第3.8章-终端自动化

作者:Dr. Jean-Paul Rodrigue, Dr. Theo Notteboom和Dr. Athanasios Pallis

终端自动化是通过使用自动化设备和流程来完全或部分替代终端操作。

1.自动化终端

由于集装箱化的出现,机械化一直是货运终端的持续过程,因为正在开发更有效的多式联运设备。尽管如此,所有设备都需要通过培训的劳动力,如起重机运营商和司机。自20世纪90年代以来,有一个推动自动化随着全球贸易的激增。再加上船舶规模的增长,这促使港口提高生产力,即吞吐量和船舶周转时间,比标准码头多30%。另一个重要的驱动因素是信息技术的广泛传播,使自动化所依赖的信息和物理系统的集成成为可能。

港口和多台轨道终端都可以根据类似的原理和技术实现自动化由于自动化围绕处理容器;标准负载单元。因此容器变成了构建和组织的物理和信息处理系统的单位.当涉及终端操作的几个阶段时,自动化可以是全面的;当一次只涉及一个阶段时,自动化可以是具体的。对于新建码头(新项目),综合自动化正在成为标准,而现有码头的部分操作选择性自动化,因为综合自动化可能具有高度破坏性和成本。自动化涉及三个主要方面;在码头(场)内,它的接口,以及前陆和腹地。

答:院子里自动化

在货运终端内,可以自动化多个进程。Container Yard Management几十年来,使用信息系统来管理入站和出站容器的堆叠。因此,自动院子规划允许集装箱和设备更有效的定位,以增加吞吐量与相同的资产。水平移动自动化涉及使用自动引导车(AGV),如跨架载体(AutoStrad)或班车。这些车辆从中带来容器自动堆垛起重机(ASC),这是轨道安装的龙门起重机,管理堆叠通常对码头垂直对齐的容器。堆叠的码头侧用于加载和卸载来自码头的容器,而堆的栅极侧用于拾取或从终端栅极拾取或从终端门输送。这种运动通常用卡车和底盘完成。Yard Automation需要容器位置确定系统,允许随时通过传感器自动知道终端内所有容器的位置。这使其能够有效管理,使它们可以快速检索将装载在船上或拾取内陆分布。

B.终端接口自动化

自动化系泊系统能够快速靠泊和离泊船舶,提高船舶周转时间。自动船到岸起重机(ASSC)是遥控的标准营销商的自动版本。操作员可以控制多个起重机而不是一个起重机。对于多式电机终端,自动互连式起重机是ASC的修改版本,因为它们的服务通常是加载,卸载和堆叠设备。

自动门系统(AGS)已收到广泛的扩散,因为它们提供了终端访问的实质性效益。它们需要在拾取或丢弃终端之前以电子方式提供文档,这提高了处理时间并降低了相关延迟的误差的风险。

AGS一般依靠光学字符识别和射频识别来实现快速识别捕获关于入站和出站容器的数据.集装箱和设备的照片也可以自动拍摄和存储。这大大加快了登机口时间,这是航站楼运营中的一个常见障碍。此外,卡车司机还可以使用移动技术预约装卸集装箱,甚至交换底盘等设备。这与需求规划和预测相关联,可以更好地理解终端门接入时间和频率分布。

C.前地和腹地自动化

前沿和腹地自动化所涉及的过程与终端自动化没有直接联系,但可以支持其好处上游(前菜)或下游(腹地)沿着运输链。虽然在可预见的未来还不能预见船舶自动化,但船舶操作的许多方面(推进和动力监测、压舱物)已经实现了自动化,从而大大减少了船员人数。同样的问题也适用于轨道交通(控制系统、信号、十字路口)。自动列车是一个明显的现实,因为它们在自己的轨道上运行,自动列车在公共交通系统中已经很常见了。引入在码头和腹地之间运送集装箱的自动化卡车是一种明显的可能性,特别是在选定的大运量通道。近年来,还引进了具有自动存储和检索系统的仓库,这提高了配送效率,特别是对电子商务而言。

终端操作需要诸如托盘器,龙门起重机,跨架载体或达到堆叠器的设备,所有这些都可以自动化.由于终端设备需要维护,因此传感器支持的预测维护技术,允许更好地评估磨损和撕开终端设备面临,而且如果此设备是自动的,则无论是否自动化。通过更好的维护以及由于意外的故障,通过更好的维护以及设备停机时间的频率和持续时间来提高设备生命周期。

与以前的机械化一样,自动化也在三个主要方面促进终端的进一步标准化:

  • 配置终端可以使其适用于自动化。
  • 自动化的流程处理容器。
  • 自动化的系统控制设备。

2.端口自动化驱动器

人们对提高集装箱码头自动化的兴趣日益浓厚码头边缘和土地生产力.港口终端特别容易发生自动化,因为它们直接提高了成本,效率,安全性和可靠性性能指标。终端运营商正在尝试实现生产力跨度来处理集装箱船尺寸和容器量增加的规模。港口生产率的进步导致船舶尺寸的函数不成比例地降低端口周转时间的增长。与较大血管相关的潜在的港口相关的规模不全已由终端操作者完全或部分地吸收。因此,旨在追求连续轮尺寸的船舶尺寸。

自动化通常旨在减少在终端操作中处理的每单位的广义成本。预期是自动化可以将运营支出减少25%至50%,并提高生产率高达30%,但这些预期仍未实现。这是通过使用传统设备处理标准容器盒尺寸的进一步强调,这是易于自动化的。终端面向严重的土地可用性问题表现出更高的意愿来考虑自动化。不过,自动化的速度取决于所涉及的技术。

自动化的驱动力可以部分地用一个成本/福利视角首先采用成本最低和最有利的自动化形式。采用是一个有风险的命题,因为它经常涉及到结果不确定的未经测试的系统,但是如果成功了,它可以带来实质性的好处。装卸公司投资于新的货物装卸技术和自动化的意愿部分与感知到的劳动生产率效益和成本节约在码头工人的水平上相关。货物装卸的技术创新和发展应该提高劳动生产率,通常以每个码头工人每时间单位处理的teu来表示更少的码头工人是必要的。如果一项技术创新可以减少每组的劳动力(或者,在完全自动化的情况下,甚至消除劳动力),那么只有减少组的规模,终端操作员才能从节省的劳动力成本中受益。如果在码头用工制度的条件下不可能这样减少用工,那么装卸公司对引进技术创新的热情就会大大降低。在引入新的自动化货物处理技术时,需要做出的权衡可能会导致工会和码头运营商之间的纠纷。

自动化通常涉及新航站楼的发展因为有机会在不干扰现有操作的情况下实现终端自动化。随着自动化的实现,它产生了进一步的压力来提高生产力终端的其他组件保持步伐。最终,整个终端可以自动化。此外,有效的自动化技术旨在通过其他终端采用它们保持竞争力并跟上最有效的操作实践。一旦大约25%的终端采用了一种自动化形式,预期快速扩散,因为该技术已被证明是从成本和运营的角度有效的。当它达到50%的终端时,自动化将进入具有良好设备,标准和操作模式的成熟期。它将停止成为竞争优势,是终端操作的标准模式。

向自动化的推进似乎是不可逆转的趋势,进一步增加集装箱码头的资本密集度.这可能会巩固那些能够首先投资于自动化或提供现有解决方案的最大终端的竞争力。如果自动化成本如预期的那样下降,它将分散到更小的终端,自动化的竞争优势将消退。对于前期的集装箱,自动化将成为货运码头的行业标准。

尽管如此,自动化创造了一个终端操作中的异步性由于它不得以与正在重新转换的终端相同的速率实现。例如,改进的栅极接入可以在码操作上放置压力(反之亦然),因此必须仔细考虑自动化对整个终端操作的影响。

尽管自动化的可能优势,但只有一个终端数量有限完全或部分自动化。截至2018年,约8.8%的主要集装箱码头实现了全自动化或部分自动化。几家终端运营商显示不愿自动化并采用等待和看法的方法。此类行为的主要原因是与自动化的高不可逆转的投资成本,技能,资源和设备的可用性,治理问题(劳动合同)和实施时间有关。虽然自动化风险可以很大,但在生产率和更低的运营成本方面的奖励可能并不完全明显。

3.自动化集装箱码头

自动化正在发生在不同的尺度,步伐和位置。有各种自动化程度。在许多方面,根据所定义的方式,自动化存在于大量终端中,并且如果它专注于基础设施(例如堆叠起重机)或信息系统(例如,院子管理或港口社区系统)。最常用的定义将终端分类为完全或半自动,但这种定义是部分的。

  • 一种完全自动化的终端是当码头和围场之间的堆叠码和水平传输是自动的。这意味着容器自动处理从DockSide到拾取区域。
  • 一种半自动终端只涉及一个自动堆场。

这样的定义没有考虑自动化的终点站门和其他自动化的软形式,如预约系统和场地规划系统。此外,随着集装箱的自动化,对港口码头自动化提供更全面的视角的需求将变得更加突出。因此,通过终端的自动化水平来比较它们并不是一项简单的工作。最终,像a完全自动化的终端将被要求定义一个终端,在这个终端中,从容器到大门(以及更远的地方)发生自动化。

自动化是一个资本密集型和复杂的过程,因此大型商业网关和转运中心中的更普遍存在.现有终端自动化设施概述强调三个主要上下文,自动化正在进行中:

  1. 当现有终端设施有一个占用难以扩展的,自动化成为提高吞吐量、应对更高的运营成本和保持竞争力的战略。
  2. 当终端充当一个主要的转运枢纽,自动化成为增加转运吞吐量的策略。集线器可以更有效地执行其功能,特别是根据更大的容器。
  3. 当一个开发了新的码头设施随着最新的自动化技术,自动化成为在竞争环境中吸引客户的策略,同时减少培训港口码头劳动力的必要性。

自动化终端是自动化界面的积极影响不容易发生事故较少(或否)工人直接出席。自动化设备也往往是电动的,减少当地环境外部性如污染和噪音。此外,终端自动化在劳动力昂贵或难以找到和培训的情况下可以有效。

在现有终端设施自动化的主要挑战是如何使用现有操作逐步进程.拆除旧设备和安装自动化设备需要暂时损失容量和运营效率。自动终端的实现期通常比传统终端更长。终端运营商必须在更长的时间内投资大笔资金,任何ROI都可以实现。长期实现时间是由扩展终端结构和测试期引起的。将现有的完全运行终端转换为自动化设施可以复杂。操作员需要暂时放弃其一些终端容量,并面临在过渡期间管理两个操作系统(自动和非自动化)。这可能涉及在进行自动化时失去收入的决定,但预期的效率效益。

由于自动化是一个相对近期的过程,开始通过集装箱端口系统漫射影响还没有被很好地理解.航运网络、码头运营、集装箱化的足迹以及关键利益相关者(如航运公司、货主和物流服务提供商)之间的互动都受到影响。终端自动化的适用范围是什么,在什么水平上它不会产生显著的附加价值,这还有待观察。


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参考

  • 戴维森,N。2018。改造终端自动化测量市场。港口技术国际,77,1-3页。
  • Ioannou, P.和H. Jula(2008)“自动化集装箱码头概念”。智能货运,27。
  • Kon, W.K., Rahman, N.S.F.A., Hanafiah, R.M.和Hamid, S.A.(2020)“自动化集装箱码头的全球趋势:一个系统的文献综述”。海上商业评论》(harvard Business Review)。
  • 麦肯锡(2017)专家访谈;麦肯锡集装箱码头自动化调查。
  • 穆迪投资者服务(2019年)2019年6月24日,自动化终端提供了竞争优势,但实施上的挑战可能会限制渗透。
  • 国际港口技术(2018)导航测量:码头自动化“关键”生存。
  • Scott, J.,(2012)船舶码头自动化趋势。Port Technology International, 54,第82-85页。