集装箱装卸工艺系统优化方案的研究

集装箱装卸工艺系统优化 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的研究 ——上港集团装卸工艺系统的应用分析与革新 上海国际港务(集团)股份有限公司振东集装箱码头分公司 于慧婷 1 综合概述 港口装卸工艺的实质是实现港口生产中货物位移的方法，是货物的换装过程抽象性的描述，其物质表象就是港口装卸机械化系统。具体的说就是按照一定的劳动组织形式、运用装卸机械及其配套工具(或称机械化系统)等物质手段，遵照规定的技术标准和 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，完成货物在不同运输方式之间的换装作业过程。集装箱装卸工艺是指装卸集装箱的方法。集装箱装卸工艺决定码头装卸机械设备、码头装卸生产作业组织和劳动生产率。 随着我国集装箱吞吐量的突飞猛进，国内一些港口出现了硬件设施跟不上发展速度的情况。许多港口码头致力于内部挖潜，尤其是研究如何突破传统装卸工艺系统的瓶颈，这使得通过装卸工艺的应用和革新来提高集装箱港口的综合效率成为了值得研究的课题。 本文主要研究了上海港集装箱码头的装卸工艺内容，以及如何实现进行工艺革新的实践，从而使装卸效率全面提高。 1.1 研究背景 1.1.1 装卸工艺是港口生产的方法 港口编制作业计划，采取相应的对策和组织现场装卸生产，都要以一个事先研究和编制的装卸工艺方案为依据。在研究和制定装卸工艺中，对所须配置的人力和机械，使用什么装卸工具，以及采取怎样的工艺流程和操作方法，甚至连各个工序之间能力的平衡，都要经过科学的分析与计算。否则，会降低装卸效率，影响生产定额的完成。 1.1.2 装卸工艺是港口建设 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和选用装卸机械机型的重要依据 规划一个港口和建造一个码头，在货种和靠泊船型确定以后，首要的是考虑采用什么样的装卸工艺方案，这不仅影响今后的生产规程，更是日常装卸赖以正常进行的基本条件，同时也涉及如何最大限度地发挥港口(泊位)的经济效益等问题。 1.1.3 装卸工艺是提高港口装卸效益的组织工作基础和技术保证 不同的工艺方案，体现了不同的生产水平。比如，采用专业化方式装卸比非专业化方式效率高等。港口装卸工艺的选择直接决定了港口企业的装卸效益。 1.1.4 装卸工艺是保证生产安全质量的基础 任何装卸过程，都必须具有完整合理的装卸工艺规程，它是通过对人、机、货物、方法、环境5大因素的控制要求来达到目的。所以，按装卸工艺规程来操作，一般就可确保生产的安全质量。 1.2 研究对象 1.2.1 装卸工艺的基本内容 根据港口装卸工艺在港口装卸作业中所起的作用，其内容主要包括以下几个方面: 1) 装卸机械设备类型的选择和装卸工属具的选用设计; 2) 装卸工艺流程的合理化; 3) 货物在运输工具和库场上的合理配置和堆码; 4) 采用先进的操作方法; 5) 制定和完善装卸工艺操作规程。 1.2.2 装卸工艺过程的分析 装卸工艺过程的实现既包括装卸作业的操作方法、作业顺序，又包括作业技术标准和规 1 范以及维护工艺纪律的生产组织程序。它是货物从一种运输工具换装到另一种运输工具上所 完成的换装作业过程。在港口常见的装卸工艺过程有: 1) 车 库场 船 2) 船 驳船 车 3) 车 库场 车 船 4) 车 船 5) 船 船(海船、江船、驳船) 为了研究和分析的目的，对装卸工艺过程还可以划分为若干个相互平行的单纯过程: 1) 操作过程:货物位移的基本过程; 2) 劳动过程:这是以装卸工人参加装卸工艺过程所决定的，研究工人在各环节的劳动 强度; 3) 机械运行过程:研究各种机械的运行规律; 4) 工属具的循环周转过程;研究装卸工属具的运用状况、周转过程。 2 目前典型的集装箱码头装卸工艺系统 集装箱码头的装卸工艺系统有很多种，如底盘车系统(Trailer Chassis System)、跨运车系统(Straddle Carrier System)、轮胎式龙门起重机系统(Rubber-tired Transtainer System)、轨道式龙门起重机系统(Rail Mounted Transtainer System)、叉车系统(Fork Lift System)和正面吊运机系统(Front-handling Mobile Crane System)等。但在决定采用何种装卸工艺方式时，应取决于以下因素: 1) 预定年装箱量的大小; 2) 所需土地面积的可能性; 3) 集装箱船的装载量和到港频率; 4) 投资的可能性; 5) 场地上作业效率的高低; 6) 集装箱内陆集疏运的方式; 7) 集装箱损坏率的高低; 8) 装卸机械的维修费用; 9) 码头作业的灵活性; 10) 实现自动化作业的要求。 综合上述因素考虑，目前上海港的集装箱码头多采用装卸桥——轮胎式龙门起重机装卸工艺。 2.1 装卸桥——轮胎式龙门起重机的工艺流程 装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺流程图如下图1所示: 轮胎式龙门 集装箱 集装箱船 起重机 堆场 轨道车辆 牵引车 集装箱装卸桥 底盘车 轮胎式龙门起重机 牵引车 底盘车 图1 装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺流程图 2 2.2 装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺方案的主要优点 此工艺方案的主要优点有: 1) 场地的利用率高。轮胎式龙门起重机可在一个箱区堆放30个集装箱，且箱与箱之间间隙较小，使堆场面积得到有效的利用; 2) 堆场铺面费用较少。堆场除轮胎式龙门起重机的通行道路需特殊加强外，其余只需满足集装箱半挂车轮压要求即可，相对跨运车系统，减少了场地铺面建造费用; 3) 设备操作较简单，对工人只需中等技术水平的操作培训; 4) 相对于跨运车系统，对集装箱的损坏机会较少; 05) 轮胎式龙门起重机采用90转向和定轴转向，占用通道面积较小; 6) 与轨道式龙门起重机相比，不受轨道的限制，可从一个箱区转移至另一个箱区作业; 7) 可采用直线行走自动控制装置，实行行走轨道自动控制，并可采用计算机控制，易于实现集装箱装卸作业自动化。 2.3 装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺方案的主要缺点 此工艺方案的主要缺点有: 1) 相对于跨运车系统，该系统的灵活性不够。虽然可进行跨箱区作业，但移动的耗时较长; 2) 由于龙门起重机的跨距大，堆垛层数高，故提取集装箱较困难，倒垛率较高; 3) 轮胎式龙门起重机需配备集装箱拖运车承担水平运输，增加了作业环节; 4) 初始投资也较高，每台岸边集装箱装卸桥需配备4台以上的龙门起重机，而轮胎式龙门起重机的造价高，使码头的固定成本增加。 2.4 装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺方案适用的码头 轮胎式龙门起重机系统适用于陆地面积较小的码头。目前我国大部分集装箱码头采用这种工艺系统。 3 上海港集装箱码头装卸工艺系统分析 下面就以上港集团振东分公司为例分析集装箱码头的装卸工艺。该集装箱码头位于上海浦东新区北侧的长江西岸，西距吴淞口约6公里，东距长江入海口约85公里。陆域面积1.6343平方公里，泊位水深为-13.5米，岸线总长1564.7米，可同时停泊5艘第5代集装箱船，堆场面积合计0.75平方公里，设计年吞吐能力100万TEU。该码头采用的装卸工艺系统是典型的轮胎式龙门起重机系统。 3.1 工艺流程 工艺流程如图2所示。 图2外二期装卸工艺流程图 上港集团振东分公司主要采用装卸桥——轮胎式龙门起重机工艺方案。由于轮胎式龙门起重机不能直接与装卸桥配合交接集装箱，所以此方案还需配备牵引车挂车。即在码头前沿与堆场之间，前方堆场与后方堆场之间，堆场与货运站之间需要牵引车挂车作水平搬运集装箱之用。 3 3.2 机械配备情况分析 3.2.1 集装箱装卸桥 码头前沿共有5个集装箱泊位，配备有17台岸边集装箱装卸桥承担船舶的装卸工作。其中9台的额定起重量为30.5吨，起升高度37米，外伸距35米;8台的额定起重量为30.5吨，起升高度45米，外伸距38米。可完成第五代全集装箱船的装卸工作。 上港集团振东分公司在2003年的集装箱吞吐量目标是确保300万TEU，2006年的目标是确保500万。按照计算公式: Pt=nPL 式中: Pt——集装箱码头泊位年通过能力; PL——每台岸边集装箱装卸桥年装卸能力 n——岸边集装箱装卸桥配备台数，2003年为17台，2006年为25台 如果要确保300万TEU的吞吐量，装卸桥单机年装卸能力必须达到17.6*104TEU，如果要力争500万TEU的吞吐量，装卸桥单机年装卸能力必须达到20*104TEU。设计的台时效率在20TEU/h~30TEU/h，分别比较2003年与2006年的数据，装卸效率提高了12%。 3.2.2 轮胎式龙门起重机 上港集团振东分公司堆场轮胎式龙门起重机按6列集装箱和1条集装箱卡车通道设计，因此跨距为23.47m。同时机型采用“堆四过五”，轮胎吊起升高度为18.1米(轨面以上/轨面以下)。主要装卸设备技术性能参数如下表: 表1 轮胎吊技术性能参数表 项目 轮胎龙门起重机 吊具下起重量(t) 40 轨距(m) 23.47 基距(m) 6.9 起升高度(m):轨面以上/轨面以下 18.1 大车轮跨(m) 2.5 起升速度(m/min) 70 轮数 4*2 堆高层数 堆四过五 大车运行速度 25/100m/min 根据生产环节所需机械数量的计算公式: N = Q操 /(T营*f*P时) 式中: Q操——营运期内所能完成需要的操作量(TEU); P时——装卸机械作业台时效率(TEU/台时); T营——集装箱码头营运期，一般T营=365*24=8760h; 4 f——装卸机械利用系数; N——装卸工艺系统工序所需机械台数。 上港集团振东分公司2003年在册的轮胎吊为59台，2006年达到80台，如果要完成2003年的5974320TEU与 2006年的8749976TEU的操作任务，根据公式计算，其台时效率必须分别达到25TEU/台与40TEU/台时以上才可满足，而其设计台时效率仅为15TEU/h，虽然本港的轮胎吊使用效率均已超出其设计能力，但3年内，轮胎吊使用效率提高了37.5%。 3.2.3 牵引车挂车 牵引车挂车主要承担码头前沿与堆场内不同箱区之间的集装箱水平拖运。而码头堆场一般使用的拖挂车要求回转半径小、机动灵活、视线好，故多采用平头式半拖挂车。这种车型的优点是司机室短，视线好转弯半径小，并且全长较短，驱动力大，倒车转向灵活，安全可靠。 上港集团振东分公司2003年在册牵引车挂车为95台，2006年为144台，如果要完成2003年度5,974,320TEU的任务，在装卸机械利用系数为0.5的情况下，根据生产环节所需机械数量的公式计算，其台时效率达到14.3TEU/ 台时，2006年其台时效率达到13.87TEU/ 台时，而设计台时效率为15TEU/h，因此3年来本港的牵引车挂车在机械配置得到了逐步改善的情况下，不仅确保了装卸效率，也有效控制了港口拥堵，达到了质与量的平衡。 3.2.4 空箱堆高车 上港集团振东分公司所使用的空箱堆高车是采用侧面起吊方式起吊，它比较适合短距离搬运和车辆的装卸作业。它具有机动灵活、通用性好、应用广泛、性能可靠、造价低廉等优点，但同时也存在着回转半径大、维修复杂、损坏率较高的缺点。因为其装卸集装箱时的稳定性较差，故适合空箱堆场使用。 上港集团振东分公司2003年在册的空箱堆高车为6台，2006年达到13台，根据生产环节所需机械数量的计算公式，如果要完成2003年度1,006,970TEU的任务、2006年1,797,023TEU的任务，在装卸机械利用系数为0.5的情况下，其台时效率2003年必须达到38TEU/台时，而2006年必须达到31.6TEU/台时，因空箱堆高车的设计台时效率仅为25TEU/h，虽然3年来本港的空箱堆高车的使用已超出其设计能力，但已在机械配置上得到了大幅度改善，并从堆高车的使用稳定性上给予了较多考虑。 3.2.5 正面吊 上港集团振东分公司在危险品箱区和查验箱区主要采用正面吊进行装卸作业。2003年在册的正面吊为2台，2006年达到4台，如果要完成2003年度危险品箱51,977TEU和查验箱160,574TEU的任务，总计212,551TEU，根据生产环节所需机械数量的计算公式，在装卸机械利用系数为0.5的情况下，其台时效率必须达到25TEU/台时以上，而2006年仅为11.5TEU/台时，正面吊的设计台时效率为15TEU/h，因此本港的正面吊使用情况在3年中得到了大大改善。 3.3 堆场情况分析 3.3.1 堆场通过能力 堆场通过能力，是指码头堆场一年内的通过能力，可以用堆场的周转吞吐量来反应。计算公式: 式中: P=Q堆T营α(/t堆K不) P堆――堆场年通过能力。 5 Q堆――堆场一次堆存量，就是堆场容量。从理论上计算，堆场容量为85,396TEU。但是，在实际操作中，从堆场作业安全的角度以及作业时翻箱操作的要求考虑，对集装箱堆放的层高往往给予的有效限制。 因此，按当前实际的堆存方式计算，堆场的实际容量为79,314(包括A1、A2的空箱箱区和查验箱区)TEU。 α ――堆存高度系数，堆两层以上取值为0.8。?(注: 选用轮胎吊重箱堆场堆四层高) T营――堆场营运期(日历天数)。 t堆――集装箱平均堆存期(天)。 K不――堆场工作不平衡系数，它反映堆场工作及出、入库集装箱保管不平衡情况，该数值与集装箱到、发、船舶到港、生产管理水平、堆存期的长短等因素有关，一般取值1.2。? 根据上述公式计算，2003年、2006年1,8月份堆场的实际通过能力如表2-1所示。 表2-1 上海港2003年1-8月份堆场实际通过能力 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 日历天数(天) 31 28 31 30 31 30 31 31 平均堆存期(天) 5.42 5.42 5.42 5.42 5.42 5.42 5.42 5.42 堆场容量(TEU) 79314 79314 79314 79314 79314 79314 79314 79314 堆场通过能力(万TEU) 30.2 27.3 30.2 29.3 30.2 29.3 30.2 30.2 吞吐量(万TEU) 30.3 23.1 29.3 28.5 29.0 31.1 31.6 32.3 表2-2 上海港2006年1-8月份堆场实际通过能力 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 日历天数(天) 31 28 31 30 31 30 31 31 平均堆存期(天) 4.99 6.01 4.91 4.61 4.80 5.03 4.90 4.40 堆场容量(TEU) 58402 59130 54707 61237 66834 71448 72271 69374 堆场通过能力(万TEU) 24.2 18.4 23.02 26.6 28.7 28.4 30.4 32.2 吞吐量(万TEU) 35.1 27.2 36.5 38.0 43.2 48.0 46.0 47.0 上表计算过程中使用的堆场不平衡系数K是以“年”为计算基础，因此计算过程中可能存在略微误差。 从1,8月份的码头吞吐量情况来看，堆场的通过能力基本能满足码头的实际通过能力的需要。当然，上述计算基于1,8月份的平均堆存期，没有按各个月的平均堆存期来计算，若平均堆存期缩短，集装箱周转再快些，码头堆场的通过能力会更大。 注: ?《上海集装箱码头吞吐能力及对策措施2001-2005》(上海港务局、上海海运学院 2001 年12月) ?《上海港集装箱码头机械配置研究》(上海港务局技术处2000年3月)交通部《港口工程技术规范(1987)》 6 3.3.2 堆场利用率 就码头堆场而言，保持一个合理的堆场利用率是十分必要的，因为合理的堆场利用率，能满足堆场内集装箱的合理周转，是满足船舶装卸的先决条件。 其计算公式为: K利 =(Q*K不*t停*S) / (T营*E) 式中: K利——堆场利用率; E——所需堆场面积 Q——吞吐量; K不——堆场工作不平衡系数，它反映堆场工作及出、入库集装箱保管不平衡情况，该数值与集装箱到、发、船舶到港、生产管理水平、堆存期的长短等因素有关，一般取值1.2; t停——集装箱平均在港停留时间; S——在轮胎式龙门起重机作业条件下每标准箱占地面积，根据本码头堆高层数为4层查表?得到每标准箱占地面积7.5平方米。 根据公式，可以计算2003、2006年度1,8月份的堆场利用率如表4-1、4-2所示。 表4-1 2003年1~8月份堆场利用率表 平均值/ 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 合计 日历天数(天) 31 28 31 30 31 30 31 31 243 平均堆存期(天) 6.12 6.47 6.00 5.66 5.66 4.56 4.59 4.31 5.42 堆场容量(TEU) 79314 79314 79314 79314 79314 79314 79314 79314 79314 吞吐量(万TEU) 30.3 23.1 29.3 28.5 29.0 31.1 31.6 32.3 235.2 堆场利用率(,) 75.4 67.3 71.5 67.8 66.8 59.6 58.6 56.6 66.1 表4-2 2006年1~8月份堆场利用率表 平均值/ 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 合计 日历天数(天) 31 28 31 30 31 30 31 31 243 平均堆存期(天) 4.95 4.99 6.01 4.91 4.61 4.80 5.03 4.90 4.40 堆场容量(TEU) 58402 59130 54707 61237 66834 71448 72271 69374 64175 吞吐量(万TEU) 24.2 18.4 23.02 26.6 28.7 28.4 30.4 32.2 211.9 堆场利用率(,) 57.9 59.2 54.2 60.2 65.8 74.2 71.6 66.5 63.7 从上述计算的数据可以看出，码头平均堆场利用率已从66.1,下降至63.7%，从历年的堆场管理的经验来看，堆场利用率维持在65,，比较有利于堆场的周转;若利用率达到70,以上，则会影响集装箱在码头的周转，影响装卸效率，因此，3年来本港已很好的将堆场利用率控制在65%以下，同时，我们也能看到，2006年较2003年在集装箱的平均堆存期数据上有了明显下降，有效的将其控制在5天一下。虽然从1,8月份，吞吐量逐步增加，但由于平均堆存期的逐步缩短，使堆场的利用率得到下降。但是，平均堆存期的缩短是有限制的，若加上出口箱进场时间(CSI的实施原因)的延长，就码头的情况而言，平均堆存期在5天 7 是比较合理的。因此，如何保证合理的堆场利用率，十分重要。 综上所述，上港集团振东分公司目前的机械运营正处于超负荷状态，堆场利用率也处于警戒线的边缘，虽然已得到有效控制，但伴随着上海港吞吐量的逐年递增，港口各环节的压力将越来越大。 注: ?参考《国际集装箱运输与多式联运》(人民交通出版社)P90页 堆场机械 堆场层数 每标准箱占地面积(平方米) 1 65 底盘车 1 30 2 15 跨运车 3 10 2 15 3 10 龙门起重机 4 7.5 2 15 叉车 4 上海港集装箱装卸工艺系统的革新 中国加入WTO，外贸进出口的增长，内地改革的深化将不断带动上海港吞吐量的增长，上海港广阔的经济腹地优势必将充分发挥出来。好的经济形势给码头带来了很高的要求，不仅要求在管理水平上与国际接轨;而且还要适应将来集装箱吞吐量结构的变化，在集装箱装卸工艺上积极创新、不断进取。但目前作业效率方面的确存在许多瓶颈，如何在发展的势头中寻求装卸工艺的突破是值得我们研究的课题。 从表5中的数据我们可以看到上港集团振东分公司近几年吞吐量的增长幅度，从而也可以想象集装箱码头近年来所面临的压力。 表5 上港集团振东分公司1999年~2006年吞吐量统计表 20052006年份 1999年 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 年 年 55543.633552.1451090.2843931.3613724.43110974868550108吞吐量 25 75 25 25 25 .5 18 88 12.93比上年增1040.65 % 2.92% 长 % 129.04% 95.99% 27.07% 19.30% 8 公司历年集装箱吞吐量 6000000 5000000 4000000 3000000吞吐量2000000 1000000 0 1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年 图3 外二期历年吞吐量趋势图 从图3中可以看出，外二期港口每年的吞吐量增长很快，随着吞吐量的持续增长，对港口装卸工艺系统提出了新的要求。若依然采用传统的工艺系统，那么装卸效率将无法满足吞吐量增长的需要，进而制约港口的发展。 4.1 传统工艺系统 传统的集装箱生产工艺根据“作业线”来静态配置装卸机械，一组装卸机械只为指定的一条作业线服务。由于作业负荷随时间分布不均匀，在某一时段内，有些“作业线”忙得来不及应付，而有些“作业线”却幽闲自得。传统工艺卸船和装船采用分段作业，累计作业时间长。卸船时集装箱卡车空车来重车去，装船时集装箱卡车重车来空车去。集卡有将近50%的时间在空驶，利用率不高，浪费了宝贵的设备资源。 图4是传统集装箱工艺的流程图 重车集卡 重车集卡 重车集卡 轮胎吊 装卸桥 空车集卡 图4 传统集装箱装卸工艺流程图 图5是传统装卸工艺下的效率示意图。 图5 传统装卸工艺的装卸效率 在图5中，纵坐标为箱量，横坐标为装卸时间。从图中我们可以看到在传统装卸工艺下， 9 其综合效率在中间时段有一个大幅的回落，并在整个装卸过程中装卸组织呈现较大的不平衡，这说明使用传统装卸工艺会造成了大量的资源浪费，耗用大量的泊位占用时间，从而影响码头综合效率的提高。 新智能化装卸工艺系统，即“边装边卸”的集装箱装卸工艺是目前世界上较为先进的集装箱码头装卸工艺，通过使用这种工艺，可以大幅度提高码头机械的使用率和装卸效率，缩短船舶在港时间，增加码头泊位的通过能力。随着上海港集装箱码头的生产任务不断上升，推行这种装卸工艺已势在必行。 4.2 新智能化装卸工艺系统 新系统在装卸生产工艺方面的研究内容和技术创新包括: 4.2.1 智能化模糊控制理论 在水平作业面，运用智能化模糊控制理论，融合现场操作和管理人员智慧和经验，解决了码头上不同位置距离的非线性尺度变换和模糊逻辑推理规则等问题，并自主开发了先进的集卡全场智能调控软件，达到了根据不同作业重要性，路程远近程度，已等候时间等诸多因素来动态配置水平运输机械，达到了场地上所有的水平运输机械同时为所有的作业线服务，同时具备了经济高效的特性。虽然各条“作业线”的负荷随时间分布不均匀，但是计算机调控系统会根据“作业线”需求的优先级，并兼顾路程就近 原则 组织架构调整原则组织架构设计原则组织架构设置原则财政预算编制原则问卷调查设计原则 根据智能化模糊控制计算结果，自动给集装箱卡车发布动态调配指令，在不同的时间段为不同的“作业线”服务。这样做的结果，致使水平运输机械再也不会出现忙闲不一的情况，系统的整体装卸作业能力有了很大的提高。 空车集卡 空车集卡 装卸桥 轮胎吊 重车集卡 重车集卡 空车集卡 轮胎吊 装卸桥 空车集卡 注:“实线”为“边装边卸”工艺的实际路线，“虚线”为传统工艺下的路线 图6 集卡按“需”分配 所谓集卡的按“需”分配，是指港口内集卡可随时根据中控室或现场调度员的指令任意改变装车点和卸车点，并遵循就近原则，到达所需地点进行装卸车的方法，这种方法可以有效的减少集卡的无效空驶或重车行驶时间。 10 空车集卡 空车集卡 装卸桥 轮胎吊 重车集卡 重车集卡 重车集卡 轮胎吊 装卸桥 重车集卡 注:“实线”为“边装边卸”工艺的实际路线，“虚线”为传统工艺下的路线 图7 集卡“重来重去” 集卡的“重来重去”是指港口内集卡根据中控室的指令可随时改变“作业路”，确保集卡将其空驶情况降致最小。 但当作业线过于繁忙时，智能化模糊方法也较难解决堆场和码头前沿所产生的拥堵现象。 4.2.2 同倍位同步装卸技术 在垂直作业面，新的装卸工艺采用了装船和卸船同时作业的同倍位同步装卸技术，桥机从船上卸下一个集装箱后，随即又从岸上为船舶装上一个集装箱，边装边卸，明显缩短了累计作业时间。装船和卸船作业时，桥吊作业重箱上重箱下，集装箱卡车重车来重车归，空驶率明显降低，充分利用了宝贵的设备资源，在计算机智能化管理下实现了“边装边卸”的新工艺。 如图8所示，在配载时，同一装船港或同一卸船港的集装箱必须按槽积载，这样在装卸船时，吊机可按槽对集装箱进行同时装卸。 图8 同倍位装卸示意图 采用动态分配法的同倍位装卸新工艺，使之与集卡全场自动调度系统相配合，并可结合码头堆场的实际状况，中转计划员做完中转计划后及时通知堆场计划员，堆场计划员根据场地情况安排转堆计划，并督促中控室及时进行归并转，减少了影响码头装卸效率的不利因素。使码头的机械设备的利用效率得到了充分的提高，从而提高了装卸船质量和效率。 但目前同倍位装卸技术尚存在其固有的缺陷，例如当装船量与卸船量严重不平衡，甲板作业、舱内作业船位前后倍位不一致时，此方法便无法实施， 11 4.2.3 全场智能堆放系统 全场智能堆放系统运用智能模糊控制理论，按具备了操作和管理人员经验和智慧的规则，根据堆场龙门吊的位置，堆场上集装箱卡车等候的状态，出口箱“重压轻”的原则等一系列情况，做出拟人化的判断，给轮胎吊发出动态指令，从而提高了集装箱堆场效率。 安排堆场位置要有大局观，计划员必须对堆场有一个总体规划，掌握在场箱占位与未来几天进箱的先后次序。尤其是日班下班前，必须对夜班作业有充分预见，将备用箱区交控制室以备急用，避免控制室因随意增加位置所产生的不必要混乱。 “重压轻”原则是指在同一位内堆放同一港口的箱，且较重吨级的箱可以压较轻吨级的箱。在道口进场时按空位选位。 一般适用于以下情况:A) 若吨级分为重、中、轻三级，则轻吨级箱一般堆放在第1、2排，中吨级箱一般堆放在第3、4排，重吨级箱一般堆放在第5、6排。且重吨级箱可以压轻吨级箱。B) 若吨级分为重、轻二级，则轻吨级箱一般堆放在第1、2、3排，且从第1排向第6排方向堆;而重吨级箱一般放在第4、5、6排，且从第6排向第1排方向堆。重吨级箱可以压轻吨级箱。 系统在设计“堆放原则”的时候，充分考虑了出口集装箱进箱的选位、堆放以及装船作业等各种不同要求后，才确定目前的各种“堆放原则”，目的是为了保证装船作业的需要，从提高装船效率出发。“堆放原则”有以下几种: 1) “按排堆放” 是指同一排内，堆放同一港口、同一吨级的箱;同一位内不同的排，可以堆放不同港口、不同吨级的箱。在道口进场时，按空排选位。适用于在堆场位置紧张时，港口多而箱量较少的出口进箱。 2) “按位堆放” 是指同一位内，堆放同一港口、同一吨级的箱。在道口进场时，按空位选位。适用于在堆场位置较宽松时，港口箱量较多，而分吨要求又较粗的出口进箱。 3) “按位、排堆放” 是指同一位内，堆放同一港口、不同吨级的箱;而该位的同一排内，堆放相同港口、 相同吨级的箱。在道口进场时，按空位选位。适用港口箱量较多，而分吨要求又细的出 口进箱。 在安排位置时，同一船同一港口的箱，尽量安排在一起，减少装船作业中，轮胎吊 大车移动的次数。提高装船质量和装船效率。出口箱进场，可以考虑根据船舶的班期， 按船期的先后次序来安排，以避免进箱作业与装船作业交错。分港、分吨要考虑全面， 尽量能预计一切可能发生的状况。堆场位置安排完成后，尽量不要对已安排的计划进行 删除操作。在安排40’箱或45’箱时，一定要保证大、小位的层高相同，在一般情况下， 不经常更改堆放层高的要求。 4.2.4 智能化预翻箱技术 使用智能化的预翻箱技术，中央控制室根据配载图以及堆场上堆箱情况制定发箱指 令。集卡司机根据中控指令将空车开到指定箱区进行装箱操作。轮胎吊司机接到中控发 出的发箱指令后，系统根据智能化的算法，指导司机对不可装车的集装箱进行预翻箱操 作，从而加快集卡到达后的装箱速度。 例如:中转计划员做完中转计划后及时通知堆场计划员，堆场计划员根据场地情况 安排转堆计划，并督促中控及时进行归并转并安排预翻箱，以提高装船效率及装船质量。 12 如图所示: 船公司 配载 中央控制室 船公司订单 船图 到指定箱区到指定箱区 取箱 取箱 中控发箱指令 未装箱集卡 未装箱集卡 轮胎吊司机 预翻箱 预翻箱 堆场 堆场 岸边装船 出口箱装车 出口箱装车 图9 预翻箱的流程 4.3 装卸工艺革新后的效率比较 实行集装箱智能化装卸工艺后装卸效率明显提高，如下图10中所示: 图10 边装边卸工艺的装卸效率 通过对比图5明显发现，在使用新智能化装卸工艺后，船舶装卸的综合效率有了突破性的提高，装船与卸船的交替进行及其巧妙的效率互补使资源达到最优化配置。 表6是采用集装箱智能化装卸工艺前后的效率对比。通过2003年与2006年数据的比较可以看出新的工艺大大提高了生产效率。 13 表6 技术应用情况表 与过去相比较结果 分类 应用情况概述 (以外高桥港区为例) 为码头的生产人员提, 闸门进箱速度由2分钟减少到30秒; 供一种智能化装卸工, 外集卡在港平均时间由29分钟减少到18分钟; 集装箱智艺系统，实现了生产的, 桥机单机效率平均由25TEU/h提高到35TEU/h; 能化装卸实时控制与动态调度，, 堆场利用率从72%提高到83%; 工艺系统 确保了集装箱码头的, 无线系统应用由准实时到完全实时。 高效运作。 统计数据表明，上港集团振东分公司在2004年的前9个月总共实现船舶边装边卸箱量11.4万标准箱。该数量占2,10月份完成的集装箱吞吐量268.5万标准箱的4.3,。 5 小结 目前，在生产作业组织过程中，“边装边卸”已经成为一种易于实现的作业组织工艺形式，在国内港口取得了领先的地位。但是“边卸边装”所受的客观条件的制约因素非常多，如装船量与卸船量的严重不平衡时无法实施、甲板作业基本无法实施、舱内作业船位前后倍位不一致时无法实施、出口箱放关不及时无法实施、装卸船箱型不一致无法实施等等，因此如何克服智能化装卸工艺的这些制约因素，将成为今后装卸工艺进一步研究的努力方向。 参考文献 [1] 陈家源. 港口通过能力理论与计算方法 大连海事大学出版社, 2003年第1版 38~48 [2] 真虹 朱云仙. 物流装卸与搬运. 中国物资出版社, 2004年1月第1版 133~145 [3] 于汝民. 集装箱码头经营管理. 人民交通出版社, 1999年9月第1版 243~271 [4] 马宗武. 现代港口装卸实务. 人民交通出版社, 1993年第1版 252~258 [5] 宗蓓华 真虹. 港口装卸工艺学. 人民交通出版社, 2003年1月第1版 67~116 [6] 余洲生. 港口装卸机械. 上海海运学院, 1999年第1版 [7] 陈戌源 集装箱码头业务管理 大连海事大学出版社,1998年第1版 [8] 吴永富 国际集装箱运输与多式联运 人民交通出版社, 1998年9月第1版 [9] 港口科技 上海港集装箱智能化管理技术 [10]罗雄 我国集装箱码头供求现状和预警方式 集装箱化2004年11月刊 6~8 [11]金健 突破传统的集装箱码头堆场管理模式 集装箱化2004年8月刊 37~38 [12]何小明 王薇 集装箱码头超负荷运营的负面影响 集装箱化2004年12月刊 14~15 [13]彭传圣 汉堡港的自动化集装箱码头 集装箱化 2005年2月刊 21~23 [14]谢金泉 提高集装箱码头闸口的通过能力 集装箱化 2005年2月刊 24~26 [15]鲁懿春 港口集装箱场站管理MAS方法 集装箱化 2004年3月刊 13~14 [16]王荣明 我国集装箱港口的现状及发展趋势 港口装卸 2004年第1期 [17]季红星 码头装卸工艺选优 上海交通大学学报 第29卷第5期 [18] 上海海运学院(上海集装箱码头吞吐能力及对策措施2001-2005(上海:上海港务局(2001.12( [19] 交通部(上海港集装箱码头机械配置研究《港口工程技术规范(1987)》(上海:上海港务局技术处(2000.3( 点评:本文系统地介绍了港口的几种装卸工艺～重点介绍了外高桥二期集装箱码头的装卸工艺～以及正在创优的新智能化装卸工艺系统～即“边装边卸”的集装箱装卸工艺～这是目前世界上较为先进的集装箱码头装卸工艺～文章详细推荐了新智能化装卸工艺中的同倍位 14 同步装卸技术、全场智能堆放系统和智能化预翻箱技术等～让读者领略到集装箱装卸工艺革命的新成果。文章系统全面～资料详实。,本文获中国港口集装箱码头2007年高峰论坛“福州港杯”论文竞赛二等奖, 15 16