对散货码头智能化装卸工艺技术的几点探讨

冯军伟 秦伟

摘 要：最近几年以来，伴随着现代工业在经济水平中的高速提升，我国对于港口的装卸能力也随之提出了更加严格的标准要求，以提高港口竞争力，提高卸船机的工作效率，而在這个过程中，应用自动化控制，具有十分重要的意义。对散货码头应用智能化装卸工艺技术，可有效提高装卸效率，并推动节能减排的港口建设。基于此，本文简要分析了现阶段，散货码头装卸工艺所存在的问题，总结了散货码头应用智能化装卸工艺技术的必要性，介绍了散货码头智能化装卸工艺技术，探讨了散货码头智能化装卸工艺技术的发展方向，旨在为提高散货的装卸效率，减少能源损耗。

关键词：散货码头;智能化;装卸工艺技术

伴随着科研水平快速发展，电子信息技术随之进一步创新，智能化装卸工艺技术现已被散货码头在装卸过程中广泛应用。现在，我国经济发展水平正处在一个十分重要的阶段，散货的吞吐量呈大幅度增长的趋势。有调查统计资料指出，我国港口散货吞吐量已突破百亿吨，而且，在我国范围内，专业化万吨级以上的港口泊位有一千多个，通用散货泊位有约五百个左右，通用件杂货泊位也有约四百个左右，并依旧处于持续增长的趋势。不过，由于我国散货码头的发展时期相对较晚，且设施设备、装卸储运水平相对落后，依旧存在能耗高、效率低、环保性差等不足，因此，对散货码头，加用先进的智能化装卸工艺技术，是非常有必要的。

1. 现阶段，散货码头装卸工艺所存在的问题

目前，我国经济体制发生了极大的改变，进出口贸易也随之朝更好的方向发展，经济水平的改革进一步推动着进出口贸易的快速发展。散货码头装卸工艺在进出口贸易中的占据着十分重要的地位，我国现阶段的散货码头装卸工艺的装卸货种包括：矿石、煤炭、粮食、木材、散货、零部件、其他杂货等，装卸工作包括输入港的卸船工艺、输出港的装船工艺、卸装中间环节的储存工艺，不过，相对应的也存在着诸多问题。

第一，输入港卸船工艺。输入港的卸船工艺按照装卸周期可分为两种：连续性、周期性，其中，连续性的卸船工艺需借助链斗式卸船机、斗轮式卸船机等设备完成，由于连续性卸船工艺的操作简单，相对运行时间较短，因此，卸船效率相对较高，且清仓速度快，具有良好的装卸衔接性，并且卸船作业过程中都处在全封闭过程，是一种环保式卸船作业方式，已成为现阶段我国输入港卸船工艺较为主要发展的一种方式，不过此卸船工艺的缺点是很难适应船舶的起伏颠簸，技术正在发展期设备故障率较抓斗卸船高。而周期性的卸船工艺因为散货装卸时间较长，多通过应用抓斗卸船的方式进行装卸工作，该方式可以很好的适应商船由于海浪而诱发的颠簸，在进行卸船工作时，具有高稳定性，适用范围较广，不过，抓斗卸船的方式对船舱内散货不能全覆盖，清舱阶段任务重效率较低会降低整体卸船效率，卸船过程处于半开放式状态，开闭抓斗放料易产生扬尘，需要设计专用的除尘抑尘设备降低对环境的污染。

第二，输出港装船工艺。输出港装船工艺的工序复杂且工作相对繁重，不过，伴随着科学技术水平的进一步革新，输出港装船工艺实现了连续性装船、散货集装化装船等一系列先进的装船工艺，例如：抓斗周期性装船方式、皮带机装船方式等，从而改善了装船工艺，有效提高了输出港装船工艺作业的效率。不过，输出港装船工艺需要相关工作人员具备娴熟的操作技能及理论知识。

第三，装卸中间环节的储存工艺。在码头装卸工艺中，散货储存是其中一个较为重要的组成部分，依据货种之间存在的差异，其储存方式也是不同的。储存装卸工艺按照储存场所的差异可分为两种方式：露天堆场、封闭筒仓等方式，而散货在进行装卸工作时，主要应用两种不同的手段：堆取分开或者是堆取合一，不过，这两种手段都需要在露天堆场中实行，堆取分开主要指对散货应用专门的堆料机、取料机进行分别堆料取料作业，而堆取合一主要指对散货应用斗轮堆取料机进行统一操作。封闭筒仓的储存装卸方式，更适用于对温度、湿度要求高的货种，具有高稳定性、对货种形状要求低的特征，封闭筒仓应用了现代化科技，可以实现货物之间的倒仓与并仓，一切存取操作都可以借助相对应的装卸工艺来完成。

2. 散货码头应用智能化装卸工艺技术的必要性

第一，可有效提高散货码头的运营效率。港口散货运输具有批量大、运价低的特征，因此，港口散货运输系统投资成本就相对较大，单位产出相对较小，而且，与其他货物运输装卸工作系统相比，工艺流程相对复杂、工艺环节相对较多，所以，需要大量的各类岗位劳动人员密切配合。例如：天津港某一大型散货码头，其中的正式员工以及劳务人员大约有三千人左右，通过调查分析，该公司每年需盈利七千万及以上才能够确保公司正常运转。随着散货吞吐量的日益增长，港口费率的进一步下降，各港口码头的市场竞争环境也随之逐渐激烈，散货码头企业想要在市场竞争中占据一席之地，就必须要提升装卸储运能力、开拓港口通过能力、提高散货码头的运营效率。而智能化的装卸工艺以及新型、高效、先进的装卸机械设备，可有效改善散货码头作业条件，提高装卸质量。由此可见，散货码头智能化装卸工艺技术是加快车船周转、降低人工成本、开拓港口通过能力、开发增值服务、提高经济水平、增强港口竞争能力的必要途径。

第二，可有效提高环保节能效益，实现可持续发展。现阶段，在我国范围内，各港口的数量呈日趋增多的态势，规模随之逐渐扩大，而且，货物吞吐量也随之逐年上升，而港口能源消耗量也随之进一步增大，比如：汽油、重油、柴油、电力等，因此，为了适应经济水平快速发展的需求，对散货码头应用智能化装卸工艺技术，是非常有必要的。智能化装卸工艺技术不仅可以提高装卸效率，同时，还可以合理配置散货码头装卸过程中的各环节资源，以避免能源浪费，增强能源利用率。另外，散货码头智能化装卸工艺技术相比于传统散货装卸工艺技术来说，传统散货装卸工艺技术更容易造成货物的损失，影响环境污染。例如：木薯干是一种较为典型的高粉尘物料，在装卸工作的过程当中，依旧应用简单的露天堆场抓斗方式进行取料卸料，不仅效率低，而且，污染高，当木薯干进出港装卸时，空气中就会弥漫着白色粉尘。相关工作人员长时间在粉尘飞扬的环境中进行工作，极易诱发严重的肺部纤维化、全身性疾病等并发症，同时，还会影响港区周围居民的生活质量水平。而智能化装卸工艺技术，可有效解决高粉尘类散货装卸的污染问题，比如：实现智能化调控、封闭装卸作业、缩短装卸作业时间、袋装粉尘物料、减少相关工作人员装卸现场劳动等，从而进一步提高装卸效率。

3. 散货码头智能化装卸工艺技术

第一，散货码头智能化抓斗卸船工艺应用激光测距技术，借助激光测距技术可以自动识别货船的整体规格以及船舱散货物料的相关状况，工作人员再应用可编程逻辑控制器 （PLC）技术，根据激光扫描取得的数据结果，进行有效分析，并制定科学、合理的相关卸船工艺计划，设定机械运作参数，从而实现自行控制机械的工序（升降、移动、抓放等）。而且，在装卸时，智能化抓斗卸船工艺可以对数据进行及时反馈，实时调控管理，从而保证卸船工艺的稳定、高效。不过，现阶段的智能化散货卸船工艺依旧存在着一定的难度，比如：测量精度实时监控、舱内物料三维动态模拟、平衡卸船数据分析方案、抓斗卸船机钢丝绳柔性控制等[1]。

第二，散货码头智能化装船工艺借助多轴运动控制的激光雷达，可有效检测货船的整体规模，通过数据分析，制定出合理的物料装运轨迹、物料分布情况，实时调整机械的位置，及时控制工作的速率，从而有效提高物料装船的空间最大利用率，增强装运的效率，确保装运的质量。不过，现阶段的智能化散货卸船工艺仍有一定的难点，需依据物料特性，科学合理的规划舱内装船路径[2]。

第三，在堆取料的过程当中，也具备着智能化的装卸工艺，例如：斗轮堆取料机，通过借助激光雷达扫描，可以实时监控技术，并根据数据分析，制定出合理的物料堆取工序，包括：数量、速率、规模、路径等。斗轮堆取料机的技术难点是物料堆场模型构造、精度控制、物料堆取路径制定等。现阶段，我国散货码头智能化装卸工艺包括：多自由度机械手、智能机器人、自动识别装置等技术，不仅可以有效提高散货装卸船的效率，节省人工成本，同时，还可以减少环境污染，增强港口资源周转效率，进一步提升企业的经济、社会效益[3]。

4. 散货码头智能化装卸工艺技术的发展方向

第一，构建集生产、管理、控制于一体的智能化系统。散货码头在生产、管理方面需突破各个系统间的层次概念，可通过构建集生产、管理、控制于一体的智能化系统，将生产控制、业务系统、调度管理、资产设备等各个系统结合起来，通过实现计算机与通信网络的整合，优化生产流程，从而实现降低生产经营成本，提高运营效率的作用[4]。

第二，构建设备故障远程监测系统。在散货码头上，构建设备故障远程監测系统，通过实时取得各个设备（卸船机、装船机、堆取料机、翻车机、皮带机等）的运行状态以及其故障信息，制定科学合理的散货码头设备维护策略，从而发挥延长设备使用寿命，确保设备安全正常运转的作用[5]。

第三，强化对于大型散货装卸设备的研发。现阶段，在世界范围内，各国主要的航运公司都在发展特大型远洋运输船，其中，最大散货运输船已达到40万吨级。因此，满足市场发展需求的前提是港口散货装卸设备要具备更大的装卸能力。我国相较于发达国家港口来说，我国的港口散货装卸能力还需要不断提高。由此可见，强化对于大型散货装卸设备的研发，是非常有必要的。

第四，增强散货装卸设备的安全性能。港口生产作业的条件是确保工作过程中的安全。有调查资料指出，40%的港口生产事故都是由于港口装卸设备的安全性差所致的。在散货码头中，卸船机工作最为复杂，由于卸船设备需与船舱内的货物进行直接接触，极易发生与舱口、舱底碰撞的情况，从而影响卸船设备、船舶的安全。因此，增强散货装卸设备的安全性能，是散货码头智能化装卸工艺技术有效推广的必要前提，通过借助先进的制造工艺，并有效结合新型的避碰技术，从而确保装卸设备工作过程的安全性。

第五，强化对于卸船机作业全自动化的研究。由于卸船工作具有复杂性的特征，码头对于卸船机的自动化水平也随之有着更严格的标准要求。现阶段，自动卸船机主要是间歇式半自动抓斗卸船机，但是工作效率低、安全性差。所以，需依据卸船工作工况，强化对于卸船机作业全自动化的研究，以提高散货码头卸船工作效率。

第六，强化对于多用途装卸设备的研发。现阶段，散货码头主要是专业化煤炭码头或者是矿石码头，仅单一散货装卸。不过，伴随着经济产业结构的进一步调整，散货码头也由单一散货装卸朝多用途化发展。因此，强化对于多用途装卸设备的研发，具有十分重要的意义。

第七，强化对于环保型装卸设备的研发。散货物料在装卸过程中常伴有粉尘污染，严重影响港口环境。现阶段，港口除尘的方式主要包括：干式除尘、湿式除尘，具有除尘效率低、不环保等特征。因此，强化对于环保型装卸设备的研发，从装卸工艺上严格抑尘、除尘，才能真正解决粉尘问题。

第八，强化对于自动化清舱设备的研究。当前，清舱作业效率相对较低，因此，需强化对于自动化清舱设备的研究，实现自动化清舱作业，从而提高物料运输效率，减少船舶在港时间，进一步增强港口作业能力。

综上所述，对散货码头智能化装卸工艺技术，通过结合电子信息技术、自动化机械设备、数据分析软件等先进技术，优化配置智能化装卸工艺以及装卸设备，综合控制散货码头的装卸储运工艺，可有效增强对于散货码头设施的利用率，改善散货装卸作业环境，进一步推动智能化港口建设，提升企业市场竞争力，大力推进我国港口的长远发展。

参考文献：

[1]张建祥， 曹五虎， 殷翠红，等. 准织设备自动化信息化技术探讨[J]. 纺织导报， 2019， 000（012）：30-33.

[2]安东. 水上过驳装卸工艺系统设计及运输船舶的选择[J]. 水运工程， 2019， 000（012）：75-79.

[3]刘宏新， 王登宇， 郭丽峰，等. 先进设计技术在农业装备研究中的应用分析[J]. 农业机械学报， 2019， 050（007）：1-18.

[4]车玉轩. 自动化与智能化电气设备的适用性探讨[J]. 煤炭工程， 2019， v.51;No.504（S1）：152-154.

（国能珠海港务有限公司，广东 珠海519050）