随着经济全球化以及班轮公司对国际贸易及集装箱运输发展的乐观预期，加上船舶大型化所带来的规模经济效应，在造船技术、港口泊位接纳条件的迭代升级背景下，推动了集装箱船舶大型化的快速发展。集装箱船舶规模的不断增大，推高了港口高峰期的货量，使得各港口普遍面临不断增加的生产压力。
一、背景介绍
1. 集装箱船舶大型化趋势
集装箱船舶运输最早出现于20世纪60年代，到目前已有50多年历史，表现在船型发展方面，1968年船型由普通货船和小型不定期船改造而成，现在集装箱班轮行业普遍采取的成本导向策略，船舶大型化所带来的规模经济引发平均船舶规模迅速上涨，到2019年单船的载货量规模已增长超过15倍。如图1所示：
图1 50年来世界集装箱船舶演化史
2018年7月26日，两艘22 000TEU 集装箱船分别在江南造船和沪东中华开工建造，上述船舶由中船集团第七0 八研究所（MARIC）为达飞海运集团研发设计。2019 年7月4日，世界载箱量最大的集装箱船舶“ 地中海古尔松” 下水， 船长399.9m，宽61.5m，最大载重224 986.4t，最大载箱量达到23 756TEU。
2. 大型集装箱船舶给港口生产带来的挑战
集装箱船舶装载量的巨幅增长提高了班轮公司船舶运输单航次航行的费用，大量集装箱到港的作业需要占用大量时间，所以班轮公司会严格规划并控制船舶班期。由于集装箱船舶大型化对装卸作业的要求越来越高，许多班轮公司在选择停靠港口时（尤其是地理位置相近时）就不再仅仅是考虑航道水深和服务条件等因素，而更多地考虑码头的装卸效率，也就是船舶停靠时间。
集装箱船舶大型化的发展客观上要求有更高的码头装卸能力和完备的码头基础设施来与之相适应。由于单航次的装载量增加，如果港口装卸效率不能保证，船舶在港时间延长，船舶周转速度必然下降，由此引起航线运输能力下降，船舶航运成本上涨，就会带来规模不经济。此外，大型化船舶会带来更多的货物在码头进行中转，或通过铁路、集卡，或继续水上运输去其他港口，多流向的分拨方式也给港口生产计划带来了更大的压力。
二、影响大型集装箱港口作业效率要素分析
受运河、港口、水深、效益等因素影响， 集装箱船长不宜超过400m，设计师们为了更大的载货量，在船体设计方面只能不断增加船的型宽和型深，船体水线面型线日渐圆润，吃水逐步加深，同时，由于长度受限，集装箱在甲板上方也越堆越高。表1为目前主要大型装箱船的参数情况。
表1 世界主要大型集装箱船舶基本参数
集装箱船体积越来越大，对港口提出了更苛刻的要求，港口需要建设更高等级的泊位和更宽阔的水域、疏浚更深的港口航道和前沿水深，以及升级效率更先进的作业设备，以满足航运公司的作业要求。扣除船舶特种舱作业以及特殊天气的影响因素，影响大型集装箱船作业效率的要素主要分为三类：
1. 码头基础设施及设备
能够靠泊大型集装箱船舶的码头，除了码头等级、水深条件需要满足船舶靠泊要求外，还有码头前沿和堆场的布局状况、桥吊数量和其参数等码头基础设施设备情况会影响大型集装箱船的作业效率。
大型集装箱船舶往往需要多台桥吊同时作业，码头和堆场内的交通流量会面临重大压力，这就需要码头拥有更宽的前沿宽度和更合理的堆场布局，以满足高流量车流的快速进出。比如某港停靠的“远东—美西”航线的14 000TEU 的船舶，单船接卸量高峰时超过3 000个40英尺集装箱，通常会安排6~8台集装箱岸桥同时进行作业。码头堆场需要预留至少相应的堆场位置来接卸这些箱量，后方需要配备相应的场桥和流机配合收发箱。如果码头前沿的操作空间狭窄，所有参与装卸作业的集卡可能拥堵，后方堆场还将面临装卸船与外拖集卡收提箱的冲突。所以说，码头基础设施设备的布局和可靠性是提升大型集装箱船舶作业效率的前提条件。
2. 码头操作管理能力
为提高大型化集装箱船舶的作业效率，码头通常采用的两种方式之一是增加对设备的投入，近年来各集装箱码头应对集装箱船舶大型化主要是通过增加码头的设备来提高作业能力，但随之带来了成本的大幅增加。因此，在作业设备一定的情况下，如何提升码头的管理能力，对码头内的作业机械进行合理的调度就显得更为重要。
码头在制定大型集装箱船舶计划时，是依据待装卸集装箱船舶的抵港信息和配载信息，根据配载计划合理安排装卸计划，分配一定数量的岸桥，并为每台岸桥分配一定数量的集卡和场桥。在制定计划时，体现码头操作管理水平的主要因素包括如何保证各条作业线均衡地分摊船舶作业任务，在计划阶段科学合理地安排各类设备和作业顺序，减少拥堵和翻捣，保证作业效率。
码头制定计划的难点是相邻贝位作业量大引起的无法均匀分配作业任务给岸桥的情况，俗称“长杆”，长杆的处理直接影响了集装箱船舶的在港时间。此外，堆场策划如何处理好外集卡收提箱和装卸船的冲突，场桥、流机、集卡调度的不合理会造成拥堵或者岸桥等待集卡的情况发生，同样关系着大型集装箱船舶的装卸效率。
3. 相关方配合程度
大型集装箱船舶在港口作业的流程涉及方方面面，如图2，除了码头方面因素外，更需要相关方的紧密配合，才能有效提升作业效率。一是班轮公司配合紧密度。班轮公司负责船舶资料的提供和配载的确认，船舶预确报的及时和准确性、清单完整情况、船舶积载合理分布、配载调整效率等，都对船舶整体的装卸效率有着重要的影响。二是口岸服务水平。口岸服务指引航、拖船、海关、边检等船舶服务，具体包括船舶到港后引航拖船能否及时到位、边检的口岸服务、海关对货物的放行和查验效率等，都不同程度影响大型集装箱船舶的作业效率。三是劳务外包公司管理水平。多数码头会将参与装卸作业的机械司机和现场工人外包给劳务公司，劳务外包的管理水平直接决定了参与作业人员的技能水平、工作状态和与码头的配合程度。为提升这方面的管理，部分码头会直接参与或介入对劳务外包公司的管理。
图2 集装箱船舶在码头的作业流程演示
三、港口服务大型集装箱船舶的现状
港口生产的过程实际上就是计划的制定和组织实现的过程，具体包括港口生产作业计划以及港口生产调度和控制两部分。目前大部分港口选择如下管理模式来保证大型集装箱船舶的作业。
1. 以桥吊为中心的计划管理
集装箱码头最主要的装卸设备是集装箱岸桥，其作业效率直接影响着整条大船的生产效率，而它也是整个装卸过程中的瓶颈，所以需要围绕它将码头堆场计划、船舶计划、设备调度等环节精心安排在一起，不断地优化码头的装卸作业工艺以及码头前沿的交通组织问题。
大型船舶的作业过程具有高度连续性和不平衡性，除了根据各生产要素情况对可能的问题有所预见并合理编制好作业计划外，还需敦促和检查计划的执行，根据港区内外各种情况的变化，合理调配各生产要素，灵活机动地做好调度工作，及时发现问题解决问题，保证计划的完成。概括来说就是整体的生产组织是按照P（计划）、D（实施）、C（检查）、A（处理） 运转的，即“计划—实施—检查—处理”管理循环。
2. 以考核体系为指标的全程监控
为保障大型集装箱船舶的作业效率，港口普遍建立作业评价指标，以反映港口生产经营活动状态和生产经营目标的数值。具体包括反映作业效率服务指标的船时效率、单桥作业效率等，以及反映操作服务指标的船舶准班率、等泊时间、船舶辅助作业时间、装卸准确率、外集卡周转时间等。
在建立码头考核体系的同时，通过计算机系统实现动态的指标完成情况监控，根据指标监控体系，对于指标异常情况提前进行事前分析，及时调整作业资源，以保证达成率。图3为Navis N4系统提供的装卸作业实时监控界面。通过该界面，中控员可以提前设定单桥作业效率目标值，系统会每15分钟统计当前效率和整体平均效率，并形成图形化的效率痕迹。如发现作业中指标异常，或效率不达标，中控员可及时查找并消除影响作业效率的因素，或调整作业资源以保证效率。
图3 作业效率监控示例
3. 主要港口作业效率水平
笔者摘取了海洋联盟在2019年海南港航交流会上发布的有关2018年海洋联盟在各主要港口运营商的作业效率情况，见图4。柱形指标是班轮公司最常用的码头考核指标Berth Productivity 泊位效率，计算公式如下：
泊位效率可以直观反映班轮在码头的时间， 其反馈的是靠泊后整体的港口服务效率，对应的数值为左边纵轴。另一个指标是单船作业箱量，图中曲线原点表示单船作业量，对应数值为右边纵轴。
2018 年中远海运港口指标
2018 年迪拜环球指标
2018 年和记黄埔港口指标
2018 年PSA指标
图4 2018 年海洋联盟各主要港口运营商效率指标
从各个港口运营商的操作指标可以看出， 单船作业箱量越大一般意味着船型越大，港口可以投入的作业线越多，对泊位效率的提升效果更大。各港口运营商的泊位效率，中位数约在100 Move/h 左右。
四、建议
笔者认为，信息化的融合是进一步提升大型集装箱船舶作业效率的灵魂。几点思考和建议如下：
1. 通过设备与信息化的融合提升设备效率
桥吊、场桥和集卡是大型集装箱船舶装卸作业的主要设备，其作业效率直接决定了船舶的作业效率，而单纯提高某一设备的效率不一定能提高船舶作业效率，需要优化整合各资源。因此，作业效率最大化的关键就在于如何把这三类主要装卸设备的资源进行优化和合理分派，物联网和大数据为其提供了解决方案。
随着廉价传感器的日益快速发展，越来越多的机器和资源配备了这种传感器。这意味着可以跟踪它们，并且可以测量它们所接触到的每种活动或每种环境。通过为集卡配备传感器，在建立拖车池的基础上，根据拖车行驶路线， 可以对拖车进行行驶路径优化，以获得集卡最有效运作模式。
大数据的可用性让仿真模拟的优势得到充分利用。根据历史作业状况、集装箱船舶在码头停靠作业的规律，可获得大数据仿真模拟出的码头计划的作业繁忙程度、船舶作业难度系数、船舶箱量作业结构，并提前对桥吊和场桥资源进行优化，实现桥吊和场桥的最佳配置，有效提高设备综合利用效率。
2. 通过作业计划与信息化的融合提高计划能力
在第三部分描述港口服务大型集装箱船舶的现状中提到，目前港口的计划管理是以桥吊为中心的，因作业过程具有高度连续性和不平衡性，港口制定生产计划时除了需对可能的问题有所预见外，还需敦促和检查计划的执行，及时发现问题、解决问题。作业计划与信息化的融合，可以减少这方面工作的繁杂程度，提升计划性。该方式可以理解成生活中经常使用的导航服务，一条任务经过逻辑测算，系统可以提供距离最短、速度最快、备选方案等解决方案，由执行者根据需要选择并执行，如图5所示。
图5 导航示例
根据导航的思路，港口可以通过信息化的融合实现港口作业计划的可见性。通过提前模拟桥吊安排，尽可能减少长杆，计算出桥吊最合理数量；根据预约信息，提前模拟出每个堆场的指令数量，再细化到每小时各个区的指令数量，以提前安排场桥设备；根据读取每条装卸指令与堆场的平均距离，可以提前计算模拟出每条作业线拖车的出勤最佳数量。通过以上各个数据的模拟，系统可提供生产计划的多个解决方案，如提供时间最短或是设备最少，或是折中方案等，进一步提升大型集装箱船舶的计划效果。
3. 通过个人薪酬与信息化的融合提高工作激励
设备司机和工人的工作状态是影响大型集装箱船舶作业效率的直接因素，但笔者在调研中发现，多数司机和工人对工作效率提升的主观能动性并不太强，主要原因有几个：一是激励措施不够。多数码头为了统计方便， 对于司机的考核基本是按工时加计件的方式， 效率的高低在工资方面不会差异太多，造成司机自我要求提升效率的能动性不强。二是激励不直观。设备司机或工人每个工班的作业量如果没有主动查询，一般只有到每个月发工资时才能知道自己当月的整体作业量，对每个工班效率的高低感受度很低。三是统计误差问题。桥吊司机的箱量计算是根据理货提供的作业时间段来计算的，但有时理货不仔细可能造成司机名字错误，或者更换司机时作业区间写得不精确，导致作业箱量计算经常会有偏差，在一定程度上也打击了司机的积极性。
通过司机和工人薪酬与信息化的融合， 从解决如上激励不足的痛点入手。首先通过建立作业单价级差，系统化设定各效率的单价，把司机和工人收入同效率关联起来，简化人事统计工作；其次是开发为每个司机和工人及时提供当班工作薪资的推送程序，让每个工班能直观感受当班作业情况，并结合每个个体的历史作业成绩，生成评价建议，增强司机和工人对效率提高的获得感和动力；最后是通过信息化的手段与理货信息的交互， 对其统计信息和工班信息进行核对，保证计件信息的公允和准确。
