中国港口集装箱码头信息技术应用现状与展望

港口・信息化ＭＡＲＩＴＩＭＥＣＨＩＮＡ中国港口集装箱码头信息技术应用现状与展望■朱静霞近年来，中国集装箱码头在信息技术方面投资一掷千金，从最基本的无纸化办公到整个作业线的实时管理，从无线通讯到光学字符识别、射频技术、ＧＰＳ定位技术，许多刚走出实验室的新技术在集装箱码头找到了用武之地。集装箱码头的迅猛发展催生了信息技术迅速转化为生产力，中国集装箱码头已经进入数字时代。集装箱码头加速信息化建设的动因１．全球集装箱码头信息化趋势随着世界经济一体化和外贸经济的迅速发展，集装箱运输逐渐成为当今航运的发展方向，集装箱业务在港中国远洋航务2006.8５８口业务中增长最快、利润率最高。同时集装箱装卸、堆存业务日趋标准化，集装箱业务正朝着类似流水线方向发展。在这种环境下，集装箱码头操作必然采用一切可以利用的信息技术提高码头的信息处理能力、提高装卸效率、合理利用堆场。集装箱总量稳居世界第一的中国集装箱码头作为整个世界航运界网络的一个举足轻重的环节对信息技术有着同样的渴求。２．庞大数据处理量和追求效率驱动大规模集装箱码头处理的庞大数据量用传统的手工或简单的电算化程序已经无法及时处理，必须采用融合了优化算法和人工智能性质的实时交互式作业计算机管理系统，才能满足大规模集装箱码头的装卸、堆存、收发箱及受理等各方面的要求。因此，新建集装箱码头初期便确定采用什么样的信息系统，并保证信息系统实施和码头建设同步进行。３．合资码头为引进技术提供渠道集装箱码头合资为引进先进信息技术打开方便之门。合资码头的合资方多为国际集装箱码头和船公司巨头，他们积累了多年码头和船公司的管理经验，容易为合资码头所接受，他们也积极将优秀的计算机管理系统引入合资公司。对于合资公司可以采用“拿来主义”直接使用，实施周期极短，没有开发成本和投资风险。４．争做世界级集装箱码头的雄心中国集装箱吞吐量雄居世界第一的霸主地位和密切的国际交流，决定了中国集装箱码头经营者们已经揭开了国外码头的神秘面纱，已经走过了模仿阶段，在世界范围内寻找并探索更先进的信息技术解决自己的新问题，力争在信息技术上高出一筹，已初露世界集装箱码头领头羊的端倪。国内先进码头应用在操作生产和基础管理方面的信息技术（一）用于码头作业方面的信息技术１．码头操作系统（ＴｅｒｍｉｎａｌＯｐｅｒ－ａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，简称ＴＯＳ）ＴＯＳ是用于管理和控制码头作业各个环节的计算机管理系统，主要包括船舶计划、堆场控制、装卸船控制、检查桥、计费、受理等，是码头生产管理的核心。多数集装箱码头采用了先进的动态实时ＴＯＳ系统，实时反映系统中箱信息，为码头计划和控制作业、PORT・ITＭＡＲＩＴＩＭＥＣＨＩＮＡ收发箱提供最优方案，为客户提供便捷的服务。目前多数码头公司直接采购国内外先进的ＴＯＳ系统，主流的有美国Ｎａｖｉｓ公司的Ｓｐａｒｃｓ／Ｅｘｐｒｅｓｓ，比利时的ＣＯＳＭＯＳ，韩国的ＴＢＳ系统，国内有上海海勃公司ＴＯＰＳ系统，华东电子的ＣＴＭＩＳ，另外，和黄、新加坡港务在国内合资码头中使用的系统也非常出色。ＴＯＳ系统是码头作业的灵魂，估计没有一个年吞吐量超过１００万标准箱的集装箱码头能够容忍ＴＯＳ系统停止运行超过８小时。究其原因，是因为大型码头利用ＴＯＳ的自动处理能力极大提高了生产效率，最大程度减少了人力，当系统停顿时，这些员工的手工处理能力根本不能替代系统处理能力，从而无法满足码头正常运作的数据处理需求。２．无线终端（ＲａｄｉｏＤａｔａＴｅｒｍｉｎａｌ，简称ＲＤＴ）无线终端主要用于控制桥吊、轮胎吊、叉车和内拖车等装卸设备上，指挥司机操作。中央控制中心的操作指令通过无线信号传输到这些设备上，司机根据无线终端上显示的指令进行操作。目前集装箱码头使用的主流传输频段是４００ＭＨｚ和２．４ＧＨｚ。无线终端通常与ＴＯＳ系统配合使用，从ＴＯＳ系统获得工作指令并将操作结果传回ＴＯＳ系统。采用无线终端技术彻底改变了通过对讲机指挥生产的传统调度模式，通过司机的操作达到实时确认集装箱的场位变化和装卸状态。无线终端是目前大码头用于实时确认集装箱位置变化的主要工具。由于无线终端设备价格昂贵，许多码头仅限于轮胎吊、叉车和船边理货作业，但随着吞吐量的提高和对管理的要求提高，各码头正投入巨资在集装箱卡车上安装无线终端，实现所有设备的集中调度。目前国内集装箱码头采用的无线终端设备以国外产品为主，投资较大，难以为中小码头所接受。国产替代产品正在走向成熟。３．电子数据交换系统（ＥｌｅｃｔｒｉｃＤａｔａＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ，简称ＥＤＩ）ＥＤＩ主要用于集装箱码头与外界的数据交换。ＥＤＩ基本功能：数据转换、数据格式化和报文通讯。在集装箱码头信息技术发展中，ＥＤＩ起着非常关键的作用。传统信息过程是：生产企业货物出口，首先会把这个信息用非标准格式传给货代公司，货代公司接到后再用另一个非标准格式传给报关行，然后再依次传给海关、商检、班轮公司、箱站、外轮理货、船代，在这个信息的传递过程中，每一个传递环节都在使用自己的非标准格式，而主要数据基本是一样的，这样做造成的最严重的影响就是使口岸通关速度大大降低。ＥＤＩ就是在口岸建立一个公共平台，把口岸进出口货物流通过程中数据采用标准格式流转，使同一信息实现一次性输入反复使用，最大化实现信息资源的共享、整合和标准化，同时保证了信息的准确性。通过这些标准化报文，收发信息的各方可以利用自己的软件自动接收或生成文件，保证了船公司、码头、箱站、海关的数据的一致性，保障了基础数据的准确和有效传递。目前各码头广泛使用的ＥＤＩ信息有：船舶积载图（ＢＡＹＰＬＡＮ），舱单（ＭＡＮＩＦＥＳＴ），装箱单（ＣＯＳＴＣＯ），集装箱动态（ＣＯＡＲＲＩ／ＣＯＤＥＣＯ），船舶预配图（ＭＯＶＩＮＳ）等国际标准报文，还有各类小范围内自定义的报文。４．闸口集装箱号和车牌号识别技术集装箱码头闸口通过速度直接影响收发箱效率及码头的总体操作效率，也是与外界如海关、箱站、货代等交接设备与信息的汇集点。码头致力于采用各种先进技术提高闸口通过能力，因此闸口是高科技荟萃的地方，是了解码头水平的一个窗口。获得箱号和车牌号的速度很大程度上决定了闸口通过能力。集装箱信息如箱号、箱形、尺寸、重量、目的港、卸货港等通常在进入闸口之前已从不同渠道到达码头ＴＯＳ系统。入闸时，只要得到箱号，其他信息会自动调出并分配给集装箱以合适的场地位置。闸口需要获得车牌号的主要原因是：由于箱号太小不便于装卸司机辨认，司机首先参照车牌号装卸箱，于是集装箱入闸时需要将车牌号和箱号绑定入场。因此，箱号和车牌号获取方式是入闸关键。目前获取箱号和车牌号技术有光学字符识别（ＯｐｔｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，简称ＯＣＲ）、ＩＣ卡、和无线射频技术（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，简称ＲＦＩＤ）。ＯＣＲ主要用于箱号识别，只需要在闸口投入ＯＣＲ设备即可，不需要协调卡车等外界因素，但由于受识别技术和集装箱新旧程度限制，识别率目前只能达到９６％左右，离不开人工干预。接触式ＩＣ卡读卡成功率接近１００％，但除了码头需要投入ＩＣ卡读取设备外，还需要当地车辆管理部门牵头确保每辆入闸卡车办理ＩＣ卡并到指定地点读取信息。非接触式的无线射频技术ＲＦＩＤ是ＩＣ卡的换代产品，司机不需要停车刷卡。ＲＦＩＤ是一项很成熟的技术，已被国外高速公路自动收费站广泛使用。伴随着这些高科技的使用和准确性提高，各码头正朝着无人闸口方向迈进。（二）用于码头基础管理的信息技术除了码头作业方面大量采用前沿的信息技术外，各大码头在对整个码头的管理上也走在科技的前沿。下面对目前国内集装箱码头在这方面采用的信息技术作简要介绍。１．视频监控（ＣｌｏｓｅｄＣｉｒｃｕｉｔＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ，简称ＣＣＴＶ）．随着集装箱码头规模巨型化，堆场面积和作业岸线越来越大，利用目测方式已不能掌控场地作业情况，海关、边防也提出采用视频监控的要求，因此，ＣＣＴＶ在大小码头应用非常普及。采用视频监控，可以直观地了解作业和场地情况、及时解决作业冲突、合理科学地进行作业安排。ＣＣＴＶ覆盖范围广、使用方便，可以实现对整个集装箱码头的集中监控。２．办公自动化集装箱码头办公自动化程度很高，在全国各行业中居领先地位。由于码中国远洋航务2006.8５９港口・信息化ＭＡＲＩＴＩＭＥＣＨＩＮＡ头全天候作业，公司局域网的安全性和稳定性不逊色于金融系统。办公实现了无纸化，为保证出差外地员工与公司保持联系畅通，多数码头实现了通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ访问公司邮件系统的功能，使用比较广泛的有微软ＯＷＡ（ＯｕｔｌｏｏｋＷｅｂＡｃｃｅｓｓ）等。３．网站动态查询系统集装箱码头网站的开发使用是码头信息化技术应用的一个重要方面。网站不仅是码头公司对外宣传的窗口，更是码头为客户提供及时、便利、优质服务的窗口。很多码头将业务流程查询、箱动态、业务查询、受理和提箱预约、费收查询等放在公司网站上。４．财务、人事、设备管理软件一应俱全集装箱码头的信息化可谓武装到牙齿，只要能提高工作效率的信息技术都能都在码头找到合适的市场。码头的财务、人事工资、设备管理等方面都采用专用软件。由于财务、人事、设备方面的管理各不相同，且这些软件的采购成本远低于ＴＯＳ系统，各码头采用的相关计算机系统是仁者见仁，智者见智，因此，这些方面没有主流的、公认的系统。５．冷箱远程监控和温度自动记录进出口冷冻保鲜货物对温度的控制要求很高，码头必须定时记录冷箱温度。目前主要采用人工抄表的方式。国内个别冷箱进出口大港已经采用了冷箱远程监控系统，定时自动抄表。只是由于安装调制解调器的冷箱尚未普及，冷箱远程监控能够监控到的冷箱比例不大。但冷箱安装调制解调器是将来冷箱监控的趋势，随着可监控的冷箱比例加大，采用冷箱监控技术的集装箱码头会越来越多。未来信息技术在码头应用展望１．信息化带来管理现代化随着信息技术的广泛使用，码头管理人员普遍认识到，如果管理到位，信息技术方面的投资效益将更加明显。训欠缺，很多计算机系统的功能用不上；职工仍习惯于纸面信息传递；有些完全可以根据系统指令执行的工作，却任凭员工根据自己的习惯执行；同样的系统，同样的船，配载合理性却大相径庭，等等。因此，信息化需要经营管理的现代化和规范化。从长远看，码头的硬件投资和信息投资都是有限的，需要码头经营者向资源管理要效益、向人员管理要潜力。２．随着码头作业的标准化步伐加快，现场作业人员将减少目前鹿特丹港和汉堡港已实现了装卸过程的无人化。即除了桥吊有司机驾驶外，地面拖车、轨道吊装卸箱都是无人驾驶的。国外往无人码头方向发展的动力是最大限度减低人工成本和减少人员伤亡，同时也增加了场箱位的准确性。这将是码头发展的趋势。无人码头采用的信息技术包括差分卫星定位技术ＤＧＰＳ，防撞技术Ａｎｔｉｃｏｌ－ｌｉｓｉｏｎ、自动纠偏技术Ａｕｔｏ－ｓｔｅｅｒｉｎｇ等等。目前这些技术正在被国内各大港口陆陆续续采用。但无人装卸码头不是国内码头追求的目标，因为，它涉及整个码头场地和设备的改造，投资巨大，另外，我国的人力资源相对丰富。但这些先进技术会被用来提高作业效率，降低成本。３．ＴＯＳ将更加智能化集装箱码头场地堆存的箱量数以万计，每天装卸箱量也是成千上万。码头作业的目标是合理计划这些箱子以减少不必要的移动，以最少的装卸动作、最小的移动距离完成装卸、收发箱业务，即最大限度降低成本。这些优化过程涉及场地、时间、航线、装卸设备等因素。因此，码头作业有很大的优化空间。ＴＯＳ系统发展趋势是智能化、自我学习化。目前能看到的趋势是：自动配载（ＡｕｔｏＳｔｏｗ），即按照系统预设策略和规则进行自动配载，并可以记录、比较多次配载效果，选取优化方案。最优路径（ＰｒｉｍｅＲｏｕｔｅ），即动态调动拖车，选择作业时刻离作业箱位置距离最优的设备执行装卸任务。照预设策略和规则选择最优位置的集装箱满足收发箱要求。４．口岸单位加强信息合作集装箱码头信息化顺利发展需要有口岸环境的同步发展来支持。随着ＥＤＩ在航运界的普及，全球船公司和码头公司已经实现了信息共享，缩短了运输周期。但码头公司和海关、检验检疫、海事等口岸部门信息共享仍然欠缺。尽管每个口岸部门都有适合于本部门的计算机系统，