自動化碼頭的建設(shè)方案及經(jīng)濟社會效應(yīng)

摘要

隨著老齡化的加重，中國的人口紅利逐漸退去，碼頭員工工資不斷攀升，港口企業(yè)運轉(zhuǎn)效率低下，碼頭機械技術(shù)的日益發(fā)展，自動化水平不斷提高。新一代農(nóng)民工、大學(xué)生的價值觀已經(jīng)和上一代發(fā)生了翻天覆地的變化，他們不再像以前那樣吃苦，而是靠高科技自動化、半自動化謀生港口企業(yè)的自動化初期投資較大，但是更新?lián)Q代已成必然，本文從人口紅利及社會發(fā)展的角度對比傳統(tǒng)的非自動化碼頭，分析港口碼頭的自動化建設(shè)的可行性。

【關(guān)鍵詞】自動化碼頭 人口紅利 經(jīng)濟分析

自荷蘭第一個自動化碼頭建成后，全球的自動化碼頭建設(shè)如雨后春筍，整體技術(shù)水平正在提升，振華集團更是走在世界前列，多項技術(shù)世界領(lǐng)先。目前中國的自動化碼頭以廈門遠海、上海洋山、青島港集裝箱自動化碼頭為代表，已實現(xiàn)了無人化，本文擬從經(jīng)濟社會角度分析集裝箱碼頭自動化的相關(guān)問題實現(xiàn)。

1 人口紅利消失

上世紀65年-90年，亞洲四小龍經(jīng)濟飛速發(fā)展，出現(xiàn)經(jīng)濟奇跡，經(jīng)濟學(xué)家社會學(xué)家用人口解釋經(jīng)濟現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)適齡的勞動人口規(guī)模的增長能夠帶來一個地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，而不是總的人口數(shù)目。在此基礎(chǔ)上Bloom和Canning等人創(chuàng)造了“人口紅利”，指的是勞動力人口在總?cè)丝诘谋壤仙?，就存在人口紅利，反之，隨著老齡化的到來，人口紅利逐漸消失。

在死亡率開始下降同時出生率還未下降的時代，年輕人不需要贍養(yǎng)太多的老人，因為出生率高兄弟姐妹很多，他們也不會撫養(yǎng)太多的孩子，因為他們不愿意政策上也不允許生太多孩子，這些人群到勞動適齡時就進入了人口紅利。但是當人口紅利窗口關(guān)閉時，人口紅利就變成了負債。中國正在逐漸步入老齡社會，失去人口紅利，勞動的價格逐年提高，無人化、自動化正取代過去的人工，碼頭也在探索自動化的道路。

2 A港碼頭的自動化現(xiàn)狀

自動化碼頭是指碼頭利用先進技術(shù)、先進設(shè)備，通過對信息的獲取、分析、處理等活動，讓碼頭在少數(shù)人的操控下自動進行碼頭各種經(jīng)濟活動。自動化碼頭主要由堆場作業(yè)、岸邊作業(yè)、水平作業(yè)和控制系統(tǒng)組成。

A港集裝箱堆場400萬平米，集裝箱吞吐量逐年增長，2017年全年集裝箱吞吐量627萬TEU，東北位居第二位，全國第九位，但是不管增速還是總量與南方港口都存在不小的差距，這也是制約集裝箱自動化碼頭發(fā)展的關(guān)鍵。

以A港為例現(xiàn)有的堆場是集裝箱裝卸、轉(zhuǎn)運、保管的場所，作業(yè)主要用到的是集裝箱正面吊，水平作業(yè)區(qū)多采用集裝箱牽引車牽引方式，從碼頭拖到堆場，岸邊作業(yè)是有人駕駛的裝卸橋。沒有實現(xiàn)全自動化，岸標作業(yè)有人控制，水平作業(yè)有人控制，堆場作業(yè)也有人控制。

集裝箱正面吊比較靈活，能用于20英尺、40英尺集裝箱裝卸作業(yè)，可上下也可左右，作業(yè)效率高。牽引車的成本較低，方向自由。有人操控的岸橋則是不管多么惡劣的天氣，都在可控范圍內(nèi)。

3 A港自動化碼頭建設(shè)方案及分析

3.1 自動化碼頭的演變

最早一代的集裝箱自動化碼頭代表是上世紀90年代的荷蘭鹿特丹港ECT碼頭，岸橋是單小車結(jié)構(gòu)，水平運輸是AGV小車沿固定圓形路線，堆場采取軌道吊，當時自動化導(dǎo)引車還是內(nèi)燃機而非現(xiàn)在的電驅(qū)動。

第二代集裝箱自動化碼頭的代表是德國漢堡港CTA碼頭，岸橋是雙小車結(jié)構(gòu)，水平運輸改換了靈活路線的ACV小車，堆場仍然采取軌道吊，只是增加到2個軌道吊，穿越式布置，利用計算機模擬技術(shù)對路徑規(guī)劃和設(shè)備調(diào)度進行了優(yōu)化處理。AGV小車不再沿著固定路線，而是雷達導(dǎo)航通過，效率更高。兩臺軌道吊能夠很好的應(yīng)付事故，但是相應(yīng)的投資也增大。

第三代自動化碼頭代表是鹿特丹港Euromax碼頭，雙小車岸橋+AGV+ARMG。與第二代相比，堆場軌道吊采取了接力式對稱布置，AGV的驅(qū)動也由內(nèi)燃機升級電力驅(qū)動以減少碳排放，每個箱區(qū)都有AGV通道。

第四代代表，分別是廈門遠海自動化碼頭、上海洋山港四期自動化碼頭，青島港集裝箱自動化碼頭，都是由中國振華重工建設(shè)，填補了自動化碼頭的空白。2018年無人駕駛的跨運車橫空出世，人工智能淘汰原有技術(shù)。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，A港集裝箱碼頭目前自動化程度不高，但是企業(yè)又處在港口整合的期間，故不從具體的數(shù)據(jù)分析，僅從專業(yè)人士可提供的通用數(shù)據(jù)對自動化碼頭建設(shè)的方案進行經(jīng)濟社會分析。

3.2 自動化碼頭的建設(shè)方案

針對目前國內(nèi)航運的不景氣，與A港口目前的吞吐量，故不是直接建設(shè)全自動化碼頭，而是從急需開始改造，將目前的集裝箱卡車的水平作業(yè)改為半自動化或自動化，共列出以下幾種方案供選擇決策。

方案一：現(xiàn)有部分改造，采取裝卸橋+AGV+正面吊裝卸工藝，隨著集裝箱船擺放的集裝箱層數(shù)越高，需要裝卸橋起升高度越大，對裝卸橋要求越大。集裝箱船寬度大，裝卸橋的外伸距越大，故采用高起重，長跨距、伸距的裝卸橋。水平作業(yè)采用AGV代替原有的集裝箱拖車。

方案二：現(xiàn)有部分改造，采取裝卸橋+AGV+軌道式龍門吊裝卸工藝，利用軌道式龍門吊替代現(xiàn)有的正面吊或者補充，裝卸效率提升，存儲能力提升。

方案三：現(xiàn)有部分改造，采取裝卸橋十跨運車+軌道式龍門吊工藝，可在港區(qū)自由行駛、避障，眼睛是攝像頭，大腦是智能芯片。

4 自動化碼頭的經(jīng)濟社會效應(yīng)

自動化碼頭的裝卸工藝不斷改進，能夠提高港口的生產(chǎn)效率，降低人員的各項成本，但是前期投資較大，還受到各種不穩(wěn)定因素影響，從經(jīng)濟社會角度分析如下：

4.1 經(jīng)濟角度

原有裝卸橋一拖掛車該種工藝投資較小，但是裝卸效率低下，實現(xiàn)“門對門”的服務(wù)，存儲能力有限，假設(shè)在堆場堆存則需要使用正面吊等設(shè)備。方案一采取了AGV車水平作業(yè)，自動化程度高，節(jié)約了人力，保護了環(huán)境。方案二采取軌道式龍門吊，清潔環(huán)保，裝卸效率，存儲能力都有提高。方案三采取無人跨運車，設(shè)備靈活，抓取集裝箱等各種作業(yè)能力，而且標準化程度比人工操作高得多，作業(yè)速度也更快，預(yù)計提升效率50%以上。

以方案1為例具體分析，AGI取代集裝箱牽引車，目前集裝箱牽引車+拖車的價格約是50萬左右，集裝箱AGV車的價格約是220萬左右（國產(chǎn)除補貼外），一輛集裝箱卡車需要3-4名司機，每名月工資5000-6000元，年工資約是21.6萬元（未考慮收入遞增與社保等）。且集裝箱卡車油耗較高，每百公里45升計每升6.85元，集裝箱卡車每小時運行4次，每次運行2公里，運營率60%-70%，每天運營2×4×24×60%=115.2公里;年運營里程115.2×360=41472公里;柴油費用共計：41472×45×6.85/100=127837元。

如果改用電力則費用為：41472×200×0.7/100=58061;電驅(qū)與人工合計27.4萬元。另外根據(jù)行業(yè)內(nèi)人士提供數(shù)據(jù)柴油拖頭的動力、傳動和液壓系統(tǒng)的額外維修費和保險費等，粗略估計20萬，這樣一臺拖車十掛車的成本約50萬左右。而AGV車相比，只是初期投入較大，后期保養(yǎng)維護成本較低，這樣計算起來AGV的實際回收期約是5年。

4.2 社會角度

全自動化的碼頭用工會減少人員的使用，從企業(yè)角度看是好處大于壞處，節(jié)約了人力成本提高了效率。且從生態(tài)角度看，自動化減少了污染，對于環(huán)保是有好處的，符合習(xí)總書記“金山銀山不如綠水青山”的理念。

但是目前大多數(shù)港口企業(yè)都是國有股份制，承擔(dān)著對區(qū)域經(jīng)濟和社會的責(zé)任，單單從法律的角度與員工脫離勞動合同是簡單的，但是造成的影響是巨大的，這些員工可能再就業(yè)會很難，故從社會責(zé)任角度，港口企業(yè)應(yīng)在自動化碼頭建設(shè)的同時，培訓(xùn)還能使用的員工，讓他們能夠在企業(yè)中生存。另外，北方的港口工資較南方低，集裝箱吞吐量不大，這樣投資回報的周期就會更長。

總的來說自動化碼頭是必然的趨勢，在老齡化與人口紅利消失的當今社會，自動化是港口企業(yè)的畢竟之路。只是在方案選擇上可以經(jīng)濟與社會統(tǒng)籌考慮。港口自動化的目的是裝卸工藝的改變，即岸邊、堆場、堆場到岸邊三部分的貨物移動的優(yōu)化，增加自動化碼頭的投資同時也可能帶來一些系統(tǒng)故障問題。本文設(shè)計的方案均是對現(xiàn)有碼頭的部分改造，待企業(yè)對自動化碼頭的運轉(zhuǎn)熟悉后再擴大自動化范圍。

5 結(jié)語

通過對A港集裝箱碼頭現(xiàn)狀及自動化碼頭的分析，可知碼頭自動化是未來的趨勢，根據(jù)港口現(xiàn)狀提出三種建設(shè)方案，從經(jīng)濟與社會角度進行分析每種方案都比較現(xiàn)有的先進，不足的地方是量化時沒有采取報表數(shù)據(jù)，只是從專業(yè)人士調(diào)研得到，也沒有進行多目標分析，這正是以后研究的重點。

參考文獻

[1]王榮明，張國維，龍友.高效集裝箱碼頭裝卻工藝方案探討[J].水運工程，2006（10）：116-119.

[2]嚴立.新型集裝箱自動化碼頭裝卻工藝方案[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（03）：168-168.

[3]張以穎，吳青.自動化碼頭建設(shè)對我國港口的影響分析——以廈門遠海自動化碼頭為例[J].航海，2016（02）：65-68.

[4]梁燕，吳富生，葉軍.一種新型立體軌道式自動化集裝箱碼頭及其效能分析[J].中國機械工程，2012，23（02）：135-138.

[5]馮蓬蓬.自動化碼頭的技術(shù)分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（06）.