集装箱码头自动化改造项目基本要素及其相互关系

王晓东

随着社会进步和科技发展，对传统集装箱码头实施自动化改造成为集装箱码头可持续发展的必然要求。集装箱码头自动化改造项目涉及诸多要素，各要素之间既相互独立又相互影响。本文梳理集装箱码头自动化改造项目的基本要素及其相互关系，并据此提出项目实施的注意事项，以期为集装箱码头自动化改造提供参考。

1 集装箱码头自动化改造项目基本要素

（1）目标 目标指期望通过实施项目达到的结果，包括项目范围、质量要求、费用和工期等，通常在立项阶段确定。有的集装箱码头在实施自动化改造项目初期目标过于笼统，后期不得不边实施改造边细化目标，可能导致预算不足、工期拖延、项目缩水、质量下降等问题，最终难以达到预期的改造效果。造成上述情况的主要原因是：一方面，集装箱码头自动化改造项目本身具有技术复杂的特点;另一方面，多数集装箱码头对此类项目的前期研究不足，并且缺乏实际经验和技术储备。

（2）需求 需求涉及业务流程、组织架构、操作要求、应急方案、数据存储和操作界面等。集装箱码头自动化改造项目不同于新建项目，必须在考虑现有业务模式和操作习惯的前提下满足自动化操作需求。

（3）系统 码头操作系统、设备控制系统、远程操作控制系统等是自动化集装箱码头的控制中枢，主要负责作业任务的编制和分配、设备调度及远程控制台分配等。系统优化能够有效提升码头作业能力;反之，系统功能欠缺可能导致码头作业效率低下，甚至可能造成码头作业中止。

（4）技术 先进的自动化技术能够确保码头设备精准、高效、安全、可靠地执行系统发出的各项指令，包括目标检测、抓放箱、障碍物检测和避让、集卡引导等。

（5）人员 虽然自动化改造的目的是用机器（包括计算机）作业取代或辅助人的体力劳动和脑力劳动，但自动化改造项目的实施却离不开人员参与。集装箱码头自动化改造项目涉及的人员包括承包方的项目设计、施工和调试人员以及码头的项目参与人员。人员的能力、经验和态度直接影响项目进程和最终效果。

2 集装箱码头自动化改造项目基本要素之间的关系

2.1 需求、系统和技术之间的关系

需求、系统和技术三者之间相互作用产生不同的输出物，对集装箱码头实施自动化改造项目具有指导作用。以下列举的输出物仅考虑需求、系统和技术两两相互作用的情况，但实际上，由于集装箱码头自动化改造项目非常复杂，输出物往往是多个要素共同相互作用的产物，仅考虑一两个要素很可能导致输出物最终无法落地。确定输出物对于集装箱码头自动化改造项目的顺利实施具有重要意义，需要码头、承包方及其他相关单位通力合作，持续跟踪并不断修正，以确保输出物准确无误。

（1）需求与系统相互作用产生的输出物之一是业务流程说明书，主要内容包括正常业务的操作流程和异常情况的处理流程。以堆场自动化改造为例，业务流程说明书应当包含外集卡进提箱、内集卡装卸船、场内移箱、同贝位和跨贝位翻箱和倒箱等正常业务的操作流程以及设备故障、任务更改、任务取消、系统故障、作业超时等异常情况的处理流程。

（2）需求与技术相互作用产生的输出物之一是作业模式，涉及全自动化作业模式、半自动化作业模式、人工远程操作模式和本地操作模式以及各作业模式对设备和人员的要求等。

（3）系统与技术相互作用产生的输出物之一是自动化机构的工作机制，包括自动化机构的设计原理、技术参数、运行流程以及自动化机构与其他相关机构和系统的接口文件等。

2.2 目标、需求、系统和技术之间的关系

（1）在需求不变且技术没有重大更新和突破的情况下，通过完善系统功能和优化算法提升集装箱码头自动化改造项目实施水平，使项目效果超出预定目标。以堆场自动化改造为例：优化设备调度算法，将原先按设备所在区域进行调度改为按设备作业和空闲情况、业务类型、作业饱和度等进行调度，从而提高设备利用率和堆场作业效率。

（2）在需求不变且系统没有重大改进的情况下，通过技术进步提升集装箱码头自动化改造项目实施水平，使项目效果超出预定目标。例如，定位技术和激光扫描技术的应用能够提高单机作业效率，进而提高码头整体作业效率。

（3）在需求不变的情况下，系統与技术的相互促进和匹配能够提升集装箱码头自动化改造项目实施水平，使项目效果超出预定目标。以堆场自动化改造为例：自动抓放箱技术的成熟使得堆场作业自动化成为现实，从而为自动移箱、翻箱和倒箱等系统功能升级提供必要条件，最终使码头整体作业效率大幅提高。

（4）在需求不变的情况下，系统与技术的不匹配可能导致集装箱码头自动化改造项目效果无法达到预定目标。例如：集卡定位技术的缺失或不完善导致集卡调度系统无法正常使用，进而使得集装箱码头自动化改造项目目标难以实现。

（5）需求增加导致目标提高。随着项目推进和外界环境改变，业务需求可能增加，从而对系统和技术提出新要求，进而使项目目标提高。

2.3 人员与其他基本要素之间的关系

人员负责项目的计划、启动、执行、监督和验收，对目标、需求、系统和技术等基本要素具有决定性影响，进而影响项目的最终效果。专业能力较强、项目经验丰富并且具备钻研精神的项目人员对项目有正向的推动作用，能够确保项目质量;相反，专业水平较低、项目经验不足并且缺乏钻研精神的项目人员难以胜任项目工作，可能导致项目效果无法达到预定目标。

3 集装箱码头自动化改造项目实施注意事项

（1）立项前 对码头自动化改造项目开展深入研究，广泛考察其他码头自动化改造情况，了解项目实施要求;成立项目小组，小组成员覆盖业务、技术、系统等领域。

（2）立项阶段 结合码头自身情况确定合理的项目目标，明确并细化项目范围、质量要求、费用和工期等;结合码头业务需求，明确未来自动化作业的相关情况，包括作业类型、交通流向、水平运输形式、安全要求、相关操作规定等，并形成书面文件，以指导后期设计、施工。

（3）项目实施阶段 在招标文件中对系统和技术作出全面、细致的要求，尤其要明确系统功能和最终效果;技术方案设计完成后，必须经过反复论证才能交付现场实施;系统设计完成后，首先通过实验室测试，然后通过用户验收测试，最后交付现场调试;在项目实施过程中，如发现承包方委派人员不符合招标文件要求，应当及时提出更换;持续改进和优化项目，做好阶段性总结工作，并形成书面文件，为后期项目实施积累经验。

（编辑：张敏 收稿日期：2019-07-07）