AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)可行性淺析
——以重慶市果園港為例

石 淼

重慶工商大學(xué)派斯學(xué)院，重慶 400074

為了發(fā)揮集裝箱主通道的作用，增強(qiáng)對(duì)西部地區(qū)集裝箱集聚和輻射能力，果園港要著重全面提升輻射聚集能力，另外，港口作業(yè)運(yùn)行效率也需相應(yīng)提高。因此對(duì)果園港引進(jìn)AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)可行性分析是有必要的。

1 果園港集裝箱物流自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

1.1 完善果園港集裝箱自動(dòng)化

果園港現(xiàn)在開(kāi)通的運(yùn)輸路線有上海中轉(zhuǎn)果園港至南充A、果園港至攀枝花、果園港至西昌、果園港至西安、果園港至青海、果園港至陜西、果園港至甘肅等10多條運(yùn)輸線路。如今運(yùn)往四川、貴州各大鋼廠的鐵礦石、鉻礦石、石油焦等大宗件散貨都選擇在此中轉(zhuǎn)。果園港中轉(zhuǎn)地位的提高，要求港口必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。港口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提速最快速的方法是引進(jìn)AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以提高效率及集裝箱搬運(yùn)精準(zhǔn)度還能夠降低人力搬運(yùn)成本。

AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)雖然優(yōu)勢(shì)明顯，但是如今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，不僅僅要求提速港口發(fā)展還要求控制成本，如何有效的解決果園港在多裝的同時(shí)能夠提速并且減少其中集裝箱的中轉(zhuǎn)是果園港集裝箱物流追求的目標(biāo)之一。

1.1.1 加大裝載量

重慶果園港是長(zhǎng)江中重要的水鐵公樞紐港，是長(zhǎng)江上游航運(yùn)中心的重要載體，是集裝箱、散雜貨、汽車運(yùn)輸?shù)闹修D(zhuǎn)中心，年設(shè)計(jì)通過(guò)能力3000萬(wàn)t、集裝箱200萬(wàn)TEU，果園港多式聯(lián)運(yùn)基地面積1250公頃，依托魚(yú)嘴鐵路貨運(yùn)站形成長(zhǎng)江上游最好的水鐵公聯(lián)運(yùn)樞紐。目前，港口?？考爸修D(zhuǎn)的集裝箱都是為多裝設(shè)計(jì)的。港口的塔吊起重重量為70～80 t（1次三箱左右），若將來(lái)要達(dá)到預(yù)計(jì)的120～140 t，那么實(shí)現(xiàn)多裝的策略勢(shì)在必行。擴(kuò)大相關(guān)設(shè)備的噸位及能力需要依靠提高集裝箱的承重力。搬運(yùn)效率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.1.2 提高裝卸搬運(yùn)效率

果園港如今作為長(zhǎng)江上游的中轉(zhuǎn)港口，滾裝船、集裝箱、火車、汽車在搬運(yùn)時(shí)需要做到節(jié)約時(shí)間，快速完成裝上及卸下任務(wù)。

因此，吊裝設(shè)備的機(jī)電一體化的改造就成了提高裝卸搬運(yùn)效率首先需要解決的問(wèn)題?，F(xiàn)在應(yīng)用到吊裝設(shè)備機(jī)電一體化改造的技術(shù)有自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、管理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的結(jié)合以及對(duì)吊裝等輔助工具的開(kāi)發(fā)利用。

1.1.3 提高搬運(yùn)速度

這里的搬運(yùn)主要指的在港口區(qū)域內(nèi)各個(gè)作業(yè)點(diǎn)與貨場(chǎng)之間的搬運(yùn)活動(dòng)。搬運(yùn)速度是否迅速主要在于港口通道設(shè)計(jì)是否合理，車輛調(diào)度的能力以及搬運(yùn)設(shè)備的水平和人的操作能力。

提高搬運(yùn)的速度需要科學(xué)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，提高調(diào)度的能力以及培養(yǎng)調(diào)度管理人才，最重要的是需要優(yōu)化搬運(yùn)系統(tǒng)，提高搬運(yùn)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，使果園港的搬運(yùn)系統(tǒng)能夠朝著多裝、速度快、性能高的方向發(fā)展。

1.1.4 減少中轉(zhuǎn)次數(shù)

果園港現(xiàn)在中轉(zhuǎn)中存在的主要問(wèn)題是集裝箱需要反復(fù)中轉(zhuǎn)搬運(yùn)，造成了人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。若要減少港口集裝箱的中轉(zhuǎn)次數(shù)，則需要提高物流系統(tǒng)的管理水平，使系統(tǒng)內(nèi)部以及外部實(shí)現(xiàn)一體化的協(xié)同合作。

1.2 加快物流與集裝箱的一體化建設(shè)

（1）統(tǒng)一集裝箱的規(guī)格，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)保持一致。

（2）果園港的碼頭應(yīng)該與?？康募b箱船相適應(yīng)。例如，果園港的集裝箱船一部分需要從甲板的上面通過(guò)岸橋進(jìn)行貨物的卸上卸下；一部分貨物則需運(yùn)用搬運(yùn)設(shè)備在船尾進(jìn)行卸上卸下。因?yàn)檠b卸方式的不同，港口配套的基礎(chǔ)設(shè)施也應(yīng)該不同。

（3）集裝箱裝卸搬運(yùn)設(shè)備與港口貨物相匹配。

（4）集裝箱碼頭的塔吊工作以及輔助工具要與船舶、貨物相匹配。

（5）需要對(duì)果園港的作業(yè)區(qū)、中轉(zhuǎn)區(qū)、發(fā)貨區(qū)、入貨區(qū)做出合理的規(guī)劃，做到節(jié)約成本及人力，減少中轉(zhuǎn)搬運(yùn)次數(shù)，同時(shí)要規(guī)劃好AGV線路，使AGV技術(shù)與港口做到充分配合。

1.3 在果園港推廣集裝箱搬運(yùn)的電子化、信息化技術(shù)

如今技術(shù)革新日新月異，計(jì)算機(jī)技術(shù)在物流發(fā)展中得到了廣泛的運(yùn)用?，F(xiàn)在運(yùn)用到物流系統(tǒng)中的信息化技術(shù)有條形碼技術(shù)、EDI技術(shù)、出入庫(kù)自動(dòng)掃描技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)盤(pán)點(diǎn)技術(shù)等，這為在果園港開(kāi)展AGV自動(dòng)化搬運(yùn)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

1.4 集裝箱搬運(yùn)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、智能化、節(jié)約化

在先前就有專家學(xué)者提出在港口可以實(shí)現(xiàn)AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)港口搬運(yùn)貨物的無(wú)人化、智能化。果園港采用AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)一直沒(méi)有完成主要是受到了技術(shù)以及政府投入的制約，近年來(lái)，政府相關(guān)部門(mén)越來(lái)越重視果園港的經(jīng)濟(jì)地位，并且AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)已經(jīng)成功在多個(gè)港口得到應(yīng)用，如舟山港、上海港、倫敦港、鹿特丹港等。

2 AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)在果園港應(yīng)用的可行性

2.1 AGV的優(yōu)點(diǎn)

2.1.1 智能化

AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)，是應(yīng)用計(jì)算機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，全過(guò)程智能化。在應(yīng)用過(guò)程中能夠做到高效，并且一對(duì)一準(zhǔn)確的完成集裝箱的搬運(yùn)工作；在很大程度上減輕人力負(fù)擔(dān)，節(jié)約人力、物力、財(cái)力；采用AGV技術(shù)能夠使果園港的裝卸搬運(yùn)活動(dòng)更加合理，可以改善工作的環(huán)境，建立港口的物流一體化、科學(xué)文明的活動(dòng)工作方式。

2.1.2 準(zhǔn)確性

AGV的運(yùn)作離不開(kāi)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的應(yīng)用，依靠的是計(jì)算機(jī)編程高級(jí)技術(shù)人才。AGV系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中依靠的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐，數(shù)據(jù)必須百分之百準(zhǔn)確。那么人工參與度就大大降低，減少了主觀能動(dòng)性。人為參與過(guò)多操作是導(dǎo)致集裝箱裝卸搬運(yùn)工出現(xiàn)失誤的主要原因。

2.1.3 協(xié)調(diào)性

AGV技術(shù)因?yàn)橐揽康氖菙?shù)據(jù)支撐，所以它無(wú)法做到獨(dú)立運(yùn)作[1]。它需要與港口的基礎(chǔ)配套相匹配，需要與港口物資的搬運(yùn)線路相匹配以及需要與港口?？康募b箱、門(mén)機(jī)、塔吊相匹配，并且協(xié)調(diào)性與兼容性是密不可分的。AGV與其他的港口控制系統(tǒng)可以進(jìn)行緊密結(jié)合，這樣就容易進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用，具有良好的可操作性，兼容性較強(qiáng)。

2.1.4 特殊性

當(dāng)果園港裝載量增大時(shí)，人工操作就顯得尤其困難，AGV的應(yīng)用可以有效解決場(chǎng)地受限，人力不足的問(wèn)題，并且集裝箱還可以做到在底部托舉集裝箱，使集裝箱搬運(yùn)到準(zhǔn)確的地點(diǎn)，中途降低搬運(yùn)時(shí)的安全隱患。

2.1.5 安全性

AGV的操作過(guò)程依靠的是一套完整的計(jì)算機(jī)編程，在操作過(guò)程中也會(huì)受到嚴(yán)格的管控。工作內(nèi)容包括：機(jī)電PLC邏輯控制、車輛的調(diào)度、交通安排、合理維護(hù)等。這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)比人工手工操作誤差性更小[2]。

2.2 果園港運(yùn)用AGV系統(tǒng)的技術(shù)支持

現(xiàn)在國(guó)際上的集裝箱都有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)：軌道式、輪式、固定式集裝箱吊裝設(shè)備向?qū)I(yè)化、自動(dòng)化發(fā)展；吊運(yùn)輔具配套也更加完善，可以運(yùn)用到多種規(guī)格的集裝箱中。通過(guò)發(fā)展高新技術(shù)，提高機(jī)械化水平，搬運(yùn)的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。港口物流系統(tǒng)的完善離不開(kāi)電子化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐，系統(tǒng)的運(yùn)作也需要信息網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，因此新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備都在不斷地推陳出新。

這些新技術(shù)都是實(shí)現(xiàn)果園港集裝箱搬運(yùn)自動(dòng)化的前提，是提高港口貨物裝卸搬運(yùn)效率的基礎(chǔ)。

3 在果園港開(kāi)展AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)面臨的問(wèn)題

3.1 技術(shù)挑戰(zhàn)

AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)可以運(yùn)用到的很多牽引技術(shù)，不同的牽引技術(shù)根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)可以運(yùn)用到不同的港口設(shè)施當(dāng)中。主要技術(shù)如下：

（1）激光導(dǎo)引。這項(xiàng)技術(shù)在操作過(guò)程中要求掃描環(huán)境較好，不然會(huì)影響激光掃描的準(zhǔn)確度。因?yàn)楣麍@港在設(shè)計(jì)時(shí)場(chǎng)地較寬闊，同時(shí)集裝箱擺放時(shí)為了節(jié)約場(chǎng)地，需要密集擺放，這種形式會(huì)遮擋高處。由于沒(méi)有安裝固定的反射區(qū)域，只能從下面部分進(jìn)行掃描。

（2）視覺(jué)AGV導(dǎo)引。視覺(jué)AGV的導(dǎo)引是通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別工作環(huán)境中預(yù)先設(shè)置好的導(dǎo)引路徑，已獲取小車與路徑的偏差來(lái)控制AGV的行駛方向。雖然這項(xiàng)技術(shù)方便快捷，但是由于硬件及軟件技術(shù)不成熟，該技術(shù)在目前的環(huán)境還不太適用。

（3）慣性導(dǎo)引。現(xiàn)在很多港口、碼頭都應(yīng)用慣性導(dǎo)引技術(shù)。果園港若要運(yùn)用此技術(shù)必須解決如何在地面布置修建校正道路路徑的工程問(wèn)題，而且AGV行駛速度高，導(dǎo)引裝置以及控制能力必須要準(zhǔn)確度高，做到易控制。

（4）直接導(dǎo)引。直接導(dǎo)引技術(shù)也是近年廣泛學(xué)者探討的方法之一。但是準(zhǔn)確性有待考證。它是指將既定的路線存儲(chǔ)到AGV的控制系統(tǒng)當(dāng)中，AGV就會(huì)按照這個(gè)路徑行駛，在行駛過(guò)程中通過(guò)自動(dòng)識(shí)別偏差，實(shí)現(xiàn)正確導(dǎo)引和精準(zhǔn)定位。

（5）復(fù)合導(dǎo)引技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是指將兩種或兩種以上的不同導(dǎo)引技術(shù)結(jié)合起來(lái)，適用較多復(fù)雜的港口環(huán)境。

3.2 港口環(huán)境

果園港是一個(gè)露天集裝箱港口，集裝箱物流都是在室外進(jìn)行的，自然條件比較惡劣，那么AGV小車在設(shè)計(jì)時(shí)，它的結(jié)構(gòu)、車型，相應(yīng)的配套基礎(chǔ)設(shè)施都要適應(yīng)這種惡劣的天氣環(huán)境。

港口物流在作業(yè)過(guò)程中往往是比較復(fù)雜的，對(duì)AGV的引導(dǎo)，對(duì)港口基礎(chǔ)設(shè)施、人員培訓(xùn)、車輛的適用都提出了更高的規(guī)范性的要求。

3.3 經(jīng)濟(jì)成本

AGV技術(shù)是集光、機(jī)、點(diǎn)于一體的高科技產(chǎn)品[3]。需要技術(shù)過(guò)硬以及相關(guān)技術(shù)要求和配套也要配合。所以從整體規(guī)劃上來(lái)看需要一體化、系統(tǒng)化、高科技化。果園港因?yàn)楝F(xiàn)在承擔(dān)的事長(zhǎng)江中上游中轉(zhuǎn)的重任，對(duì)于港口提速，中轉(zhuǎn)效率提高的需要迫在眉睫。所以發(fā)展AGV技術(shù)，需要政府的大力投入。前期的投入雖然過(guò)多，但是長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)的操作成本是很低的。同時(shí)也需要培養(yǎng)AGV應(yīng)用的實(shí)用性人才，來(lái)配合港口物流的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)外許多大型的用于中轉(zhuǎn)的港口都在積極采用AGV技術(shù)，用以提高港口集裝箱搬運(yùn)效率，從而提高港口中轉(zhuǎn)速度。果園港通過(guò)運(yùn)用合理的AGV技術(shù)，不僅可以減少工作人員以及港口的搬運(yùn)設(shè)備數(shù)量，還可以規(guī)范港口的作業(yè)環(huán)境，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，在降低成本的同時(shí)可以提高工作效率。

果園港的集裝箱物流在這幾年得到了快速發(fā)展，吞吐量居西南地區(qū)首位，港口的基礎(chǔ)設(shè)施，配套設(shè)施等都已經(jīng)初步具備了發(fā)展AGV技術(shù)的條件。AGV在洋山港的運(yùn)用已初具規(guī)模，為了縮短果園港和沿海港口的差距，建議在果園港試點(diǎn)試行。

國(guó)外港口的集裝箱自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)的發(fā)展對(duì)果園港未來(lái)的規(guī)劃具有重要的指導(dǎo)作用，果園港的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)劃人員應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到AGV技術(shù)對(duì)今后港口的發(fā)展會(huì)起到的推動(dòng)作用。