智能港口码头的发展与挑战

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       一、发展概述
    目前，全球有32个自动化集装箱码头建成,见表1。从上世纪80年代中期开始，自动化学科技术的进步使得欧洲和日本的港口率先规划尝试建设自动化集装箱码头。就全球范围来看，世界上第一个自动化集装箱码头在1993年荷兰鹿特丹港的ECT码头投入运行，接着是英国伦敦港、日本川崎港、新加坡港、德国汉堡港等相继建成全自动化或半自动化（仅堆场自动化）的集装箱码头。但受全球经济波动和财政政策的影响，自动化集装箱码头发展曾一度陷入了停滞状态。
    二、外因分析
   实际上，自动化引发的“机器换人”已经成为全产业转型升级发展的时代潮流，港口行业也概莫能外。首先，只要风险控制得当，实现自动化没有实质性的技术风险，并能降低成本和风险。实际上，近10年来，国内沿海港口行业劳动力越来越短缺，人力成本飙升，同时港口自动化技术逐步成熟，设施成本逐渐下降。此消彼长，集装箱自动化码头发展在经历了漫长的阶段之后条件已经变得相当成熟，设备的自动化技术已经相当可靠。其次，港口行业环保要求越来越高。环保理念在港航领域不断深入人心并付诸于实施，随着信息技术的不断发展，自动化集装箱码头在应用方面有所突破已是大势所趋。在机器换人、节能环保的时代大背景下，集装箱自动化码头发展还受到船舶大型化、航运联盟常态化两个关键外部因素的影响。
    三、内因分析
    除了外部因素的压力之外，整个沿海港口行业内部经过了改革开放以来30多年的快速发展之后，也积累了大量问题造成集装箱码头行业发展的瓶颈和桎梏，需要通过自动化来做进一步根本解决。
    1．码头运营安全劣于普通行业标准。润海堆场的灾难性的后果让世人不寒而栗。需要如何从根本上改革？首先要从集装箱码头的运营安全管理问题着手，就目前来看，集装箱自动化码头提供了一种可行的模式。人机分离、智能化远程操控、无人化堆场等理念，对于改进目前严峻的行业安全标准具有实际意义。
    2．大规模运营复杂性。实际上，现有的集装箱码头管理系统（CTOS），包括：中央调度、运输调度、场地轮胎吊、岸桥、集卡等系统，大规模运营已经初具雏形，今后发展趋势是复杂性将大大增加。如果没有自动化作为支撑，难以想象怎样来大大提高码头总体的资源利用率。比如：桥吊与桥吊之间的间隔距离缩小，安全管理难度大大增加，港口作业人员大量减少，同时还大大提高工作效率，运营成本还大大下降。
    3.现有码头升级与空间限制。比较突出的问题是，单纯依靠增加机械来提高码头处理能力的想法已经难以延续，可以想象1个400 m长的泊位，能够以每艘船舶配备4台起重机装卸6000TEU的集装箱船。但是，然而按照这个标准，你还能想象同样的作业模式被要求取代以每艘船舶配备12台起重机在该泊位上进行15000TEU船舶的操作吗？并在同一时间完成的交换装卸平均往返次数大约为原先2.6倍，按照目前集装箱码头安全规则，这显然是不可能的。
    4.港口交通拥堵沉疴难治。一旦产业链条上的某一环节出现梗阻，就会影响全局，拥堵就很难避免。理论上来说，新式岸桥可以达到每起重机每小时80～100TEU的装卸箱量。然而，常规的集卡水平运输作业的工作效率明显太低，装卸和转运的衔接就成为瓶颈，还有堆场翻倒箱、龙门吊和水平运输之间的衔接等都是大问题。更进一步来说，港口拥堵使工作量积压，工作量的激增导致效率降低，继而导致港口拥堵。拥堵又加了货物的积压，港口更加拥堵，形成恶性循环，并且带来一系列的安全和管理隐患。
    其实，除了上述原因以外，我国沿海集装箱码头在经历了1998—2008年的“十年高速增长期”以后，目前普遍面临着现有集卡社会外包模式弊端逐步凸显、单泊位集装箱平均操作能力的提高空间越来越有限、利润增长率下降、管理成本上升等问题。这些都需要通过新的装卸工艺流程的引入，以及现有装卸组织模式改革提高生产率，来从港口组织内部从根本上加以解决。这种情况下，借助自动化集装箱码头的升级改造就成为各大智能港口码头内在的需求。
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