近几年，港口行业在新建码头时深入推进两化融合，实现从传统码头到自动化码头的跨越式发展。洋山四期自动化码头作为推进两化深入融合的先行者，已取得一定成效，对国内自动化码头两化建设及传统码头两化改造具有一定借鉴价值。
两化融合是信息化与工业化深入发展的必然结果，工业化是信息化的本源和基础，信息化是工业化的引擎和动力，二者相互支持。当前，国际经济局势进入新常态，全球产业格局面临重大调整，抢占行业发展新高地的竞争愈演愈烈。党中央准确把握国际、国内形势，将深入推进两化融合上升为国家战略。“十五大” 以来，两化融合取得长足发展，特别是“十二五” 期间，我国两化融合顶层设计不断加强，整体意识不断提高，发展成效不断凸显，对新兴产业诞生及传统产业转型作用显著。近几年，信息技术在码头的生产、经营、管理等环节深入渗透，实现从传统码头到半自动化码头，再到全自动化码头的跨越式发展。
一、传统集装箱码头两化融合发展现状
随着经济全球化发展，国际贸易量剧增，码头作为全球货物运输核心物流节点，其物流及信息流的效率对全球货物流通速度起到关键作用。原始的人工作业严重限制了码头作业效率及服务水平。为此，20 世纪90 年代国内港口行业在码头原业务流程、工艺及装备等基础上引入了信息技术，迈出两化融合第一步，部分人工作业被取代，码头作业能级得到显著提升。
经过二十多年的发展，传统码头两化融合具有以下特征。
码头管理系统的运用。通过数据传输、存储及处理等功能，实现对全场船、货、堆场、车、岸桥、场桥、道口等数据统筹管理、跟踪及记录。通过发送作业指令，实现生产组织及资源调度。随着信息技术基础及创新能力加强，国内自主研发的码头管理系统得到发展及广泛运用。
信息共享平台的搭建。建立EDI 中心信息共享平台，码头与船公司、口岸监管或货代等相关单位实现信息联网和电子数据交互，促进各方物流信息共享。成立服务口岸各方的物流信息网及电子商务网，实现船舶一站式申报、口岸政府监管和电子对账支付等业务服务。
电子单证的推行。建立数字平台，统一数据传输标准及基础数据格式标准，实现在船代、货代、场站及码头任意节点触发，都可及时实现货物数据共享的功能，减少人工成本及差错率，提升单证流通效率。
除此以外，RFID、PDA、OCR 等技术也得到广泛运用。
二、传统集装箱码头两化融合发展问题
虽然传统集装箱码头两化融合发展成效显著且发展后劲强劲，然而，技术起点低，受传
统码头业务流程、工艺及装备限制大等因素影响，缺少全局性统筹规划，故传统集装箱码头两化融合存在一些问题。
1. 信息化水平较低
码头管理系统通过数据采集、存储及处理等技术，为集装箱码头提供了数字化生产支撑，但信息化水平仍较低。
一是大数据处理及智能算法等技术未实现大规模运用。数据处理速度及处理能力不足，数据分析能力受限，数据价值无法进一步挖掘， 智能化计划、智能化生产控制及智能化调度缺少技术支持，人工决策在生产作业中仍处于主导地位，距离“系统换人”的目标存在较大差距，阻碍传统码头从劳动密集型作业模式转化到知识密集型作业模式。此外，随着码头规模扩大，人工调配全场设备资源能力有限，全场设备无法实现最优调度，一方面存在设备闲置问题，降低利用率，另一方面存在设备空运行问题，提高能耗，对节能减排带来不利影响。
二是设备传感技术及控制技术在传统码头设备上的运用有限，司机需在场桥、岸桥几十米高空的驾驶室内根据码头控制系统的指令通过肉眼完成集装箱全流程操作，既影响作业精度、效率，也容易造成作业疲劳，引发安全问题。
2. 网络化水平较低
一是码头业务系统信息分散。码头管理系统及信息共享平台互联互通的建设缺乏统筹考虑及前瞻性规划，与此同时，受技术、原架构、资金及环境等限制，传统码头信息集成度较低， “信息孤岛”问题无法打破，同区域内，码头、船公司、口岸单位及货代等相关方之间船、货、车数据交互不顺畅，不同港区间系统数据库、数据接口及传输协议等标准不统一，阻碍信息跨区间流通。
二是码头管理系统与设备控制系统相脱节。目前国内大部分传统码头存在管理系统与设备控制系统相脱节的问题，导致码头管理系统无法直接获取设备作业时间、作业状态等数据，进而导致无法通过对设备底层数据进行分析来优化业务流程、生产决策及设备性能。
3. 信息安全防护措施不完备
信息技术的快速发展在为码头提能增效的同时也为黑客提供了先进的攻击工具。近几年，信息攻击出现手段多样、覆盖全面、无法快速破解的发展趋势对码头生产带来巨大威胁。由于过去使用环境相对封闭，传统码头在搭建系统架构时侧重于系统功能的实现，对安全的重视度相对较弱，系统存在较多安全漏洞。与此同时，传统码头对于网络攻击缺乏有效的、系统的应对措施，对攻击爆发后的及时止损带来不利影响。
4. 人员能力不相匹配
信息技术让港口逐步实现由劳动密集型行业转向知识密集型行业，这对人员能力提出较高要求。对码头生产系统、控制系统的熟练运用可以提升码头作业效率，体现系统的性能及价值，反之将无法体现两化融合的成效。这就要求码头从业人员具备一定的计算机、网络、信息及管理等技术能力，然而，传统码头的从业人员大部分不具备相关专业背景。
三、集装箱码头两化深入融合路径——以洋山四期自动化码头为例
近几年，为实现两化深入融合，全面打破两化融合障碍，更好地发挥信息化、智能化的引擎作用，港口行业在建设新码头时从顶层设计出发，全面统筹，加大资金投入，将信息技术、大数据技术、智能算法、“互联网+”、云计算、物联网、网络安全技术等深入渗透到生产、经营、管理等环节中，实现从传统码头到自动化码头的跨越式发展。
纵观全球建成及在建的自动化码头，洋山四期自动化码头是目前全球单体规模最大的全自动化码头，采用“双小车岸桥+ 自动导引车+ 自动化轨道吊”的全自动化作业模式。洋山四期自动化码头深入推进两化融合，打造了精细、柔性、智能、绿色的新型生产服务体系， 其两化深入融合实现路径对国内自动化码头建设及传统码头改造具有一定的借鉴价值。
洋山四期自动化码头推进两化深入融合的主要路径：
1. 实现码头操作系统智能化
构建全面覆盖的系统架构，码头操作系统包含信息管理系统、生产作业系统、作业调度系统、过程控制系统、监控分析系统等5 大模块，针对各模块同时提升软件、硬件智能化水平，实现生产过程集约高效、动态优化、安全可靠和绿色低碳。
一是计划模块智能化。自动堆存计划方面，以船舶靠泊位置、进出口箱量等为决策要素， 系统为每个航次自动分配最优的箱区位置及数量。在进、提、装、卸集装箱过程中，通过对箱区设备繁忙程度、箱状态、箱重量及箱尺寸等要素进行判断，系统自动分配最优位置。自动岸桥作业计划方面，系统根据船型结构、码头装卸繁忙程度及各贝位集装箱数量等情况，自动安排岸桥作业动贝计划，显著提升岸桥利用效率。自动配载计划方面，以预配船图为基础，结合箱区内集装箱的堆存情况，以降低翻箱率、确保箱区出箱率为目标，系统自动完成配载计划。
二是装卸船生产指令发送智能化。针对装卸船工况，系统将根据决策因素自动安排发箱顺序，并精确地执行。当生产出现异常时，系统会自动调整发箱次序，确保作业流畅性。装船生产指令受到水平运输工具、场桥运行状态等复杂要素的影响，实现难度大，系统利用时间序列，精确计算装船集装箱在岸桥下的作业时间，确保集装箱按时到达。
三是设备调度智能化。洋山四期自动化码头水平运输工具采用自动导引车，以提升AGV 周转率为目标，系统对AGV 空闲情况、距离、设备状态等要素进行判断，自动分配作业任务，确保指派的AGV 准时到达作业位置，并以最优的路径完成作业任务。与此同时，AGV调度优先考虑重进重出原则，减少设备空运行时间。洋山四期自动化码头每个箱区布置2 台尺寸一致的自动轨道吊，海侧轨道吊主要负责装卸船，陆侧轨道吊主要负责外集卡进、提箱。系统根据海、陆侧作业繁忙程度、作业距离等决策要素，将作业任务合理地分配给海、陆侧轨道吊， 均衡作业强度，提高箱区出箱能力。
2. 实现码头生产设备自动化
以感知技术、控制技术、人机交互技术为支撑，岸桥、水平运输设备及场桥三大核心生产设备实现全面感知、设备互联、数据集成及智能控制，促进生产过程精准化、柔性化、敏捷化。
岸桥采用双小车(包括主小车及门架小车)+ 中转平台的设计，不设置驾驶室，主小车作业时仅在船侧取放集装箱时需要人工介入，其余均采用自动运行。依托船型扫描系统(SPSS)，对船型进行实时扫描并建立轮廓地图，实现智能减速和防撞保护功能。门架小车为全自动作业。
轨道吊基本实现全自动作业，陆侧轨道吊在进、提集装箱过程中，为确保集卡安全，采用自动化配合可人工干预的远程监控方式。
自动导引车支持无人驾驶、自动导航、主动避障、自我故障诊断及自我电量监控功能。通过无线通信设备、自动调度系统和磁钉引导，自动导引车可实现在繁忙的码头平稳、安全、自如地穿梭，并通过精密的定位准确到达指定停车位置。
3. 实现信息网络化
洋山四期自动化码头进一步推进网络、控制系统、管理系统和数据平台的纵向集成，以通信协议、数据接口、数据分析等关键技术为突破口，实现信息无缝衔接和综合集成。
码头管理系统衔接上海港的各大数据信息平台，包括：业务受理平台、集卡预约平台、数据分析平台、统一调度平台，实现港区内船、货、车全流程信息共享和业务协同。同时，还研发了海关、边防、海事的口岸智慧监管系统，实现智能码头作业和智慧口岸监管无缝对接。
码头管理系统衔接设备控制系统，设备控制系统及时、精确地执行码头管理系统发出的指令，并将设备位置、作业状态、作业时间等数据时时传输给码头管理系统，为其生产决策提供数据支撑。
4. 实现信息安全可控化
建设自主可控的信息安全综合防护平台，包括纵深防御平台、感知监管平台及可视化服务平台。纵深防御平台支持工业网络隔离、入侵监测、入侵诱捕、主机安全防护及数据态势感知等安全防护技术。感知监管平台通过对IT 资产、控制设备、重要数据进行统一管理，实现资产监控、数据挖掘、日志异常分析、通报预警等功能。可视化服务平台设立态势感知可视化显示系统、运营调度席位等，满足平台服务需求。综合防护平台贯穿生产、运营、应用服务全生命周期。
5. 实现人员能力综合化
从招聘源头把控人员能力，需具备信息技术、数学、电气、通信或控制等多学科交叉融合专业背景。根据新型生产流程，搭建适应自动化生产模式的组织架构，合理设置岗位和工作场景，生产过程中作业人员发挥综合能力，实现一岗多能，多岗位联动，提升问题响应能力及解决速度。
加大培训资金投入，制定详细的人才培养方案，除业务培训外，每年安排交叉领域系列课程，组织轮岗挂职实习，实现人才精细化管理，培养宽口径、多面手、复合型作业人员。
四、结论
近几年，港口行业在新建码头时深入推进两化融合，实现从传统码头到自动化码头的跨越式发展。洋山四期自动化码头作为推进两化深入融合的先行者，通过实现码头操作系统智能化、码头生产设备自动化、信息网络化、信息安全可控化、人员能力综合化等路径，已取得一定成效，对国内自动化码头两化建设及传统码头两化改造具有一定的借鉴价值。
