第3.8章 - 终端自动化

作者:Jean-Paul Rodrigue博士,Theo Notteboom博士和Athanasios Pallis博士

终端自动化是通过使用自动化设备和流程的完整或部分替代终端操作。

1.自动化终端

由于集装箱化的出现,机械化一直是货运终端的持续过程,因为正在开发更有效的多式联运设备。尽管如此,所有设备都需要通过培训的劳动力,如起重机运营商和司机。自20世纪90年代以来,有一个推动自动化随着全球贸易的激增。与不断增长的船舶尺寸相结合,这促使港口提高其生产率,即吞吐量和船舶周转时间,比标准码头高出30%。另一个重要的驱动因素是信息技术的广泛传播,这使得自动化所依赖的信息和物理系统的集成成为可能。

港口和多台轨道终端都可以根据相似的原理和技术实现自动化由于自动化围绕处理容器;标准负载单元。因此容器变成了构建和组织的物理和信息处理系统的单位。当涉及终端操作的几个阶段或特定于一次阶段时,自动化可以全面。对于格林菲尔德码头(新项目),全面的自动化正在成为标准,而现有终端可以在综合自动化可能具有高度破坏性和成本的情况下,各个终端全动化其操作。自动化涉及三个主要尺寸;在终端(院子里),其界面和前陆和腹地内。

A. Yard Automation

在货运终端内,可以自动化多个进程。Container Yard Management几十年来,使用信息系统来管理入站和出站容器的堆叠。因此,自动院子规划允许更有效地定位集装箱和设备,以增加相同资产的吞吐量。水平移动自动化涉及使用自动引导车(AGV),如跨架载体(AutoStrad)或班车。这些车辆从中带来容器自动堆垛起重机(ASC),这是轨道安装的龙门起重机,管理堆叠通常对码头垂直对齐的容器。堆叠的码头侧用于加载和卸载来自码头的容器,而堆的栅极侧用于拾取或从终端栅极拾取或从终端门输送。这种运动通常用卡车和底盘完成。Yard Automation需要容器位置确定系统,允许随时通过传感器自动知道终端内所有容器的位置。这使其能够有效管理,使它们可以快速检索将装载在船上或拾取内陆分布。

B.终端接口自动化

自动系泊系统能够快速靠泊和卸货,提高船舶周转时间。自动船到岸起重机(ASSC)是遥控的标准营销商的自动版本。操作员可以控制多个起重机而不是一个起重机。对于多式电机终端,自动互连式起重机是ASC的修改版本,因为它们的服务通常是加载,卸载和堆叠设备。

自动门系统(AGS)已收到广泛的扩散,因为它们提供了终端访问的实质性效益。它们需要在拾取或丢弃终端之前以电子方式提供文档,这提高了处理时间并降低了相关延迟的误差的风险。

AGS通常依赖光学字符识别和射频识别快速捕获关于入站和出站容器的数据。还可以自动采取并存储容器和设备的照片。这具有基本上加速的栅极时间,这是终端操作中的常见障碍。此外,卡车驱动程序能够使用移动技术来安排预约,以便拾取或丢弃容器甚至交换设备,如底盘。这与需求计划和预测相关联,允许更好地理解终端栅极接入时间和频率分布。

C.前地和腹地自动化

前沿和腹地自动化涉及的流程与终端自动化没有直接联系,但可以支持其好处上游(前菜)或下游(腹地)沿运输链。尽管在可预见的未来还无法预见到自动化船舶,但船舶操作的许多方面(推进和动力监测、压载)已经实现了自动化,大大减少了船员人数。同样的问题也适用于轨道交通(控制系统、信号、十字路口)。自动列车是一个明显的现实,因为它们在自己的轨道上运行,自动列车在公共交通系统中已经很常见。在终点站及其腹地之间,特别是在选定的高容量走廊上,引入装载集装箱的自动化卡车是一种明显的可能性。近年来,带有自动存储和检索系统的仓库也被引入,这提高了配送效率,特别是对电子商务来说。

终端操作需要诸如托盘器,龙门起重机,跨架载体或达到堆叠器的设备,所有这些都可以自动化。由于终端设备需要维护,因此传感器支持的预测维护技术,允许更好地评估磨损和撕开终端设备面临,而且如果此设备是自动的,则无论是否自动化。通过更好的维护以及由于意外的故障,通过更好的维护以及设备停机时间的频率和持续时间来提高设备生命周期。

以前的机械化,自动化有利于超过三个主要尺寸的终端的进一步标准化:

  • 配置终端可以使其适用于自动化。
  • 自动化的流程处理容器。
  • 自动化的系统控制设备。

2.端口自动化驱动器

对集装箱码头的自动化有所提高码头边缘和土地生产力。港口终端特别容易发生自动化,因为它们直接提高了成本,效率,安全性和可靠性性能指标。终端运营商正在尝试实现生产力跨度来处理集装箱船尺寸和容器量增加的规模。港口生产率的进步导致船舶尺寸的函数不成比例地降低端口周转时间的增长。与较大血管相关的潜在的港口相关的规模不全已由终端操作者完全或部分地吸收。因此,旨在追求连续轮尺寸的船舶尺寸。

自动化通常旨在减少在终端操作中处理的每单位的广义成本。预期是自动化可以将运营支出减少25%至50%,并提高生产率高达30%,但这些预期仍未实现。这是通过使用传统设备处理标准容器盒尺寸的进一步强调,这是易于自动化的。终端面向严重的土地可用性问题表现出更愿意考虑自动化。尽管如此,根据所涉及的技术,自动化的速度是不同的。

自动化的驱动力可以部分地解释为成本/福利视角首先将采用成本最低、效益最大的自动化形式。采用是一个有风险的提议,因为它经常涉及未测试的系统和不确定的结果,但如果成功,它可以带来实质性的好处。装卸公司投资新货物装卸技术和自动化的意愿部分与感知到的劳动生产率效益和码头劳动力水平的成本节约有关。通常情况下,货物装卸方面的技术创新和发展应该会提高劳动生产率(以每名码头工人每一时间单位处理的teu衡量)更少的码头工人需要。如果技术创新允许每团减少劳动力(或在完全自动化的情况下,甚至消除劳动力),那么如果团伙的尺寸减小,终端运营商将仅从劳动成本中受益。如果在码头劳动业制度的条款内不可能减少劳动力,那么Stevedoration公司将渴望引入技术创新。在引入新的自动化货物处理技术时需要进行的权衡可以导致劳​​动工会与终端运营商之间的争议。

自动化通常涉及新的终端开发由于有机会在不扰乱现有操作的情况下自动化终端范围。随着自动化实现的,它会产生进一步的压力,以提高生产率终端的其他组件保持步伐。最终,整个终端可以自动化。此外,有效的自动化技术旨在通过其他终端采用它们保持竞争力并跟上最有效的操作实践。一旦大约25%的终端采用了一种自动化形式,预期快速扩散,因为该技术已被证明是从成本和运营的角度有效的。当它达到50%的终端时,自动化将进入具有良好设备,标准和操作模式的成熟期。它将停止成为竞争优势,是终端操作的标准模式。

向自动化的推进似乎是不可逆转的趋势,进一步增加了集装箱码头的资本密集度。这可能会巩固能够首先投资自动化或提供现有解决方案的最大终端的竞争力。如果自动化成本按预期下降,则它将扩散成较小的终端,自动化的竞争优势将退缩。至于集装箱事先,自动化将成为货运终端的行业标准。

然而,自动化创造了一个终端操作中的异步由于它不得以与正在重新转换的终端相同的速率实现。例如,改进的栅极接入可以在码操作上放置压力(反之亦然),因此必须仔细考虑自动化对整个终端操作的影响。

尽管自动化的可能优势,但只有一个终端数量有限完全或部分自动化。截至2018年,大约8.8%的主要集装箱码头完全或部分自动化。几个终端运营商展示了一个不愿自动化并采用等待和看法的方法。此类行为的主要原因是与自动化的高不可逆转的投资成本,技能,资源和设备的可用性,治理问题(劳动合同)和实施时间有关。虽然自动化风险可以很大,但在生产率和更低的运营成本方面的奖励可能并不完全明显。

3.自动化集装箱码头

自动化正在发生在不同的尺度,步伐和位置。有各种自动化程度。在许多方面,根据所定义的方式,自动化存在于大量终端中,并且如果它专注于基础设施(例如堆叠起重机)或信息系统(例如,院子管理或港口社区系统)。最常用的定义将终端分类为完全或半自动,但这种定义是部分的。

  • 一种完全自动化的终端是当码头和围场之间的堆叠码和水平传输是自动的。这意味着容器自动处理从DockSide到拾取区域。
  • 一种半自动终端只涉及自动化的铆接码。

这样的定义没有考虑到自动化的航站楼门和其他更软的自动化形式,如预约系统和堆场规划系统。此外,随着集装箱装卸工人的自动化,对港口码头自动化提供更全面的视角的需求将变得更加突出。因此,通过自动化程度对终端进行比较并非易事。最终,像a完全自动化的终端将需要定义从Portainer到门(及更超越)的自动化发生的终端。

作为一种资本密集型和复杂的过程,自动化是如此大型商业网关和转运中心中的更普遍存在。现有终端自动化设施概述强调三个主要上下文,自动化正在进行中:

  1. 当现有终端设施有一个占用难以扩展的,自动化成为增加吞吐量的策略,应对更高的运营成本,并保持竞争力。
  2. 当终端充当一个主要的转运枢纽,自动化成为增加转运吞吐量的策略。集线器可以更有效地执行其功能,特别是根据更大的容器。
  3. 当一个开发了新的码头设施随着最新的自动化技术,自动化成为在竞争环境中吸引客户的一种策略,同时减少了培训港口码头工作人员的必要性。

自动化终端是自动化界面的积极影响不太容易发生事故较少(或否)工人直接出席。自动化设备也往往是电动的,减少当地环境外部性如污染和噪音。此外,终端自动化在劳动力昂贵或难以找到和培训的情况下可以有效。

在现有终端设施自动化的主要挑战是如何使用现有操作逐步进程。拆除旧设备和安装自动化设备需要暂时损失容量和运营效率。自动终端的实现期通常比传统终端更长。终端运营商必须在更长的时间内投资大笔资金,任何ROI都可以实现。长期实现时间是由扩展终端结构和测试期引起的。将现有的完全运行终端转换为自动化设施可以复杂。操作员需要暂时放弃其一些终端容量,并面临在过渡期间管理两个操作系统(自动和非自动化)。这可能涉及在进行自动化时失去收入的决定,但预期的效率效益。

由于自动化是一个相对近期的过程,开始通过集装箱端口系统漫射影响不是很好的理解。航运网络,终端运营,集装箱化的足迹以及主要利益相关者之间的互动,如航运站,货物所有者和物流服务提供商都受到影响。还有待观察到终端自动化的适用限制还有什么可以看出,并且在哪个级别不会产生显着的额外值。


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参考

  • 戴维森,N。2018。改进终端自动化测量市场。国际港口技术公司,77,第1-3页。
  • Ioannou,P.和H.Jula(2008)“自动集装箱终端概念”。智能货运,27。
  • Kon,W.K.,Rahman,N.S.F.A.,Hanafiah,R.M.和哈米德,S.A.(2020)“自动集装箱码头的全球趋势:一个系统的文献综述”。海事商业评论。
  • 麦肯锡(2017)专家访谈;麦肯锡集装箱码头自动化调查。
  • 穆迪投资者服务(2019年6月24日)自动化终端提供了竞争优势,但实施方面的挑战可能会限制渗透。
  • Port Technology International(2018)Navis Svents:终端自动化“批判”生存。
  • 斯科特,J.,(2012)船码自动化的趋势。Port Technology International,54,PP。82-85。