹大意等等,这些都给安全带来很大隐患,那么如何杜绝或者减少这些安全问题呢,那就是减少人员与设备的接触,人机分离,人员远程控制,机器自动执行指令,如此,安全事故可以控制为零。

  2.5人员操作不适应发展的要求

  集装箱码头作业重要的一个环节就是岸桥司机的操作能力,实践证明每个人的能力不同,责任心不同,就会体现在操作效率的不一样,况且同一个人不同的状态,操作水平也不一样。如果某位司机状态不好,作业效率低于计划效率,就会导致船期计划被打乱,码头生产就会受到影响,而且一个新人成长为优秀的操作司机,不仅需要长时间的培训和不断的操作经验积累,还要考取资格证书等,对于码头而言培养成本非常大。由此可见,人的不稳定因素,对于码头生产影响很大,实现自动化后,这些因素都将不存在,只需设定程序,发送指令,每台设备的效率理论上基本一致,时间进度就会与计划进度吻合。

  三、智能自动化集装箱码头面临的共性问题分析

  3.1设备维护维修问题

  设备代替人工实现无人化是大势所趋,但是设备会出现故障,以往的人机交互操作,靠人的经验可以第一时间发现设备故障问题,并及时修复,甚至有些故障可以提前观察到,避免故障进一步扩大损坏设备.但是实现无人化后,操作现场没有人员,设备发生故障虽有设备控制系统报警,但是并不是所有的故障都会报警,而且没有了经验丰富的操作司机,故障排除及修复是一个大问题.一但设备故障不能及时修复,就会引起场地拥堵,导致作业中断,这也是目前自动化码头普遍面临的问题。

  3.2区域合理规划问题

  经过航运大潮的回落,我国沿海码头岸线资源的开发已经日趋饱和,国内沿海已经形成初具规模的五大港口群,随着改革浪潮的推进,资源整合正在港口圈拉开帷幕,建设自动化码头,需要从规划开始布局,对于一个区域而言,往往已经有很多港口码头,有老的、有刚建成的、也有规划阶段的,如果新建码头按照高标准的自动化建设,那么,对于老旧的码头必将带来很大的冲击,容易引起盲目改造和恶性竞争,这不但对地区港口发展不利,造成资源浪费,也会影响经济的发展。

  3.3 节能环保的问题

  环保问题已经是全球的热点问题,未来的现代化码头必须要考虑环保问题,就目前已建成的自动化集装箱码头反映的情况看,主流的自动导航AGV小车不仅费用昂贵,且油耗高,噪声大,对码头整个区域污染严重,虽然已经有了取代燃油的电池动力驱动,但是同样改造成本高昂,让大多数码头望而却步。投入成本低,又能做到节能环保,是当下自动化集装箱码头研究的一个新方向。

  3.4码头人才需求转变问题

  自动化码头的生产效率依赖于强大的生产管理系统,自动化控制系统可以实现对码头装卸运输设备的实时、智能调度。对这些设备进行统一调配和控制依赖一条条作业指令,指令的执行效率就是码头生产效率。指令的优化程度,取决于码头装卸工艺的设计和作业参数的设定。运行参数的设定有较大的主观性,不但需要员工有丰富的生产组织经验,还要掌握控制程序优化,因此,新型自动化码头人员需求是拥有自动化码头工作经验、又懂系统操作的人才,而同时拥有二者的人才目前处于短缺。

  四、针对自动化集装箱码头存在问题的相关建议及措施

  4.1编制通用的电子维修手册并实现系统化

  自动化码头可以带来高效平稳作业效率,但是设备长时间的运转都会出现故障,而且设备也需要日常的维护才能减少故障的发生,自动化技术方面已经趋于成熟,但是设备如何快速的判断故障原因,缩短故障排查时间,目前没有很好的解决办法。老码头的故障维修都是靠经验丰富的老师傅通过故障特征来判断,自动化最大的特点就是无人化操作,建议加快维修手册的制定,可由行业主管部门汇集老码头经验丰富的师傅,对通用的设备故障进行编制维修指导手册,并形成行业标准,手册都是基于实践总结而来,具有很好地实用性和指导性,自动化码头可通过技术数据手段导入设备控制系统里,如此便可以快速的对设备的故障进行检测和预警。

  4.2属地部门合理规划,可持续发展

  港口作为拉动地方经济的一大支柱,自然被受到重视,前几年沿海码头开发已经处于过热阶段,自动化码头作为未来码头的发展趋势,必将受到追捧。但是港口属于国家管制资源,虽然岸线开发逐渐放开,但是当地政府还是需要根据区域经济发展,贸易特点等,进行统一的规划和开发,在规划初期就要考虑模式、工艺、环保具有可持续性,为升级预留空间等,既要适应自动化码头的发展,也要兼顾老码头业务,统筹兼顾,同时港务集团牵头统一协调码头之间的竞争,进行优劣互补,共同促进区域经济的发展。

  4.3 探索新能源材料的应用

  自动化码头不仅仅是无人化、智能化的,未来先进的自动化码头优势必定是环保与节能上的区别,目前来看,能源短缺与环境污染已经成为威胁人类生存和发展的严峻问题,环保也已提升到国家层面,因此,新建自动化码头一定要优先考虑新能源材料的应用,如太阳能电池材料、固体氧化物电池材料,锂电池,石墨烯等清洁能源技术,实现零污染,零排放,低能耗,创建绿色港口建设。

  4.4引进科技创新类人才

  自动化码头已经成为一种趋势,与此同步的就是集装箱码头人才需求的转型,以往是人机交互的方式,对人员的要求是行业相关专业即可,但是自动化码头已经属于高新技术范畴,所有都是信息化程序控制,各种的控制程序,需要的人员即要懂业务也要懂软件程序,才能胜任.例如:运行参数的设定有较大的主观性,需要员工有丰富的生产组织经验,实行指令优化,同时还需要行业IT人才,对流程不断的优化、创新,以适应科技的发展。因这方面人才目前处于短缺,主要还是内部培养,因此自动化码头要制定一个完整的近期、远期培训计划,对于远程操作、中控调度和业务人员通过必要内部培训实现转型,这是基础,同时,急需人才通过外部招聘作为补充手段。

  自动化集装箱码头作为未来港口重点的发展方向,必将引起港口建设新的变革,在发展初期,只有借鉴老码头经验,在规划初期,及时对现存的问题寻求好的解决方法,才能在建设中做到一次到位,实现工艺先进化、投入最小化、产出最大化的自动化集装箱码头。

来源:港口圈