★ 于兴旺（津唐国际集装箱码头有限公司，河北 唐山 063600）

关键词： 自动化集装箱码头；堆场作业；箱位优化；设备协同；流程重构

1   引言

随着国际贸易的持续增长与集装箱运输的普及化，港口作为全球供应链的关键节点，正面临着吞吐量激增与运营效率提升的双重压力。传统集装箱码头堆场作业依赖人工规划与半自动化设备，存在作业效率低、箱位利用率低、人力成本高、安全风险突出等弊端，已难以满足现代物流对“高效、精准、低成本”的核心需求。在此背景下，自动化集装箱码头凭借其无人化作业、智能调度、高效协同的优势，成为港口行业转型升级的必然趋势。

2   自动化集装箱码头堆场作业现状与问题分析

2.1    自动化集装箱码头堆场作业流程

在集装箱需要进入堆场时，前端作业系统将集装箱的信息同步至堆场智能管理系统。该系统结合集装箱的信息以及当前堆场箱位的实际状况，安排箱位的分配；接着，调度系统指挥AGV把集装箱运到指定的堆场区域。AGV到达目标区域后，借助物联网设备与自动化轨道吊进行信息交换。自动化轨道吊按照指令执行集装箱的抓取和堆放工作，同时把作业完成的情况回传给堆场智能管理系统，从而形成一个完整的进场作业循环。

当需要从堆场提取集装箱时，提箱需求方通过系统提交包含集装箱信息、提箱时间等内容的提箱申请。堆场智能管理系统根据提箱申请，查询目标集装箱的箱位信息，规划最优作业路径。调度系统指令自动化轨道吊前往目标箱位抓取集装箱，并将其放置到指定位置的AGV上。 AGV完成集装箱接收后，根据调度指令将其转运至指定出场区域。作业完成后，各设备将作业信息反馈至系统，完成出场作业闭环。

如果堆场箱位的布局不够合理、存在无效箱位或者需要为后续作业腾出空间时，堆场智能管理系统会依据箱位状态和作业需求，制定倒箱、移箱等整理作业计划。调度系统指挥自动化轨道吊按照计划执行整理作业。在整个作业过程中，系统会实时监控作业进度，并及时调整作业计划。作业结束后，系统会更新箱位信息，确保箱位管理的准确性。

2.2   当前堆场作业模式现状

当前，大多数自动化集装箱码头采用“智能系统统一安排加分区固定作业”的堆场运营模式，由堆场智能管理系统统一安排全堆场作业任务，将堆场分成几个固定功能区域，每个区域配置专门的自动化轨道吊和AGV负责作业。该模式分工明确、管理便捷、运行稳定性高，可满足码头运行初期的基本作业需求。部分自动化码头还将出口重箱区按照航线再划成小块区域，由固定轨道吊负责对应区域作业，实现了同航线集装箱集中管理，提升了集装箱转运效率。

随着智能化技术的不断发展，部分先进的自动化集装箱码头逐步应用大数据、人工智能等技术优化堆场管理：通过大数据预判不同时间段作业量的波动规律，提前完成设备安排和箱位布置；依托人工智能算法动态优化箱位分配和设备调度方案，实现了作业效率提升。但总的来看，当前自动化堆场仍以“固定计划加局部改进”为主要运营思路，缺乏面向全局作业需求的灵活适应能力。

2.3   堆场作业过程中存在的主要问题

（1）作业流程协同不畅

作业流程协同不畅是当前自动化集装箱码头堆场作业存在的核心问题之一。自动化堆场的作业流程涉及卸船、堆存、移箱、装船、提箱、送箱等多个环节，各环节之间需要紧密衔接、协同运作。但在实际作业过程中，由于各环节的作业节奏不匹配、信息传递不及时，导致流程衔接出现断层，出现作业延误和冲突。

（2）资源配置不合理

资源配置不合理是制约自动化堆场作业效率提升的重要因素。自动化堆场的资源主要包括设备资源、空间资源和人力资源。当前部分自动化集装箱码头在资源配置方面存在诸多问题，导致资源利用率偏低，运营成本增加。在设备资源配置方面，部分码头存在自动化堆垛机、自动导引车等设备配置数量不合理的问题，要么配置过多导致设备闲置，要么配置不足导致作业瓶颈；同时，设备的维护保养机制不够完善，部分设备出现故障后不能及时维修，影响作业进度。此外，设备之间的协同配合不够默契，存在设备作业冲突、路径交叉等问题，进一步降低了设备利用率。

（3）智能调度水平有待提升

调度算法的优化程度不够。  一方面，现有调度算法多侧重于单一环节的调度优化，缺乏对堆场作业全流程的系统考量，难以适应作业流程的动态变化。同时，调度算法的灵活性不足，当出现突发情况时，不能及时调整调度方案，导致作业延误；另一方面，调度系统的信息集成能力不足，不能有效整合码头前沿、堆场、智能闸口等各环节的信息，导致调度决策缺乏全面、准确的信息支撑，出现调度不合理、作业冲突等问题。

（4）技术融合深度不足

物联网、大数据、人工智能等新兴技术与堆场作业的融合不够深入，物联网技术的应用主要集中在设备状态监测方面，未能实现对集装箱、设备、人员等全要素的实时感知和精准管控；大数据技术的应用未能充分挖掘作业数据的价值，难以通过数据分析为调度决策、资源配置提供有效支撑；人工智能技术的应用较为单一，主要集中在设备的自动操作方面，在智能调度、故障预警、风险防控等方面的应用不够充分。

（5）应急处置能力薄弱

目前，自动化集装箱码头缺乏完善的应急处置预案。一方面，针对各类突发情况的应急处置流程、责任分工不够明确，当突发情况发生时，工作人员不知所措，难以快速开展应急处置工作；另一方面，应急处置资源不足，缺乏专业的应急处置设备和人员，应急处置技术水平较低，导致应急处置效率低下，难以快速化解突发情况带来的影响。此外，应急处置机制不够灵活，不能根据突发情况的具体类型和严重程度，及时调整应急处置方案，导致应急处置效果不佳。

3   自动化集装箱码头堆场作业优化策略

3.1   重构作业流程，提升协同效能

梳理现有作业流程，消除冗余环节，简化作业流程，明确各环节的作业标准、作业节奏和衔接要求，避免流程衔接断层。例如，优化卸船作业与堆存作业的衔接流程，建立卸船作业与堆存作业的协同调度机制，根据卸船作业进度实时调整堆存作业节奏，确保两者协同运作，避免出现自动导引车排队等待或堆垛机闲置的情况；同时，优化移箱作业、装船作业、提箱作业之间的衔接流程，提前规划移箱作业计划，确保移箱作业与装船、提箱作业同步推进，减少作业延误。

3.2   优化资源配置，提高利用效率

首先，根据堆场的作业量、作业类型和作业节奏，合理确定自动化堆垛机、自动导引车等设备的配置数量，避免设备闲置或不足；其次，建立完善的设备维护保养机制，定期对设备进行维护保养，及时排查设备故障，确保设备处于良好的运行状态，减少设备故障对作业的影响；最后，优化设备协同配合机制，通过智能调度系统合理安排设备的作业任务和路径，避免设备作业冲突和路径交叉，提升设备利用率。

在人力资源配置方面，根据堆场作业的实际需求，合理配置管理人员、技术人员和维护人员，优化人力资源结构，减少冗余人员，提升人员工作效率；同时，加强对工作人员的培训，提高工作人员的技术水平和应急处置能力，确保工作人员能够熟练操作设备、处理作业中的各类问题，为堆场作业的正常开展提供保障。

3.3   升级智能调度系统，提升调度水平

优化调度算法，结合堆场作业的全流程，设计多目标优化调度算法，综合考虑作业效率、资源利用率、作业成本等因素，实现对作业任务、设备、路径的全局优化调度；同时，增强调度算法的灵活性，针对突发情况（如设备故障、集装箱优先级调整），建立动态调度机制，及时调整调度方案，减少作业延误。例如，引入深度强化学习、遗传算法等先进优化算法，提升调度算法的求解效率和优化效果，实现场桥调度、路径规划等环节的智能优化。

3.4   深化技术融合，提升智能化水平

深化物联网技术的应用，在集装箱、设备、人员等要素上安装智能感知设备，实现对集装箱位置、设备状态、人员动态等全要素的实时感知和精准管控；同时，利用物联网技术实现设备之间的互联互通，提升设备协同运作能力，减少作业冲突。

加强大数据技术的应用，建立堆场作业大数据平台，收集整理卸船、堆存、移箱、装船等各环节的作业数据，通过数据分析挖掘作业规律，为调度决策、资源配置、流程优化提供有效支撑；同时，利用大数据技术预测作业需求，提前规划作业计划，提升作业的前瞻性和主动性。

3.5   完善应急处置机制，提升应急能力

制定完善的应急处置预案，针对设备故障、恶劣天气、集装箱破损、作业冲突等各类突发情况，明确应急处置流程、责任分工和处置措施，确保突发情况发生时，工作人员能够快速响应、规范处置；同时，定期组织应急演练，提升工作人员的应急处置能力，确保应急处置预案能够有效落地。

加强应急处置资源建设，配备专业的应急处置设备和工具，如备用设备、维修工具、应急照明设备等，确保突发情况发生时，能够及时开展应急处置工作；同时，培养专业的应急处置人员，提升应急处置技术水平，确保能够快速解决突发情况带来的问题。

4   结论

本文以自动化集装箱码头堆场作业优化为研究目标，通过对自动化堆场作业流程与现状的调研，归纳出现阶段作业流程中存在箱位规划不合理、设备调度协同性不足、作业流程冗余繁琐、智能监控和应急处置能力薄弱、多目标优化难以平衡等一系列问题。本文所提出的优化方案，通过建立全维度信息感知框架、引入更前沿的智能优化算法、构建协同作业与动态反应体系，能够有效提升箱位利用效率、改善设备协同作业效果、压缩整体作业时间、强化突发状况处置能力，最终实现多目标的动态均衡。该研究为自动化集装箱码头堆场作业效率的提高提供了可行的实施路径，同时丰富了港口物流优化的理论体系，为后续同类研究提供了理论上的借鉴。

作者简介：

于兴旺（1982-），男，河北承德人，工程师，学士，现就职于津唐国际集装箱码头有限公司，研究方向为专业集装箱自动化。

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摘自《自动化博览》2026年6月刊