第3.8章-终端自动化

作者:Jean-Paul Rodrigue博士,Theo Notteboom博士和Athanasios Pallis博士

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

自集装箱化出现以来,随着更高效的多式联运设备的发展,货运码头的机械化一直是一个持续的过程。尽管如此,所有的设备都需要由受过培训的工人操作,如起重机操作员和司机。自20世纪90年代以来,有一个推动自动化随着全球贸易飙升。结合船舶尺寸的组合,这使得港口可以提高其生产力,即吞吐量和船舶周转时间,比标准终端多30%。另一个重要的驱动因素是信息技术的大量传播,使得可以集成自动化取决于的信息和物理系统。

港口和多式联运铁路终点站都可以根据类似原则和技术自动化由于自动化的核心是集装箱的处理;一种标准的负载单位。这样容器就变成了围绕其建立和组织物理和信息处理系统的单元.当涉及到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。对于新建终端(新项目)来说,全面自动化正在成为标准,而现有终端则选择性地对部分操作进行自动化,因为全面自动化的破坏性和成本可能很高。自动化涉及三个主要方面;在码头(院)内,它的界面,以及前陆和腹地。

答:院子里自动化

在一个货运终点站,有几个流程可以自动化。集装箱堆场管理已经自动化了几十年,使用信息系统来管理进出集装箱的堆垛。因此,自动院子规划允许更有效地定位容器和设备,以提高与相同资产的吞吐量。水平移动自动化涉及使用自动引导车辆(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

自动系泊系统能够快速停靠并脱船,从而提高船舶周转时间。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)由于其为终端接入提供的实质性好处而得到广泛传播。他们要求在终端装卸货物之前提供电子文件,这就缩短了处理时间,降低了出错和相关延误的风险。

AGS通常依靠光学字符识别和射频识别来快速实现捕获关于入站和出站容器的数据.容器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,这是终端机运行中常见的障碍。此外,卡车司机还能够使用移动技术安排预约,来装卸集装箱,甚至交换底盘等设备。这与需求规划和预测相联系,以便更好地理解终端闸门访问时间和频率分布。

C.前沿和腹地自动化

前地和腹地自动化涉及与终端自动化直接相关的流程,但可以支持其优势上游的(前陆)或下游(腹地)沿着运输链。尽管在可预见的未来不设自动船舶,但船舶操作的许多方面已经自动化(推进和电力监测,镇流器),大大减少了机组尺寸。同样的问题适用于铁路运输(控制系统,信令,交叉)。自动列车是一种独特的现实,因为它们在自己的导轨上运行,自动化列车已经普遍用于公共交通系统。在终端和腹地之间携带容器的自动卡车的引入是一种独特的可能性,特别是沿着选定的大容量走廊。近年来还引入了自动化存储和检索系统的仓库,这具有改善的分配效率,特别是对于电子商务。

码头作业需要设备,如搬运工,门式起重机,跨车或堆垛机,所有这些都可以自动化.由于终端设备需要维护,传感器支持的预测性维护技术可以更好地评估终端设备所面临的磨损,无论该设备是否是自动化的。通过更好的维护,以及减少意外故障导致的设备停机频率和时间,设备的生命周期得到了改善。

与之前的机械化一样,自动化在三个主要方面更倾向于终端的标准化:

  • 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

人们对集装箱码头自动化的改进越来越感兴趣码头和土地生产力.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考虑自动化。尽管如此,自动化仍然根据所涉及的技术,以不同的费率进行。

朝向自动化的驱动可以部分解释成本/效益的角度首先采用最低昂贵和最有益的自动化形式。采用是一种冒险的命题,因为它往往涉及未发现结果的未经测试的系统,但如果成功,它可能会导致大量的效益。Stevedoring公司投资新货物处理技术和自动化的意愿与码头劳动力水平的劳动力生产率效益和成本节省部分是部分相关的。货物处理中的技术创新和发展应该增加每次码头单位处理的标准柜中的劳动生产率,如通常码头工人较少是必要的。如果一项技术革新允许减少每个团伙的劳动力(或者,在完全自动化的情况下,甚至消除劳动力),那么只有团伙规模缩小,终端操作员才能从节省的劳动力成本中获益。如果在码头用工制度的条件下不可能减少劳动力,那么装卸公司就不会急于引进技术创新。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范围内的自动化。随着自动化的实施,它产生了进一步的压力,以提高生产率其他组件到终端保持同步。最终,整个终端可以实现自动化。此外,有效的自动化技术促使其他终端采用自动化技术,以保持竞争力,并跟上最有效的操作实践。一旦大约25%的终端采用了自动化的形式,预计将迅速普及,因为从成本和运营角度来看,该技术已被证明是有效的。当达到50%的终端时,自动化将进入成熟阶段,拥有完善的设备、标准和操作模式。它将不再是一种竞争优势,而是终端运营的标准模式。

推动自动化似乎是一种不可撤销的趋势,进一步增加了集装箱码头的资本强度.这可能会巩固那些能够首先投资自动化或提供现有解决方案的最大终端的竞争力。如果自动化成本像预期的那样下降,它将扩散到更小的终端,自动化的竞争优势就会减弱。对于事前集装箱,自动化将成为货运码头的行业标准。

但是,自动化创造了一个终端操作异步因为在被转换的终端中,它可能不会以相同的速率实现。例如,改善出入口可能会给堆场操作带来压力(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,但只有一个有限数量的终端是完全或部分自动化的。截至2018年,约有8.8%的主要集装箱码头实现了完全或部分自动化。几家终端运营商显示了一个不愿向自动化采取观望的态度。这种行为的主要原因与自动化的高不可逆投资成本、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。虽然自动化的风险可能是巨大的,但生产率和较低的运营成本方面的回报可能并不完全明显。

3.自动集装箱码头

自动化正在以不同的规模、速度和地点进行。有不同程度的自动化。在许多方面,自动化在许多终端中都是存在的,这取决于自动化是如何定义的,以及自动化是否集中于基础设施(如堆垛起重机)或信息系统(如堆场管理或港口社区系统)。最常见的定义将终端分类为完全或半自动,但这个定义是片面的。

  • 一个全自动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。
  • 一个半自动终端只需要一个自动化的桩场。

这样的定义不考虑自动终端门和其他更软的自动化形式,例如约会系统和院子程规划系统。此外,随着Portainers变得自动化,需要提供关于端口终端自动化的更全面的角度将变得更加突出。因此,通过其自动化水平比较终端并不是直接的努力。最终,一个术语如a完全自动化的终端将需要定义一个终端,在该终端中从端口到门(甚至更远)发生自动化。

作为资本密集型和复杂的过程,自动化是在大型商业门户和转运中心更为普遍.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. 当现有的码头设施有难以扩大的足迹,自动化成为一种战略,以增加吞吐量,应付更高的运营成本,并保持竞争力。
  2. 当终端充当主要的转运中心,自动化成为提高转运吞吐量的一种策略。枢纽可以更有效地发挥其功能,特别是在大型集装箱船的情况下。
  3. 当一个开发了新的终端工具利用最新的自动化技术,自动化成为吸引客户在竞争环境中的策略,同时减少培训港口终端劳动力的必要性。

自动化终端是自动化界面的积极影响较少发生事故直接在场的员工很少(或没有)。自动化设备也倾向于由电力驱动,减少当地环境的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。

在自动化现有的码头设施的一个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较新的过程,开始扩散到集装箱港口系统影响还没有被很好地理解.航运网络、码头运营、集装箱运输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)之间的相互作用都受到影响。终端自动化的适用限制是什么,在什么水平上它不会产生显著的附加价值,这也仍有待观察。


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参考

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  • 国际港口技术(2018)Navis调查:终端自动化对生存至关重要。
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