對散貨碼頭智能化裝卸工藝技術的幾點探討

馮軍偉 秦偉

摘 要：最近幾年以來，伴隨著現代工業在經濟水平中的高速提升，我國對于港口的裝卸能力也隨之提出了更加嚴格的標準要求，以提高港口競爭力，提高卸船機的工作效率，而在這個過程中，應用自動化控制，具有十分重要的意義。對散貨碼頭應用智能化裝卸工藝技術，可有效提高裝卸效率，并推動節能減排的港口建設。基于此，本文簡要分析了現階段，散貨碼頭裝卸工藝所存在的問題，總結了散貨碼頭應用智能化裝卸工藝技術的必要性，介紹了散貨碼頭智能化裝卸工藝技術，探討了散貨碼頭智能化裝卸工藝技術的發展方向，旨在為提高散貨的裝卸效率，減少能源損耗。

關鍵詞：散貨碼頭;智能化;裝卸工藝技術

伴隨著科研水平快速發展，電子信息技術隨之進一步創新，智能化裝卸工藝技術現已被散貨碼頭在裝卸過程中廣泛應用。現在，我國經濟發展水平正處在一個十分重要的階段，散貨的吞吐量呈大幅度增長的趨勢。有調查統計資料指出，我國港口散貨吞吐量已突破百億噸，而且，在我國范圍內，專業化萬噸級以上的港口泊位有一千多個，通用散貨泊位有約五百個左右，通用件雜貨泊位也有約四百個左右，并依舊處于持續增長的趨勢。不過，由于我國散貨碼頭的發展時期相對較晚，且設施設備、裝卸儲運水平相對落后，依舊存在能耗高、效率低、環保性差等不足，因此，對散貨碼頭，加用先進的智能化裝卸工藝技術，是非常有必要的。

1. 現階段，散貨碼頭裝卸工藝所存在的問題

目前，我國經濟體制發生了極大的改變，進出口貿易也隨之朝更好的方向發展，經濟水平的改革進一步推動著進出口貿易的快速發展。散貨碼頭裝卸工藝在進出口貿易中的占據著十分重要的地位，我國現階段的散貨碼頭裝卸工藝的裝卸貨種包括：礦石、煤炭、糧食、木材、散貨、零部件、其他雜貨等，裝卸工作包括輸入港的卸船工藝、輸出港的裝船工藝、卸裝中間環節的儲存工藝，不過，相對應的也存在著諸多問題。

第一，輸入港卸船工藝。輸入港的卸船工藝按照裝卸周期可分為兩種：連續性、周期性，其中，連續性的卸船工藝需借助鏈斗式卸船機、斗輪式卸船機等設備完成，由于連續性卸船工藝的操作簡單，相對運行時間較短，因此，卸船效率相對較高，且清倉速度快，具有良好的裝卸銜接性，并且卸船作業過程中都處在全封閉過程，是一種環保式卸船作業方式，已成為現階段我國輸入港卸船工藝較為主要發展的一種方式，不過此卸船工藝的缺點是很難適應船舶的起伏顛簸，技術正在發展期設備故障率較抓斗卸船高。而周期性的卸船工藝因為散貨裝卸時間較長，多通過應用抓斗卸船的方式進行裝卸工作，該方式可以很好的適應商船由于海浪而誘發的顛簸，在進行卸船工作時，具有高穩定性，適用范圍較廣，不過，抓斗卸船的方式對船艙內散貨不能全覆蓋，清艙階段任務重效率較低會降低整體卸船效率，卸船過程處于半開放式狀態，開閉抓斗放料易產生揚塵，需要設計專用的除塵抑塵設備降低對環境的污染。

第二，輸出港裝船工藝。輸出港裝船工藝的工序復雜且工作相對繁重，不過，伴隨著科學技術水平的進一步革新，輸出港裝船工藝實現了連續性裝船、散貨集裝化裝船等一系列先進的裝船工藝，例如：抓斗周期性裝船方式、皮帶機裝船方式等，從而改善了裝船工藝，有效提高了輸出港裝船工藝作業的效率。不過，輸出港裝船工藝需要相關工作人員具備嫻熟的操作技能及理論知識。

第三，裝卸中間環節的儲存工藝。在碼頭裝卸工藝中，散貨儲存是其中一個較為重要的組成部分，依據貨種之間存在的差異，其儲存方式也是不同的。儲存裝卸工藝按照儲存場所的差異可分為兩種方式：露天堆場、封閉筒倉等方式，而散貨在進行裝卸工作時，主要應用兩種不同的手段：堆取分開或者是堆取合一，不過，這兩種手段都需要在露天堆場中實行，堆取分開主要指對散貨應用專門的堆料機、取料機進行分別堆料取料作業，而堆取合一主要指對散貨應用斗輪堆取料機進行統一操作。封閉筒倉的儲存裝卸方式，更適用于對溫度、濕度要求高的貨種，具有高穩定性、對貨種形狀要求低的特征，封閉筒倉應用了現代化科技，可以實現貨物之間的倒倉與并倉，一切存取操作都可以借助相對應的裝卸工藝來完成。

2. 散貨碼頭應用智能化裝卸工藝技術的必要性

第一，可有效提高散貨碼頭的運營效率。港口散貨運輸具有批量大、運價低的特征，因此，港口散貨運輸系統投資成本就相對較大，單位產出相對較小，而且，與其他貨物運輸裝卸工作系統相比，工藝流程相對復雜、工藝環節相對較多，所以，需要大量的各類崗位勞動人員密切配合。例如：天津港某一大型散貨碼頭，其中的正式員工以及勞務人員大約有三千人左右，通過調查分析，該公司每年需盈利七千萬及以上才能夠確保公司正常運轉。隨著散貨吞吐量的日益增長，港口費率的進一步下降，各港口碼頭的市場競爭環境也隨之逐漸激烈，散貨碼頭企業想要在市場競爭中占據一席之地，就必須要提升裝卸儲運能力、開拓港口通過能力、提高散貨碼頭的運營效率。而智能化的裝卸工藝以及新型、高效、先進的裝卸機械設備，可有效改善散貨碼頭作業條件，提高裝卸質量。由此可見，散貨碼頭智能化裝卸工藝技術是加快車船周轉、降低人工成本、開拓港口通過能力、開發增值服務、提高經濟水平、增強港口競爭能力的必要途徑。

第二，可有效提高環保節能效益，實現可持續發展。現階段，在我國范圍內，各港口的數量呈日趨增多的態勢，規模隨之逐漸擴大，而且，貨物吞吐量也隨之逐年上升，而港口能源消耗量也隨之進一步增大，比如：汽油、重油、柴油、電力等，因此，為了適應經濟水平快速發展的需求，對散貨碼頭應用智能化裝卸工藝技術，是非常有必要的。智能化裝卸工藝技術不僅可以提高裝卸效率，同時，還可以合理配置散貨碼頭裝卸過程中的各環節資源，以避免能源浪費，增強能源利用率。另外，散貨碼頭智能化裝卸工藝技術相比于傳統散貨裝卸工藝技術來說，傳統散貨裝卸工藝技術更容易造成貨物的損失，影響環境污染。例如：木薯干是一種較為典型的高粉塵物料，在裝卸工作的過程當中，依舊應用簡單的露天堆場抓斗方式進行取料卸料，不僅效率低，而且，污染高，當木薯干進出港裝卸時，空氣中就會彌漫著白色粉塵。相關工作人員長時間在粉塵飛揚的環境中進行工作，極易誘發嚴重的肺部纖維化、全身性疾病等并發癥，同時，還會影響港區周圍居民的生活質量水平。而智能化裝卸工藝技術，可有效解決高粉塵類散貨裝卸的污染問題，比如：實現智能化調控、封閉裝卸作業、縮短裝卸作業時間、袋裝粉塵物料、減少相關工作人員裝卸現場勞動等，從而進一步提高裝卸效率。

3. 散貨碼頭智能化裝卸工藝技術

第一，散貨碼頭智能化抓斗卸船工藝應用激光測距技術，借助激光測距技術可以自動識別貨船的整體規格以及船艙散貨物料的相關狀況，工作人員再應用可編程邏輯控制器 （PLC）技術，根據激光掃描取得的數據結果，進行有效分析，并制定科學、合理的相關卸船工藝計劃，設定機械運作參數，從而實現自行控制機械的工序（升降、移動、抓放等）。而且，在裝卸時，智能化抓斗卸船工藝可以對數據進行及時反饋，實時調控管理，從而保證卸船工藝的穩定、高效。不過，現階段的智能化散貨卸船工藝依舊存在著一定的難度，比如：測量精度實時監控、艙內物料三維動態模擬、平衡卸船數據分析方案、抓斗卸船機鋼絲繩柔性控制等[1]。

第二，散貨碼頭智能化裝船工藝借助多軸運動控制的激光雷達，可有效檢測貨船的整體規模，通過數據分析，制定出合理的物料裝運軌跡、物料分布情況，實時調整機械的位置，及時控制工作的速率，從而有效提高物料裝船的空間最大利用率，增強裝運的效率，確保裝運的質量。不過，現階段的智能化散貨卸船工藝仍有一定的難點，需依據物料特性，科學合理的規劃艙內裝船路徑[2]。

第三，在堆取料的過程當中，也具備著智能化的裝卸工藝，例如：斗輪堆取料機，通過借助激光雷達掃描，可以實時監控技術，并根據數據分析，制定出合理的物料堆取工序，包括：數量、速率、規模、路徑等。斗輪堆取料機的技術難點是物料堆場模型構造、精度控制、物料堆取路徑制定等。現階段，我國散貨碼頭智能化裝卸工藝包括：多自由度機械手、智能機器人、自動識別裝置等技術，不僅可以有效提高散貨裝卸船的效率，節省人工成本，同時，還可以減少環境污染，增強港口資源周轉效率，進一步提升企業的經濟、社會效益[3]。

4. 散貨碼頭智能化裝卸工藝技術的發展方向

第一，構建集生產、管理、控制于一體的智能化系統。散貨碼頭在生產、管理方面需突破各個系統間的層次概念，可通過構建集生產、管理、控制于一體的智能化系統，將生產控制、業務系統、調度管理、資產設備等各個系統結合起來，通過實現計算機與通信網絡的整合，優化生產流程，從而實現降低生產經營成本，提高運營效率的作用[4]。

第二，構建設備故障遠程監測系統。在散貨碼頭上，構建設備故障遠程監測系統，通過實時取得各個設備（卸船機、裝船機、堆取料機、翻車機、皮帶機等）的運行狀態以及其故障信息，制定科學合理的散貨碼頭設備維護策略，從而發揮延長設備使用壽命，確保設備安全正常運轉的作用[5]。

第三，強化對于大型散貨裝卸設備的研發。現階段，在世界范圍內，各國主要的航運公司都在發展特大型遠洋運輸船，其中，最大散貨運輸船已達到40萬噸級。因此，滿足市場發展需求的前提是港口散貨裝卸設備要具備更大的裝卸能力。我國相較于發達國家港口來說，我國的港口散貨裝卸能力還需要不斷提高。由此可見，強化對于大型散貨裝卸設備的研發，是非常有必要的。

第四，增強散貨裝卸設備的安全性能。港口生產作業的條件是確保工作過程中的安全。有調查資料指出，40%的港口生產事故都是由于港口裝卸設備的安全性差所致的。在散貨碼頭中，卸船機工作最為復雜，由于卸船設備需與船艙內的貨物進行直接接觸，極易發生與艙口、艙底碰撞的情況，從而影響卸船設備、船舶的安全。因此，增強散貨裝卸設備的安全性能，是散貨碼頭智能化裝卸工藝技術有效推廣的必要前提，通過借助先進的制造工藝，并有效結合新型的避碰技術，從而確保裝卸設備工作過程的安全性。

第五，強化對于卸船機作業全自動化的研究。由于卸船工作具有復雜性的特征，碼頭對于卸船機的自動化水平也隨之有著更嚴格的標準要求。現階段，自動卸船機主要是間歇式半自動抓斗卸船機，但是工作效率低、安全性差。所以，需依據卸船工作工況，強化對于卸船機作業全自動化的研究，以提高散貨碼頭卸船工作效率。

第六，強化對于多用途裝卸設備的研發。現階段，散貨碼頭主要是專業化煤炭碼頭或者是礦石碼頭，僅單一散貨裝卸。不過，伴隨著經濟產業結構的進一步調整，散貨碼頭也由單一散貨裝卸朝多用途化發展。因此，強化對于多用途裝卸設備的研發，具有十分重要的意義。

第七，強化對于環保型裝卸設備的研發。散貨物料在裝卸過程中常伴有粉塵污染，嚴重影響港口環境。現階段，港口除塵的方式主要包括：干式除塵、濕式除塵，具有除塵效率低、不環保等特征。因此，強化對于環保型裝卸設備的研發，從裝卸工藝上嚴格抑塵、除塵，才能真正解決粉塵問題。

第八，強化對于自動化清艙設備的研究。當前，清艙作業效率相對較低，因此，需強化對于自動化清艙設備的研究，實現自動化清艙作業，從而提高物料運輸效率，減少船舶在港時間，進一步增強港口作業能力。

綜上所述，對散貨碼頭智能化裝卸工藝技術，通過結合電子信息技術、自動化機械設備、數據分析軟件等先進技術，優化配置智能化裝卸工藝以及裝卸設備，綜合控制散貨碼頭的裝卸儲運工藝，可有效增強對于散貨碼頭設施的利用率，改善散貨裝卸作業環境，進一步推動智能化港口建設，提升企業市場競爭力，大力推進我國港口的長遠發展。

參考文獻：

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[3]劉宏新， 王登宇， 郭麗峰，等. 先進設計技術在農業裝備研究中的應用分析[J]. 農業機械學報， 2019， 050（007）：1-18.

[4]車玉軒. 自動化與智能化電氣設備的適用性探討[J]. 煤炭工程， 2019， v.51;No.504（S1）：152-154.

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