分散策劃模式下自動(dòng)化堆場(chǎng)智能選位工藝設(shè)計(jì)與實(shí)施

孫元一

堆場(chǎng)是聯(lián)結(jié)集裝箱碼頭海側(cè)作業(yè)與陸側(cè)作業(yè)的重要節(jié)點(diǎn)，在集裝箱碼頭作業(yè)中發(fā)揮著承上啟下的重要作用，其管理水平和作業(yè)能力直接影響碼頭整體作業(yè)效率。隨著自動(dòng)化技術(shù)在集裝箱碼頭的推廣應(yīng)用，堆場(chǎng)策劃模式及相應(yīng)的作業(yè)工藝也面臨變革和調(diào)整。天津五洲國(guó)際集裝箱碼頭有限公司（以下簡(jiǎn)稱“五洲國(guó)際碼頭”）針對(duì)堆場(chǎng)自動(dòng)化改造需求，將堆場(chǎng)策劃模式由傳統(tǒng)的集中策劃改為分散策劃，并設(shè)計(jì)堆場(chǎng)智能選位工藝，取得良好的實(shí)施效果。

1 五洲國(guó)際碼頭概況

五洲國(guó)際碼頭位于天津港北疆港區(qū)東側(cè)，由煤炭碼頭改建而成。該碼頭岸線全長(zhǎng)1 202 m，前沿水深15.7 m，占地面積35萬(wàn)m2，擁有4個(gè)12萬(wàn)噸級(jí)集裝箱泊位、12臺(tái)岸橋和31臺(tái)軌道吊，可接卸第六代以上集裝箱船舶，年設(shè)計(jì)吞吐能力為150萬(wàn)TEU，是

我國(guó)首個(gè)全部采用軌道吊作業(yè)工藝的數(shù)字化集裝箱碼頭。隨著軌道吊自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展日趨成熟，五洲國(guó)際碼頭結(jié)合智慧港口建設(shè)的政策導(dǎo)向，積極落實(shí)《天津港智慧港口建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃（2017―2019年）》，立項(xiàng)實(shí)施堆場(chǎng)自動(dòng)化改造項(xiàng)目。

2 自動(dòng)化堆場(chǎng)策劃模式選擇

2.1 集中策劃模式與分散策劃模式比較

堆場(chǎng)策劃模式分為集中策劃和分散策劃兩種：集中策劃模式以船舶為策劃單位，將特定船舶的集裝箱集中堆放在固定區(qū)域內(nèi)，待該船舶作業(yè)結(jié)束后再接收下一船舶的集裝箱;分散策劃模式以航線或流向?yàn)椴邉潌挝?，甚至不設(shè)置策劃單位，由系統(tǒng)按集裝箱屬性分配非固定區(qū)域堆放集裝箱。集裝箱碼頭堆場(chǎng)集中策劃模式與分散策劃模式比較見(jiàn)表1。

2.2 自動(dòng)化堆場(chǎng)采用分散策劃模式的必要性和可行性

2.2.1 必要性

（1）軌道吊能夠在一定區(qū)域內(nèi)水平移動(dòng)，但無(wú)法垂直轉(zhuǎn)場(chǎng);因此，在集中策劃模式下，經(jīng)常出現(xiàn)部分設(shè)備作業(yè)繁忙而部分設(shè)備作業(yè)空閑的情況，無(wú)法充分發(fā)揮設(shè)備效能。相比之下，在分散策劃模式下，碼頭操作系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備作業(yè)繁忙程度動(dòng)態(tài)分配作業(yè)指令，從而確保特定時(shí)段內(nèi)設(shè)備作業(yè)任務(wù)相對(duì)均衡。

（2）在集中策劃模式下，海側(cè)作業(yè)和陸側(cè)作業(yè)通常分開(kāi)進(jìn)行，往往存在相互等待的情況，導(dǎo)致作業(yè)效率低下，客戶體驗(yàn)不佳;在分散策劃模式下，堆場(chǎng)作業(yè)資源分散，海側(cè)作業(yè)和陸側(cè)作業(yè)可同時(shí)進(jìn)行，有利于提高作業(yè)效率和優(yōu)化客戶體驗(yàn)。

（3）分散策劃模式采用絕對(duì)分散、相對(duì)集中的選位方法，能夠有效減少自動(dòng)化堆場(chǎng)的作業(yè)瓶頸，避免因作業(yè)資源緊張而產(chǎn)生的堆場(chǎng)選位混亂、作業(yè)效率下降等問(wèn)題。

（4）在分散策劃模式下，碼頭操作系統(tǒng)根據(jù)集裝箱屬性和設(shè)備作業(yè)繁忙程度多點(diǎn)均衡分配作業(yè)指令，從而避免作業(yè)沖突，使堆場(chǎng)作業(yè)井然有序，有利于實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)管理的無(wú)人化。

2.2.2 可行性

在分散策劃模式下，軌道吊大車需要頻繁移動(dòng)，對(duì)安全控制的要求較高。堆場(chǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠確保軌道吊等設(shè)備作業(yè)的精確性和安全性，從而為分散策劃模式的實(shí)施提供有效保障。

3 分散策劃模式下自動(dòng)化堆場(chǎng)智能選位

工藝設(shè)計(jì)

（1）梳理堆場(chǎng)業(yè)務(wù) 梳理并分析堆場(chǎng)作業(yè)流程，以集裝箱選位最均衡、設(shè)備利用率最高、大車移動(dòng)距離最短和翻箱率最低為目標(biāo)，設(shè)計(jì)堆場(chǎng)智能管理架構(gòu)。

（2）多策略協(xié)同 針對(duì)不同場(chǎng)區(qū)、作業(yè)模式和集裝箱屬性設(shè)計(jì)多種選位策略。在選位過(guò)程中，采用多策略同步搜索箱位，計(jì)算并比較所有候選箱位的分值，從中選取分值最高的箱位（即最符合條件的箱位），從而在提高堆場(chǎng)選位效率的同時(shí)，避免人工選位的隨意性。

（3）設(shè)計(jì)翻箱策略 結(jié)合自動(dòng)化堆場(chǎng)的預(yù)翻箱機(jī)制，在考慮進(jìn)口箱堆存時(shí)間和出口箱裝船時(shí)間的基礎(chǔ)上，針對(duì)進(jìn)口箱和出口箱設(shè)計(jì)不同的翻箱策略，確保堆場(chǎng)作業(yè)效率最高。

（4）化解瓶頸因素 針對(duì)作業(yè)沖突、作業(yè)量不均衡、獨(dú)立事件干擾、設(shè)備運(yùn)行距離過(guò)長(zhǎng)等瓶頸因素，設(shè)計(jì)并優(yōu)化相應(yīng)的選位策略。

4 分散策劃模式下自動(dòng)化堆場(chǎng)智能選位工藝實(shí)施

4.1 保障措施

4.1.1 作業(yè)組織

（1）改變作業(yè)組織模式。改變傳統(tǒng)的計(jì)劃驅(qū)動(dòng)調(diào)度的作業(yè)組織模式，建立面向即時(shí)和未來(lái)的作業(yè)組織模式，加強(qiáng)對(duì)海陸側(cè)作業(yè)量和作業(yè)瓶頸的預(yù)判，采取相應(yīng)措施優(yōu)化集疏港流程，從而提前化解瓶頸因素。

（2）進(jìn)出場(chǎng)作業(yè)分區(qū)。按作業(yè)流向劃分，卸船和集港為進(jìn)場(chǎng)作業(yè)，裝船和提箱為出場(chǎng)作業(yè)。為了減少交叉作業(yè)情況下需要考慮的變量，進(jìn)場(chǎng)作業(yè)與出場(chǎng)作業(yè)宜兩兩搭配，即：卸船作業(yè)搭配提箱作業(yè)，并且提箱作業(yè)時(shí)間和空間相對(duì)固定，卸船作業(yè)應(yīng)遷就提箱作業(yè);集港作業(yè)搭配裝船作業(yè)，并且裝船作業(yè)時(shí)間和空間相對(duì)固定，集港作業(yè)應(yīng)遷就裝船作業(yè)。

（3）提高集港作業(yè)的可控性。具體措施包括：適當(dāng)延長(zhǎng)集港窗口期，以平抑集港高峰時(shí)段的作業(yè)負(fù)荷;規(guī)定外部堆場(chǎng)的集港時(shí)段，并確保滿足相應(yīng)時(shí)段的集港作業(yè)需求。

（4）完善提箱預(yù)約規(guī)則。為了避免集卡集中到港提箱，原有的提箱預(yù)約規(guī)則將每個(gè)預(yù)約時(shí)段的長(zhǎng)度設(shè)置為2 h;但從實(shí)際實(shí)施效果來(lái)看，集卡往往在每個(gè)預(yù)約時(shí)段的第1個(gè)0.5 h時(shí)段內(nèi)集中到港，導(dǎo)致卸船作業(yè)不均衡。為解決上述問(wèn)題，五洲國(guó)際碼頭將提箱預(yù)約時(shí)段長(zhǎng)度從2 h縮短為0.5 h，堆場(chǎng)計(jì)劃的單位時(shí)段長(zhǎng)度依然為2 h，預(yù)約提箱配額平均分配至每個(gè)0.5 h時(shí)段內(nèi)，預(yù)約集卡的有效進(jìn)場(chǎng)時(shí)段為預(yù)約進(jìn)場(chǎng)時(shí)點(diǎn)向后延續(xù)2 h。例如：20：00―22：00時(shí)段的預(yù)約提箱配額為20 TEU，則20：00―22：00時(shí)段、20：30―22：30時(shí)段、21：00―23：00時(shí)段、21：30―23：30時(shí)段各分配5 TEU可供預(yù)約。

（5）在提箱作業(yè)中實(shí)施預(yù)翻箱。由堆場(chǎng)策劃員根據(jù)系統(tǒng)提示發(fā)布預(yù)翻箱作業(yè)指令，并由軌道吊結(jié)合實(shí)際作業(yè)情況選擇合適的時(shí)機(jī)自動(dòng)執(zhí)行作業(yè)指令，從而提高堆場(chǎng)提箱作業(yè)效率，縮短集卡在場(chǎng)時(shí)間，減少陸側(cè)作業(yè)對(duì)海側(cè)作業(yè)的干擾。

4.1.2 人員配置

（1）職能轉(zhuǎn)變 集中策劃模式以船舶為中心組織作業(yè)，強(qiáng)調(diào)避免交叉作業(yè);分散策劃模式則以資源為中心組織作業(yè)，強(qiáng)調(diào)場(chǎng)地、設(shè)備等資源的合理調(diào)配。隨著堆場(chǎng)策劃模式由傳統(tǒng)的集中策劃轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒉邉?，堆?chǎng)計(jì)劃職能也相應(yīng)地由微觀指定轉(zhuǎn)變?yōu)楹暧^調(diào)控，即：通過(guò)優(yōu)化集疏港流程平衡海側(cè)作業(yè)與陸側(cè)作業(yè)，充分發(fā)揮場(chǎng)地和設(shè)備等作業(yè)資源的效能，滿足船舶對(duì)作業(yè)資源的動(dòng)態(tài)需求。

（2）崗位設(shè)置 在集中策劃模式下，為了適應(yīng)以船舶為中心的作業(yè)組織安排，以船舶為導(dǎo)向設(shè)置航運(yùn)中控員崗位和其他支撐崗位;在分散策劃模式下，為了適應(yīng)以資源為中心的作業(yè)組織安排，將航運(yùn)中控改為船邊調(diào)度，設(shè)置集卡調(diào)度員、場(chǎng)地調(diào)度員、設(shè)備調(diào)度員等崗位，負(fù)責(zé)合理調(diào)配作業(yè)資源以及平衡海側(cè)作業(yè)與陸側(cè)作業(yè)、重點(diǎn)作業(yè)與一般作業(yè)的關(guān)系，從而充分發(fā)揮作業(yè)資源的整體效能。

4.2 實(shí)施步驟

五洲國(guó)際碼頭根據(jù)自動(dòng)化堆場(chǎng)的場(chǎng)地條件和工藝特點(diǎn)，分階段循序漸進(jìn)地應(yīng)用分散策劃模式：在已完成堆場(chǎng)自動(dòng)化改造的部分場(chǎng)區(qū)，選擇合適的內(nèi)外貿(mào)航線測(cè)試分散策劃模式的應(yīng)用效果;隨著后續(xù)堆場(chǎng)自動(dòng)化改造全部完成，逐步擴(kuò)大分散策劃模式覆蓋的航線和區(qū)域，最終實(shí)現(xiàn)分散策劃模式在自動(dòng)化堆場(chǎng)的全面推廣應(yīng)用。

（1）第一階段：分級(jí)策劃 將集裝箱按照流向分為進(jìn)口箱和出口箱兩大類，再按照裝卸屬性分為五小類，并將選位因素（參數(shù)）分為四級(jí)。

（2）第二階段：進(jìn)出口分區(qū)策劃 將場(chǎng)區(qū)與集裝箱屬性相結(jié)合，并分階段部署智能選位參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各因素之間的平衡。

（3）第三階段：進(jìn)出口全場(chǎng)策劃 對(duì)進(jìn)口箱和出口箱實(shí)行差異式選位處理，確保同場(chǎng)選位不重疊，并調(diào)整智能選位參數(shù)，以同時(shí)滿足海側(cè)和陸側(cè)作業(yè)需求。

（編輯：張敏 收稿日期：2019-09-19）