集裝箱裝卸工藝系統(tǒng)優(yōu)化方案的研究

1、集裝箱裝卸工藝系統(tǒng)優(yōu)化方案的研究上港集團(tuán)裝卸工藝系統(tǒng)的應(yīng)用分析與革新上海國(guó)際港務(wù)(集團(tuán)股份有限公司振東集裝箱碼頭分公司于慧婷1綜合概述港口裝卸工藝的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)港口生產(chǎn)中貨物位移的方法,是貨物的換裝過(guò)程抽象性的描述,其物質(zhì)表象就是港口裝卸機(jī)械化系統(tǒng)。具體的說(shuō)就是按照一定的勞動(dòng)組織形式、運(yùn)用裝卸機(jī)械及其配套工具(或稱(chēng)機(jī)械化系統(tǒng)等物質(zhì)手段,遵照規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,完成貨物在不同運(yùn)輸方式之間的換裝作業(yè)過(guò)程。集裝箱裝卸工藝是指裝卸集裝箱的方法。集裝箱裝卸工藝決定碼頭裝卸機(jī)械設(shè)備、碼頭裝卸生產(chǎn)作業(yè)組織和勞動(dòng)生產(chǎn)率。隨著我國(guó)集裝箱吞吐量的突飛猛進(jìn),國(guó)內(nèi)一些港口出現(xiàn)了硬件設(shè)施跟不上發(fā)展速度的情況。許多港口碼

2、頭致力于內(nèi)部挖潛,尤其是研究如何突破傳統(tǒng)裝卸工藝系統(tǒng)的瓶頸,這使得通過(guò)裝卸工藝的應(yīng)用和革新來(lái)提高集裝箱港口的綜合效率成為了值得研究的課題。本文主要研究了上海港集裝箱碼頭的裝卸工藝內(nèi)容,以及如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)行工藝革新的實(shí)踐,從而使裝卸效率全面提高。研究背景裝卸工藝是港口生產(chǎn)的方法港口編制作業(yè)計(jì)劃,采取相應(yīng)的對(duì)策和組織現(xiàn)場(chǎng)裝卸生產(chǎn),都要以一個(gè)事先研究和編制的裝卸工藝方案為依據(jù)。在研究和制定裝卸工藝中,對(duì)所須配置的人力和機(jī)械,使用什么裝卸工具,以及采取怎樣的工藝流程和操作方法,甚至連各個(gè)工序之間能力的平衡,都要經(jīng)過(guò)科學(xué)的分析與計(jì)算。否則,會(huì)降低裝卸效率,影響生產(chǎn)定額的完成。裝卸工藝是港口建設(shè)設(shè)計(jì)和選用裝卸

3、機(jī)械機(jī)型的重要依據(jù)規(guī)劃一個(gè)港口和建造一個(gè)碼頭,在貨種和靠泊船型確定以后,首要的是考慮采用什么樣的裝卸工藝方案,這不僅影響今后的生產(chǎn)規(guī)程,更是日常裝卸賴(lài)以正常進(jìn)行的基本條件,同時(shí)也涉及如何最大限度地發(fā)揮港口(泊位的經(jīng)濟(jì)效益等問(wèn)題。裝卸工藝是提高港口裝卸效益的組織工作基礎(chǔ)和技術(shù)保證不同的工藝方案,體現(xiàn)了不同的生產(chǎn)水平。比如,采用專(zhuān)業(yè)化方式裝卸比非專(zhuān)業(yè)化方式效率高等。港口裝卸工藝的選擇直接決定了港口企業(yè)的裝卸效益。裝卸工藝是保證生產(chǎn)安全質(zhì)量的基礎(chǔ)任何裝卸過(guò)程,都必須具有完整合理的裝卸工藝規(guī)程,它是通過(guò)對(duì)人、機(jī)、貨物、方法、環(huán)境5大因素的控制要求來(lái)達(dá)到目的。所以,按裝卸工藝規(guī)程來(lái)操作,一般就可確保生產(chǎn)

4、的安全質(zhì)量。研究對(duì)象裝卸工藝的基本內(nèi)容根據(jù)港口裝卸工藝在港口裝卸作業(yè)中所起的作用,其內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:1裝卸機(jī)械設(shè)備類(lèi)型的選擇和裝卸工屬具的選用設(shè)計(jì);2裝卸工藝流程的合理化;3貨物在運(yùn)輸工具和庫(kù)場(chǎng)上的合理配置和堆碼;4采用先進(jìn)的操作方法;5制定和完善裝卸工藝操作規(guī)程。裝卸工藝過(guò)程的分析裝卸工藝過(guò)程的實(shí)現(xiàn)既包括裝卸作業(yè)的操作方法、作業(yè)順序,又包括作業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及維護(hù)工藝紀(jì)律的生產(chǎn)組織程序。它是貨物從一種運(yùn)輸工具換裝到另一種運(yùn)輸工具上所完成的換裝作業(yè)過(guò)程。在港口常見(jiàn)的裝卸工藝過(guò)程有:1 車(chē)庫(kù)場(chǎng) 船2 船 駁船 車(chē)3 車(chē) 庫(kù)場(chǎng) 車(chē) 船4 車(chē) 船5 船 船(海船、江船、駁船為了研究和分析

5、的目的,對(duì)裝卸工藝過(guò)程還可以劃分為若干個(gè)相互平行的單純過(guò)程:1 操作過(guò)程:貨物位移的基本過(guò)程;2 勞動(dòng)過(guò)程:這是以裝卸工人參加裝卸工藝過(guò)程所決定的,研究工人在各環(huán)節(jié)的勞動(dòng)強(qiáng)度;3 機(jī)械運(yùn)行過(guò)程:研究各種機(jī)械的運(yùn)行規(guī)律;4 工屬具的循環(huán)周轉(zhuǎn)過(guò)程;研究裝卸工屬具的運(yùn)用狀況、周轉(zhuǎn)過(guò)程。2 目前典型的集裝箱碼頭裝卸工藝系統(tǒng)集裝箱碼頭的裝卸工藝系統(tǒng)有很多種,如底盤(pán)車(chē)系統(tǒng)(Trailer Chassis System 、跨運(yùn)車(chē)系統(tǒng)(Straddle Carrier System、輪胎式龍門(mén)起重機(jī)系統(tǒng)(Rubber-tired Transtainer System、軌道式龍門(mén)起重機(jī)系統(tǒng)(Rail Mount

6、ed Transtainer System、叉車(chē)系統(tǒng)(Fork Lift System和正面吊運(yùn)機(jī)系統(tǒng)(Front-handling Mobile Crane System等。但在決定采用何種裝卸工藝方式時(shí),應(yīng)取決于以下因素:1 預(yù)定年裝箱量的大小;2 所需土地面積的可能性;3 集裝箱船的裝載量和到港頻率;4 投資的可能性;5 場(chǎng)地上作業(yè)效率的高低;6 集裝箱內(nèi)陸集疏運(yùn)的方式;7 集裝箱損壞率的高低;8 裝卸機(jī)械的維修費(fèi)用;9 碼頭作業(yè)的靈活性;10 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)的要求。綜合上述因素考慮,目前上海港的集裝箱碼頭多采用裝卸橋輪胎式龍門(mén)起重機(jī)裝卸工藝。裝卸橋輪胎式龍門(mén)起重機(jī)的工藝流程裝卸橋輪胎式

7、龍門(mén)起重機(jī)工藝流程圖如下圖1所示: 圖1 裝卸橋輪胎式龍門(mén)起重機(jī)工藝流程圖裝卸橋輪胎式龍門(mén)起重機(jī)工藝方案的主要優(yōu)點(diǎn)此工藝方案的主要優(yōu)點(diǎn)有:1場(chǎng)地的利用率高。輪胎式龍門(mén)起重機(jī)可在一個(gè)箱區(qū)堆放30個(gè)集裝箱,且箱與箱之間間隙較小,使堆場(chǎng)面積得到有效的利用;2堆場(chǎng)鋪面費(fèi)用較少。堆場(chǎng)除輪胎式龍門(mén)起重機(jī)的通行道路需特殊加強(qiáng)外,其余只需滿(mǎn)足集裝箱半掛車(chē)輪壓要求即可,相對(duì)跨運(yùn)車(chē)系統(tǒng),減少了場(chǎng)地鋪面建造費(fèi)用;3設(shè)備操作較簡(jiǎn)單,對(duì)工人只需中等技術(shù)水平的操作培訓(xùn);4相對(duì)于跨運(yùn)車(chē)系統(tǒng),對(duì)集裝箱的損壞機(jī)會(huì)較少;5輪胎式龍門(mén)起重機(jī)采用900轉(zhuǎn)向和定軸轉(zhuǎn)向,占用通道面積較小;6與軌道式龍門(mén)起重機(jī)相比,不受軌道的限制,可從一

8、個(gè)箱區(qū)轉(zhuǎn)移至另一個(gè)箱區(qū)作業(yè);7可采用直線(xiàn)行走自動(dòng)控制裝置,實(shí)行行走軌道自動(dòng)控制,并可采用計(jì)算機(jī)控制,易于實(shí)現(xiàn)集裝箱裝卸作業(yè)自動(dòng)化。裝卸橋輪胎式龍門(mén)起重機(jī)工藝方案的主要缺點(diǎn)此工藝方案的主要缺點(diǎn)有:1相對(duì)于跨運(yùn)車(chē)系統(tǒng),該系統(tǒng)的靈活性不夠。雖然可進(jìn)行跨箱區(qū)作業(yè),但移動(dòng)的耗時(shí)較長(zhǎng);2由于龍門(mén)起重機(jī)的跨距大,堆垛層數(shù)高,故提取集裝箱較困難,倒垛率較高;3輪胎式龍門(mén)起重機(jī)需配備集裝箱拖運(yùn)車(chē)承擔(dān)水平運(yùn)輸,增加了作業(yè)環(huán)節(jié);4初始投資也較高,每臺(tái)岸邊集裝箱裝卸橋需配備4臺(tái)以上的龍門(mén)起重機(jī),而輪胎式龍門(mén)起重機(jī)的造價(jià)高,使碼頭的固定成本增加。裝卸橋輪胎式龍門(mén)起重機(jī)工藝方案適用的碼頭輪胎式龍門(mén)起重機(jī)系統(tǒng)適用于陸地面積

9、較小的碼頭。目前我國(guó)大部分集裝箱碼頭采用這種工藝系統(tǒng)。3上海港集裝箱碼頭裝卸工藝系統(tǒng)分析下面就以上港集團(tuán)振東分公司為例分析集裝箱碼頭的裝卸工藝。該集裝箱碼頭位于上海浦東新區(qū)北側(cè)的長(zhǎng)江西岸,西距吳淞口約6公里,東距長(zhǎng)江入海口約85公里。陸域面積1.6343平方公里,泊位水深為-13.5米,岸線(xiàn)總長(zhǎng)1564.7米,可同時(shí)停泊5艘第5代集裝箱船,堆場(chǎng)面積合計(jì)0.75平方公里,設(shè)計(jì)年吞吐能力100萬(wàn)TEU。該碼頭采用的裝卸工藝系統(tǒng)是典型的輪胎式龍門(mén)起重機(jī)系統(tǒng)。工藝流程工藝流程如圖2所示。 圖2外二期裝卸工藝流程圖上港集團(tuán)振東分公司主要采用裝卸橋輪胎式龍門(mén)起重機(jī)工藝方案。由于輪胎式龍門(mén)起重機(jī)不能直接與裝

10、卸橋配合交接集裝箱,所以此方案還需配備牽引車(chē)掛車(chē)。即在碼頭前沿與堆場(chǎng)之間,前方堆場(chǎng)與后方堆場(chǎng)之間,堆場(chǎng)與貨運(yùn)站之間需要牽引車(chē)掛車(chē)作水平搬運(yùn)集裝箱之用。機(jī)械配備情況分析集裝箱裝卸橋碼頭前沿共有5個(gè)集裝箱泊位,配備有17臺(tái)岸邊集裝箱裝卸橋承擔(dān)船舶的裝卸工作。其中9臺(tái)的額定起重量為30.5噸,起升高度37米,外伸距35米;8臺(tái)的額定起重量為30.5噸,起升高度45米,外伸距38米?？赏瓿傻谖宕b箱船的裝卸工作。上港集團(tuán)振東分公司在2003年的集裝箱吞吐量目標(biāo)是確保300萬(wàn)TEU,2006年的目標(biāo)是確保500萬(wàn)。按照計(jì)算公式:P t=nP L式中:Pt集裝箱碼頭泊位年通過(guò)能力;PL每臺(tái)岸邊集裝箱裝

11、卸橋年裝卸能力n岸邊集裝箱裝卸橋配備臺(tái)數(shù),2003年為17臺(tái),2006年為25臺(tái)如果要確保300萬(wàn)TEU的吞吐量,裝卸橋單機(jī)年裝卸能力必須達(dá)到17.6*104TEU,如果要力爭(zhēng)500萬(wàn)TEU的吞吐量,裝卸橋單機(jī)年裝卸能力必須達(dá)到20*104TEU。設(shè)計(jì)的臺(tái)時(shí)效率在20TEU/h30TEU/h,分別比較2003年與2006年的數(shù)據(jù),裝卸效率提高了12%。輪胎式龍門(mén)起重機(jī)上港集團(tuán)振東分公司堆場(chǎng)輪胎式龍門(mén)起重機(jī)按6列集裝箱和1條集裝箱卡車(chē)通道設(shè)計(jì),因此跨距為23.47m。同時(shí)機(jī)型采用“堆四過(guò)五”,輪胎吊起升高度為18.1米(軌面以上/軌面以下。主要裝卸設(shè)備技術(shù)性能參數(shù)如下表:表1 輪胎吊技術(shù)性能參數(shù)

12、表 根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需機(jī)械數(shù)量的計(jì)算公式:N =Q操/(T營(yíng)*f*P時(shí)式中:Q操營(yíng)運(yùn)期內(nèi)所能完成需要的操作量(TEU;P時(shí)裝卸機(jī)械作業(yè)臺(tái)時(shí)效率(TEU/臺(tái)時(shí);T營(yíng)集裝箱碼頭營(yíng)運(yùn)期,一般T營(yíng)=365*24=8760h;f裝卸機(jī)械利用系數(shù);N裝卸工藝系統(tǒng)工序所需機(jī)械臺(tái)數(shù)。上港集團(tuán)振東分公司2003年在冊(cè)的輪胎吊為59臺(tái),2006年達(dá)到80臺(tái),如果要完成2003年的5974320TEU與2006年的8749976TEU的操作任務(wù),根據(jù)公式計(jì)算,其臺(tái)時(shí)效率必須分別達(dá)到25TEU/臺(tái)與40TEU/臺(tái)時(shí)以上才可滿(mǎn)足,而其設(shè)計(jì)臺(tái)時(shí)效率僅為15TEU/h,雖然本港的輪胎吊使用效率均已超出其設(shè)計(jì)能力,但3年內(nèi),輪

13、胎吊使用效率提高了37.5%。牽引車(chē)掛車(chē)牽引車(chē)掛車(chē)主要承擔(dān)碼頭前沿與堆場(chǎng)內(nèi)不同箱區(qū)之間的集裝箱水平拖運(yùn)。而碼頭堆場(chǎng)一般使用的拖掛車(chē)要求回轉(zhuǎn)半徑小、機(jī)動(dòng)靈活、視線(xiàn)好,故多采用平頭式半拖掛車(chē)。這種車(chē)型的優(yōu)點(diǎn)是司機(jī)室短,視線(xiàn)好轉(zhuǎn)彎半徑小,并且全長(zhǎng)較短,驅(qū)動(dòng)力大,倒車(chē)轉(zhuǎn)向靈活,安全可靠。上港集團(tuán)振東分公司2003年在冊(cè)牽引車(chē)掛車(chē)為95臺(tái),2006年為144臺(tái),如果要完成2003年度5,974,320TEU的任務(wù),在裝卸機(jī)械利用系數(shù)為0.5的情況下,根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需機(jī)械數(shù)量的公式計(jì)算,其臺(tái)時(shí)效率達(dá)到14.3TEU/ 臺(tái)時(shí),2006年其臺(tái)時(shí)效率達(dá)到13.87TEU/ 臺(tái)時(shí),而設(shè)計(jì)臺(tái)時(shí)效率為15TEU/h,

14、因此3年來(lái)本港的牽引車(chē)掛車(chē)在機(jī)械配置得到了逐步改善的情況下,不僅確保了裝卸效率,也有效控制了港口擁堵,達(dá)到了質(zhì)與量的平衡。空箱堆高車(chē)上港集團(tuán)振東分公司所使用的空箱堆高車(chē)是采用側(cè)面起吊方式起吊,它比較適合短距離搬運(yùn)和車(chē)輛的裝卸作業(yè)。它具有機(jī)動(dòng)靈活、通用性好、應(yīng)用廣泛、性能可靠、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也存在著回轉(zhuǎn)半徑大、維修復(fù)雜、損壞率較高的缺點(diǎn)。因?yàn)槠溲b卸集裝箱時(shí)的穩(wěn)定性較差,故適合空箱堆場(chǎng)使用。上港集團(tuán)振東分公司2003年在冊(cè)的空箱堆高車(chē)為6臺(tái),2006年達(dá)到13臺(tái),根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需機(jī)械數(shù)量的計(jì)算公式,如果要完成2003年度1,006,970TEU的任務(wù)、2006年1,797,023TEU的任

15、務(wù),在裝卸機(jī)械利用系數(shù)為0.5的情況下,其臺(tái)時(shí)效率2003年必須達(dá)到38TEU/臺(tái)時(shí),而2006年必須達(dá)到31.6TEU/臺(tái)時(shí),因空箱堆高車(chē)的設(shè)計(jì)臺(tái)時(shí)效率僅為25TEU/h,雖然3年來(lái)本港的空箱堆高車(chē)的使用已超出其設(shè)計(jì)能力,但已在機(jī)械配置上得到了大幅度改善,并從堆高車(chē)的使用穩(wěn)定性上給予了較多考慮。正面吊上港集團(tuán)振東分公司在危險(xiǎn)品箱區(qū)和查驗(yàn)箱區(qū)主要采用正面吊進(jìn)行裝卸作業(yè)。2003年在冊(cè)的正面吊為2臺(tái),2006年達(dá)到4臺(tái),如果要完成2003年度危險(xiǎn)品箱51,977TEU和查驗(yàn)箱160,574TEU的任務(wù),總計(jì)212,551TEU,根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所需機(jī)械數(shù)量的計(jì)算公式,在裝卸機(jī)械利用系數(shù)為0.5的情況

16、下,其臺(tái)時(shí)效率必須達(dá)到25TEU/臺(tái)時(shí)以上,而2006年僅為11.5TEU/臺(tái)時(shí),正面吊的設(shè)計(jì)臺(tái)時(shí)效率為15TEU/h,因此本港的正面吊使用情況在3年中得到了大大改善。堆場(chǎng)情況分析堆場(chǎng)通過(guò)能力堆場(chǎng)通過(guò)能力,是指碼頭堆場(chǎng)一年內(nèi)的通過(guò)能力,可以用堆場(chǎng)的周轉(zhuǎn)吞吐量來(lái)反應(yīng)。計(jì)算公式:式中:P=Q堆T營(yíng)/(t堆K不P堆堆場(chǎng)年通過(guò)能力。Q堆堆場(chǎng)一次堆存量,就是堆場(chǎng)容量。從理論上計(jì)算,堆場(chǎng)容量為85,396TEU。但是,在實(shí)際操作中,從堆場(chǎng)作業(yè)安全的角度以及作業(yè)時(shí)翻箱操作的要求考慮,對(duì)集裝箱堆放的層高往往給予的有效限制。因此,按當(dāng)前實(shí)際的堆存方式計(jì)算,堆場(chǎng)的實(shí)際容量為79,314 (包括A1、A2的空箱箱區(qū)

17、和查驗(yàn)箱區(qū)TEU。堆存高度系數(shù),堆兩層以上取值為0.8。(注:選用輪胎吊重箱堆場(chǎng)堆四層高 T營(yíng)堆場(chǎng)營(yíng)運(yùn)期(日歷天數(shù)。t堆集裝箱平均堆存期(天。K不堆場(chǎng)工作不平衡系數(shù),它反映堆場(chǎng)工作及出、入庫(kù)集裝箱保管不平衡情況,該數(shù)值與集裝箱到、發(fā)、船舶到港、生產(chǎn)管理水平、堆存期的長(zhǎng)短等因素有關(guān),一般取值1.2。根據(jù)上述公式計(jì)算,2003年、2006年1-8月份堆場(chǎng)的實(shí)際通過(guò)能力如表2-1所示。表2-1 上海港2003年1-8月份堆場(chǎng)實(shí)際通過(guò)能力 表2-2 上海港2006年1-8月份堆場(chǎng)實(shí)際通過(guò)能力 上表計(jì)算過(guò)程中使用的堆場(chǎng)不平衡系數(shù)K是以“年”為計(jì)算基礎(chǔ),因此計(jì)算過(guò)程中可能存在略微誤差。從1-8月份的碼頭吞

18、吐量情況來(lái)看,堆場(chǎng)的通過(guò)能力基本能滿(mǎn)足碼頭的實(shí)際通過(guò)能力的需要。當(dāng)然,上述計(jì)算基于1-8月份的平均堆存期,沒(méi)有按各個(gè)月的平均堆存期來(lái)計(jì)算,若平均堆存期縮短,集裝箱周轉(zhuǎn)再快些,碼頭堆場(chǎng)的通過(guò)能力會(huì)更大。注:上海集裝箱碼頭吞吐能力及對(duì)策措施2001-2005(上海港務(wù)局、上海海運(yùn)學(xué)院2001 年12月上海港集裝箱碼頭機(jī)械配置研究(上海港務(wù)局技術(shù)處2000年3月交通部港口工程技術(shù)規(guī)范(1987堆場(chǎng)利用率就碼頭堆場(chǎng)而言,保持一個(gè)合理的堆場(chǎng)利用率是十分必要的,因?yàn)楹侠淼亩褕?chǎng)利用率,能滿(mǎn)足堆場(chǎng)內(nèi)集裝箱的合理周轉(zhuǎn),是滿(mǎn)足船舶裝卸的先決條件。其計(jì)算公式為:K利=(Q*K不*t停*S / (T營(yíng)*E式中:K利堆

19、場(chǎng)利用率;E所需堆場(chǎng)面積Q吞吐量;K不堆場(chǎng)工作不平衡系數(shù),它反映堆場(chǎng)工作及出、入庫(kù)集裝箱保管不平衡情況,該數(shù)值與集裝箱到、發(fā)、船舶到港、生產(chǎn)管理水平、堆存期的長(zhǎng)短等因素有關(guān),一般取值1.2;t停集裝箱平均在港停留時(shí)間;S在輪胎式龍門(mén)起重機(jī)作業(yè)條件下每標(biāo)準(zhǔn)箱占地面積,根據(jù)本碼頭堆高層數(shù)為4層查表得到每標(biāo)準(zhǔn)箱占地面積7.5平方米。根據(jù)公式,可以計(jì)算2003、2006年度1-8月份的堆場(chǎng)利用率如表4-1、4-2所示。表4-1 2003年18月份堆場(chǎng)利用率表 表4-2 2006年18月份堆場(chǎng)利用率表 從上述計(jì)算的數(shù)據(jù)可以看出,碼頭平均堆場(chǎng)利用率已從66.1%下降至63.7%,從歷年的堆場(chǎng)管理的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看

20、,堆場(chǎng)利用率維持在65%,比較有利于堆場(chǎng)的周轉(zhuǎn);若利用率達(dá)到70%以上,則會(huì)影響集裝箱在碼頭的周轉(zhuǎn),影響裝卸效率,因此,3年來(lái)本港已很好的將堆場(chǎng)利用率控制在65%以下,同時(shí),我們也能看到,2006年較2003年在集裝箱的平均堆存期數(shù)據(jù)上有了明顯下降,有效的將其控制在5天一下。雖然從1-8月份,吞吐量逐步增加,但由于平均堆存期的逐步縮短,使堆場(chǎng)的利用率得到下降。但是,平均堆存期的縮短是有限制的,若加上出口箱進(jìn)場(chǎng)時(shí)間(CSI的實(shí)施原因的延長(zhǎng),就碼頭的情況而言,平均堆存期在5天是比較合理的。因此,如何保證合理的堆場(chǎng)利用率,十分重要。綜上所述,上港集團(tuán)振東分公司目前的機(jī)械運(yùn)營(yíng)正處于超負(fù)荷狀態(tài),堆場(chǎng)利用

21、率也處于警戒線(xiàn)的邊緣,雖然已得到有效控制,但伴隨著上海港吞吐量的逐年遞增,港口各環(huán)節(jié)的壓力將越來(lái)越大。注:參考國(guó)際集裝箱運(yùn)輸與多式聯(lián)運(yùn)(人民交通出版社P90頁(yè) 4上海港集裝箱裝卸工藝系統(tǒng)的革新中國(guó)加入WTO,外貿(mào)進(jìn)出口的增長(zhǎng),內(nèi)地改革的深化將不斷帶動(dòng)上海港吞吐量的增長(zhǎng),上海港廣闊的經(jīng)濟(jì)腹地優(yōu)勢(shì)必將充分發(fā)揮出來(lái)。好的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)給碼頭帶來(lái)了很高的要求,不僅要求在管理水平上與國(guó)際接軌;而且還要適應(yīng)將來(lái)集裝箱吞吐量結(jié)構(gòu)的變化,在集裝箱裝卸工藝上積極創(chuàng)新、不斷進(jìn)取。但目前作業(yè)效率方面的確存在許多瓶頸,如何在發(fā)展的勢(shì)頭中尋求裝卸工藝的突破是值得我們研究的課題。從表5中的數(shù)據(jù)我們可以看到上港集團(tuán)振東分公司近幾

22、年吞吐量的增長(zhǎng)幅度,從而也可以想象集裝箱碼頭近年來(lái)所面臨的壓力。表5 上港集團(tuán)振東分公司1999年2006年吞吐量統(tǒng)計(jì)表 圖3 外二期歷年吞吐量趨勢(shì)圖從圖3中可以看出,外二期港口每年的吞吐量增長(zhǎng)很快,隨著吞吐量的持續(xù)增長(zhǎng),對(duì)港口裝卸工藝系統(tǒng)提出了新的要求。若依然采用傳統(tǒng)的工藝系統(tǒng),那么裝卸效率將無(wú)法滿(mǎn)足吞吐量增長(zhǎng)的需要,進(jìn)而制約港口的發(fā)展。傳統(tǒng)工藝系統(tǒng)傳統(tǒng)的集裝箱生產(chǎn)工藝根據(jù)“作業(yè)線(xiàn)”來(lái)靜態(tài)配置裝卸機(jī)械,一組裝卸機(jī)械只為指定的一條作業(yè)線(xiàn)服務(wù)。由于作業(yè)負(fù)荷隨時(shí)間分布不均勻,在某一時(shí)段內(nèi),有些“作業(yè)線(xiàn)”忙得來(lái)不及應(yīng)付,而有些“作業(yè)線(xiàn)”卻幽閑自得。傳統(tǒng)工藝卸船和裝船采用分段作業(yè),累計(jì)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。卸船

23、時(shí)集裝箱卡車(chē)空車(chē)來(lái)重車(chē)去,裝船時(shí)集裝箱卡車(chē)重車(chē)來(lái)空車(chē)去。集卡有將近50%的時(shí)間在空駛,利用率不高,浪費(fèi)了寶貴的設(shè)備資源。圖4是傳統(tǒng)集裝箱工藝的流程圖 圖4傳統(tǒng)集裝箱裝卸工藝流程圖圖5是傳統(tǒng)裝卸工藝下的效率示意圖。 圖5 傳統(tǒng)裝卸工藝的裝卸效率在圖5中,縱坐標(biāo)為箱量,橫坐標(biāo)為裝卸時(shí)間。從圖中我們可以看到在傳統(tǒng)裝卸工藝下,其綜合效率在中間時(shí)段有一個(gè)大幅的回落,并在整個(gè)裝卸過(guò)程中裝卸組織呈現(xiàn)較大的不平衡,這說(shuō)明使用傳統(tǒng)裝卸工藝會(huì)造成了大量的資源浪費(fèi),耗用大量的泊位占用時(shí)間,從而影響碼頭綜合效率的提高。新智能化裝卸工藝系統(tǒng),即“邊裝邊卸”的集裝箱裝卸工藝是目前世界上較為先進(jìn)的集裝箱碼頭裝卸工藝,通過(guò)使

24、用這種工藝,可以大幅度提高碼頭機(jī)械的使用率和裝卸效率,縮短船舶在港時(shí)間,增加碼頭泊位的通過(guò)能力。隨著上海港集裝箱碼頭的生產(chǎn)任務(wù)不斷上升,推行這種裝卸工藝已勢(shì)在必行。新智能化裝卸工藝系統(tǒng)新系統(tǒng)在裝卸生產(chǎn)工藝方面的研究?jī)?nèi)容和技術(shù)創(chuàng)新包括:智能化模糊控制理論在水平作業(yè)面,運(yùn)用智能化模糊控制理論,融合現(xiàn)場(chǎng)操作和管理人員智慧和經(jīng)驗(yàn),解決了碼頭上不同位置距離的非線(xiàn)性尺度變換和模糊邏輯推理規(guī)則等問(wèn)題,并自主開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的集卡全場(chǎng)智能調(diào)控軟件,達(dá)到了根據(jù)不同作業(yè)重要性,路程遠(yuǎn)近程度,已等候時(shí)間等諸多因素來(lái)動(dòng)態(tài)配置水平運(yùn)輸機(jī)械,達(dá)到了場(chǎng)地上所有的水平運(yùn)輸機(jī)械同時(shí)為所有的作業(yè)線(xiàn)服務(wù),同時(shí)具備了經(jīng)濟(jì)高效的特性。雖然各

25、條“作業(yè)線(xiàn)”的負(fù)荷隨時(shí)間分布不均勻,但是計(jì)算機(jī)調(diào)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)“作業(yè)線(xiàn)”需求的優(yōu)先級(jí),并兼顧路程就近原則根據(jù)智能化模糊控制計(jì)算結(jié)果,自動(dòng)給集裝箱卡車(chē)發(fā)布動(dòng)態(tài)調(diào)配指令,在不同的時(shí)間段為不同的“作業(yè)線(xiàn)”服務(wù)。這樣做的結(jié)果,致使水平運(yùn)輸機(jī)械再也不會(huì)出現(xiàn)忙閑不一的情況,系統(tǒng)的整體裝卸作業(yè)能力有了很大的提高。 注:“實(shí)線(xiàn)”為“邊裝邊卸”工藝的實(shí)際路線(xiàn),“虛線(xiàn)”為傳統(tǒng)工藝下的路線(xiàn)圖6集卡按“需”分配所謂集卡的按“需”分配,是指港口內(nèi)集卡可隨時(shí)根據(jù)中控室或現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度員的指令任意改變裝車(chē)點(diǎn)和卸車(chē)點(diǎn),并遵循就近原則,到達(dá)所需地點(diǎn)進(jìn)行裝卸車(chē)的方法,這種方法可以有效的減少集卡的無(wú)效空駛或重車(chē)行駛時(shí)間。 注:“實(shí)線(xiàn)”為“

26、邊裝邊卸”工藝的實(shí)際路線(xiàn),“虛線(xiàn)”為傳統(tǒng)工藝下的路線(xiàn)圖7集卡“重來(lái)重去”集卡的“重來(lái)重去”是指港口內(nèi)集卡根據(jù)中控室的指令可隨時(shí)改變“作業(yè)路”,確保集卡將其空駛情況降致最小。但當(dāng)作業(yè)線(xiàn)過(guò)于繁忙時(shí),智能化模糊方法也較難解決堆場(chǎng)和碼頭前沿所產(chǎn)生的擁堵現(xiàn)象。同倍位同步裝卸技術(shù)在垂直作業(yè)面,新的裝卸工藝采用了裝船和卸船同時(shí)作業(yè)的同倍位同步裝卸技術(shù),橋機(jī)從船上卸下一個(gè)集裝箱后,隨即又從岸上為船舶裝上一個(gè)集裝箱,邊裝邊卸,明顯縮短了累計(jì)作業(yè)時(shí)間。裝船和卸船作業(yè)時(shí),橋吊作業(yè)重箱上重箱下,集裝箱卡車(chē)重車(chē)來(lái)重車(chē)歸,空駛率明顯降低,充分利用了寶貴的設(shè)備資源,在計(jì)算機(jī)智能化管理下實(shí)現(xiàn)了“邊裝邊卸”的新工藝。如圖8所示

27、,在配載時(shí),同一裝船港或同一卸船港的集裝箱必須按槽積載,這樣在裝卸船時(shí),吊機(jī)可按槽對(duì)集裝箱進(jìn)行同時(shí)裝卸。 圖8 同倍位裝卸示意圖采用動(dòng)態(tài)分配法的同倍位裝卸新工藝,使之與集卡全場(chǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)相配合,并可結(jié)合碼頭堆場(chǎng)的實(shí)際狀況,中轉(zhuǎn)計(jì)劃員做完中轉(zhuǎn)計(jì)劃后及時(shí)通知堆場(chǎng)計(jì)劃員,堆場(chǎng)計(jì)劃員根據(jù)場(chǎng)地情況安排轉(zhuǎn)堆計(jì)劃,并督促中控室及時(shí)進(jìn)行歸并轉(zhuǎn),減少了影響碼頭裝卸效率的不利因素。使碼頭的機(jī)械設(shè)備的利用效率得到了充分的提高,從而提高了裝卸船質(zhì)量和效率。但目前同倍位裝卸技術(shù)尚存在其固有的缺陷,例如當(dāng)裝船量與卸船量嚴(yán)重不平衡,甲板作業(yè)、艙內(nèi)作業(yè)船位前后倍位不一致時(shí),此方法便無(wú)法實(shí)施,全場(chǎng)智能堆放系統(tǒng)全場(chǎng)智能堆放系統(tǒng)

28、運(yùn)用智能模糊控制理論,按具備了操作和管理人員經(jīng)驗(yàn)和智慧的規(guī)則,根據(jù)堆場(chǎng)龍門(mén)吊的位置,堆場(chǎng)上集裝箱卡車(chē)等候的狀態(tài),出口箱“重壓輕”的原則等一系列情況,做出擬人化的判斷,給輪胎吊發(fā)出動(dòng)態(tài)指令,從而提高了集裝箱堆場(chǎng)效率。安排堆場(chǎng)位置要有大局觀(guān),計(jì)劃員必須對(duì)堆場(chǎng)有一個(gè)總體規(guī)劃,掌握在場(chǎng)箱占位與未來(lái)幾天進(jìn)箱的先后次序。尤其是日班下班前,必須對(duì)夜班作業(yè)有充分預(yù)見(jiàn),將備用箱區(qū)交控制室以備急用,避免控制室因隨意增加位置所產(chǎn)生的不必要混亂?！爸貕狠p”原則是指在同一位內(nèi)堆放同一港口的箱,且較重噸級(jí)的箱可以壓較輕噸級(jí)的箱。在道口進(jìn)場(chǎng)時(shí)按空位選位。一般適用于以下情況:A 若噸級(jí)分為重、中、輕三級(jí),則輕噸級(jí)箱一般堆放在

29、第1、2排,中噸級(jí)箱一般堆放在第3、4排,重噸級(jí)箱一般堆放在第5、6排。且重噸級(jí)箱可以壓輕噸級(jí)箱。B 若噸級(jí)分為重、輕二級(jí),則輕噸級(jí)箱一般堆放在第1、2、3排,且從第1排向第6排方向堆;而重噸級(jí)箱一般放在第4、5、6排,且從第6排向第1排方向堆。重噸級(jí)箱可以壓輕噸級(jí)箱。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)“堆放原則”的時(shí)候,充分考慮了出口集裝箱進(jìn)箱的選位、堆放以及裝船作業(yè)等各種不同要求后,才確定目前的各種“堆放原則”,目的是為了保證裝船作業(yè)的需要,從提高裝船效率出發(fā)。“堆放原則”有以下幾種:1“按排堆放”是指同一排內(nèi),堆放同一港口、同一噸級(jí)的箱;同一位內(nèi)不同的排,可以堆放不同港口、不同噸級(jí)的箱。在道口進(jìn)場(chǎng)時(shí),按空排選位

30、。適用于在堆場(chǎng)位置緊張時(shí),港口多而箱量較少的出口進(jìn)箱。2“按位堆放”是指同一位內(nèi),堆放同一港口、同一噸級(jí)的箱。在道口進(jìn)場(chǎng)時(shí),按空位選位。適用于在堆場(chǎng)位置較寬松時(shí),港口箱量較多,而分噸要求又較粗的出口進(jìn)箱。3“按位、排堆放”是指同一位內(nèi),堆放同一港口、不同噸級(jí)的箱;而該位的同一排內(nèi),堆放相同港口、相同噸級(jí)的箱。在道口進(jìn)場(chǎng)時(shí),按空位選位。適用港口箱量較多,而分噸要求又細(xì)的出口進(jìn)箱。在安排位置時(shí),同一船同一港口的箱,盡量安排在一起,減少裝船作業(yè)中,輪胎吊大車(chē)移動(dòng)的次數(shù)。提高裝船質(zhì)量和裝船效率。出口箱進(jìn)場(chǎng),可以考慮根據(jù)船舶的班期,按船期的先后次序來(lái)安排,以避免進(jìn)箱作業(yè)與裝船作業(yè)交錯(cuò)。分港、分噸要考慮全

31、面,盡量能預(yù)計(jì)一切可能發(fā)生的狀況。堆場(chǎng)位置安排完成后,盡量不要對(duì)已安排的計(jì)劃進(jìn)行刪除操作。在安排40箱或45箱時(shí),一定要保證大、小位的層高相同,在一般情況下,不經(jīng)常更改堆放層高的要求。智能化預(yù)翻箱技術(shù)使用智能化的預(yù)翻箱技術(shù),中央控制室根據(jù)配載圖以及堆場(chǎng)上堆箱情況制定發(fā)箱指令。集卡司機(jī)根據(jù)中控指令將空車(chē)開(kāi)到指定箱區(qū)進(jìn)行裝箱操作。輪胎吊司機(jī)接到中控發(fā)出的發(fā)箱指令后,系統(tǒng)根據(jù)智能化的算法,指導(dǎo)司機(jī)對(duì)不可裝車(chē)的集裝箱進(jìn)行預(yù)翻箱操作,從而加快集卡到達(dá)后的裝箱速度。例如:中轉(zhuǎn)計(jì)劃員做完中轉(zhuǎn)計(jì)劃后及時(shí)通知堆場(chǎng)計(jì)劃員,堆場(chǎng)計(jì)劃員根據(jù)場(chǎng)地情況安排轉(zhuǎn)堆計(jì)劃,并督促中控及時(shí)進(jìn)行歸并轉(zhuǎn)并安排預(yù)翻箱,以提高裝船效率及裝

32、船質(zhì)量。如圖所示: 圖9 預(yù)翻箱的流程裝卸工藝革新后的效率比較實(shí)行集裝箱智能化裝卸工藝后裝卸效率明顯提高,如下圖10中所示: 圖10 邊裝邊卸工藝的裝卸效率通過(guò)對(duì)比圖5明顯發(fā)現(xiàn),在使用新智能化裝卸工藝后,船舶裝卸的綜合效率有了突破性的提高,裝船與卸船的交替進(jìn)行及其巧妙的效率互補(bǔ)使資源達(dá)到最優(yōu)化配置。表6是采用集裝箱智能化裝卸工藝前后的效率對(duì)比。通過(guò)2003年與2006年數(shù)據(jù)的比較可以看出新的工藝大大提高了生產(chǎn)效率。表6 技術(shù)應(yīng)用情況表 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,上港集團(tuán)振東分公司在2004年的前9個(gè)月總共實(shí)現(xiàn)船舶邊裝邊卸箱量11.4萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱。該數(shù)量占210月份完成的集裝箱吞吐量268.5萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱的4.3%。5小結(jié)目前,在生產(chǎn)作業(yè)組織過(guò)程中,“邊裝邊卸”已經(jīng)成為一種易于實(shí)現(xiàn)的作業(yè)組織工藝形式,在國(guó)內(nèi)港口取得了領(lǐng)