我国在自动化码头建设实践方面成绩斐然，但是码头生产作业场景复杂，自动化的实现主要基于对传统作业方式的改造，其中仍然存在技术难点有待攻关，而少人化、无人化运行也对码头运行管控提出新的要求。建议通过持续开展关键技术研发、促进基于数字孪生的自主决策能力研究、开展自主可控研发和示范等，更好地推动我国自动化码头的建设和发展。

我国码头自动化建设可以追溯到20世纪80年代末期，可编程序控制器（PLC）的发明和不断应用发展，在码头装卸船机、堆场堆取料机等工艺装备操控中得到广泛应用。特别是在专业化干散货码头的带式输送流程作业系统中，面对数十台，乃至数百台工艺设备，面对数百条，甚至数千条作业流程，通过PLC形成的自动控制系统，可以轻松实现一键自动化运行，这也使得PLC系统成为专业干散货码头作业控制的标准配置。

这种码头单机设备采用PLC控制，由人工进行现场机上操作，带式输送机系统实现自动化运行的应用模式一直持续到2010年前后，而随着2002年德国汉堡港CTA和2008年荷兰鹿特丹港Euromax自动化集装箱码头的建成和投入应用，我国少量的港口企业也开始筹划自动化码头的建设。在集装箱码头方面，厦门远海集装箱码头率先开始筹建，并于2016年建成我国第一个自动化集装箱码头，2017年，青岛港、上海港陆续建成自动化集装箱码头，此后经过不断优化完善，不断创造、刷新自动化集装箱码头的运行纪录。干散货码头方面，在带式输送系统自动化的基础上，上海罗泾港、国能黄骅港、河北秦皇岛港等干散货码头陆续开展了翻车机、堆取料机等工艺装备的远程操控及自动化改造。

随着2017年10月党的十九大胜利召开，十九大报告提出了建设交通强国战略，中共中央、国务院2019年9月印发了《交通强国建设纲要》，11月交通运输部、发改委、财政部等九部委印发了《关于建设世界一流港口的指导意见》，提出广泛应用自动化码头，加大港口码头远程作业操控技术研发，积极推进新一代自动化码头、堆场建设改造等要求。2022年10月，习近平总书记在党的二十大报告中提出加快建设交通强国，2023年3月，交通运输部、发改委等五部委印发了《加快沿海和内河港口码头改建扩建工作的通知》，还牵头印发了《加快建设交通强国五年行动计划（2023-2027年）》的通知，将码头自动化、智能化改造作为重点推进工作之一，提出实施交通运输装备关键核心技术攻坚，以及提升装备和技术自主化研发能力和水平等工作要求。

可以看到，自动化码头是交通强国建设的重要工作内容，也是港口智慧化的重要发展阶段和表现形态，随着交通强国建设的不断推进，近年来我国港口企业不断实施科研创新，开展技术攻关，在自动化码头建设和改造方面取得了突出成绩。以自动化集装箱码头为例，截至2023年12月，我国已建成自动化集装箱码头18座，在建包括改造的27座，已建和在建的自动化集装箱码头数量均居世界首位。受到自动化集装箱码头建设、改造热潮的影响，干散货码头近年来也开展了大量自动化升级改造工作，青岛港、国能黄骅港、宁波鼠浪湖港等多个干散货码头成功进行了应用。

通过对上海港、青岛港、钦州港、国能黄骅港、秦皇岛港、舟山港、连云港港、湛江港等一系列码头开展现场调研、技术交流、资料收集等工作，综合调研情况，对我国自动化码头建设和运行技术发展情况形成了一个总体认识。从调研的情况看，典型的自动化码头还是集中在集装箱和干散货两类码头，散杂货码头目前尚属空白。

（一）自动化集装箱码头

工艺布局：自动化集装箱码头平面布局主要分为堆场垂直于码头岸线和平行于码头岸线两种。垂直布局是码头堆场布置与码头岸线呈现垂直的方式，早期多采用两端接卸工艺，即码头内自动化水平运输设备与外集卡在堆场两端分别通过自动化场桥进行装卸，这种方式优势是堆场利用率高，能有效避免人机混行问题，国内外码头早期普遍采用的方式，缺点是堆场场桥带集装箱行走距离长，能耗较高。平行布局是集装箱堆场平行于码头岸线，这种布局与我国现有传统的集装箱码头布局形式一致，多数采用堆场侧面接卸的方式，自动化水平运输设备、外集卡在集装箱的堆场长边，即侧面与堆场场桥进行接卸。平行布局解决了垂直布局场桥带箱行走能耗高的问题，但是道路占用堆场面积，堆场利用率低，存在无人自动化水平运输设备与有人驾驶的外部集装箱卡车混行问题。

远程操控中心：自动化集装箱码头的岸桥、场桥和水平运输车辆，已经由传统的人工机上操作，改为在后方的远程操控中心进行，实现自动化运行和远程操控，只有在出现异常和必要时，才需要人工介入进行处理。这种模式大幅改善了人工作业环境，减少了劳动强度，降低了对操作人员的整体技术条件要求和培训周期。

自动化集装箱码头操作系统：传统的集装箱码头操作系统（TOS）是通过与岸桥、场桥和集装箱拖车上的司机进行联络安排任务，由司机具体操作执行。由于自动化集装箱码头装备实现了机上无人操作，需要建立新的联络控制方式，早期自动化集装箱码头是通过设备控制系统（ECS）实现TOS系统与无人化装备的协同作业。目前上海港、青岛港正在开展研发，已经将TOS系统直接与无人化装备联通，逐步形成集作业调度与设备管控融合一体的操作系统，并不断进行优化完善。

（二）自动化干散货码头

工艺布局：自动化干散货码头作业工艺布局基本上与传统的干散货码头保持一致，自动化功能的实现主要集中在各种装卸、输送装备方面。对于自动化干散货码头建设，有一个比较明显的特点，不同于自动化集装箱码头大多数装卸和输送设备是新购置的，自动化干散货码头更多采用在原有设备的基础上进行自动化和智能化的升级和改造。

流动机械作业：干散货码头堆场在取料尾声时，由于物料高度不适用于取料机工作，需要采用装载机、挖掘机流动机械进行堆垛作业，或者在物料发放时需要通过装载机、发放卡车协同作业，目前这种作业模式主要采用人工驾驶实现，少量码头开展了流动机械的远程操控探索。

人员安全管理：由于干散货物料特性不同于集装箱码头，虽然生产作业可以实现自动化、少人化运行，但是在码头区域中，仍然存在大量作业人员，例如清扫、维修检修，还存在一些设备安装等施工作业活动，由此带来较大的人员安全隐患。一些码头采用了人员定位技术，包括开放的室外，以及转接塔、翻车机房等室内的人员定位技术，结合数字孪生技术实现人员的安全应急管理。

远程操控中心：自动化干散货码头中装卸船机、堆取料机、带式输送系统、翻车系统等主要操控方式也是采用远程操控中心的方式，与自动化集装箱码头相近。

尽管我国在自动化码头建设实践方面成绩斐然，但是码头生产作业场景复杂，自动化的实现主要基于对传统作业方式的改造，仍然存在技术难点有待攻关，而少人化、无人化运行也对码头运行管控提出新的要求，主要体现在以下方面。

（一）关键技术和难点问题有待突破

1、自动化水平运输设备与有人驾驶外集卡的混行问题，该问题对自动化集装箱码头的工艺布局、装备配置都会带来影响，目前存在多种解决方案。例如空间隔离混行，自动化水平运输设备、外集卡具有各自的行车道路，空间上没有交叉。还有采用时间隔离混行，自动化水平运输设备与外集卡可以共用车道，空间上没有隔离，通过信号灯控制外集卡行驶。此外还有较为复杂的混行，采用AGV、无人集卡与厂内有人拖头混行。

2、集装箱摘挂锁作业，这是自动化集装箱码头一直没有完全解决的难点问题，主要原因是锁具的种类众多，形式各异，摘挂锁作业场景复杂，完全实现无人化作业难度较大。

3、集装箱岸桥海侧作业，由于作业过程中，船舶配载、晃动、移位等因素，可能会造成撞箱风险，目前自动化运行还需要人工参与最后的落箱操作。

4、干散货码头卸船作业，干散货物料不像集装箱相对标准，物料形状不规则、有流动性、黏度不一，卸船抓斗与大臂软连接，晃动较难控制，要防止碰撞船舶和自身机构，作业还存在掏舱作业，完全实现自动化操作难度较大。

5、干散货清船舱作业，传统的作业采用装载机、挖掘机吊入船舱，人工在船舱内操作堆垛作业后，再由抓斗卸船，作业时船舱的舱口也需要有人员指挥，环境恶劣、安全风险较大、作业效率不高。目前有码头企业通过开展装载机远程操控降低人员安全风险，烟台港还探索研发了履带式清船舱机器人。

6、干散货流动机械作业，在堆场取料尾声时，物料高度不够，需要通过挖掘机、装载机等流动机械进行堆垛作业，主要是司机现场驾驶，存在环境恶劣、有碰撞风险，实现完全自动化运行也存在较大难度。

7、自动化码头建设逐步由装备为重点逐步转向软件为重点，向更科学有效的协同调度平台、更智能的数字孪生应用、更智慧的码头操作系统转移，对模拟仿真、辅助决策等功能提出了新要求。

（二）统一成熟的自动化码头技术方案尚未形成

以集装箱码头为例，工艺、设备、作业有多种形式选择，包括平面布局、单双小车、人机混行等，每个码头建设或者改造都各具特点，还没有形成一个公认、统一、成熟的技术方案，特别是针对既有的传统集装箱码头改造方案。我们认为随着一些关键技术的突破，对于这些选择的决策会简化和变得容易，通过一段时间的技术研发和优化完善逐步会形成较为一致性或标准化的解决方案。

（三）安全生产保障面临新的挑战

一是自动化码头生产作业为了实现无人化、少人化运行，对设备和技术的要求提高，增加了一些技术和设备应用，这样出问题的概率也会增加，由此整个系统对可靠性、稳定性具有较高的依赖性。二是网络安全也会对生产运营带来影响，特别是采用无线通信时，外部网络的恶意访问、攻击，甚至是入侵也会对系统运行带来很大的影响。此外，自动化水平运输设备，AGV、IGV等采用锂电池通过电力驱动，锂电池的充电、应用、存储等也面临一些火灾风险。

（四）设备运维能力不足

自动化码头对于各种作业装备实现自动化运行或远程操控后，码头生产作业区域人员减少，或实现无人化，再考虑自动化运行对装备可靠性要求的提高，对于这些自动化运行的装备运行状态的掌握就显得更加重要，相较于传统的人工巡检、定期维护等运维模式就显得能力不足，不能更好地支撑自动化码头安全、稳定、高效、经济地运行。

（五）自主可控能力和水平有待提升

首先是港口码头所涉及的电气、自动控制、感知设备等，其中一些采用了国外产品，包括变频器、 PLC等，目前国内也有很多自主的变频器和PLC厂家，后续应在国产化替代方面加强推进。其次是信创方面，计算机硬件，包括芯片等，以及操作系统、数据库软件多数采用的是国外产品。目前上海港、青岛港在集装箱码头方面开展了相应的自主可控研发工作。

（一）持续开展关键技术研发，解决难点问题

当前我国自动化码头建设和运行中，大部分作业环节实现了自动化运行，但上述一些难点问题还没有彻底解决，建议码头企业、科研院所、设备供应商等加强协同联动，针对重点、难点问题开展技术攻关突破，逐步实现真正意义上的码头自动化运行。

（二）促进基于数字孪生的自主决策能力研究

目前码头数字孪生技术应用还停留在可视化和展示的层面，模拟仿真功能在港口码头方面的应用不够深入，尚未形成辅助决策、预测预警和相关业务的自主决策能力。建议针对港口码头生产作业、运营管理、节能减排、安全应急等多环节，开展数字孪生深度应用研发，实现典型应用需求和典型应用场景的智能化决策功能，真正发挥数字孪生的作用。

（三）进一步加强安全保障管理水平

自动化码头采用的技术与传统码头相比发生了很大变化，采用了更多新的感知、数字、智能等技术，对设备软硬件、网络通信、人员安全管理等都提出了新的管控需求，这样就要求进一步思考、研发更适用于自动化码头运行的整体安全保障解决方案。

（四）推进智能运维技术研究和应用

随着自动化码头中设备操控人员的后移，自动化运行可靠性依赖程度提高，被动运维向主动运维转移，建议组织开展适用于自动化码头运行的智能运维技术研究，并逐步在相关码头开展试点和示范应用，技术成熟后形成技术指南和规范，为自动化码头运行提供有力保障。