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欧美集装箱码头自动化的进程与启示

发布时间:2017-07-24 08:50:06  来源:航运界     专家:徐剑华 访问个人主页
 
严格说来,自动化码头分为全自动化码头和半自动化码头两类。本文所说的“自动化码头”都指“全自动化码头”。
 
推动集装箱码头迈向自动化的几个主要因素
推动集装箱码头迈向自动化的主要因素,一是劳动力成本的不断攀升和劳动力的日益稀缺。在劳动力成本非常低的地区,实现码头自动化的经济效益可能是不可持续的。在欧洲、北美、日本以及澳大利亚等地区,高昂的劳动力成本毫无疑问是推动码头自动化的关键因素之一。从劳动力成本方面考虑,自动化是一种必然的趋势。
 
二是全球供应链的可预见性。自动化的整个出发点不仅仅在于节约劳动力成本,还在于实现集装箱装卸的可调度性,进而实现全球供应链的可预见性。
 
从长期来看,可预见性会提高生产效率。比如,某一名员工刚刚遇到一件糟心的事,他(她)一整天的心情可能都会很糟糕。起重机驾驶员可能会生病,他们此时的状态很可能会导致效率低下。但是,一个全自动化的码头通常能够稳定地保持峰值生产效率。在供应链环节中,顾客需要的是可预见性和可靠性。自动化流程可以剔除群体执行和临时劳动力的变化性,或者仅仅是人工流程的自然变动性,从而保证供应链的可预见性和可靠性。
 
自动化就意味着可预见性。假定自动化码头每个小时都可以坚持不懈地操作35次,日复一日。但是由人控制的码头第一天每个小时可以操作40次,然后第二天每小时却只能操作30次。每个小时装卸35只集装箱的自动化设备有利于计划的执行。根据固定的效率就可以计算出船只停留在港口的时间。通过码头自动化可以实现吞吐量的持续性、稳定性以及可规划性。
三是安全性的要求。传统的码头上,即使安全系数非常高,但是这并不等于没有风险。而在自动化码头上,很多风险和危害都被消除了。在处理超大型集装箱船的时候,设备处理工作的复杂性和工作强度也随之增加。通过人工操作来维持这种高水平的生产效率就会变得非常困难。
 
四是昂贵的码头设备的利用率。如果一个港口只在每周特定几天的高峰期才使用昂贵设备,那么实现系统的全自动化会更加困难,因为港口不能实现设备的有效利用。如果港口没有稳定的货流,那么是很难收回全自动化投资的。在硬件设施水平不断提高的同时,软件设施水平或者说是码头控制系统也应该有所提高来面对各种挑战。
 
集装箱码头的自动化在经历了漫长的发展阶段之后已经变得相当成熟。在一些码头,设备的自动化已经相当可靠。因此,只要风险管理得当,实现自动化没有实质性的技术风险。
 
鹿特丹港两座自动化码头的示范意义
鹿特丹港两座自动化码头的开放使用所带来的影响值得关注。
 
马士基码头公司的马斯二期码头(APM Maasvlakte 2)和迪拜环球港务集团主导的鹿特丹世界门户港码头(Rotterdam World Gateway, RWG)是鹿特丹港的两个高科技集装箱码头。这两座码头都以桥吊和自动升降式导引运输车的远程控制为主要特征。他们的最终目标必须使起重机台时效率超过40次,超过目前在欧洲大陆所有效率最高的港口。
 
这两个码头的开放初期将使鹿特丹港的集装箱处理能力增加400万标箱,使其总体接近1600万标箱大关,并巩固其作为欧洲头号集装箱枢纽的地位。它们都是专门为了满足世界上最大的集装箱船的需要而超前设计的,可以处理最大容量高达2.5万标箱的船只,预期能够适应未来25年甚至50年内的世界最大船。
 
满足最大型集装箱船的需求是世界上许多重要港口近年来不懈努力的目标。越来越多的超大型集装箱船给港口带来了巨大的压力。最大型船舶一次挂靠就要卸下最多高达7000 标箱集装箱,许多港口对此根本无法适应。其结果是,拥堵、积压和延误等问题,如今在世界各地的港口屡见不鲜。
 
在提高安全性的基础上,两个码头都是环境友好型码头。例如,驱动AGV的电池实现零排放,码头车辆也一样,同时STS起重机机械运动产生的电能将返回电网。
 
美国自动化码头都是外资公司所有
美国东、西海岸两个强大的码头工人工会ILA和ILWU的存在,使得美国自动化码头的发展进程迥异于欧洲。
 
本来,亚美贸易航线的货运量超过亚欧贸易航线的货运量,但是当今世界最大型的18000标箱-21000标箱级别的大船却只能投放在亚欧航线。其中最重要的原因之一就是美国港口效率比亚欧港口落后5-10年。通常,一艘这样规模的船只在一个港口需要大约17000次起重机操作才能完成装卸工作量。在美国港口,一艘8000 标箱的集装箱船大约需要搬动7000个箱子(装+卸)。根据所配置的工班数目和起重机台数的不同,这项装卸工作可以在大约3到3.5天内完成。而在正常情况下,一艘13000 标箱船可能会在泊位上花4.5到5天(假设每台起重机每小时操作25至30次,全船配置六到八台起重机,每天安排两班而非三班作业。而所需要的空间数量和协调次数只会增加问题的复杂性。
 
对于美国港口来说,如果码头台时生产率低于每小时30次操作,那么就需要超过7天的时间才能完成一艘船的装卸工作量。而且,随着船舶尺寸的增加,出现的问题不是线性成长,而是以指数形式快速成长。
 
在美国港口,自动化的好处除了减少劳动力成本和提高生产效率以外,还包括安全、更大的机械配置密度、因机动车辆的电力驱动而产生较低的排放物和噪音以及减少集装箱受损。
 
但是,在美国港口,外资(主要是外国承运商经营的)码头和美国本土码头营运商经营的码头分道扬镳,前者朝着自动化码头方向发展,而后者则朝着半自动化码头方向发展。
 
美国港口自动化码头的典型代表是商船三井在洛杉矶的TraPac码头、东方海外在长滩港的集装箱码头、马士基码头公司在新泽西州巴约纳的全球集装箱码头(GCT)和马士基在弗吉尼亚州弗吉尼亚国际门户码头(VIG)
TraPac集装箱码头的重建项目预计耗资5.1亿美元。根据港口委员会的董事会报告,TraPac无人跨运车和无人堆场起重机的使用可能使码头工人的数量减少40% - 50%,相当于约160到200个工作岗位。
 
而东方海外在长滩港的中港码头(Middle Harbor terminals)设施的自动化改造是正在进行中的一项总投资13亿美元的扩张项目的一部分。
 
目前在美国技术上最先进的码头是马士基码头公司(APM Terminals)在新泽西州巴约纳的全球集装箱码头(GCT)。去年6月,GCT完成了一项投资3.25亿美元,为期四年的扩张项目,包括20台半自动的轨行门式起重机、高科技卡车处理闸口和集成了码头操作系统的复杂软件。
 
在美国自动化的先驱是马士基码头公司开发和拥有的弗吉尼亚州弗吉尼亚国际门户码头(VIG),它于2007年开始兴建。船岸起重机平均每小时操作35至40次。
 
美国本土码头公司崇尚“价廉物美”的半自动化码头
码头面临的挑战和最近的趋势似乎表明高度自动化码头是码头经营必须要走的路。但美国码营运商SSA Marine的高管对此表示怀疑。他们认为这种能够筛选和堆放集装箱,并执行船舶、铁路和卡车传递的机械化货物装卸系统不一定能够很快获得回报。
 
SSA的首席执行官德尼克表示,基于SSA的业务情况,货运量、潜在劳动力的节省和效率的成长都不足以承担用于自动化车辆的数亿美元投资。
 
SSA以5000万美元的价格选择性地部署技术以提高从美国西北地区的太平洋海岸到南加利福尼亚州的七个码头的操作系统,并在18到24个月内,通过生产效率的提高就收回了投资。
 
SSA采用一些自动化方式集中对这些事情的传统方式做改变,主要目的是为了提高码头上的办事效率和消息传递。SSA Marine实际上在半自动化船岸起重机方面走在世界前列。
 
SSA是一家独立的码头运营商,这意味着它不是海运承运人的子公司,无法依赖母公司的货运量来保持业务流量。而TraPac和长滩集装箱码头(LBCT)则分别属于运输行业巨头商船三井和东方海外。有互为姐妹公司的班轮公司每年200万标箱为底线的日常运量作支撑,他们巨额投资自动化码头自然有底气。
 
根据2015年SSA公司和港务局的报告,SSA位于长滩港码头的码头提高了起重机生产效率,其中J码头从2011年的平均每小时25次操作提升为每小时33 - 36次;A码头则从每小时28次提升为33次。PCT码头和A码头的吞吐量分别达到150万和100万标箱。
 
该份报告说,2015年5月17日,SSA的PCT码头一台起重机单一工班八小时操作了534个集装箱,平均每小时66次操作。几天之后,A码头的一台起重机平均每小时操作61次。PCT用2台起重机,六个班组轮换,在24小时内,操作次数达到了1938次,这个数字相当于平均台时效率40.4次。这个纪录超过了美国绝大部分自动化码头。
 
报告说:“我们还没有看到一个自动化码头确实提高了船舶效率。事实上,自动化码头的效率都没有达到他们使用自动化之前的效率。因此,在我们看来,码头自动化引导车辆的投资并不值得。在生产效率方面,SSA已经超过大部分西海岸码头,每小时可操作33到35个集装箱,而西海岸的大部分港口平均每小时操作25至28个集装箱。同时,随着自动化船岸起重机的使用,我们可以持续达到每小时40次操作。”
 
以平均生产率计算,每小时每增加一个集装箱操作量,会使底线成本节省约4.5美元。例如,一座年处理能力为100万标箱的码头,每小时操作量从30次提升到31次,每年就会节省约450万美元。如果每小时操作量达到33个集装箱,每年将产生约1350万美元的收益。
 
除了效率的差异,自动化码头的提倡似乎对他们可以因此摆脱多少劳动力有所高估。由于一部分工作性质的要求,码头总是需要一定量的码头工人,比如对甲板上的集装箱的捆绑和松绑,以及对每个集装箱上的四个锁紧锥的解/绑,这些都不可能被机器所取代。这也正是美国西海岸的太平洋海事协会(PMA)与国际仓码工会(ILWU)之间签订新合同时双方争议的重点问题之一。另外,人力规则要求管理需要一定数量的工人,即使他们并不都是必要的。例如,根据合同,一台远程控制的船岸起重机必须配备两名司机。
 
综上所述,阿法牛认为,根据欧美港口的经验,自动化码头的主要目的是为了安全和节省人力资源,裁员应是题中之义。从生产效率来看,半自动化的台时效率不一定比全自动化的低。从经济效益来看,半自动化项目的投资回收期比全自动化的更短。因此,中国港口除了个别大港作为试点和样板建几个全自动化码头以外,绝大多数港口应以半自动化改造为主。


附:目前中国三大集装箱自动化码头主要指标概况


其中,厦门远海码头2014年建成试投产,2016年3月正式商业运营,是我国第一个自动化码头。青岛前湾自动化码头2013年12月立项,2017年5月开港(先期建成2个泊位),是“亚洲首个真正意义上的”全自动化码头。上港洋山四期自动化码头2014年底开工建设,预计2017年底建成投产,建成后将是我国最大的自动化码头。
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