耿衛寧

在集裝箱裝卸流程標準化、船舶大型化、計算機技術和電控技術日益成熟、人力資源日趨緊張等因素的推動下,自動化集裝箱碼頭迅速發展。國外自動化集裝箱碼頭運營穩定,技術比較成熟;而我國自動化集裝箱碼頭建設目前尚處于起步階段,但具有起點高、自動化程度高、發力強勁等優勢。隨著自動化技術的發展和管理的精細化,自動化集裝箱碼頭人力資源管理還有很大的提升空間。
1 自動化已成大型集裝箱碼頭發展趨勢
集裝箱裝卸流程的標準化是集裝箱碼頭實現自動化的基礎。集裝箱的標準化促進了集裝箱裝卸設備的標準化,后者的標準化又促進了集裝箱裝卸流程的標準化。集裝箱裝卸流程標準化的核心是把集裝箱裝卸過程分成若干環節,每個環節都遵循嚴格的操作方式,各環節由計算機指令驅動,無須人工介入操作,從而實現自動化。
集裝箱船舶的大型化推動傳統人工集裝箱碼頭向自動化轉型升級。目前,2萬TEU集裝箱船舶已經投入運營,2.1萬TEU船舶也將投入使用。大型集裝箱船舶頻頻靠港給傳統集裝箱碼頭帶來巨大的作業壓力,傳統人工集裝箱碼頭向自動化轉型升級迫在眉睫。此外,從技術層面來看,計算機和電控技術的發展為自動化集裝箱碼頭發展奠定了技術基礎;從人力資源層面來看,人力資源緊張及勞動者對勞動環境要求的提高推動集裝箱碼頭自動化發展進程。
2 自動化集裝箱碼頭發展現狀
2.1 世界自動化集裝箱碼頭發展現狀
目前,全球建成和在建的自動化集裝箱碼頭共計32個,自動化程度較高的碼頭大多在歐洲。近年來,隨著亞洲成為世界經濟中心,亞洲自動化集裝箱碼頭建設異軍突起。
2.2 我國自動化集裝箱碼頭發展現狀
2014年,天津港務集團在天津東疆保稅港區規劃設計擁有4個泊位的自動化集裝箱碼頭。2014年12月,上海國際港務集團正式宣布,洋山深水港四期自動化集裝箱碼頭建設工程計劃于2016年底基本建成,2017年投入試運營。2015年4月,青島港與迪拜環球港務集團、中遠集團、馬士基集團、泛亞集團、招商局國際、中海集團等世界著名船公司正式簽約,設立合資公司青島前灣智能集裝箱碼頭有限公司(以下簡稱前灣智能集裝箱碼頭),在前灣港區開發建設、運營管理前灣四期5~6號自動化集裝箱碼頭,預計碼頭將于2016年底投入試運營。2015年底,廈門遠海自動化集裝箱碼頭宣布正式營業。此外,很多傳統人工集裝箱碼頭正在推進堆場自動化改造。
3 自動化集裝箱碼頭設備配置類型
3.1 “半自動橋吊+自動導引小車+自動軌道吊”配置類型
碼頭海側使用半自動橋吊,水平運輸使用自動導引小車,堆場使用自動軌道吊,代表碼頭包括荷蘭鹿特丹港Euromax碼頭、日本名古屋港TCB碼頭等。使用自動導引小車的自動化集裝箱碼頭建設初期的投資成本較大,對調度軟件的要求較高,后期廢舊電池處理也是個較大的難題。
3.2 “半自動橋吊+人工跨運車+自動軌道吊”配置類型
碼頭海側使用半自動橋吊,水平運輸使用人工跨運車,堆場使用自動軌道吊,代表碼頭包括西班牙巴塞羅那港巴塞南歐碼頭、英國倫敦港門戶碼頭等。使用人工跨運車的自動化集裝箱碼頭建設初期的投資成本較小,對調度軟件的要求不高,但自動化程度較低。目前,自動跨運車已研發成功,正在測試階段,而人工跨運車的改造升級尚沒有成熟的方案。
3.3 小結
綜合多種因素考慮,“半自動橋吊+自動導引小車+自動軌道吊”配置方式的自動化程度較高,運營風險較低,并且經過實際運營檢驗,是當今自動化集裝箱碼頭的主流設備配置方式。
4 自動化集裝箱碼頭人力資源使用情況及管理提升策略
相較于傳統人工集裝箱碼頭,自動化集裝箱碼頭最大的特點是通過信息技術和自動控制技術實現設備操控的自動化或遠程化,從而節省大量人力資源,并使裝卸效率穩定,不受人為因素干擾。隨著標準化、自動化技術的發展,自動化集裝箱碼頭人力資源使用仍有很大壓縮空間。
4.1 設備司機和遠程操控人員
自動化集裝箱碼頭橋吊和堆場機械大多采用遠程操控模式,司機通過視頻觀察作業環境,并通過后方操控臺控制設備運行。前灣智能集裝箱碼頭橋吊遠程操控員與設備的配比是1:1,在裝卸船作業過程中,遠程操控員只在橋吊吊具著船和離船時手動介入,其他環節由吊具全自動運行;堆場軌道吊遠程操控員與設備的配比是1:8,堆場收發箱、裝卸船、場內移箱等作業均由設備全自動完成,遠程操控員只在特殊作業時介入。隨著精確對位技術的發展,遠程操控員與設備的配比還可以大幅優化。前灣智能集裝箱碼頭遠程操控員與設備的配比目標是,橋吊的該配比達到1:3,堆場軌道吊的該配比達到1:16,從而使操控人員再減少60%。傳統人工集裝箱碼頭與前灣智能集裝箱碼頭作業人員配備對比見表1。
4.2 船邊拆加固人員
與傳統人工集裝箱碼頭相比,自動化集裝箱碼頭對船邊拆加固人員的需求并未減少;這是因為集裝箱船舶船況復雜,加固件和扭鎖型號繁多,各船舶加固要求不統一,導致船邊拆加固要求手工作業,無法使用機械設備輔助作業。近年,瑞典卡爾瑪港口設備制造商研發出自動拆加鎖設備,但由于該設備體積過大,不能適用于所有鎖型,導致其推廣應用有一定難度。
前灣智能集裝箱碼頭自主研發的一款機械臂拆加鎖系統可接收碼頭生產管理系統發送的拆加鎖指令,實現自動拆加鎖,目前正在測試階段。該拆加鎖系統適用于只需扭力和拉力拆加的扭鎖,可節省船邊拆加固人員50%。隨著船舶大型化、扭鎖標準化和自動化技術的發展,實現全自動拆加鎖為期不遠。
4.3 計劃控制員、冷箱監控插拔電人員和設備維保人員
隨著大型服務器、云計算等計算機技術的發展,碼頭生產管理系統已初步具備智能化特點。碼頭生產管理系統可以仿真生產、預演作業、規避沖突,使傳統的制訂堆場堆碼計劃、船舶配載計劃轉變為制訂策略、規則及調整參數,由系統根據人工設定的策略、規則、參數自動生成碼頭生產計劃;當生產作業之間出現沖突時,無須調整具體的計劃,由系統自動調整相應的參數即可解決沖突,從而使作業人員減少50%。
設備遠程監控技術和無線傳輸技術的發展使冷箱和機械設備的遠程監控成為可能:由監控軟件識別、處理終端設備實時發回的信號,自動分析設備狀態,發現問題自動報警。輕微故障可由人工遠程處理修復;嚴重故障可由人工根據情況決定讓設備自動運行至維修區接受檢修,或者人工介入實施現場搶修。隨著電控技術的發展,設備的穩定性越來越高;同時,隨著設備管理軟件的發展,人工介入的情況將越來越少,使用的人力資源也將大幅減少。
5 結束語
目前,自動化集裝箱碼頭已經成為國外大型集裝箱碼頭的主流發展趨勢。經過多年的探索和改進,自動化集裝箱碼頭運營技術日趨成熟,碼頭裝卸船效率逐漸穩定,其在能源消耗、人員安全、收益回報等方面的表現均優于傳統人工集裝箱碼頭。我國自動化集裝箱碼頭起步較晚,但因為具有良好的軟硬件基礎,在建設初期就提出了比國外自動化集裝箱碼頭更高的要求,如裝卸效率更高、自動化程度更高、能耗更低、人力資源使用更少等。展望未來,我國自動化集裝箱碼頭一定會引領世界自動化集裝箱碼頭發展的新潮流。
(編輯:曹莉瓊 收稿日期:2016-05-05)