自動化碼頭岸邊集裝箱起重機(jī)特殊作業(yè)系統(tǒng)

陳建明

上港集團(tuán)以色列海法新港碼頭有限公司

1 引言

自動化集裝箱碼頭的計(jì)劃安排、設(shè)備調(diào)度、普通箱裝卸均已實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)，但岸橋軌內(nèi)特種箱裝卸船與艙蓋板作業(yè)仍沿用傳統(tǒng)的人工操作模式。這種人工操作模式會打斷碼頭自動化作業(yè)流程，限制作業(yè)資源配置及調(diào)度能力，影響作業(yè)效率的提升。內(nèi)外集卡上下檔排隊(duì)時需人工核對信息、人工指揮作業(yè)，人工信息核對量大且容易產(chǎn)生碼頭前沿集卡混亂等問題，從而降低生產(chǎn)效率和對外服務(wù)質(zhì)量。通過開發(fā)自動化碼頭岸橋特殊作業(yè)系統(tǒng)，可以完善整個碼頭的自動化流程，使得碼頭智能化程度更高。由系統(tǒng)來調(diào)整軌內(nèi)任務(wù)順序，清晰準(zhǔn)確地將信息推送給作業(yè)人員，便于引導(dǎo)集卡。完善岸橋的自動化流程，減少軌內(nèi)操作過度依賴人工的情況，降低集卡資源占用時間，提升岸橋作業(yè)效率和碼頭自動化程度。

2 系統(tǒng)概述

自動化集裝箱碼頭岸橋特殊作業(yè)系統(tǒng)，基于碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)和岸橋管理系統(tǒng)，對系統(tǒng)各模塊進(jìn)行擴(kuò)展與優(yōu)化，創(chuàng)新性地開發(fā)軌內(nèi)裝卸任務(wù)及調(diào)度邏輯、自動調(diào)整作業(yè)關(guān)序功能、岸橋軌內(nèi)自動化操作功能、外集卡導(dǎo)航APP、內(nèi)集卡調(diào)度功能、艙蓋板作業(yè)功能、手持終端機(jī)功能以及操作界面展示功能，實(shí)現(xiàn)作業(yè)指令自動發(fā)送及調(diào)整、設(shè)備自動執(zhí)行、集卡智能調(diào)度與引導(dǎo)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等。

圖1 系統(tǒng)流程圖

3 系統(tǒng)功能

自動化集裝箱碼頭軌內(nèi)系統(tǒng)功能，主要包括軌內(nèi)裝卸任務(wù)調(diào)度、自動調(diào)整作業(yè)關(guān)序功能、集卡調(diào)度功能、艙蓋板作業(yè)功能、手持終端機(jī)功能以及TOS-WEB操作界面。

3.1 軌內(nèi)裝卸任務(wù)調(diào)度

實(shí)現(xiàn)軌內(nèi)裝卸船自動化指令，需要結(jié)合水平運(yùn)輸機(jī)械(即集卡)的實(shí)時狀態(tài)，因此，新增集卡作業(yè)狀態(tài)的設(shè)置，系統(tǒng)根據(jù)集卡的實(shí)時狀態(tài)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)度岸橋作業(yè)指令的邏輯判斷。

3.1.1 集卡狀態(tài)設(shè)置

(1)在途狀態(tài)。軌內(nèi)任務(wù)發(fā)送后，系統(tǒng)自動分配集卡，此時集卡的狀態(tài)為“在途”狀態(tài)。系統(tǒng)可對“在途狀態(tài)”的軌內(nèi)任務(wù)進(jìn)行作業(yè)關(guān)序的交換。

(2)岸邊狀態(tài)。當(dāng)集卡到達(dá)碼頭岸邊(船頭或船尾等待區(qū)域)后，通過手持終端機(jī)或者界面進(jìn)行“岸邊確認(rèn)”，系統(tǒng)將集卡狀態(tài)置為“岸邊狀態(tài)”。

在國外，綠色建筑的發(fā)展取得了較大的進(jìn)步，同時也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)支持綠色建筑的發(fā)展。如美國于20世紀(jì)70年代首次頒布建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；英國與90年代也制定了綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。說明國外對綠色建筑高度重視。與國外相比，我國綠色建筑的發(fā)展起步較晚，但發(fā)展速度較快，例如，近些年，我國節(jié)能技術(shù)的發(fā)展對綠色建筑的實(shí)施起到了保障作用。與此同時，智能技術(shù)的發(fā)展也對綠色建筑施工起到了積極作用，也使我國綠色建筑逐步取得了突破性發(fā)展?；谀壳叭?qū)G色建筑的發(fā)展情況，綠色建筑將是未來建筑發(fā)展的趨勢，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的必然要求。

(3)車道狀態(tài)。到達(dá)岸橋車道指定位置，通過手持終端機(jī)或者界面進(jìn)行“集卡到位”確認(rèn)，系統(tǒng)將集卡狀態(tài)置為“車道狀態(tài)”。1條作業(yè)路下僅允許有1輛集卡處于“車道狀態(tài)”。

3.1.2 調(diào)度邏輯設(shè)置

(1)普通箱卸船任務(wù)。卸船軌內(nèi)任務(wù)調(diào)度條件，當(dāng)該作業(yè)路下對應(yīng)有1臺空車集卡是岸邊確認(rèn)狀態(tài)，即可調(diào)度卸船軌內(nèi)指令。此時調(diào)度的卸船軌內(nèi)任務(wù)，不綁定集卡號，當(dāng)集卡點(diǎn)擊“集卡到位”后，系統(tǒng)將集卡號和任務(wù)進(jìn)行綁定。

(2)普通箱裝船任務(wù)。軌內(nèi)裝船任務(wù)調(diào)度條件，當(dāng)該作業(yè)路的任務(wù)隊(duì)列第一關(guān)任務(wù)為軌內(nèi)任務(wù)且當(dāng)前任務(wù)的對應(yīng)集卡處于“車道”狀態(tài)。

(3)超限箱任務(wù)。裝卸任務(wù)的條件與普通箱一致，但需要滿足岸橋作業(yè)模式處于“計(jì)劃手動”或“手動”作業(yè)模式。

3.2 自動調(diào)整作業(yè)關(guān)序功能

在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過程中，岸橋作業(yè)的任務(wù)隊(duì)列排序，會根據(jù)作業(yè)情況而發(fā)生變化，若通過船舶控制員人工調(diào)整關(guān)序，則前期相關(guān)操作較多，影響指令發(fā)送的及時性。因此，需要系統(tǒng)自動判斷任務(wù)隊(duì)列作業(yè)關(guān)序的調(diào)整邏輯，減少人工操作的工作量。該功能根據(jù)軌內(nèi)任務(wù)隊(duì)列的作業(yè)順序以及對應(yīng)集卡的作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

3.2.1 軌內(nèi)任務(wù)與自動化任務(wù)

當(dāng)前任務(wù)隊(duì)列的第一關(guān)為軌內(nèi)任務(wù)，但對應(yīng)集卡狀態(tài)處于“在途狀態(tài)”，則系統(tǒng)判定集卡不具備作業(yè)條件，在實(shí)際裝載允許的條件下，與岸橋平臺的自動化任務(wù)進(jìn)行作業(yè)順序的交換，保證岸橋的作業(yè)連續(xù)性。當(dāng)前任務(wù)隊(duì)列中的軌內(nèi)任務(wù)對應(yīng)的集卡處于“岸邊確認(rèn)”狀態(tài)，且已具備提前作業(yè)該任務(wù)的條件，僅由于在岸橋任務(wù)隊(duì)列中的作業(yè)順序相對靠后，則可通過點(diǎn)擊“集卡到位”，觸發(fā)集卡狀態(tài)變成“車道狀態(tài)”，系統(tǒng)自動將該軌內(nèi)任務(wù)提前至作業(yè)關(guān)序第一關(guān)(岸橋正在作業(yè)的任務(wù)除外)。

3.2.2 多個軌內(nèi)任務(wù)處理

當(dāng)岸橋任務(wù)隊(duì)列中存在連續(xù)多個軌內(nèi)任務(wù)時，系統(tǒng)會根據(jù)集卡的“岸邊確認(rèn)”時間的先后，進(jìn)行相應(yīng)作業(yè)順序的調(diào)整，確保岸橋作業(yè)的連續(xù)性。

3.3 集卡調(diào)度功能

岸橋特殊作業(yè)系統(tǒng)通過讀取集卡的具體作業(yè)類型，分配相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)給對應(yīng)集卡，實(shí)現(xiàn)集卡任務(wù)的自動分配功能。

3.3.1 集卡作業(yè)類型

在“集卡控制”的集卡作業(yè)類型中，分為“裝卸”、“轉(zhuǎn)堆”、“岸橋”、“箱區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)”與“所有”5種作業(yè)類型，系統(tǒng)定義集卡當(dāng)前可接受的任務(wù)類型。

3.3.2 集卡調(diào)度分配高低平板的邏輯

由船舶控制員根據(jù)集卡實(shí)際的托架狀態(tài)，在界面中設(shè)置集卡托架狀態(tài)(見圖2)，控制集卡任務(wù)分配的時機(jī)。

圖2 集卡托架狀態(tài)設(shè)置

系統(tǒng)則根據(jù)相應(yīng)的條件，進(jìn)行高低平板集卡的任務(wù)分配，具體分配條件為：普通箱任務(wù)，對應(yīng)分配高平板作業(yè)；超限箱任務(wù)，對應(yīng)分配低平板作業(yè)；油罐箱任務(wù)，對應(yīng)分配高平板作業(yè)。

3.3.3 集卡調(diào)度時間參數(shù)

發(fā)送軌內(nèi)作業(yè)任務(wù)的時間是根據(jù)作業(yè)情況而變化的，若在生成軌內(nèi)任務(wù)的同時就分配任務(wù)給空閑集卡，則會增加集卡的作業(yè)等待時間，從而浪費(fèi)資源。因此，系統(tǒng)提供集卡調(diào)度的時間參數(shù)(見表1)，控制集卡任務(wù)分配的時機(jī)。

表1 集卡調(diào)度時間參數(shù)

3.4 艙蓋板作業(yè)功能

艙蓋板功能主要實(shí)現(xiàn)艙蓋板指令的自動化、岸橋操作信息界面的任務(wù)提示以及岸橋視頻監(jiān)控的自動切換模式功能。

船舶控制員發(fā)送艙蓋板作業(yè)任務(wù)，系統(tǒng)判斷任務(wù)類型后，對任務(wù)隊(duì)列及時進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。在系統(tǒng)調(diào)度的艙蓋板作業(yè)指令執(zhí)行過程中，TOS與ECS之間的指令交互通暢，通過設(shè)備開閉鎖情況以及起升高度判斷條件，自動完成指令；也可提供手動完成按鈕，增加可人工干預(yù)模式。實(shí)時的作業(yè)信息在岸橋遠(yuǎn)程操作界面上展示。

3.5 手持終端機(jī)功能

手持終端可為現(xiàn)場工作人員提供軌內(nèi)任務(wù)的相關(guān)提示信息以及相關(guān)狀態(tài)設(shè)置的功能。

(1)集卡狀態(tài)設(shè)置。通過在手持機(jī)上進(jìn)行集卡狀態(tài)的確認(rèn)，實(shí)時更新集卡的狀態(tài)。

(2)集卡跟車信息。根據(jù)岸橋作業(yè)任務(wù)隊(duì)列，系統(tǒng)判斷軌內(nèi)任務(wù)的先后順序，將作業(yè)信息推送給操作人員，讓操作人員能夠明確當(dāng)前作業(yè)任務(wù)情況。

(3)集卡上檔提示信息。位于岸橋任務(wù)隊(duì)列的第一關(guān)軌內(nèi)作業(yè)任務(wù)，由系統(tǒng)推送上檔提示信息，包括文字信息與語音提示信息，用以提醒軌內(nèi)作業(yè)人員關(guān)注集卡行駛情況、保證及時上檔作業(yè)。

3.6 TOS-WEB操作界面功能

在TOS-WEB操作界面中，將軌內(nèi)作業(yè)信息完整展示，方便遠(yuǎn)程操作員能夠快速、精確地分辨出軌內(nèi)任務(wù)，同時在界面上增加操作功能鍵，讓操作人員可進(jìn)行遠(yuǎn)程輔助控制。

(1)任務(wù)顯示。將集卡的作業(yè)關(guān)號以及空重車狀態(tài)進(jìn)行顯示，方便操作人員掌握目前岸橋作業(yè)以及軌內(nèi)任務(wù)的進(jìn)度。

(2)集卡控制。在集卡控制界面可以設(shè)置軌內(nèi)任務(wù)集卡的作業(yè)類型和當(dāng)前實(shí)時狀態(tài)。

4 結(jié)語

自動化碼頭岸橋特殊作業(yè)系統(tǒng)自運(yùn)行以來，已取得顯著成效：改變崗位工作方式，減少工作量，提升工作效率；實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動化對岸橋特殊作業(yè)的支持，提升單循環(huán)作業(yè)效率；智能分配作業(yè)任務(wù)及發(fā)送作業(yè)指令，提升內(nèi)集卡利用率；實(shí)現(xiàn)作業(yè)信息推送及語音提示，加快信息流轉(zhuǎn)；實(shí)現(xiàn)作業(yè)信息數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計(jì)分析。