碼頭自動化設(shè)備管理方式轉(zhuǎn)變初探

王書章 艾明飛 紀(jì)玉華

青島前灣聯(lián)合集裝箱碼頭有限責(zé)任公司

1 引言

近幾年智能化、智慧化技術(shù)的飛速發(fā)展逐漸影響到現(xiàn)代工業(yè)的各個領(lǐng)域。裝卸行業(yè)在智慧碼頭方面也進(jìn)行了一系列的探索，青島港、洋山港等新建碼頭逐步建成自動化體系并已取得了巨大的成效；傳統(tǒng)碼頭也在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行自動化改造，主要包含岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡稱岸橋)的遠(yuǎn)程操控改造、堆場門式起重機(jī)(以下簡稱場橋)自動化改造等。但在傳統(tǒng)作業(yè)模式向自動化模式演變的過程中，對設(shè)備管理提出了更高、更嚴(yán)的要求，設(shè)備管理模式如何轉(zhuǎn)變、改造過程中怎樣更全面地兼顧設(shè)備最優(yōu)管理是必須同步考慮的問題。

2 港口自動化轉(zhuǎn)變帶來的主要問題

在由傳統(tǒng)碼頭向自動化碼頭轉(zhuǎn)變的過程中，隨著碼頭裝卸設(shè)備自動化程度的提高，在設(shè)備管理方面也出現(xiàn)了以下主要問題。

2.1 設(shè)備作業(yè)過程中動態(tài)巡檢不再安全

按照常規(guī)，裝卸設(shè)備管理的整個過程可分為周期性常規(guī)維修保養(yǎng)檢查、故障停機(jī)維修、動態(tài)巡檢等，其中動態(tài)巡檢是在設(shè)備的運行過程中人為監(jiān)控設(shè)備重點部位的運轉(zhuǎn)情況，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行過程中突發(fā)的異常情況和科技手段無法檢測到的安全隱患等，在故障萌芽狀態(tài)即進(jìn)行干預(yù)解決，防止故障的擴(kuò)大，對設(shè)備的作業(yè)安全起著至關(guān)重要的作用[1]。但是在裝卸設(shè)備自動化后，設(shè)備的自動作業(yè)不會兼顧巡檢人員的巡檢路線及部位，無法避免作業(yè)與巡檢的沖突，考慮到巡檢人員安全問題，設(shè)備在作業(yè)過程中的動態(tài)巡檢難以實現(xiàn)。

2.2 操作司機(jī)對設(shè)備的異常關(guān)注缺失

設(shè)備的操作司機(jī)是最了解所操作設(shè)備機(jī)械性能的，并且熟悉設(shè)備運行的聲音、振動特征。設(shè)備運行過程中，只有司機(jī)是全程參與的。因此，在司機(jī)操作設(shè)備的過程中，運行范圍內(nèi)任何聲音、振動的變化，司機(jī)都應(yīng)該能夠及時捕捉并報告技術(shù)人員核實。鑒于此，各碼頭對于司機(jī)操作之外的職責(zé)規(guī)定也越來越詳細(xì)，目的就是根據(jù)司機(jī)24 h在線的特點，充分發(fā)揮其在崗職能，補(bǔ)充技術(shù)人員不能實時監(jiān)控設(shè)備的短板，及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患。但在裝卸設(shè)備自動化無人操作或遠(yuǎn)程操作后，司機(jī)職能的取消或轉(zhuǎn)變導(dǎo)致該項功能缺失，無法再為技術(shù)人員提供實時信息。

2.3 自動化設(shè)備故障停機(jī)對整條作業(yè)線的影響加大

相對于傳統(tǒng)碼頭的作業(yè)，自動化碼頭對設(shè)備可靠性的要求更高，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障將會導(dǎo)致整條作業(yè)線的停滯，后方水平運輸?shù)耐ｎD。因此自動化設(shè)備的故障需要重點對待，自動化設(shè)備的管理質(zhì)量需要提高，設(shè)備的完好率和可靠率是設(shè)備管理必須重點關(guān)注的目標(biāo)。

2.4 設(shè)備停機(jī)檢查、維保對技術(shù)人員的素質(zhì)要求更高

由于自動化設(shè)備的作業(yè)指令是根據(jù)設(shè)備狀態(tài)、故在作業(yè)過程中位置等因素自動分配，故相鄰設(shè)備完好能夠發(fā)揮自動化流程的最優(yōu)性。若相鄰設(shè)備停機(jī)維修保養(yǎng)則需要重新計算優(yōu)化設(shè)備的作業(yè)路徑，影響作業(yè)線的作業(yè)效率。這對技術(shù)人員的設(shè)備維保提出了更細(xì)的要求，需保證檢修停機(jī)時機(jī)最優(yōu)、時間段最短、維修更精準(zhǔn)，相對應(yīng)的是對技術(shù)人員素質(zhì)要求更高，把控設(shè)備作業(yè)整體概況、統(tǒng)籌規(guī)劃的能力更強(qiáng)。

2.5 信息化的引入需要更專業(yè)的技術(shù)人員

對于傳統(tǒng)的裝卸設(shè)備，在設(shè)備運行管理方面，只需要電氣系統(tǒng)、機(jī)械、液壓等設(shè)備相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員，即可實現(xiàn)設(shè)備的管理。而作業(yè)設(shè)備自動化后，除了設(shè)備管理外，又增加了設(shè)備自動化控制系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)的對接、拖車車號、箱號識別系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等保障工作，原有的設(shè)備管理人員的技術(shù)能力和知識結(jié)構(gòu)將不能滿足需求，這就需要專業(yè)的信息化人員加入到設(shè)備運行保障的隊伍中[2]。

3 自動化過程中提高設(shè)備管理水平的方法

港口設(shè)備在自動化過程中進(jìn)行的改進(jìn)涉及點多、面廣，在設(shè)備管理過程中，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)備管理思路，引入現(xiàn)代化、信息化的管理手段，才能適應(yīng)碼頭生產(chǎn)的需要，實現(xiàn)設(shè)備管理的升級，具體有以下幾點做法可供參考。

3.1 設(shè)備智能實時監(jiān)控系統(tǒng)

廣義的設(shè)備智能實時監(jiān)控系統(tǒng)包含設(shè)備的視頻系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、重點部位溫度報警系統(tǒng)、風(fēng)速報警系統(tǒng)等，主要用于設(shè)備的安全監(jiān)控。而針對重點部位的在線監(jiān)測系統(tǒng)(振動、溫度等)、CMS系統(tǒng)、制動器性能檢測系統(tǒng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢測、故障報警及故障預(yù)判，借助檢測手段，技術(shù)人員能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備的早期故障隱患，真正實現(xiàn)預(yù)防性維修，掌握設(shè)備管理的主動權(quán)。

上述的各種系統(tǒng)可以集成為設(shè)備智能實時監(jiān)控系統(tǒng)，方便設(shè)備管理人員全面把控設(shè)備的運行狀態(tài)。數(shù)據(jù)信號的傳輸可以采用5G網(wǎng)絡(luò)實時回傳，實現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程的設(shè)備監(jiān)控，并能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備運行數(shù)據(jù)實時保存可追溯。

以設(shè)備減速箱重點部位的在線監(jiān)測系統(tǒng)為例，介紹設(shè)備智能實時監(jiān)控系統(tǒng)。

減速箱的損壞主要表現(xiàn)在軸承故障和傳動齒輪故障，無論哪種損壞形式都會導(dǎo)致振動和溫度的變化，因此減速箱的在線監(jiān)測主要為溫度檢測和振動檢測。

在運轉(zhuǎn)條件不變的情況下，任何的溫度改變即表示已發(fā)生故障。當(dāng)檢測到軸溫劇烈變化時，軸承可能已經(jīng)發(fā)生了不可逆的損壞。振動監(jiān)測是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的重要組成部分，比單純的溫度檢測預(yù)警更提前、更準(zhǔn)確，實現(xiàn)故障萌芽狀態(tài)時的警示并且能夠分析故障形態(tài)，防止故障擴(kuò)大帶來的損失。為了保證振動檢測數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，需要對每個監(jiān)測點采用X、Y、Z3個方向的傳感器。

該檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能。

(1)利用溫度傳感器、振動傳感器及其內(nèi)置的專用測量電路，將旋轉(zhuǎn)部件的振動變換為具有歸一化靈敏度的電壓信號。

(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，將原始振動信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，從而為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷等提供數(shù)據(jù)支持。

(3)根據(jù)不同算法判斷出設(shè)備運行情況，如出現(xiàn)異常將及時反饋至設(shè)備維保人員。

(4)具有本地和遠(yuǎn)程查看功能，通過本地電腦、遠(yuǎn)程電腦、手機(jī)APP實現(xiàn)實時在線查看。

3.2 設(shè)備管理系統(tǒng)與智能巡檢相結(jié)合

設(shè)備管理系統(tǒng)是工程技術(shù)人員設(shè)備管理的一個重要工具，主要功能包含設(shè)備臺帳、運行記錄、故障管理、維修保養(yǎng)計劃、設(shè)備檢查考核、設(shè)備檢查維修周期報警、備件臺賬、報表和圖表分析等項目。設(shè)備管理相關(guān)工作可以通過系統(tǒng)流傳、審批，實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳遞和共享、設(shè)備信息網(wǎng)上查詢。

為了保證設(shè)備管理信息傳遞的實時性，及時發(fā)現(xiàn)自動化設(shè)備的故障隱患，同步進(jìn)行派工維修，避免二次停機(jī)，在設(shè)備管理系統(tǒng)中接入智能巡檢模塊。將設(shè)備巡檢部位提前編號標(biāo)識(如采用二維碼)，巡檢時利用終端掃描二維碼，即可形成巡檢部位的位置、巡檢歷史、故障歷史等信息，并可以將巡檢問題錄入終端通過無線傳輸與設(shè)備管理系統(tǒng)對接，設(shè)備管理系統(tǒng)實時進(jìn)行派工管理，并將巡檢情況進(jìn)行存儲，完善設(shè)備管理記錄，避免人工派工、事后錄入的過程，提高設(shè)備的巡檢問題處理效率。

3.3 配置具有遠(yuǎn)控功能的自動集中潤滑系統(tǒng)

設(shè)備潤滑是機(jī)械設(shè)備正常運行的重要保障措施，以岸橋為例，1臺岸橋有600多個潤滑點，根據(jù)運行形式不同、作業(yè)時間不同，潤滑周期可以分為周、月、季、半年等不同的周期，因此潤滑工作需要設(shè)備多次停機(jī)，造成停機(jī)浪費和人員消耗[3]。為適應(yīng)設(shè)備自動化作業(yè)需求，可以配置具有遠(yuǎn)程控制功能的集中潤滑系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備潤滑不停機(jī)，定時、定量潤滑，或根據(jù)需要隨時遠(yuǎn)程控制潤滑并監(jiān)控潤滑動態(tài)。主要包含以下功能。

(1)主管路檢測，通過泵上的壓力控制器對系統(tǒng)管路壓力進(jìn)行適時檢測，當(dāng)壓力低于或高于設(shè)定值時，表明出現(xiàn)泄漏或阻塞，發(fā)出報警信號。

(2)分支管路檢測，某一潤滑點在預(yù)定時間內(nèi)未達(dá)到流量計設(shè)定值，電控箱將發(fā)出報警；在潤滑點前設(shè)置背壓閥，使分油箱的出油口和潤滑點前的背壓閥之間的管路建立一定的壓力，當(dāng)壓力控制器壓力低于設(shè)定的壓力時說明管路泄漏，系統(tǒng)報警。

(3)具有遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ埽軌驅(qū)崿F(xiàn)定時潤滑、遠(yuǎn)程控制潤滑；潤滑點、管路的狀態(tài)能夠傳輸至控制室或手機(jī)端，并且數(shù)據(jù)可查。

3.4 合理的停機(jī)周期，優(yōu)化設(shè)備維保區(qū)間

設(shè)備合理的停機(jī)周期能夠充分的發(fā)揮設(shè)備的作業(yè)能力，將設(shè)備的可作業(yè)時間增加到最大。但合理的停機(jī)維保周期，需要在自動化進(jìn)程中逐漸積累經(jīng)驗來總結(jié)，在沒有經(jīng)驗可借鑒的情況下，可以利用暫停基礎(chǔ)周期法，比如設(shè)定基本周期為周巡檢、月保養(yǎng)，即每周停機(jī)1 h巡檢、每月停機(jī)1天集中保養(yǎng)，在執(zhí)行過程中根據(jù)設(shè)備的具體運行狀況適當(dāng)?shù)目s短或延長，及時總結(jié)，最終形成固定的最優(yōu)的設(shè)備維保區(qū)間，在保證設(shè)備性能的前提下縮短設(shè)備的維保停機(jī)時間，放大設(shè)備作業(yè)時間。

3.5 技術(shù)人員技術(shù)能力的提升

碼頭作業(yè)自動化是一個系統(tǒng)工程，對于設(shè)備管理來說，涉及的專業(yè)廣，領(lǐng)域多，并且需要各專業(yè)融合，傳統(tǒng)的單一專業(yè)人才已經(jīng)無法滿足新形勢下設(shè)備管理的需求，需要信息化、通訊、視頻處理專業(yè)人才參與到設(shè)備管理的過程中來。因此，公司層面需要將此類人才整合到一個部門，共同進(jìn)行設(shè)備管理。設(shè)備管理人員也需要根據(jù)設(shè)備的發(fā)展，適時更新自己的知識結(jié)構(gòu)，做到專業(yè)精通、涉及全面，這樣才能夠應(yīng)對當(dāng)今的設(shè)備管理新局面。

4 結(jié)語

應(yīng)對碼頭作業(yè)自動化對設(shè)備管帶來的變革，必須從先進(jìn)的監(jiān)控手段、基礎(chǔ)管理的創(chuàng)新、人員知識結(jié)構(gòu)等多方面著手，并及時地轉(zhuǎn)變設(shè)備管理理念，更好地服務(wù)于裝卸作業(yè)的自動化。