近幾年，港口行業在新建碼頭時深入推進兩化融合，實現從傳統碼頭到自動化碼頭的跨越式發展。洋山四期自動化碼頭作為推進兩化深入融合的先行者，已取得一定成效，對國內自動化碼頭兩化建設及傳統碼頭兩化改造具有一定借鑒價值

集裝箱碼頭兩化深入融合發展策略

文｜柳長滿 

上港集團尚東集裝箱碼頭分公司總經理

兩化融合是信息化與工業化深入發展的必然結果，工業化是信息化的本源和基礎，信息化是工業化的引擎和動力，二者相互支持。當前，國際經濟局勢進入新常態，全球產業格局面臨重大調整，搶占行業發展新高地的競爭愈演愈烈。黨中央準確把握國際、國內形勢，將深入推進兩化融合上升為國家戰略。“十五大” 以來，兩化融合取得長足發展，特別是“十二五” 期間，我國兩化融合頂層設計不斷加強，整體意識不斷提高，發展成效不斷凸顯，對新興產業誕生及傳統產業轉型作用顯著。近幾年，信息技術在碼頭的生產、經營、管理等環節深入滲透，實現從傳統碼頭到半自動化碼頭，再到全自動化碼頭的跨越式發展。

一、傳統集裝箱碼頭兩化融合發展現狀

隨著經濟全球化發展，國際貿易量劇增，碼頭作為全球貨物運輸核心物流節點，其物流及信息流的效率對全球貨物流通速度起到關鍵作用。原始的人工作業嚴重限制了碼頭作業效率及服務水平。為此，20 世紀90 年代國內港口行業在碼頭原業務流程、工藝及裝備等基礎上引入了信息技術，邁出兩化融合第一步，部分人工作業被取代，碼頭作業能級得到顯著提升。

經過二十多年的發展，傳統碼頭兩化融合具有以下特征。

碼頭管理系統的運用。通過數據傳輸、存儲及處理等功能，實現對全場船、貨、堆場、車、岸橋、場橋、道口等數據統籌管理、跟蹤及記錄。通過發送作業指令，實現生產組織及資源調度。隨著信息技術基礎及創新能力加強，國內自主研發的碼頭管理系統得到發展及廣泛運用。

信息共享平臺的搭建。建立EDI 中心信息共享平臺，碼頭與船公司、口岸監管或貨代等相關單位實現信息聯網和電子數據交互，促進各方物流信息共享。成立服務口岸各方的物流信息網及電子商務網，實現船舶一站式申報、口岸政府監管和電子對賬支付等業務服務。

電子單證的推行。建立數字平臺，統一數據傳輸標準及基礎數據格式標準，實現在船代、貨代、場站及碼頭任意節點觸發，都可及時實現貨物數據共享的功能，減少人工成本及差錯率，提升單證流通效率。

除此以外，RFID、PDA、OCR 等技術也得到廣泛運用。

二、傳統集裝箱碼頭兩化融合發展問題

雖然傳統集裝箱碼頭兩化融合發展成效顯著且發展后勁強勁，然而，技術起點低，受傳

統碼頭業務流程、工藝及裝備限制大等因素影響，缺少全局性統籌規劃，故傳統集裝箱碼頭兩化融合存在一些問題。

1. 信息化水平較低

碼頭管理系統通過數據采集、存儲及處理等技術，為集裝箱碼頭提供了數字化生產支撐，但信息化水平仍較低。

一是大數據處理及智能算法等技術未實現大規模運用。數據處理速度及處理能力不足，數據分析能力受限，數據價值無法進一步挖掘， 智能化計劃、智能化生產控制及智能化調度缺少技術支持，人工決策在生產作業中仍處于主導地位，距離“系統換人”的目標存在較大差距，阻礙傳統碼頭從勞動密集型作業模式轉化到知識密集型作業模式。此外，隨著碼頭規模擴大，人工調配全場設備資源能力有限，全場設備無法實現最優調度，一方面存在設備閑置問題，降低利用率，另一方面存在設備空運行問題，提高能耗，對節能減排帶來不利影響。

二是設備傳感技術及控制技術在傳統碼頭設備上的運用有限，司機需在場橋、岸橋幾十米高空的駕駛室內根據碼頭控制系統的指令通過肉眼完成集裝箱全流程操作，既影響作業精度、效率，也容易造成作業疲勞，引發安全問題。

2. 網絡化水平較低

一是碼頭業務系統信息分散。碼頭管理系統及信息共享平臺互聯互通的建設缺乏統籌考慮及前瞻性規劃，與此同時，受技術、原架構、資金及環境等限制，傳統碼頭信息集成度較低， “信息孤島”問題無法打破，同區域內，碼頭、船公司、口岸單位及貨代等相關方之間船、貨、車數據交互不順暢，不同港區間系統數據庫、數據接口及傳輸協議等標準不統一，阻礙信息跨區間流通。

二是碼頭管理系統與設備控制系統相脫節。目前國內大部分傳統碼頭存在管理系統與設備控制系統相脫節的問題，導致碼頭管理系統無法直接獲取設備作業時間、作業狀態等數據，進而導致無法通過對設備底層數據進行分析來優化業務流程、生產決策及設備性能。

3. 信息安全防護措施不完備

信息技術的快速發展在為碼頭提能增效的同時也為黑客提供了先進的攻擊工具。近幾年，信息攻擊出現手段多樣、覆蓋全面、無法快速破解的發展趨勢對碼頭生產帶來巨大威脅。由于過去使用環境相對封閉，傳統碼頭在搭建系統架構時側重于系統功能的實現，對安全的重視度相對較弱，系統存在較多安全漏洞。與此同時，傳統碼頭對于網絡攻擊缺乏有效的、系統的應對措施，對攻擊爆發后的及時止損帶來不利影響。

4. 人員能力不相匹配

信息技術讓港口逐步實現由勞動密集型行業轉向知識密集型行業，這對人員能力提出較高要求。對碼頭生產系統、控制系統的熟練運用可以提升碼頭作業效率，體現系統的性能及價值，反之將無法體現兩化融合的成效。這就要求碼頭從業人員具備一定的計算機、網絡、信息及管理等技術能力，然而，傳統碼頭的從業人員大部分不具備相關專業背景。

三、集裝箱碼頭兩化深入融合路徑——以洋山四期自動化碼頭為例

近幾年，為實現兩化深入融合，全面打破兩化融合障礙，更好地發揮信息化、智能化的引擎作用，港口行業在建設新碼頭時從頂層設計出發，全面統籌，加大資金投入，將信息技術、大數據技術、智能算法、“互聯網+”、云計算、物聯網、網絡安全技術等深入滲透到生產、經營、管理等環節中，實現從傳統碼頭到自動化碼頭的跨越式發展。

縱觀全球建成及在建的自動化碼頭，洋山四期自動化碼頭是目前全球單體規模最大的全自動化碼頭，采用“雙小車岸橋+ 自動導引車+ 自動化軌道吊”的全自動化作業模式。洋山四期自動化碼頭深入推進兩化融合，打造了精細、柔性、智能、綠色的新型生產服務體系， 其兩化深入融合實現路徑對國內自動化碼頭建設及傳統碼頭改造具有一定的借鑒價值。

洋山四期自動化碼頭推進兩化深入融合的主要路徑：

1. 實現碼頭操作系統智能化

構建全面覆蓋的系統架構，碼頭操作系統包含信息管理系統、生產作業系統、作業調度系統、過程控制系統、監控分析系統等5 大模塊，針對各模塊同時提升軟件、硬件智能化水平，實現生產過程集約高效、動態優化、安全可靠和綠色低碳。

一是計劃模塊智能化。自動堆存計劃方面，以船舶靠泊位置、進出口箱量等為決策要素， 系統為每個航次自動分配最優的箱區位置及數量。在進、提、裝、卸集裝箱過程中，通過對箱區設備繁忙程度、箱狀態、箱重量及箱尺寸等要素進行判斷，系統自動分配最優位置。自動岸橋作業計劃方面，系統根據船型結構、碼頭裝卸繁忙程度及各貝位集裝箱數量等情況，自動安排岸橋作業動貝計劃，顯著提升岸橋利用效率。自動配載計劃方面，以預配船圖為基礎，結合箱區內集裝箱的堆存情況，以降低翻箱率、確保箱區出箱率為目標，系統自動完成配載計劃。

二是裝卸船生產指令發送智能化。針對裝卸船工況，系統將根據決策因素自動安排發箱順序，并精確地執行。當生產出現異常時，系統會自動調整發箱次序，確保作業流暢性。裝船生產指令受到水平運輸工具、場橋運行狀態等復雜要素的影響，實現難度大，系統利用時間序列，精確計算裝船集裝箱在岸橋下的作業時間，確保集裝箱按時到達。

三是設備調度智能化。洋山四期自動化碼頭水平運輸工具采用自動導引車，以提升AGV 周轉率為目標，系統對AGV 空閑情況、距離、設備狀態等要素進行判斷，自動分配作業任務，確保指派的AGV 準時到達作業位置，并以最優的路徑完成作業任務。與此同時，AGV調度優先考慮重進重出原則，減少設備空運行時間。洋山四期自動化碼頭每個箱區布置2 臺尺寸一致的自動軌道吊，海側軌道吊主要負責裝卸船，陸側軌道吊主要負責外集卡進、提箱。系統根據海、陸側作業繁忙程度、作業距離等決策要素，將作業任務合理地分配給海、陸側軌道吊， 均衡作業強度，提高箱區出箱能力。

2. 實現碼頭生產設備自動化

以感知技術、控制技術、人機交互技術為支撐，岸橋、水平運輸設備及場橋三大核心生產設備實現全面感知、設備互聯、數據集成及智能控制，促進生產過程精準化、柔性化、敏捷化。

岸橋采用雙小車（包括主小車及門架小車）+ 中轉平臺的設計，不設置駕駛室，主小車作業時僅在船側取放集裝箱時需要人工介入，其余均采用自動運行。依托船型掃描系統（SPSS），對船型進行實時掃描并建立輪廓地圖，實現智能減速和防撞保護功能。門架小車為全自動作業。

軌道吊基本實現全自動作業，陸側軌道吊在進、提集裝箱過程中，為確保集卡安全，采用自動化配合可人工干預的遠程監控方式。

自動導引車支持無人駕駛、自動導航、主動避障、自我故障診斷及自我電量監控功能。通過無線通信設備、自動調度系統和磁釘引導，自動導引車可實現在繁忙的碼頭平穩、安全、自如地穿梭，并通過精密的定位準確到達指定停車位置。

3. 實現信息網絡化

洋山四期自動化碼頭進一步推進網絡、控制系統、管理系統和數據平臺的縱向集成，以通信協議、數據接口、數據分析等關鍵技術為突破口，實現信息無縫銜接和綜合集成。

碼頭管理系統銜接上海港的各大數據信息平臺，包括：業務受理平臺、集卡預約平臺、數據分析平臺、統一調度平臺，實現港區內船、貨、車全流程信息共享和業務協同。同時，還研發了海關、邊防、海事的口岸智慧監管系統，實現智能碼頭作業和智慧口岸監管無縫對接。

碼頭管理系統銜接設備控制系統，設備控制系統及時、精確地執行碼頭管理系統發出的指令，并將設備位置、作業狀態、作業時間等數據時時傳輸給碼頭管理系統，為其生產決策提供數據支撐。

4. 實現信息安全可控化

建設自主可控的信息安全綜合防護平臺，包括縱深防御平臺、感知監管平臺及可視化服務平臺。縱深防御平臺支持工業網絡隔離、入侵監測、入侵誘捕、主機安全防護及數據態勢感知等安全防護技術。感知監管平臺通過對IT 資產、控制設備、重要數據進行統一管理，實現資產監控、數據挖掘、日志異常分析、通報預警等功能。可視化服務平臺設立態勢感知可視化顯示系統、運營調度席位等，滿足平臺服務需求。綜合防護平臺貫穿生產、運營、應用服務全生命周期。

5. 實現人員能力綜合化

從招聘源頭把控人員能力，需具備信息技術、數學、電氣、通信或控制等多學科交叉融合專業背景。根據新型生產流程，搭建適應自動化生產模式的組織架構，合理設置崗位和工作場景，生產過程中作業人員發揮綜合能力，實現一崗多能，多崗位聯動，提升問題響應能力及解決速度。

加大培訓資金投入，制定詳細的人才培養方案，除業務培訓外，每年安排交叉領域系列課程，組織輪崗掛職實習，實現人才精細化管理，培養寬口徑、多面手、復合型作業人員。

四、結論

近幾年，港口行業在新建碼頭時深入推進兩化融合，實現從傳統碼頭到自動化碼頭的跨越式發展。洋山四期自動化碼頭作為推進兩化深入融合的先行者，通過實現碼頭操作系統智能化、碼頭生產設備自動化、信息網絡化、信息安全可控化、人員能力綜合化等路徑，已取得一定成效，對國內自動化碼頭兩化建設及傳統碼頭兩化改造具有一定的借鑒價值。