【獨家】AI賦能智慧港口(一)——歐洲自動化碼頭上篇

2020-12-12 中國港口網

新中國成立以來，貨物吞吐量從1949年的1000萬噸，增長至2018年的143．51億噸，增長高達1434倍。在2018年度全球港口貨櫃吞吐量榜單上前10名中，中國港口佔據7席。但全球34個自動化港口中國大陸佔據3席。世界自動化碼頭的發展已經有30多年的歷史。中國自動化碼頭還處於起步階段。

自動化貨櫃碼頭作為未來港口重點的發展方向，必將引起港口建設新的變革，在發展初期，只有借鑑老碼頭經驗，在規劃初期，及時對現存的問題尋求好的解決方法，才能在建設中做到一次到位，實現工藝先進化、投入最小化、產出最大化的自動化貨櫃碼頭。自動化貨櫃碼頭早期出現在國外，1993年世界上第一座自動化貨櫃碼頭荷蘭鹿特丹港的ECT碼頭建成，接著是英國倫敦港、日本川崎港、新加坡港、德國漢堡港等港口相繼建成自動化貨櫃碼頭。隨後經過20多年的發展和創新改進，目前自動化碼頭技術已經逐漸成熟和完善。早期的自動化碼頭基本的工藝都是採用「雙小車岸橋+AGV+ARMG」作業，水平運輸採用AGV小車，堆場作業採用ARMG進行場地裝卸，為了適應環保要求，建設較早的都開始對老的工藝進行改造，例如：早期使用的都是內燃機驅動的AGV，現在都在向電力驅動改進等。

自動化貨櫃碼頭的發展過程基本可分為四代：第一代以1993年投入運營的荷蘭鹿特丹港ECT碼頭為代表；第二代以2002年投入運營的德國漢堡港CTA碼頭為代表；第三代以2008年投入運營的荷蘭鹿特丹港Euromax碼頭為代表；第四代以2014年以來建成的廈門遠海、青島港、洋山四期為代表。全球不同地區的自動化碼頭根據碼頭自身需求和當地特點，配置不同設備設施和裝卸工藝。

截至2017年9月份，全球自動化貨櫃碼頭34個（含在建3個），其中全自動化碼頭13個，半自動化碼頭21個；歐洲10個，亞洲17個，美洲4個，澳洲3個。截至2019年3月，內地有廈門港遠海、青島港、上海港洋山四期3個自動化碼頭。最新的消息顯示，天津港也正在抓緊改造老碼頭，建設全新自動化智能集裝集箱碼頭。

表1 歐洲自動化碼頭

在Lloyd’s List發布的2018年港口全球排名中，鹿特丹港排在第11位，漢堡港排在第18名。

1）鹿特丹港

鹿特丹港是歐洲第一大貨櫃港口，與全世界1000多個港口之間都有航線，同時通過極佳的多式聯運網絡，能夠將貨櫃運往歐洲境內的所有目的地。鹿特丹港務局目前正在引領向可持續能源的轉型，並致力於數位化港口建設，以提高港口和供應鏈的效率。

圖1 鹿特丹港貨櫃吞吐量（1994-2018）

數據來源：Clarkson

鹿特丹港的貨櫃碼頭是全球最具現代化的碼頭之一，採用了最新的設備和最大的起重機，碼頭直接連通北海，接入歐洲鐵路、內河航運和公路網絡。

圖2 鹿特丹港碼頭分布圖（每個藍色圓點代表一個碼頭）

資料來源：Port of Rotterdam

（1）ECT碼頭

ECT Delta碼頭作為世界上第一個自動化碼頭而聞名。通過不斷的技術投資，ECT Delta碼頭仍屬於自動化水平程度最前沿的碼頭之一。目前最大的船舶可以停靠在此而不受潮汐或者船閘的限制。從船舶進入港口算起，能在一小時之內停靠到泊位，因此，許多航運公司選擇ECT Delta碼頭作為在歐洲的第一個停靠港，同時使得ECT Delta碼頭成為了歐洲最重要的支線樞紐，與歐洲以及北非的其他100多個港口保持著緊密的聯繫。

表2 ECT碼頭基本情況

資料來源：Port of Rotterdam—Facilities

（2）Euromax碼頭

ECT Euromax是世界上最先進和環保的貨櫃碼頭之一。自動化碼頭位於Maasvlakte的西北角，幾乎直臨北海。ECT Euromax專為快速、安全、高效地處理最大的貨櫃船而設計。吃水深度為16.65米，隨著船舶大型化，航道可以進一步加深到19.60米。ECT Euromax的起重機達到23個貨櫃寬，超大型貨櫃運輸船可以在一小時內停泊在碼頭，不受潮汐或船閘的限制，水深條件優於ECT Delta碼頭。

表3 Euromax碼頭基本情況

資料來源：Port of Rotterdam—Facilities

（3）APMT MVII碼頭

APMT MVII於2015年開始運行，至今仍是世界上最先進的全自動碼頭之一，它具備處理目前最大貨櫃船舶的能力。碼頭內大約80%的起重機是全自動化的，其餘的手動操作是遠程執行的，碼頭內每臺起重機均配有雙吊具，可同時裝卸兩個40英尺長的貨櫃。2019年，兩座超級碼頭起重機的加入預計將使碼頭吞吐量增加20%以上。綠色能源和全電氣化設備的使用，使其成為全球首個二氧化碳、氮氧化物和顆粒物零排放碼頭。它擁有完全隔離的自動化區域，將人與機器分隔開來，安全性非常高。

表4 APMT MVII碼頭基本情況

資料來源：Port of Rotterdam—Facilities

APMT MVII碼頭的相關運作模式如下：Betuwe鐵路線是一條全長160公裡(100英裡)的雙軌電力貨運線路，連接鹿特丹港和德國邊境澤韋納爾-埃默裡奇，碼頭有2臺多式軌道起重機橋，總共8條軌道，八軌鐵路終點站與Betuwe鐵路線直接相連，大大提高了貨物轉運的效率。碼頭內擁有獨立的駁船碼頭、完全一體化的鐵路碼頭，貨物從船上卸下之後，將按照運往內陸的順序放置，便於直接運輸。

（4）RWG 碼頭

Rotterdam World Gateway（RWG）是全球最具創新性的自動化貨櫃碼頭之一，在高效、可持續、可靠和安全性等方面發揮著重要作用，碼頭的利用率達到了90%以上。內設2臺軌道起重機，軌道長度達到750米；AGV小車59輛；集卡105輛；自動堆垛機50輛。碼頭和倉庫之間的內部貨櫃運輸由電動自動控制車輛完成，貨櫃在這裡通過內河、鐵路或公路運往內地，每個貨櫃在碼頭實現了獨立於海上作業的單獨處理。為了減少對環境的影響，65%的內陸貨櫃通過內河、火車運輸而不是卡車繼續運往最終目的地。

表5 RWG 碼頭基本情況

資料來源：Port of Rotterdam—Facilities

圖3 RWG設備相關信息

資料來源：Port of Rotterdam

2019年4月17日，RWG處理了自2015年9月正式開放以來的第250萬個貨櫃。

2）漢堡港——CTA碼頭

漢堡港位於易北河下遊，阿爾斯特河和比勒河匯合處，距北海110公裡。港口面積100平方公裡，是德國最大的海港，也是歐洲最佳轉口港之一。每年約有8000次船舶停靠，擁有近300個泊位，碼頭總長43公裡，每周有超過2300個貨運列車運轉。同時擁有4個最先進的貨櫃碼頭，3個郵輪碼頭和約50個專門處理各種散雜貨的設施，與約7300家物流公司建立了合作關係。2018年貨櫃吞吐量達到了870萬TEU。

漢堡港CTA碼頭的AGV利用異頻雷達導航，按不固定路線運行，相對於固定路線，其效率更高，但是調度更複雜。在堆場集疏運模塊，它的自動化貨櫃碼頭在堆垛時採用一高一低2臺全自動軌道吊（ARMG），2臺ARMG軌距不同並運行在不同軌道上，可以互相穿越運行，裝卸效率以及靈活性更高。

圖4 漢堡港貨櫃吞吐量（1994-2018）

數據來源：Clarkson

圖5 漢堡港海運貨物情況統計

數據來源：https://www.hafen-hamburg.de/en/statistics

港口的智能化以及信息化已被視為衡量港口綜合實力的指標，也被視為提升港口核心競爭力的手段。基於此，要以信息技術為先導，積極轉變思想，形成全新建設理念，探索智慧港口建設的路徑，正視發展中的不足，構建信息化發展戰略，強化縱深發展，為港口全面智慧化建設創造更加優質的條件。

本文由中國港口網www.chinaports.com

特約上海海事大學郭佳君、周鑫、沙梅獨家提供

參考文獻：

[1]《淺談貨櫃碼頭自動化業務》

[2]《AI賦能全局化智慧港口》

[3]《一文解析全球自動化貨櫃碼頭發展現狀》

[4] Lloyd’s List ：《One Hundred Ports 2018》

[5] https://www.hafen-hamburg.de/en/statistics

[6] Clarkson Shipping Intelligence Network Timeseries，Created 12 May 2019 11:21

[7] Port of Rotterdam

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