自动化码头的建设方案及经济社会效应

摘要

隨着老龄化的加重，中国的人口红利逐渐退去，码头员工工资不断攀升，港口企业运转效率低下，码头机械技术的日益发展，自动化水平不断提高。新一代农民工、大学生的价值观已经和上一代发生了翻天覆地的变化，他们不再像以前那样吃苦，而是靠高科技自动化、半自动化谋生港口企业的自动化初期投资较大，但是更新换代已成必然，本文从人口红利及社会发展的角度对比传统的非自动化码头，分析港口码头的自动化建设的可行性。

【关键词】自动化码头 人口红利 经济分析

自荷兰第一个自动化码头建成后，全球的自动化码头建设如雨后春笋，整体技术水平正在提升，振华集团更是走在世界前列，多项技术世界领先。目前中国的自动化码头以厦门远海、上海洋山、青岛港集装箱自动化码头为代表，已实现了无人化，本文拟从经济社会角度分析集装箱码头自动化的相关问题实现。

1 人口红利消失

上世纪65年-90年，亚洲四小龙经济飞速发展，出现经济奇迹，经济学家社会学家用人口解释经济现象，发现适龄的劳动人口规模的增长能够带来一个地区经济的快速发展，而不是总的人口数目。在此基础上Bloom和Canning等人创造了“人口红利”，指的是劳动力人口在总人口的比例上升，就存在人口红利，反之，随着老龄化的到来，人口红利逐渐消失。

在死亡率开始下降同时出生率还未下降的时代，年轻人不需要赡养太多的老人，因为出生率高兄弟姐妹很多，他们也不会抚养太多的孩子，因为他们不愿意政策上也不允许生太多孩子，这些人群到劳动适龄时就进入了人口红利。但是当人口红利窗口关闭时，人口红利就变成了负债。中国正在逐渐步入老龄社会，失去人口红利，劳动的价格逐年提高，无人化、自动化正取代过去的人工，码头也在探索自动化的道路。

2 A港码头的自动化现状

自动化码头是指码头利用先进技术、先进设备，通过对信息的获取、分析、处理等活动，让码头在少数人的操控下自动进行码头各种经济活动。自动化码头主要由堆场作业、岸边作业、水平作业和控制系统组成。

A港集装箱堆场400万平米，集装箱吞吐量逐年增长，2017年全年集装箱吞吐量627万TEU，东北位居第二位，全国第九位，但是不管增速还是总量与南方港口都存在不小的差距，这也是制约集装箱自动化码头发展的关键。

以A港为例现有的堆场是集装箱装卸、转运、保管的场所，作业主要用到的是集装箱正面吊，水平作业区多采用集装箱牵引车牵引方式，从码头拖到堆场，岸边作业是有人驾驶的装卸桥。没有实现全自动化，岸标作业有人控制，水平作业有人控制，堆场作业也有人控制。

集装箱正面吊比较灵活，能用于20英尺、40英尺集装箱装卸作业，可上下也可左右，作业效率高。牵引车的成本较低，方向自由。有人操控的岸桥则是不管多么恶劣的天气，都在可控范围内。

3 A港自动化码头建设方案及分析

3.1 自动化码头的演变

最早一代的集装箱自动化码头代表是上世纪90年代的荷兰鹿特丹港ECT码头，岸桥是单小车结构，水平运输是AGV小车沿固定圆形路线，堆场采取轨道吊，当时自动化导引车还是内燃机而非现在的电驱动。

第二代集装箱自动化码头的代表是德国汉堡港CTA码头，岸桥是双小车结构，水平运输改换了灵活路线的ACV小车，堆场仍然采取轨道吊，只是增加到2个轨道吊，穿越式布置，利用计算机模拟技术对路径规划和设备调度进行了优化处理。AGV小车不再沿着固定路线，而是雷达导航通过，效率更高。两台轨道吊能够很好的应付事故，但是相应的投资也增大。

第三代自动化码头代表是鹿特丹港Euromax码头，双小车岸桥+AGV+ARMG。与第二代相比，堆场轨道吊采取了接力式对称布置，AGV的驱动也由内燃机升级电力驱动以减少碳排放，每个箱区都有AGV通道。

第四代代表，分别是厦门远海自动化码头、上海洋山港四期自动化码头，青岛港集装箱自动化码头，都是由中国振华重工建设，填补了自动化码头的空白。2018年无人驾驶的跨运车横空出世，人工智能淘汰原有技术。

通过调研发现，A港集装箱码头目前自动化程度不高，但是企业又处在港口整合的期间，故不从具体的数据分析，仅从专业人士可提供的通用数据对自动化码头建设的方案进行经济社会分析。

3.2 自动化码头的建设方案

针对目前国内航运的不景气，与A港口目前的吞吐量，故不是直接建设全自动化码头，而是从急需开始改造，将目前的集装箱卡车的水平作业改为半自动化或自动化，共列出以下几种方案供选择决策。

方案一：现有部分改造，采取装卸桥+AGV+正面吊装卸工艺，随着集装箱船摆放的集装箱层数越高，需要装卸桥起升高度越大，对装卸桥要求越大。集装箱船宽度大，装卸桥的外伸距越大，故采用高起重，长跨距、伸距的装卸桥。水平作业采用AGV代替原有的集装箱拖车。

方案二：现有部分改造，采取装卸桥+AGV+轨道式龙门吊装卸工艺，利用轨道式龙门吊替代现有的正面吊或者补充，装卸效率提升，存储能力提升。

方案三：现有部分改造，采取装卸桥十跨运车+轨道式龙门吊工艺，可在港区自由行驶、避障，眼睛是摄像头，大脑是智能芯片。

4 自动化码头的经济社会效应

自动化码头的装卸工艺不断改进，能够提高港口的生产效率，降低人员的各项成本，但是前期投资较大，还受到各种不稳定因素影响，从经济社会角度分析如下：

4.1 经济角度

原有装卸桥一拖挂车该种工艺投资较小，但是装卸效率低下，实现“门对门”的服务，存储能力有限，假设在堆场堆存则需要使用正面吊等设备。方案一采取了AGV车水平作业，自动化程度高，节约了人力，保护了环境。方案二采取轨道式龙门吊，清洁环保，装卸效率，存储能力都有提高。方案三采取无人跨运车，设备灵活，抓取集装箱等各种作业能力，而且标准化程度比人工操作高得多，作业速度也更快，预计提升效率50%以上。

以方案1为例具体分析，AGI取代集装箱牵引车，目前集装箱牵引车+拖车的价格约是50万左右，集装箱AGV车的价格约是220万左右（国产除补贴外），一辆集装箱卡车需要3-4名司机，每名月工资5000-6000元，年工资约是21.6万元（未考虑收入递增与社保等）。且集装箱卡车油耗较高，每百公里45升计每升6.85元，集装箱卡车每小时运行4次，每次运行2公里，运营率60%-70%，每天运营2×4×24×60%=115.2公里;年运营里程115.2×360=41472公里;柴油費用共计：41472×45×6.85/100=127837元。

如果改用电力则费用为：41472×200×0.7/100=58061;电驱与人工合计27.4万元。另外根据行业内人士提供数据柴油拖头的动力、传动和液压系统的额外维修费和保险费等，粗略估计20万，这样一台拖车十挂车的成本约50万左右。而AGV车相比，只是初期投入较大，后期保养维护成本较低，这样计算起来AGV的实际回收期约是5年。

4.2 社会角度

全自动化的码头用工会减少人员的使用，从企业角度看是好处大于坏处，节约了人力成本提高了效率。且从生态角度看，自动化减少了污染，对于环保是有好处的，符合习总书记“金山银山不如绿水青山”的理念。

但是目前大多数港口企业都是国有股份制，承担着对区域经济和社会的责任，单单从法律的角度与员工脱离劳动合同是简单的，但是造成的影响是巨大的，这些员工可能再就业会很难，故从社会责任角度，港口企业应在自动化码头建设的同时，培训还能使用的员工，让他们能够在企业中生存。另外，北方的港口工资较南方低，集装箱吞吐量不大，这样投资回报的周期就会更长。

总的来说自动化码头是必然的趋势，在老龄化与人口红利消失的当今社会，自动化是港口企业的毕竟之路。只是在方案选择上可以经济与社会统筹考虑。港口自动化的目的是装卸工艺的改变，即岸边、堆场、堆场到岸边三部分的货物移动的优化，增加自动化码头的投资同时也可能带来一些系统故障问题。本文设计的方案均是对现有码头的部分改造，待企业对自动化码头的运转熟悉后再扩大自动化范围。

5 结语

通过对A港集装箱码头现状及自动化码头的分析，可知码头自动化是未来的趋势，根据港口现状提出三种建设方案，从经济与社会角度进行分析每种方案都比较现有的先进，不足的地方是量化时没有采取报表数据，只是从专业人士调研得到，也没有进行多目标分析，这正是以后研究的重点。

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