集裝箱碼頭自動化改造項目基本要素及其相互關(guān)系

王曉東

隨著社會進(jìn)步和科技發(fā)展，對傳統(tǒng)集裝箱碼頭實施自動化改造成為集裝箱碼頭可持續(xù)發(fā)展的必然要求。集裝箱碼頭自動化改造項目涉及諸多要素，各要素之間既相互獨立又相互影響。本文梳理集裝箱碼頭自動化改造項目的基本要素及其相互關(guān)系，并據(jù)此提出項目實施的注意事項，以期為集裝箱碼頭自動化改造提供參考。

1 集裝箱碼頭自動化改造項目基本要素

（1）目標(biāo) 目標(biāo)指期望通過實施項目達(dá)到的結(jié)果，包括項目范圍、質(zhì)量要求、費用和工期等，通常在立項階段確定。有的集裝箱碼頭在實施自動化改造項目初期目標(biāo)過于籠統(tǒng)，后期不得不邊實施改造邊細(xì)化目標(biāo)，可能導(dǎo)致預(yù)算不足、工期拖延、項目縮水、質(zhì)量下降等問題，最終難以達(dá)到預(yù)期的改造效果。造成上述情況的主要原因是：一方面，集裝箱碼頭自動化改造項目本身具有技術(shù)復(fù)雜的特點;另一方面，多數(shù)集裝箱碼頭對此類項目的前期研究不足，并且缺乏實際經(jīng)驗和技術(shù)儲備。

（2）需求 需求涉及業(yè)務(wù)流程、組織架構(gòu)、操作要求、應(yīng)急方案、數(shù)據(jù)存儲和操作界面等。集裝箱碼頭自動化改造項目不同于新建項目，必須在考慮現(xiàn)有業(yè)務(wù)模式和操作習(xí)慣的前提下滿足自動化操作需求。

（3）系統(tǒng) 碼頭操作系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程操作控制系統(tǒng)等是自動化集裝箱碼頭的控制中樞，主要負(fù)責(zé)作業(yè)任務(wù)的編制和分配、設(shè)備調(diào)度及遠(yuǎn)程控制臺分配等。系統(tǒng)優(yōu)化能夠有效提升碼頭作業(yè)能力;反之，系統(tǒng)功能欠缺可能導(dǎo)致碼頭作業(yè)效率低下，甚至可能造成碼頭作業(yè)中止。

（4）技術(shù) 先進(jìn)的自動化技術(shù)能夠確保碼頭設(shè)備精準(zhǔn)、高效、安全、可靠地執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)出的各項指令，包括目標(biāo)檢測、抓放箱、障礙物檢測和避讓、集卡引導(dǎo)等。

（5）人員 雖然自動化改造的目的是用機(jī)器（包括計算機(jī)）作業(yè)取代或輔助人的體力勞動和腦力勞動，但自動化改造項目的實施卻離不開人員參與。集裝箱碼頭自動化改造項目涉及的人員包括承包方的項目設(shè)計、施工和調(diào)試人員以及碼頭的項目參與人員。人員的能力、經(jīng)驗和態(tài)度直接影響項目進(jìn)程和最終效果。

2 集裝箱碼頭自動化改造項目基本要素之間的關(guān)系

2.1 需求、系統(tǒng)和技術(shù)之間的關(guān)系

需求、系統(tǒng)和技術(shù)三者之間相互作用產(chǎn)生不同的輸出物，對集裝箱碼頭實施自動化改造項目具有指導(dǎo)作用。以下列舉的輸出物僅考慮需求、系統(tǒng)和技術(shù)兩兩相互作用的情況，但實際上，由于集裝箱碼頭自動化改造項目非常復(fù)雜，輸出物往往是多個要素共同相互作用的產(chǎn)物，僅考慮一兩個要素很可能導(dǎo)致輸出物最終無法落地。確定輸出物對于集裝箱碼頭自動化改造項目的順利實施具有重要意義，需要碼頭、承包方及其他相關(guān)單位通力合作，持續(xù)跟蹤并不斷修正，以確保輸出物準(zhǔn)確無誤。

（1）需求與系統(tǒng)相互作用產(chǎn)生的輸出物之一是業(yè)務(wù)流程說明書，主要內(nèi)容包括正常業(yè)務(wù)的操作流程和異常情況的處理流程。以堆場自動化改造為例，業(yè)務(wù)流程說明書應(yīng)當(dāng)包含外集卡進(jìn)提箱、內(nèi)集卡裝卸船、場內(nèi)移箱、同貝位和跨貝位翻箱和倒箱等正常業(yè)務(wù)的操作流程以及設(shè)備故障、任務(wù)更改、任務(wù)取消、系統(tǒng)故障、作業(yè)超時等異常情況的處理流程。

（2）需求與技術(shù)相互作用產(chǎn)生的輸出物之一是作業(yè)模式，涉及全自動化作業(yè)模式、半自動化作業(yè)模式、人工遠(yuǎn)程操作模式和本地操作模式以及各作業(yè)模式對設(shè)備和人員的要求等。

（3）系統(tǒng)與技術(shù)相互作用產(chǎn)生的輸出物之一是自動化機(jī)構(gòu)的工作機(jī)制，包括自動化機(jī)構(gòu)的設(shè)計原理、技術(shù)參數(shù)、運行流程以及自動化機(jī)構(gòu)與其他相關(guān)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的接口文件等。

2.2 目標(biāo)、需求、系統(tǒng)和技術(shù)之間的關(guān)系

（1）在需求不變且技術(shù)沒有重大更新和突破的情況下，通過完善系統(tǒng)功能和優(yōu)化算法提升集裝箱碼頭自動化改造項目實施水平，使項目效果超出預(yù)定目標(biāo)。以堆場自動化改造為例：優(yōu)化設(shè)備調(diào)度算法，將原先按設(shè)備所在區(qū)域進(jìn)行調(diào)度改為按設(shè)備作業(yè)和空閑情況、業(yè)務(wù)類型、作業(yè)飽和度等進(jìn)行調(diào)度，從而提高設(shè)備利用率和堆場作業(yè)效率。

（2）在需求不變且系統(tǒng)沒有重大改進(jìn)的情況下，通過技術(shù)進(jìn)步提升集裝箱碼頭自動化改造項目實施水平，使項目效果超出預(yù)定目標(biāo)。例如，定位技術(shù)和激光掃描技術(shù)的應(yīng)用能夠提高單機(jī)作業(yè)效率，進(jìn)而提高碼頭整體作業(yè)效率。

（3）在需求不變的情況下，系統(tǒng)與技術(shù)的相互促進(jìn)和匹配能夠提升集裝箱碼頭自動化改造項目實施水平，使項目效果超出預(yù)定目標(biāo)。以堆場自動化改造為例：自動抓放箱技術(shù)的成熟使得堆場作業(yè)自動化成為現(xiàn)實，從而為自動移箱、翻箱和倒箱等系統(tǒng)功能升級提供必要條件，最終使碼頭整體作業(yè)效率大幅提高。

（4）在需求不變的情況下，系統(tǒng)與技術(shù)的不匹配可能導(dǎo)致集裝箱碼頭自動化改造項目效果無法達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。例如：集卡定位技術(shù)的缺失或不完善導(dǎo)致集卡調(diào)度系統(tǒng)無法正常使用，進(jìn)而使得集裝箱碼頭自動化改造項目目標(biāo)難以實現(xiàn)。

（5）需求增加導(dǎo)致目標(biāo)提高。隨著項目推進(jìn)和外界環(huán)境改變，業(yè)務(wù)需求可能增加，從而對系統(tǒng)和技術(shù)提出新要求，進(jìn)而使項目目標(biāo)提高。

2.3 人員與其他基本要素之間的關(guān)系

人員負(fù)責(zé)項目的計劃、啟動、執(zhí)行、監(jiān)督和驗收，對目標(biāo)、需求、系統(tǒng)和技術(shù)等基本要素具有決定性影響，進(jìn)而影響項目的最終效果。專業(yè)能力較強(qiáng)、項目經(jīng)驗豐富并且具備鉆研精神的項目人員對項目有正向的推動作用，能夠確保項目質(zhì)量;相反，專業(yè)水平較低、項目經(jīng)驗不足并且缺乏鉆研精神的項目人員難以勝任項目工作，可能導(dǎo)致項目效果無法達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

3 集裝箱碼頭自動化改造項目實施注意事項

（1）立項前 對碼頭自動化改造項目開展深入研究，廣泛考察其他碼頭自動化改造情況，了解項目實施要求;成立項目小組，小組成員覆蓋業(yè)務(wù)、技術(shù)、系統(tǒng)等領(lǐng)域。

（2）立項階段 結(jié)合碼頭自身情況確定合理的項目目標(biāo)，明確并細(xì)化項目范圍、質(zhì)量要求、費用和工期等;結(jié)合碼頭業(yè)務(wù)需求，明確未來自動化作業(yè)的相關(guān)情況，包括作業(yè)類型、交通流向、水平運輸形式、安全要求、相關(guān)操作規(guī)定等，并形成書面文件，以指導(dǎo)后期設(shè)計、施工。

（3）項目實施階段 在招標(biāo)文件中對系統(tǒng)和技術(shù)作出全面、細(xì)致的要求，尤其要明確系統(tǒng)功能和最終效果;技術(shù)方案設(shè)計完成后，必須經(jīng)過反復(fù)論證才能交付現(xiàn)場實施;系統(tǒng)設(shè)計完成后，首先通過實驗室測試，然后通過用戶驗收測試，最后交付現(xiàn)場調(diào)試;在項目實施過程中，如發(fā)現(xiàn)承包方委派人員不符合招標(biāo)文件要求，應(yīng)當(dāng)及時提出更換;持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化項目，做好階段性總結(jié)工作，并形成書面文件，為后期項目實施積累經(jīng)驗。

（編輯：張敏 收稿日期：2019-07-07）