歐美集裝箱碼頭自動化的進(jìn)程與啟示

嚴(yán)格說來，自動化碼頭分為全自動化碼頭和半自動化碼頭兩類。本文所說的“自動化碼頭”都指“全自動化碼頭”。

推動集裝箱碼頭邁向自動化的幾個主要因素

推動集裝箱碼頭邁向自動化的主要因素，一是勞動力成本的不斷攀升和勞動力的日益稀缺。在勞動力成本非常低的地區(qū)，實現(xiàn)碼頭自動化的經(jīng)濟(jì)效益可能是不可持續(xù)的。在歐洲、北美、日本以及澳大利亞等地區(qū)，高昂的勞動力成本毫無疑問是推動碼頭自動化的關(guān)鍵因素之一。從勞動力成本方面考慮，自動化是一種必然的趨勢。

二是全球供應(yīng)鏈的可預(yù)見性。自動化的整個出發(fā)點不僅僅在于節(jié)約勞動力成本，還在于實現(xiàn)集裝箱裝卸的可調(diào)度性，進(jìn)而實現(xiàn)全球供應(yīng)鏈的可預(yù)見性。

從長期來看，可預(yù)見性會提高生產(chǎn)效率。比如，某一名員工剛剛遇到一件糟心的事，他（她）一整天的心情可能都會很糟糕。起重機駕駛員可能會生病，他們此時的狀態(tài)很可能會導(dǎo)致效率低下。但是，一個全自動化的碼頭通常能夠穩(wěn)定地保持峰值生產(chǎn)效率。在供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中，顧客需要的是可預(yù)見性和可靠性。自動化流程可以剔除群體執(zhí)行和臨時勞動力的變化性，或者僅僅是人工流程的自然變動性，從而保證供應(yīng)鏈的可預(yù)見性和可靠性。

自動化就意味著可預(yù)見性。假定自動化碼頭每個小時都可以堅持不懈地操作35次，日復(fù)一日。但是由人控制的碼頭第一天每個小時可以操作40次，然后第二天每小時卻只能操作30次。每個小時裝卸35只集裝箱的自動化設(shè)備有利于計劃的執(zhí)行。根據(jù)固定的效率就可以計算出船只停留在港口的時間。通過碼頭自動化可以實現(xiàn)吞吐量的持續(xù)性、穩(wěn)定性以及可規(guī)劃性。

三是安全性的要求。傳統(tǒng)的碼頭上，即使安全系數(shù)非常高，但是這并不等于沒有風(fēng)險。而在自動化碼頭上，很多風(fēng)險和危害都被消除了。在處理超大型集裝箱船的時候，設(shè)備處理工作的復(fù)雜性和工作強度也隨之增加。通過人工操作來維持這種高水平的生產(chǎn)效率就會變得非常困難。

四是昂貴的碼頭設(shè)備的利用率。如果一個港口只在每周特定幾天的高峰期才使用昂貴設(shè)備，那么實現(xiàn)系統(tǒng)的全自動化會更加困難，因為港口不能實現(xiàn)設(shè)備的有效利用。如果港口沒有穩(wěn)定的貨流，那么是很難收回全自動化投資的。在硬件設(shè)施水平不斷提高的同時，軟件設(shè)施水平或者說是碼頭控制系統(tǒng)也應(yīng)該有所提高來面對各種挑戰(zhàn)。

集裝箱碼頭的自動化在經(jīng)歷了漫長的發(fā)展階段之后已經(jīng)變得相當(dāng)成熟。在一些碼頭，設(shè)備的自動化已經(jīng)相當(dāng)可靠。因此，只要風(fēng)險管理得當(dāng)，實現(xiàn)自動化沒有實質(zhì)性的技術(shù)風(fēng)險。

鹿特丹港兩座自動化碼頭的示范意義

鹿特丹港兩座自動化碼頭的開放使用所帶來的影響值得關(guān)注。

馬士基碼頭公司的馬斯二期碼頭（APM Maasvlakte 2）和迪拜環(huán)球港務(wù)集團(tuán)主導(dǎo)的鹿特丹世界門戶港碼頭（Rotterdam World Gateway， RWG）是鹿特丹港的兩個高科技集裝箱碼頭。這兩座碼頭都以橋吊和自動升降式導(dǎo)引運輸車的遠(yuǎn)程控制為主要特征。他們的最終目標(biāo)必須使起重機臺時效率超過40次，超過目前在歐洲大陸所有效率最高的港口。

這兩個碼頭的開放初期將使鹿特丹港的集裝箱處理能力增加400萬標(biāo)箱，使其總體接近1600萬標(biāo)箱大關(guān)，并鞏固其作為歐洲頭號集裝箱樞紐的地位。它們都是專門為了滿足世界上最大的集裝箱船的需要而超前設(shè)計的，可以處理最大容量高達(dá)2.5萬標(biāo)箱的船只，預(yù)期能夠適應(yīng)未來25年甚至50年內(nèi)的世界最大船。

滿足最大型集裝箱船的需求是世界上許多重要港口近年來不懈努力的目標(biāo)。越來越多的超大型集裝箱船給港口帶來了巨大的壓力。最大型船舶一次掛靠就要卸下最多高達(dá)7000 標(biāo)箱集裝箱，許多港口對此根本無法適應(yīng)。其結(jié)果是，擁堵、積壓和延誤等問題，如今在世界各地的港口屢見不鮮。

在提高安全性的基礎(chǔ)上，兩個碼頭都是環(huán)境友好型碼頭。例如，驅(qū)動AGV的電池實現(xiàn)零排放，碼頭車輛也一樣，同時STS起重機機械運動產(chǎn)生的電能將返回電網(wǎng)。

美國自動化碼頭都是外資公司所有

美國東、西海岸兩個強大的碼頭工人工會ILA和ILWU的存在，使得美國自動化碼頭的發(fā)展進(jìn)程迥異于歐洲。

本來，亞美貿(mào)易航線的貨運量超過亞歐貿(mào)易航線的貨運量，但是當(dāng)今世界最大型的18000標(biāo)箱-21000標(biāo)箱級別的大船卻只能投放在亞歐航線。其中最重要的原因之一就是美國港口效率比亞歐港口落后5-10年。通常，一艘這樣規(guī)模的船只在一個港口需要大約17000次起重機操作才能完成裝卸工作量。在美國港口，一艘8000 標(biāo)箱的集裝箱船大約需要搬動7000個箱子（裝+卸）。根據(jù)所配置的工班數(shù)目和起重機臺數(shù)的不同，這項裝卸工作可以在大約3到3.5天內(nèi)完成。而在正常情況下，一艘13000 標(biāo)箱船可能會在泊位上花4.5到5天（假設(shè)每臺起重機每小時操作25至30次，全船配置六到八臺起重機，每天安排兩班而非三班作業(yè)。而所需要的空間數(shù)量和協(xié)調(diào)次數(shù)只會增加問題的復(fù)雜性。

對于美國港口來說，如果碼頭臺時生產(chǎn)率低于每小時30次操作，那么就需要超過7天的時間才能完成一艘船的裝卸工作量。而且，隨著船舶尺寸的增加，出現(xiàn)的問題不是線性成長，而是以指數(shù)形式快速成長。

在美國港口，自動化的好處除了減少勞動力成本和提高生產(chǎn)效率以外，還包括安全、更大的機械配置密度、因機動車輛的電力驅(qū)動而產(chǎn)生較低的排放物和噪音以及減少集裝箱受損。

但是，在美國港口，外資（主要是外國承運商經(jīng)營的）碼頭和美國本土碼頭營運商經(jīng)營的碼頭分道揚鑣，前者朝著自動化碼頭方向發(fā)展，而后者則朝著半自動化碼頭方向發(fā)展。

美國港口自動化碼頭的典型代表是商船三井在洛杉磯的TraPac碼頭、東方海外在長灘港的集裝箱碼頭、馬士基碼頭公司在新澤西州巴約納的全球集裝箱碼頭（GCT）和馬士基在弗吉尼亞州弗吉尼亞國際門戶碼頭（VIG）。

TraPac集裝箱碼頭的重建項目預(yù)計耗資5.1億美元。根據(jù)港口委員會的董事會報告，TraPac無人跨運車和無人堆場起重機的使用可能使碼頭工人的數(shù)量減少40% -50%，相當(dāng)于約160到200個工作崗位。

而東方海外在長灘港的中港碼頭（Middle Harbor terminals）設(shè)施的自動化改造是正在進(jìn)行中的一項總投資13億美元的擴(kuò)張項目的一部分。

目前在美國技術(shù)上最先進(jìn)的碼頭是馬士基碼頭公司（APM Terminals）在新澤西州巴約納的全球集裝箱碼頭（GCT）。去年6月，GCT完成了一項投資3.25億美元，為期四年的擴(kuò)張項目，包括20臺半自動的軌行門式起重機、高科技卡車處理閘口和集成了碼頭操作系統(tǒng)的復(fù)雜軟件。

在美國自動化的先驅(qū)是馬士基碼頭公司開發(fā)和擁有的弗吉尼亞州弗吉尼亞國際門戶碼頭（VIG），它于2007年開始興建。船岸起重機平均每小時操作35至40次。

美國本土碼頭公司崇尚“價廉物美”的半自動化碼頭

碼頭面臨的挑戰(zhàn)和最近的趨勢似乎表明高度自動化碼頭是碼頭經(jīng)營必須要走的路。但美國碼營運商SSA Marine的高管對此表示懷疑。他們認(rèn)為這種能夠篩選和堆放集裝箱，并執(zhí)行船舶、鐵路和卡車傳遞的機械化貨物裝卸系統(tǒng)不一定能夠很快獲得回報。

SSA的首席執(zhí)行官德尼克表示，基于SSA的業(yè)務(wù)情況，貨運量、潛在勞動力的節(jié)省和效率的成長都不足以承擔(dān)用于自動化車輛的數(shù)億美元投資。

SSA以5000萬美元的價格選擇性地部署技術(shù)以提高從美國西北地區(qū)的太平洋海岸到南加利福尼亞州的七個碼頭的操作系統(tǒng)，并在18到24個月內(nèi)，通過生產(chǎn)效率的提高就收回了投資。

SSA采用一些自動化方式集中對這些事情的傳統(tǒng)方式做改變，主要目的是為了提高碼頭上的辦事效率和消息傳遞。SSA Marine實際上在半自動化船岸起重機方面走在世界前列。

SSA是一家獨立的碼頭運營商，這意味著它不是海運承運人的子公司，無法依賴母公司的貨運量來保持業(yè)務(wù)流量。而TraPac和長灘集裝箱碼頭（LBCT）則分別屬于運輸行業(yè)巨頭商船三井和東方海外。有互為姐妹公司的班輪公司每年200萬標(biāo)箱為底線的日常運量作支撐，他們巨額投資自動化碼頭自然有底氣。

根據(jù)2015年SSA公司和港務(wù)局的報告，SSA位于長灘港碼頭的碼頭提高了起重機生產(chǎn)效率，其中J碼頭從2011年的平均每小時25次操作提升為每小時33 - 36次；A碼頭則從每小時28次提升為33次。PCT碼頭和A碼頭的吞吐量分別達(dá)到150萬和100萬標(biāo)箱。

該份報告說，2015年5月17日，SSA的PCT碼頭一臺起重機單一工班八小時操作了534個集裝箱，平均每小時66次操作。幾天之后，A碼頭的一臺起重機平均每小時操作61次。PCT用2臺起重機，六個班組輪換，在24小時內(nèi)，操作次數(shù)達(dá)到了1938次，這個數(shù)字相當(dāng)于平均臺時效率40.4次。這個紀(jì)錄超過了美國絕大部分自動化碼頭。

報告說：“我們還沒有看到一個自動化碼頭確實提高了船舶效率。事實上，自動化碼頭的效率都沒有達(dá)到他們使用自動化之前的效率。因此，在我們看來，碼頭自動化引導(dǎo)車輛的投資并不值得。在生產(chǎn)效率方面，SSA已經(jīng)超過大部分西海岸碼頭，每小時可操作33到35個集裝箱，而西海岸的大部分港口平均每小時操作25至28個集裝箱。同時，隨著自動化船岸起重機的使用，我們可以持續(xù)達(dá)到每小時40次操作?！?/p>

以平均生產(chǎn)率計算，每小時每增加一個集裝箱操作量，會使底線成本節(jié)省約4.5美元。例如，一座年處理能力為 100萬標(biāo)箱的碼頭，每小時操作量從30次提升到31次，每年就會節(jié)省約450萬美元。如果每小時操作量達(dá)到33個集裝箱，每年將產(chǎn)生約1350萬美元的收益。

除了效率的差異，自動化碼頭的提倡似乎對他們可以因此擺脫多少勞動力有所高估。由于一部分工作性質(zhì)的要求，碼頭總是需要一定量的碼頭工人，比如對甲板上的集裝箱的捆綁和松綁，以及對每個集裝箱上的四個鎖緊錐的解/綁，這些都不可能被機器所取代。這也正是美國西海岸的太平洋海事協(xié)會（PMA）與國際倉碼工會（ILWU）之間簽訂新合同時雙方爭議的重點問題之一。另外，人力規(guī)則要求管理需要一定數(shù)量的工人，即使他們并不都是必要的。例如，根據(jù)合同，一臺遠(yuǎn)程控制的船岸起重機必須配備兩名司機。

綜上所述，阿法牛認(rèn)為，根據(jù)歐美港口的經(jīng)驗，自動化碼頭的主要目的是為了安全和節(jié)省人力資源，裁員應(yīng)是題中之義。從生產(chǎn)效率來看，半自動化的臺時效率不一定比全自動化的低。從經(jīng)濟(jì)效益來看，半自動化項目的投資回收期比全自動化的更短。因此，中國港口除了個別大港作為試點和樣板建幾個全自動化碼頭以外，絕大多數(shù)港口應(yīng)以半自動化改造為主。