自动化码头岸边集装箱起重机特殊作业系统

陈建明

上港集团以色列海法新港码头有限公司

1 引言

自动化集装箱码头的计划安排、设备调度、普通箱装卸均已实现自动化作业，但岸桥轨内特种箱装卸船与舱盖板作业仍沿用传统的人工操作模式。这种人工操作模式会打断码头自动化作业流程，限制作业资源配置及调度能力，影响作业效率的提升。内外集卡上下档排队时需人工核对信息、人工指挥作业，人工信息核对量大且容易产生码头前沿集卡混乱等问题，从而降低生产效率和对外服务质量。通过开发自动化码头岸桥特殊作业系统，可以完善整个码头的自动化流程，使得码头智能化程度更高。由系统来调整轨内任务顺序，清晰准确地将信息推送给作业人员，便于引导集卡。完善岸桥的自动化流程，减少轨内操作过度依赖人工的情况，降低集卡资源占用时间，提升岸桥作业效率和码头自动化程度。

2 系统概述

自动化集装箱码头岸桥特殊作业系统，基于码头生产管理系统和岸桥管理系统，对系统各模块进行扩展与优化，创新性地开发轨内装卸任务及调度逻辑、自动调整作业关序功能、岸桥轨内自动化操作功能、外集卡导航APP、内集卡调度功能、舱盖板作业功能、手持终端机功能以及操作界面展示功能，实现作业指令自动发送及调整、设备自动执行、集卡智能调度与引导、数据统计分析等。

图1 系统流程图

3 系统功能

自动化集装箱码头轨内系统功能，主要包括轨内装卸任务调度、自动调整作业关序功能、集卡调度功能、舱盖板作业功能、手持终端机功能以及TOS-WEB操作界面。

3.1 轨内装卸任务调度

实现轨内装卸船自动化指令，需要结合水平运输机械(即集卡)的实时状态，因此，新增集卡作业状态的设置，系统根据集卡的实时状态，进行系统调度岸桥作业指令的逻辑判断。

3.1.1 集卡状态设置

(1)在途状态。轨内任务发送后，系统自动分配集卡，此时集卡的状态为“在途”状态。系统可对“在途状态”的轨内任务进行作业关序的交换。

(2)岸边状态。当集卡到达码头岸边(船头或船尾等待区域)后，通过手持终端机或者界面进行“岸边确认”，系统将集卡状态置为“岸边状态”。

在国外，绿色建筑的发展取得了较大的进步，同时也制定了相应的标准支持绿色建筑的发展。如美国于20世纪70年代首次颁布建筑节能标准；英国与90年代也制定了绿色建筑标准。说明国外对绿色建筑高度重视。与国外相比，我国绿色建筑的发展起步较晚，但发展速度较快，例如，近些年，我国节能技术的发展对绿色建筑的实施起到了保障作用。与此同时，智能技术的发展也对绿色建筑施工起到了积极作用，也使我国绿色建筑逐步取得了突破性发展。基于目前全球对绿色建筑的发展情况，绿色建筑将是未来建筑发展的趋势，也是实现节约能源和环境保护的必然要求。

(3)车道状态。到达岸桥车道指定位置，通过手持终端机或者界面进行“集卡到位”确认，系统将集卡状态置为“车道状态”。1条作业路下仅允许有1辆集卡处于“车道状态”。

3.1.2 调度逻辑设置

(1)普通箱卸船任务。卸船轨内任务调度条件，当该作业路下对应有1台空车集卡是岸边确认状态，即可调度卸船轨内指令。此时调度的卸船轨内任务，不绑定集卡号，当集卡点击“集卡到位”后，系统将集卡号和任务进行绑定。

(2)普通箱装船任务。轨内装船任务调度条件，当该作业路的任务队列第一关任务为轨内任务且当前任务的对应集卡处于“车道”状态。

(3)超限箱任务。装卸任务的条件与普通箱一致，但需要满足岸桥作业模式处于“计划手动”或“手动”作业模式。

3.2 自动调整作业关序功能

在实际生产作业过程中，岸桥作业的任务队列排序，会根据作业情况而发生变化，若通过船舶控制员人工调整关序，则前期相关操作较多，影响指令发送的及时性。因此，需要系统自动判断任务队列作业关序的调整逻辑，减少人工操作的工作量。该功能根据轨内任务队列的作业顺序以及对应集卡的作业状态进行调整。

3.2.1 轨内任务与自动化任务

当前任务队列的第一关为轨内任务，但对应集卡状态处于“在途状态”，则系统判定集卡不具备作业条件，在实际装载允许的条件下，与岸桥平台的自动化任务进行作业顺序的交换，保证岸桥的作业连续性。当前任务队列中的轨内任务对应的集卡处于“岸边确认”状态，且已具备提前作业该任务的条件，仅由于在岸桥任务队列中的作业顺序相对靠后，则可通过点击“集卡到位”，触发集卡状态变成“车道状态”，系统自动将该轨内任务提前至作业关序第一关(岸桥正在作业的任务除外)。

3.2.2 多个轨内任务处理

当岸桥任务队列中存在连续多个轨内任务时，系统会根据集卡的“岸边确认”时间的先后，进行相应作业顺序的调整，确保岸桥作业的连续性。

3.3 集卡调度功能

岸桥特殊作业系统通过读取集卡的具体作业类型，分配相应的作业任务给对应集卡，实现集卡任务的自动分配功能。

3.3.1 集卡作业类型

在“集卡控制”的集卡作业类型中，分为“装卸”、“转堆”、“岸桥”、“箱区转运”与“所有”5种作业类型，系统定义集卡当前可接受的任务类型。

3.3.2 集卡调度分配高低平板的逻辑

由船舶控制员根据集卡实际的托架状态，在界面中设置集卡托架状态(见图2)，控制集卡任务分配的时机。

图2 集卡托架状态设置

系统则根据相应的条件，进行高低平板集卡的任务分配，具体分配条件为：普通箱任务，对应分配高平板作业；超限箱任务，对应分配低平板作业；油罐箱任务，对应分配高平板作业。

3.3.3 集卡调度时间参数

发送轨内作业任务的时间是根据作业情况而变化的，若在生成轨内任务的同时就分配任务给空闲集卡，则会增加集卡的作业等待时间，从而浪费资源。因此，系统提供集卡调度的时间参数(见表1)，控制集卡任务分配的时机。

表1 集卡调度时间参数

3.4 舱盖板作业功能

舱盖板功能主要实现舱盖板指令的自动化、岸桥操作信息界面的任务提示以及岸桥视频监控的自动切换模式功能。

船舶控制员发送舱盖板作业任务，系统判断任务类型后，对任务队列及时进行相应调整。在系统调度的舱盖板作业指令执行过程中，TOS与ECS之间的指令交互通畅，通过设备开闭锁情况以及起升高度判断条件，自动完成指令；也可提供手动完成按钮，增加可人工干预模式。实时的作业信息在岸桥远程操作界面上展示。

3.5 手持终端机功能

手持终端可为现场工作人员提供轨内任务的相关提示信息以及相关状态设置的功能。

(1)集卡状态设置。通过在手持机上进行集卡状态的确认，实时更新集卡的状态。

(2)集卡跟车信息。根据岸桥作业任务队列，系统判断轨内任务的先后顺序，将作业信息推送给操作人员，让操作人员能够明确当前作业任务情况。

(3)集卡上档提示信息。位于岸桥任务队列的第一关轨内作业任务，由系统推送上档提示信息，包括文字信息与语音提示信息，用以提醒轨内作业人员关注集卡行驶情况、保证及时上档作业。

3.6 TOS-WEB操作界面功能

在TOS-WEB操作界面中，将轨内作业信息完整展示，方便远程操作员能够快速、精确地分辨出轨内任务，同时在界面上增加操作功能键，让操作人员可进行远程辅助控制。

(1)任务显示。将集卡的作业关号以及空重车状态进行显示，方便操作人员掌握目前岸桥作业以及轨内任务的进度。

(2)集卡控制。在集卡控制界面可以设置轨内任务集卡的作业类型和当前实时状态。

4 结语

自动化码头岸桥特殊作业系统自运行以来，已取得显著成效：改变岗位工作方式，减少工作量，提升工作效率；实现设备自动化对岸桥特殊作业的支持，提升单循环作业效率；智能分配作业任务及发送作业指令，提升内集卡利用率；实现作业信息推送及语音提示，加快信息流转；实现作业信息数据采集及统计分析。