原标题：精雕细镂“技能控”——业界顶尖团队出品自动化集装箱码头调研陈述｜《我国港口》杂志

　　为深化了解国内滨海典型自动化集装箱码头展开现状，剖析国内自动化集装箱码头快速展开的布景，全球一次性建成规划最大、集成度最高、具有彻底自主知识产权的自动化集装箱码头上港集团洋山四期自动化码头运营团队对全国十余家自动化码头进行造访、调研，提出了自动化码头建造要害技能展开趋势，对预判“十四五”我国自动化码头规划添加潜力、要害技能展开方向发挥要害效果

　　1993年国际第一个自动化码头ETC-Delta 建成并成功运营逐渐掀起了自动化集装箱码头建造的浪潮，但首要会集在欧洲、北美洲等劳作力本钱贵重、技能较兴旺的区域。直到2016 年，厦门远海码头完结自动化改造并投产，打破了国内自动化集装箱码头展开的空白，国内自动化集装箱码头的展开在局面便驶入快车道，次年青岛港自动化集装箱码头和上港集团洋山四期自动化集装箱码头相继投产。尔后，国内滨海自动化集装箱码头建造及传统集装箱码头自动化改造项目像漫山遍野般出现，并在“十三五”期间构成必定规划，成为全球自动化集装箱码头展开的主力军。剖析推动国内滨海自动化集装箱码头展开的原因，以国内滨海典型自动化集装箱码头展开状况研讨为根底，提出要害技能展开趋势，对预判“十四五”我国自动化集装箱码头规划添加潜力、要害技能展开方向发挥要害效果。

　　我国是港口大国，2019 年全球港口集装箱吞吐量排名中我国有7 个港口位居前10。为全面前进我国港口展开水平，完结从国际大港向国际一流强港的改变，国家相关部委出台了《交通强国建造大纲》《关于建造国际一流港口的辅导定见》《关于推动交通运送范畴新式根底设备建造的辅导定见》等一系列方针方针，为我国港口加强立异驱动，以数字化、网络化、智能化为主线，推动港口自动化、智能化建造供给底子遵从与方针支撑。与此一起，我国港口展开在新时代被赋予了新使命，在推动数字化高质量展开的一起打造样板、树立手刺、走出国门，在“一带一路”沿线港口建造中发挥更大效果。

　　近几年，港口与高校、科研机构、高新技能企业联合展开技能攻关愈加亲近，为前沿技能研讨成果供给运用场景的一起促进技能继续优化晋级，加快人工智能、5G 通讯、区块链、大数据、无人驾驭等技能在港口落地运用，推动港口在自动化水平极大前进的一起向才智港口改变。一起，港口自动化建造成功事例不断添加，高功率、高安稳、高可靠性能凸显，进一步增强了职业自动化展开决心。此外，技能的老练与展开下降了厂商入市门槛，港口智能装卸装备及体系供货商添加，供货商间的竞赛使得自动化集装箱码头建造本钱继续下降。

　　港口长期以来归于劳作密集型工业，曩昔人口盈利为国内港口的规划及吞吐量展开供给了有力支撑。但是，跟着人口盈利收紧、新一代劳作力作业理念改变、港口城市生活本钱前进，港口招工难、用工贵的问题日益杰出。港口设备长途操控技能及自动化技能的运用可改进劳作环境、下降劳作强度、前进出产安全性， 曩昔只合适男性的岗位完结对女人敞开，用工规划扩展，下降劳作力本钱压力。

　　北部湾港集团广西钦州港大榄坪南建造4 个集装箱泊位，其间7#、8# 泊位运用已建成的2 个7 万吨级多用途泊位进行改造，9#、10# 为新建10 万吨级集装箱泊位，岸线 万TEU，估计2022 年投产。

　　码头选用“自动化双小车岸桥+ 智能扶引车（IGV）+ 自动化轨迹吊”的全自动扮装卸工艺体系，作业规划为12 台岸桥、84 台IGV、52 台轨迹吊。岸桥主小车为自动运转+ 船侧抓放箱长途操作办法，门架小车全自动作业。IGV 经过激光、视觉和卫惯组合的交融技能来进行导航定位，锂电池动力，在箱区海侧端部设置充电设备。堆场选用笔直布局，轨迹吊选用双悬臂办法，IGV 和外集卡别离在轨迹吊的两边悬臂下进行装卸作业，并运用围网阻隔， 每块箱区装备2 台轨迹吊。相邻两块箱区间隔安置外集卡作业通道和IGV 作业通道，初次选用外集货车道“U”型安置，每隔1 块箱区在轨迹吊的轨内安置2 根港外集卡行进车道，外集卡在轨迹吊的一侧悬臂下完结装卸后在海侧端部调头至轨内集货车道进场。码头办理体系规划全场设备优化调度、智能堆场办理、智能自动配载、自动箱位分配等功用。

　　广州港集团广州南沙四期码头规划4 个集装箱干线 万TEU，表里贸事务并存，水水中转份额达80%，估计于2021 年投产。

　　码头首要选用“自动化单小车岸桥+ 智能扶引车（IGV）+ 自动化轨迹吊”的全自动扮装卸工艺体系，自动化作业区关闭。装备22 台半自动化岸桥，其间6 台轻型岸桥用于支线作业， 在支线 台集装箱低门架门机。干线泊位IGV 装卸作业通道坐落岸桥轨内，轨后安置拆装扭锁辅佐通道。堆场与码头平行布局，空箱、重箱分隔堆存，选用不同额外载重的自动化单悬臂轨迹吊，重箱箱区安置40 台， 选用全自动化作业办法，空箱箱区安置9 台， 箱区侧选用长途手动抓放箱办法，其他自动化作业。设置港表里车辆交代区，外集卡在交代区完结提送箱作业，交代区装备3 台自动化双悬臂轨迹吊作业，对外集卡作业选用半自动化作业办法。装备158 台IGV，全电驱动，运用自动臂拔插式固定充电，具有L4 级自动驾驭才能，选用4G/5G 双网冗余通讯。码头办理体系规划自动堆存计划、配载、设备调度、理货、闸门、冷藏箱抄温等功用。

　　招商局港口集团运用原海星码头1#~4# 散杂货泊位改建全自动化集装箱码头，岸线 万吨级集装箱泊位，规划年经过才能155 万TEU，估计2021 年5 月投产。

　　泊位选用“自动化单小车岸桥+ 智能集卡+ 自动化轨迹吊”的全自动化工艺体系，自动化设备规划为8 台岸桥、40 台智能集卡、26 台轨迹吊。岸桥选用半自动运转，起升高度为52 m。智能集卡运用L4 级无人驾驭技能，纯电驱动，码头车队办理体系担任设备调度及初始途径规划，支撑多种无人驾驭拖车混编作业。堆场平行码头安置，重箱堆场选用单悬臂轨迹吊，空箱堆场选用双悬臂轨迹吊，对人工集卡选用自动运转+ 长途人工抓放箱操作办法，对智能集卡完结全自动作业。相邻两台单悬臂轨迹吊对称安置，下方混合安置表里集卡装卸及穿行通道。码头选用自主开发的操作体系CMPort CTOS，除自动化出产、计划、调度等模块外，智能安全办理体系得到有用运用，5G 通讯技能在长途操控、理货、无人驾驭等多个场景中运用。

　　中远海运港口集团厦门远海自动化码头2016 年投产，是对原有厦门港海沧港区14# 泊位和15# 泊位做改造，岸线 个集装箱泊位，规划年吞吐才能95 万TEU。

　　码头选用“自动化双小车岸桥+ 自动扶引车（AGV）+ 自动化轨迹吊”的全自动化工艺体系，自动化设备规划为3 台岸桥、18 台AGV、16 台轨迹吊。岸桥选用自动运转+ 船侧抓放箱长途操作办法，支撑自动化岸桥、传统岸桥同船混合作业。堆场平行岸线布局，选用端部作业办法：箱区西端为集卡交代区，包含人工集卡和智能集卡；箱区东端为AGV 交代区， 装备无悬臂轨迹吊。AGV 经过磁钉定位，电力驱动，箱区交互区车道装备1 台AGV 伴侣，支撑AGV 充电一起可暂落集装箱。智能集卡现在处于测验阶段。5G 在设备长途操控、智能集卡、理货等多个场景完结探究性运用。

　　上港集团洋山四期自动化码头2017 年12 月投产， 总面积达223万m2， 码头总长度2 350 m，建造7 个集装箱深水泊位、61 块自动化箱区，规划吞吐才能630 万TEU。

　　码头选用“自动化双小车岸桥＋自动扶引车（AGV）＋自动化轨迹吊” 的全自动扮装卸工艺体系，到2021 年将装备26 台岸桥、135 台AGV、119 台轨迹吊，堆场及自动扶引车自动化作业区关闭。岸桥主小车除船侧抓放箱需长途操作外，其他自动运转，装备双吊具作业工艺，门架小车全自动作业。堆场选用笔直布局办法，选用无悬臂、单悬臂、双悬臂等3 种办法轨迹吊前进海侧作业才能，除了对陆侧外集卡作业需安全承认外，均完结自动化作业， 每块箱区固定安置2 台，海侧轨迹吊以装卸船作业为主、具有双箱吊作业才能，陆侧轨迹吊以集卡进提箱作业为主。AGV经过磁钉导航定位，选用锂电池驱动，全自动换电，在箱区海侧与轨迹吊交互，装备顶升功用，合作支架处理堆场联接“解耦”问题，一起可驶入悬臂轨迹吊下方作业。智能集卡处于类商业化运作阶段，在陆侧与人工集卡混线作业。码头办理体系TOS，自动化堆存计划、装备、岸桥作业路计划、发箱等模块全面运用，一起装备智能理货、智能闸门、大数据事务剖析等体系。

　　宁波舟山港集团梅山港区二期规划建造3 个15 万吨级、2 个20 万吨级集装箱泊位，岸线 万TEU，6#、7# 泊坐落2020 年投产。

　　码头布局与1#~5# 传统泊位坚持一致，堆场与码头平行，选用“自动化单小车岸桥+ 集卡+ 自动化轮胎吊”的半自动化工艺体系，智能集卡现在处于测验阶段。作业规划为22 台岸桥、66 台轮胎吊。岸桥在船侧及水平运送设备抓放箱需长途人工操作，其他完结自动运转， 起升高度晋级至52 m。轮胎吊除大车运转，对人工集卡抓放箱，对底层箱作业需人工长途安全承认外，其他环节完结自动化。智能集卡经过斗极、GPS、激光雷达等交融导航技能，选用电力驱动，运用充电枪对设备直充。人工集卡与智能集卡混线作业，安全管控及交通安排杂乱度高，尤其是在箱区内单车道作业，前期采纳分时段作业的办法处理，逐渐推动混线作业。码头选用自主研制的n-TOS 体系，根本完结理货、道口等环节自动化，5G 通讯技能在轮胎吊上探究性运用。

　　山东省港口集团日照港在石臼港区西9#、10# 泊位后方原散杂货堆场E、F 区做自动化集装箱堆场改造，工程分3 期，选用“本地单小车岸桥+ 集卡+ 自动化轨迹吊”的半自动化工艺体系。一期、二期工程别离于2019 年、2020 年投产，规划7 块箱区20 万m2，箱区与码头平行，装备14 台自动化双悬臂轨迹吊，吊具对集卡作业时鄙人降到安全高度后由人工长途操作，其他完结自动化。三期工程将进一步扩展自动化改造规划，引进智能集卡及自动化单小车岸桥，构成“自动化单小车岸桥+ 智能集卡+ 自动化轨迹吊”全自动化工艺体系。码头操作体系现在根本选用人工决议计划，后续计划自主研制完结自动化操作。

　　山东港口集团青岛港前湾四期自动化码头2017 年5 月投产，岸线 个自动化箱区，规划年吞吐量520 万TEU。

　　码头选用“自动化双小车岸桥+ 自动扶引车（AGV）+ 自动化轨迹吊”的全自动扮装卸工艺，现在装备16 台岸桥、83 台AGV、76 台轨迹吊。岸桥主小车为半自动办法，门架小车全自动作业。堆场选用笔直布局办法，轨迹吊选用无悬臂办法，除陆侧对外集卡作业需人工安全承认外，其他完结自动化，海侧以作业AGV 装卸船为主、装备双箱吊，陆侧以作业外集卡进提箱为主。自动扶引车经过磁钉导航定位，选用锂电池驱动，装备顶升功用。近期，码头发动建造空轨集疏运体系建造，打通铁路港站到堆场运送。码头出产运用NAVIS-N4 体系，具有自动出产安排、计划调度等功用，一起在闸门及理货等环节完结自动化。

　　天津港集团北疆港区C 段规划建造全自动化集装箱码头，估计2021 年投产，岸线 万吨级集装箱泊位，规划年吞吐量250 万TEU。

　　码头选用“自动化单小车岸桥+ 智能集卡+ 自动化轨迹吊”的全自动化工艺体系，构成12 台岸桥、42 台轨迹吊、76 台智能集卡的出产规划。自动化堆场平行于码头前沿，安置9 个箱区，选用双悬臂自动化轨迹吊，悬臂下安置4 根集货车道。港表里集卡选用“空间+ 时刻” 的阻隔办法，在表里集卡平面交叉处设置道闸。

　　唐山港集团京唐港区21#~25# 泊位是自动化改造项目，规划建造4 个10 万吨级和1 个3 万吨级集装箱泊位，规划年吞吐量为230 万TEU，以内贸为主，21#、22# 泊位2018 年改造完结并投产。

　　码头选用“自动化单小车岸桥+ 集卡+ 自动化轨迹吊”的半自动化工艺体系，设备规划为10 台岸桥、20 台轨迹吊，智能集卡处于测验阶段，未来将晋级为全自动化工艺。堆场与码头前沿平行布局，重箱堆场选用自动化无悬臂式轨迹吊作业，对集卡选用自动运转+ 长途人工抓放箱办法，轨内安置2 根集卡作业车道， 重箱及空箱堆存别离，空箱堆场现在选用堆高机作业。智能集卡处于测验阶段，调配交融导航技能，运用5G 信息传输技能，具有自动躲避及途径规划功用。码头出产运用NAVIS 体系，出产、计划根本经过人工操作。

　　在外部利好方针及技能影响、内部革新需求双向驱动下，国内自动化集装箱码头的展开在局面便驶入快车道，除上述项目外，盐田、大连、南通、威海等多个区域的港口也展开了新建自动化码头或码头自动化改造的实践。据不彻底统计，“十三五”期间投产的自动化集装箱码头近10个，估计到“十四五”我国滨海自动化集装箱码头投产规划将近20 个，全体自动化水平将进一步前进，向才智港口跨进。国内滨海典型自动化集装箱码头建造及要害技能全体状况详见表1。

　　堆场布局办法是自动化集装箱码头平面布局的要点，堆场一般分为笔直码头及平行码头布局两种办法。国内首先建造的全自动化集装箱码头新建项目根本选用堆场笔直码头的办法，自动化水平运送设备联接码头与堆场作业，缩短箱区到码头前沿运送间隔、简化行进途径。装卸设备布局及出箱点相对固定，海侧担任装卸船作业，陆侧担任集卡进提箱作业，将人工驾驭集卡与自动化机械阻隔，保证人机安全，下降堆场交通安排安全管控危险，但对作业使命在时刻及空间上的均衡性提出较高要求。跟着集装箱船只大型化展开，单艘次作业量继续添加，此外，海运周期长、影响要素多，船期存在不确定性，实践靠泊方位与计划靠泊方位或许存在误差，箱区抵触无法防止，加之外集卡进提箱事务量不均衡，多要素叠加对箱区出箱才能的要求继续前进，箱区布局及装卸工艺的挑选在结合场所条件、堆存密度等要素的一起向具有愈加灵敏及弹性作业才能展开，悬臂式轨迹吊在笔直式堆场布局中得到进一步推行，前进该布局中堆场的出箱才能。

　　智能集卡在许多港口完结探究性测验或运用，跟着无人驾驭及智能辨认、车路协平等技能展开，智能集卡与人工驾驭集卡混线运转水平将进一步前进，堆场水平码头布局办法中杂乱的交通安排问题将得到处理，堆场与码头平行的布局办法在机械灵敏调度、快速前进部分箱区收发箱作业才能下降堆场计划决议计划难度的优势将逐渐发挥，将进一步在传统码头自动化改造及新建小型自动化集装箱码头中得到推行。与此一起，跟着港口规划化运营理念的展开，堆场平行码头的布局办法在新建的多泊位自动化集装箱码头中也将进一步得到运用，以坚持港口全体布局统一性，为未来码头规划化运营供给支撑。

　　近几年，我国继续加大环境保护力度，推动多式联运展开，大力推动一系列打破性方针利好出台、铁路场站及网络加快建造、内河码头及河道加快展开、江海联运船只研讨及运用，很多港口加快布局内地多式联运交通网络，也逐渐加强码头多式联运交通布局及自动扮装卸工艺探究。铁路将逐渐铺设到码头内部，经过自动化水平运送办法，打破“最终一公里”的转运问题。支线作业重要性日益杰出，独自树立支线泊位的布局办法将被更多港口选用，一起将装备轻型自动化岸桥，进一步下降出资本钱。

　　双小车岸桥在功率前进、自动化程度、下降劳作强度等方面具有优势，但跟着智能驾驭设备的推行，改变了人、机作业环境阻隔的传统理念，加之单小车岸桥在本钱、能耗、场所要求等方面优势杰出，单小车岸桥将进一步推行运用。

　　现在岸桥的首要技能壁垒在于船侧自动化和自动拆装锁钮等技能上。船上集装箱准确检测技能是岸边装卸设备完结海侧自动化的要害，推动船侧自动化还处于深耕展开阶段，未来有望完结长途操控员一对多作业。现在，自动拆装锁钮暂未完结全自动化安稳作业，集装箱锁孔准确定位和锁钮拆装夹具自动替换技能是首要研讨方向。

　　运用多传感器交融定位技能的智能扶引车在导航技能、途径规划逻辑、车架规划等方面进行了前进和改进，相较于前期的自动扶引车， 单机设备智能化程度更高，为未来自动扶引车完结向智能、低本钱展开供给展开方向。与此一起，智能集卡在很多自动化码头建造及改造项目中运用，但处于调试或开始探究阶段，高精度的车辆定位技能、周围环境感知技能、车辆途径规划导航操控技能和车队调度与操控体系存在很大展开空间，现在一般运用空间或时刻阻隔办法将人工集卡与智能集卡分隔作业，一起探究经过发放定位设备、装置定位软件等手法将外集卡、现场作业人员归入码头全体规划及管控，削减人机混合作业不确定性。跟着技能的老练，智能集卡运用规划将进一步扩展，混线作业可靠性进一步前进，助力半自动化码头完结全自动晋级。

　　为把握中心技能、数字化转型的自动权， 各港口对数字化转型作业越来越注重，码头出产管控体系自主研制成为要点打破方向。自动化集装箱码头的出产管控体系首要包含码头操作体系（TOS）和设备管控体系（ECS）。TOS自主研制南边港口起步较早，全体运用状况杰出，首要代表有上海港的TOPS 和ITOS、宁波舟山港的N-TOS、招商局港口的C-TOS。别的广州南沙四期、厦门远海、日照港等也选用国内华东电子的TOS。从长远来看，体量大的港口会朝着自主研制TOS 的方向推动，技才能量相对单薄的港口则与专业软件公司联合开发。

　　新建全自动化集装箱码头首要选用强TOS 办法，把使命分配、设备调度和进程操控会集在TOS，这种办法完结会集决议计划，有利于码头三大机种的高效协同，便于进程动态调整。该办法有进一步加强的趋势，上海港以色列海法新港项目将岸桥办理体系（QCMS）功用整合至TOS，TOS 直接与岸桥自动化体系（ACCS）对接， 后续TOS 将会彻底整合ECS 体系功用，成为自动化集装箱码头出产管控的中心。传统码头自动化改造项目首要选用强ECS 办法，原TOS 不做大规划改造，自动化作业办法相关功用被聚集到ECS 体系，部分港口联合设备供货商一起研制ECS 体系。

　　当时各码头首要聚集于设备自动化和智能化，对出产管控体系中计划、调度模块的智能化展开注重度短缺，而这是评判码头智能化水平的要害要素。现在自动化堆场选位、配载及设备调度等模块已在部分港口得到运用，跟着人工智能的前进，智能化水平还有较大前进空间，展开根据大数据剖析和机器学习驱动的码头作业协同优化与智能决议计划办法的研讨，进一步完善智能管控体系功用，前进出产安排和进程操控的智能化水平，打造全流程才智集装箱码头是未来展开方向。

　　上海洋山四期自动化码头、深圳妈湾港等少量港口发动了大数据剖析和数字孪生体系探究及测验。现阶段大数据作业剖析体系已具有聚集自动化集装箱码头全进程作业海量数据，构建智能决议计划大数据知识库的才能，但在实践运用方面也仅停留在船只完工后的数据收集、相关目标的汇总及展现，完结事前作业猜测、资源装备辅导、作业计划优化、即时智能决议计划等中心功用是未来展开趋势。

　　现在数字孪生体系处于探究阶段，首要是选用实践场景与模型的映射办法，孪生模型与数据的真假交融机制可对出产进程信息进行全面检测和剖析，前进出产功率，下降出产本钱。

　　部分港口经过人脸辨认、人体行为辨认、车辆辨认等技能树立才智安全体系，对作业区域内的作业人员、车辆的行为进行监控，自动辨认安全隐患，并自动报警，与无人机结合运用，完结全域无死角监控。后续跟着人工智能技能的继续打破，特别是计算机视觉、语音辨认和深度学习等技能，可前进安全管控体系智能化水平，成为才智码头重要的组成部分。

　　跟着5G 商业化运用落地，很多自动化集装箱码头在装卸设备长途操控、智能集卡、理货等场景展开发动探究性运用，充分运用5G 通讯低网络延时、高带宽的特色，支撑很多高清视频及图片高速回传。一起，5G 为传统码头设备自动化改造带来新的途径，代替光缆铺设，下降工程量。5G 优势将会在5G 生态相对老练、工业操控终端产品日趋丰厚、基站建造本钱下降后进一步凸显。关于全新收购自动化设备、事务流程重构的码头，一般选用多种通讯办法互补的计划，在探究性布置5G 的一起， 保存岸边、堆场装卸设备有线网络计划，自动化水平运送设备、理货等选用双网冗余无线网络，保证指令传输安稳性。

　　跟着数字化展开，数据价值继续前进，港口网络安全注重度继续加强，码头往往经过专网建造筑牢网络安全屏障，构建契合等保规范的工控体系安全防护渠道是展开趋势。

　　近几年，国内滨海港口深化推动自动化集装箱码头建造及码头自动化改造项目，投产规划快速增大，且具有较强的展开势头。码头平面布局、装卸工艺、设备选型、体系及网络建造是自动化集装箱码头建造决议计划及向智能化展开的要害，各港口结合展开实践构成各具特色的自动化、智能化建造计划，但逐渐完结全域、全流程智能化及无人化是各项技能全体展开的大趋势。

　　本文将在《我国港口》2021年第1期刊登, 敬请注重！回来搜狐，检查更多

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