分散策划模式下自动化堆场智能选位工艺设计与实施

孙元一

堆场是联结集装箱码头海侧作业与陆侧作业的重要节点，在集装箱码头作业中发挥着承上启下的重要作用，其管理水平和作业能力直接影响码头整体作业效率。随着自动化技术在集装箱码头的推广应用，堆场策划模式及相应的作业工艺也面临变革和调整。天津五洲国际集装箱码头有限公司（以下简称“五洲国际码头”）针对堆场自动化改造需求，将堆场策划模式由传统的集中策划改为分散策划，并设计堆场智能选位工艺，取得良好的实施效果。

1 五洲国际码头概况

五洲国际码头位于天津港北疆港区东侧，由煤炭码头改建而成。该码头岸线全长1 202 m，前沿水深15.7 m，占地面积35万m2，拥有4个12万吨级集装箱泊位、12台岸桥和31台轨道吊，可接卸第六代以上集装箱船舶，年设计吞吐能力为150万TEU，是

我国首个全部采用轨道吊作业工艺的数字化集装箱码头。随着轨道吊自动化技术发展日趋成熟，五洲国际码头结合智慧港口建设的政策导向，积极落实《天津港智慧港口建设三年行动计划（2017―2019年）》，立项实施堆场自动化改造项目。

2 自动化堆场策划模式选择

2.1 集中策划模式与分散策划模式比较

堆场策划模式分为集中策划和分散策划两种：集中策划模式以船舶为策划单位，将特定船舶的集装箱集中堆放在固定区域内，待该船舶作业结束后再接收下一船舶的集装箱;分散策划模式以航线或流向为策划单位，甚至不设置策划单位，由系统按集装箱属性分配非固定区域堆放集装箱。集装箱码头堆场集中策划模式与分散策划模式比较见表1。

2.2 自动化堆场采用分散策划模式的必要性和可行性

2.2.1 必要性

（1）轨道吊能够在一定区域内水平移动，但无法垂直转场;因此，在集中策划模式下，经常出现部分设备作业繁忙而部分设备作业空闲的情况，无法充分发挥设备效能。相比之下，在分散策划模式下，码头操作系统根据设备作业繁忙程度动态分配作业指令，从而确保特定时段内设备作业任务相对均衡。

（2）在集中策划模式下，海侧作业和陆侧作业通常分开进行，往往存在相互等待的情况，导致作业效率低下，客户体验不佳;在分散策划模式下，堆场作业资源分散，海侧作业和陆侧作业可同时进行，有利于提高作业效率和优化客户体验。

（3）分散策划模式采用绝对分散、相对集中的选位方法，能够有效减少自动化堆场的作业瓶颈，避免因作业资源紧张而产生的堆场选位混乱、作业效率下降等问题。

（4）在分散策划模式下，码头操作系统根据集装箱属性和设备作业繁忙程度多点均衡分配作业指令，从而避免作业冲突，使堆场作业井然有序，有利于实现堆场管理的无人化。

2.2.2 可行性

在分散策划模式下，轨道吊大车需要频繁移动，对安全控制的要求较高。堆场自动化技术的应用能够确保轨道吊等设备作业的精确性和安全性，从而为分散策划模式的实施提供有效保障。

3 分散策划模式下自动化堆场智能选位

工艺设计

（1）梳理堆场业务 梳理并分析堆场作业流程，以集装箱选位最均衡、设备利用率最高、大车移动距离最短和翻箱率最低为目标，设计堆场智能管理架构。

（2）多策略协同 针对不同场区、作业模式和集装箱属性设计多种选位策略。在选位过程中，采用多策略同步搜索箱位，计算并比较所有候选箱位的分值，从中选取分值最高的箱位（即最符合条件的箱位），从而在提高堆场选位效率的同时，避免人工选位的随意性。

（3）设计翻箱策略 结合自动化堆场的预翻箱机制，在考虑进口箱堆存时间和出口箱装船时间的基础上，针对进口箱和出口箱设计不同的翻箱策略，确保堆场作业效率最高。

（4）化解瓶颈因素 针对作业冲突、作业量不均衡、独立事件干扰、设备运行距离过长等瓶颈因素，设计并优化相应的选位策略。

4 分散策划模式下自动化堆场智能选位工艺实施

4.1 保障措施

4.1.1 作业组织

（1）改变作业组织模式。改变传统的计划驱动调度的作业组织模式，建立面向即时和未来的作业组织模式，加强对海陆侧作业量和作业瓶颈的预判，采取相应措施优化集疏港流程，从而提前化解瓶颈因素。

（2）进出场作业分区。按作业流向划分，卸船和集港为进场作业，装船和提箱为出场作业。为了减少交叉作业情况下需要考虑的变量，进场作业与出场作业宜两两搭配，即：卸船作业搭配提箱作业，并且提箱作业时间和空间相对固定，卸船作业应迁就提箱作业;集港作业搭配装船作业，并且装船作业时间和空间相对固定，集港作业应迁就装船作业。

（3）提高集港作业的可控性。具体措施包括：适当延长集港窗口期，以平抑集港高峰时段的作业负荷;规定外部堆场的集港时段，并确保满足相应时段的集港作业需求。

（4）完善提箱预约规则。为了避免集卡集中到港提箱，原有的提箱预约规则将每个预约时段的长度设置为2 h;但从实际实施效果来看，集卡往往在每个预约时段的第1个0.5 h时段内集中到港，导致卸船作业不均衡。为解决上述问题，五洲国际码头将提箱预约时段长度从2 h缩短为0.5 h，堆场计划的单位时段长度依然为2 h，预约提箱配额平均分配至每个0.5 h时段内，预约集卡的有效进场时段为预约进场时点向后延续2 h。例如：20：00―22：00时段的预约提箱配额为20 TEU，则20：00―22：00时段、20：30―22：30时段、21：00―23：00时段、21：30―23：30时段各分配5 TEU可供预约。

（5）在提箱作业中实施预翻箱。由堆场策划员根据系统提示发布预翻箱作业指令，并由轨道吊结合实际作业情况选择合适的时机自动执行作业指令，从而提高堆场提箱作业效率，缩短集卡在场时间，减少陆侧作业对海侧作业的干扰。

4.1.2 人员配置

（1）职能转变 集中策划模式以船舶为中心组织作业，强调避免交叉作业;分散策划模式则以资源为中心组织作业，强调场地、设备等资源的合理调配。随着堆场策划模式由传统的集中策划转变为分散策划，堆场计划职能也相应地由微观指定转变为宏观调控，即：通过优化集疏港流程平衡海侧作业与陆侧作业，充分发挥场地和设备等作业资源的效能，满足船舶对作业资源的动态需求。

（2）岗位设置 在集中策划模式下，为了适应以船舶为中心的作业组织安排，以船舶为导向设置航运中控员岗位和其他支撑岗位;在分散策划模式下，为了适应以资源为中心的作业组织安排，将航运中控改为船边调度，设置集卡调度员、场地调度员、设备调度员等岗位，负责合理调配作业资源以及平衡海侧作业与陆侧作业、重点作业与一般作业的关系，从而充分发挥作业资源的整体效能。

4.2 实施步骤

五洲國际码头根据自动化堆场的场地条件和工艺特点，分阶段循序渐进地应用分散策划模式：在已完成堆场自动化改造的部分场区，选择合适的内外贸航线测试分散策划模式的应用效果;随着后续堆场自动化改造全部完成，逐步扩大分散策划模式覆盖的航线和区域，最终实现分散策划模式在自动化堆场的全面推广应用。

（1）第一阶段：分级策划 将集装箱按照流向分为进口箱和出口箱两大类，再按照装卸属性分为五小类，并将选位因素（参数）分为四级。

（2）第二阶段：进出口分区策划 将场区与集装箱属性相结合，并分阶段部署智能选位参数，实现各因素之间的平衡。

（3）第三阶段：进出口全场策划 对进口箱和出口箱实行差异式选位处理，确保同场选位不重叠，并调整智能选位参数，以同时满足海侧和陆侧作业需求。

（编辑：张敏 收稿日期：2019-09-19）