中國是世界的港口大國，2012年全球貨物吞吐量排名前十大港口中有七個(gè)是中國的，寧波-舟山港連續位居世界首位。2012年中國經(jīng)濟總量和貿易總量均已達世界第二，但同期物流成本占GDP比重18%（國際通用的衡量物流成本和管理水平的指標，同期美國是8%），港口作為物流鏈中的重要節點(diǎn)，提高其效率迫在眉睫。大型化、智能化是提高港口效率、保障安全、綠色運行的有效途徑，也是未來(lái)港口發(fā)展的必然趨勢。而這樣的轉型將給自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)哪些機遇和挑戰？本期專(zhuān)題策劃浙江省交通規劃設計研究院教授級高工李勇偉給予我們全面的分析和解讀。
         
                        
    李勇偉（1965-），男，浙江東陽(yáng)人，教授級高工，國家注冊電氣工程師，國家注冊監理工程師，注冊一級建造師?，F就職于浙江省交通規劃設計研究院，負責水運工程的總承包和設計等電氣和自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)工作，現任交通部評標專(zhuān)家，浙江省重大建設工程評標專(zhuān)家，杭州市建設工程評標專(zhuān)家，省、市政府采購專(zhuān)家。研究方向為自動(dòng)化控制系統、PLC和DCS系統、監控系統、供配電系統、儀表系統等的設計、成套、安裝及調試。

   我國貨物裝卸港口行業(yè)目前總體發(fā)展現狀如何？國家對于散Q 貨裝卸港口行業(yè)的未來(lái)發(fā)展有何規劃？

   李勇偉：

   （1）港口建設方面：2012年末全國港口擁有生產(chǎn)用碼頭泊位31862個(gè)；萬(wàn)噸級及以上泊位1886個(gè)，比上年末增加124個(gè)。

    全國萬(wàn)噸級及以上泊位中，專(zhuān)業(yè)化散貨（煤炭、礦石、原油、成品油、液體化工、糧食）泊位688個(gè)，通用散貨泊位379個(gè)，通用件雜貨泊位340個(gè)，比上年末分別增加48個(gè)、41個(gè)和18個(gè)。

   （2）港口生產(chǎn)方面：我國干散貨的吞吐量在2011年前（含2011年）已連續近十年保持2位數增長(cháng)，2012年受全球經(jīng)濟持續惡化影響，港口生產(chǎn)增速放緩，但仍保持7.4%的增長(cháng)，干散貨吞吐量占港口總吞吐量的58.4%。據上海國際航運中心發(fā)布的年度報告稱(chēng)，2013年煤炭、鐵礦石等干散貨的吞吐量小幅回升，生產(chǎn)形勢回暖。

   （3）根據交通運輸十二五規劃，我國將重點(diǎn)推進(jìn)煤炭、原油、鐵礦石和集裝箱碼頭的建設，其中計劃新增煤炭裝船能力3.1億噸，新增大型鐵礦石碼頭接卸能力3.9億噸，同時(shí)，還要加強南方地區公用煤炭接卸碼頭建設，根據國家煤炭?jì)湟?，相應建設有關(guān)碼頭設施。根據《浙江省交通運輸科技“十二五”發(fā)展規劃綱要》，浙江省沿海港口新增吞吐量要達到3億噸。

   （4）國家“十二五”規劃第十二章構建綜合交通運輸體系中明確要“推廣先進(jìn)裝備技術(shù)應用，提高交通運輸信息化水平。” 大型散貨碼頭關(guān)鍵設備屬于高端裝備制造，已連續三年被列入工信部等四部委《重大技術(shù)裝備自主創(chuàng )新指導目錄》，一直是國家重點(diǎn)支持發(fā)展的重大技術(shù)裝備。大型智能化裝卸碼頭示范工程也已列入我國《智能制造裝備發(fā)展專(zhuān)項2013年實(shí)施指南》及許多省市的2013年《戰略性新興產(chǎn)業(yè)》目錄中。根據《浙江省交通運輸節能減排“十二五”規劃綱要》，在全力建設大港口的同時(shí)，努力實(shí)現交通持續發(fā)展、資源有效利用的目標，加快節能環(huán)保新產(chǎn)品、新技術(shù)的研發(fā)與應用，如港口岸電接入系統等。

   （5）2011年2月，國務(wù)院正式發(fā)布《浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展示范區規劃》，浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展示范區建設上升為國家戰略。建設好浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展示范區關(guān)系到我國實(shí)施海洋發(fā)展戰略和完善區域發(fā)展總體戰略的全局。

   當前我國散貨裝卸港口行業(yè)在運行和監控中主要應用了哪些自動(dòng)化技術(shù)？

   李勇偉：碼頭工藝對聯(lián)鎖控制的要求很高，同時(shí)主要裝卸設備均十分龐大和復雜，分布區域也大，因此硬件架構上通常采用多層控制設計，即設備和主要子系統單獨設置PLC控制系統，完成其各機構的協(xié)調控制從而達到主控系統對它的動(dòng)作要求；主控系統設置冗余PLC控制系統，完成整個(gè)工藝流程（如卸堆、取裝）的控制；主干網(wǎng)絡(luò )一般采用千兆光纖環(huán)網(wǎng)，并在主要設備與中控室間設置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )冗余。系統主要應用如下技術(shù)：

   （1）設備層面：普遍采用PLC控制技術(shù)、變頻控制技術(shù)（恒量堆/取料控制） 、現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等；

   （2）系統層面：冗余PLC控制技術(shù)、協(xié)調控制技術(shù)、變頻控制技術(shù)（部分裝船皮帶）、光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)、實(shí)時(shí)數據庫技術(shù)、視頻與控制系統的聯(lián)動(dòng)、管控貿易一體化系統等。

   當前我國散貨裝卸港口行業(yè)與國外發(fā)達地區相比，在自動(dòng)化技術(shù)應用方面還存在哪些差距？

   李勇偉：經(jīng)過(guò)十多年的高速發(fā)展，我國散貨港口的設備單機水平已接近世界先進(jìn)水平，尤其在大型化方面已達到國際一流水平；但限于檢測水平等，某些裝卸設備如取料機、裝/卸船機等還不能完全自動(dòng)化，也缺少智能化功能。我國港口與國外先進(jìn)港口相比，差距最大的還是體現在整個(gè)系統的自動(dòng)化和智能化方面，尤其是信息管理系統的智能化，目前我國基本處在數字化、信息化的層面。國外港口注重推行自動(dòng)化和智能化碼頭作業(yè)、建設發(fā)達的碼頭物流信息系統、柔性的碼頭物流服務(wù)，同時(shí)注重系統的通用性和標準化，以便于跨區域合作，從而真正提高物流效率，順應現代化碼頭發(fā)展的潮流。因此，我國港口的自動(dòng)化方面還需向全流程自動(dòng)化、協(xié)調控制發(fā)展，并結合先進(jìn)的傳感技術(shù)和智能化的信息管理系統進(jìn)行優(yōu)化控制、智能控制。

    據報道國內首個(gè)智能環(huán)保型全自動(dòng)化散貨裝卸碼頭正在建設當中, 自動(dòng)化技術(shù)在其中發(fā)揮了怎樣的作用？其在自動(dòng)化技術(shù)應用方面有何創(chuàng )新或突破？

   A：目前國家很重視智能散貨裝卸碼頭的建設，已在《智能制造裝備發(fā)展專(zhuān)項2013年實(shí)施指南》設立了專(zhuān)題?！吨改稀分袨榻鉀Q散貨裝卸設備（如取料機、裝/卸船機）的自動(dòng)化難題列出了像目標定位系統（TPS）、GPS系統等先進(jìn)技術(shù)，并明確提出了智能化的功能要求。4月份由工信部、發(fā)改委、財政部共同組織的《智能制造裝備發(fā)展專(zhuān)項2013年實(shí)施指南》的項目申報工作，申報項目是針對擬建或在建的項目進(jìn)行的。其中智能化散貨裝卸碼頭示范應用工程由華電重工股份有限公司參與了申報，其合作單位是上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院，負責碼頭智能化部分的設計和實(shí)施。目前申報項目已順利通過(guò)了初審，也是唯一通過(guò)初審的項目，6月初已完成答辯審查。

   碼頭的智能化， 離不開(kāi)自動(dòng)化技術(shù)，它是碼頭智能化的基礎。該示范工程在自動(dòng)化技術(shù)應用方面有如下創(chuàng )新和突破：

   （1）根據碼頭現狀和工藝條件，通過(guò)引入國際先進(jìn)并成熟的技術(shù)（如TPS、GPS等），全面實(shí)現作業(yè)時(shí)物料輪廓的實(shí)時(shí)識別，從而實(shí)現所有設備的全自動(dòng)作業(yè)；

   （2）由于普通散貨碼頭裝卸船作業(yè)中等待時(shí)間占據了很大部分，需要綜合應用激光靠離泊系統、變頻控制、協(xié)調控制等技術(shù)，來(lái)大大縮短裝/卸船作業(yè)時(shí)間；

   （3）利用國際流行的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )數學(xué)模型，建立各設備層面的專(zhuān)家系統，使設備不僅能自動(dòng)化地作業(yè)，還能智能化工作，進(jìn)一步提升和優(yōu)化作業(yè)效率；

   （4）對標準碼頭生產(chǎn)管理信息系統的功能進(jìn)行智能化的提升，如實(shí)現計劃的滾動(dòng)推算、垛位的智能推薦、指令的自動(dòng)生成等等。

   通過(guò)先進(jìn)檢測技術(shù)的應用、優(yōu)化算法的建立、智能化的信息管理及管控一體化的技術(shù)，全面實(shí)現碼頭的自動(dòng)化、智能化作業(yè)，提高碼頭整體效率。

   能否解釋下“智慧港口”的概念？作為未來(lái)港口行業(yè)的一大發(fā)展趨勢，您認為其深入發(fā)展還需要哪些方面的發(fā)展和突破？

   A：智慧港口的基本特征是信息化、智能化，它運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將港口的裝載設備、船舶、堆場(chǎng)物料等信息都連接到網(wǎng)中，使現場(chǎng)作業(yè)人員的勞動(dòng)負擔大大降低，錯誤率基本杜絕；使港口管理人員把更多的注意力集中在生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)服務(wù)上。在“智慧港口”中，智能技術(shù)廣泛應用，聯(lián)網(wǎng)的數據經(jīng)過(guò)智能算法的處理，可以得到大量的分析結論，最終為港口管理、客戶(hù)服務(wù)等方面提供可用的數據。具體要實(shí)現以下方面：

   （1）實(shí)現港口物流服務(wù)電子化、網(wǎng)絡(luò )化、無(wú)紙化和自動(dòng)化，降低港口物流服務(wù)成本，提高物流服務(wù)效率；

   （2）實(shí)現港口與船公司、鐵路、公路、場(chǎng)站、貨代、倉儲等港口相關(guān)物流服務(wù)企業(yè)的無(wú)縫連接，通過(guò)物流信息平臺實(shí)現信息集成和共享，優(yōu)化物流供應鏈管理，提高物流服務(wù)水平；

   （3）提高港口管理和決策水平，如實(shí)現遠程調度，信息自動(dòng)化采集、存儲和加工，優(yōu)化港口物流流程和生產(chǎn)組織提高港口物流服務(wù)質(zhì)量；

   （4）實(shí)現港口與海關(guān)、海事、商檢等口岸單位的信息一體化，提高“大通關(guān)”效率和口岸部門(mén)服務(wù)水平；

   （5）搭建港口物流市場(chǎng)信息服務(wù)平臺，拓展港口物流市場(chǎng)交易、金融、保險等配套服務(wù)功能；

   （6）實(shí)現港口物流信息資源的整合，為實(shí)施智慧港口和智能交通系統規劃提供支持。

   當前，我國港口行業(yè)發(fā)展面臨著(zhù)哪些挑戰？港口行業(yè)的未來(lái)發(fā)展對于自動(dòng)化技術(shù)提出了哪些新的需求？

   A：目前我國港口行業(yè)發(fā)展主要面臨以下兩方面的挑戰：一是缺乏統一規劃，地方自治特點(diǎn)突出，不少區域港口配置出現失衡狀態(tài)，港口與后方堆場(chǎng)、公路/鐵路集疏運等系統建設由于資金等原因也受到很大限制，致使港區整體效率不高、服務(wù)能力不強，總體缺乏競爭力。二是隨著(zhù)世界經(jīng)濟的持續低迷和我國經(jīng)濟結構的轉變，港口物流結構性矛盾日趨明顯，體現在貨物種類(lèi)、泊位大小等方面供應能力和需求之間的不平衡，例如2012年港口增速整體放緩情況下，有些港口弱增長(cháng)甚至負增長(cháng)，但仍有部分港口保持兩位數增長(cháng)。

   面臨這些挑戰，港口行業(yè)要轉變生產(chǎn)增長(cháng)方式，通過(guò)加強統一規劃、增強智能化，來(lái)應對港口結構性失衡，推進(jìn)行業(yè)持續增長(cháng)。這對自動(dòng)化技術(shù)也提出了如下新的要求：

   （1）要利用先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現全面的智能感知（如堆取料設備定位、物料的輪廓、保護開(kāi)關(guān)動(dòng)作的位置等），以便實(shí)現高效率的自動(dòng)化控制，并在設備故障時(shí)快速找到故障點(diǎn)排除故障；

   （2）通過(guò)對設備運行數據的智能分析變事故維修為狀態(tài)維修，保障設備的完好率；

   （3）通過(guò)對流程的優(yōu)化、協(xié)調控制和智能化控制，不僅實(shí)現港口的高效運行，同時(shí)幫助實(shí)現港口的柔性化組織生產(chǎn)，提升港口競爭力。

   對于港口行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢，您有何見(jiàn)解？

   A：在智慧港口的大背景下，對港口自動(dòng)化技術(shù)來(lái)說(shuō)未來(lái)將在以下幾個(gè)方面進(jìn)行努力：

   （1）通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的應用，提高所有裝卸設備的自動(dòng)化和智能化水平，減少現場(chǎng)作業(yè)人數、向現場(chǎng)無(wú)人化方向發(fā)展。

   （2）通過(guò)管控一體化技術(shù)把智能化的信息管理系統與高效優(yōu)化的自動(dòng)化控制系統緊密結合起來(lái)，提高港口控制、管理和決策水平，優(yōu)化港口生產(chǎn)流程和物流組織方式，提高港口整體效率。

   （3）通過(guò)變頻控制技術(shù)、優(yōu)化算法、協(xié)調控制、干霧除塵及安全預控等各類(lèi)綜合措施，達到安全綠色、節能環(huán)保運行的目的。

   （4）“油改電”岸電代替大容量船舶柴油發(fā)電機。港口是世界經(jīng)濟增長(cháng)的重要推動(dòng)力，同時(shí)也是世界上主要的耗能單位和污染源頭。對岸電的適用各國均處于摸索試用階段。而在我國，岸電主要為船舶靠港時(shí)提供船上生活、照明用電等小容量設備，而生產(chǎn)作業(yè)設備，如壓艙水泵、錨絞機及船用吊機等因其容量很大，目前仍然需要船舶輔機供電。推進(jìn)港口船舶岸電關(guān)鍵技術(shù)研究及應用，對節能減排、建設綠色港口有著(zhù)積極的意義，是解決靠岸船舶由于船上發(fā)電對港口水域帶來(lái)污染問(wèn)題的重要舉措，是科學(xué)利用海洋資源，加強海洋環(huán)境保護，推進(jìn)海洋生態(tài)文明建設，切實(shí)提高海洋經(jīng)濟可持續發(fā)展能力的重要舉措。 

     摘自《自動(dòng)化博覽》2013年7月刊