沿海港口发展自动化码头的适应性评价研究毕业论文
2020-02-15 22:29:28
摘 要
港口是沿海国家对外开放的门户，而自动化码头是未来港口码头的发展方向，目前上海、青岛、厦门等港口已优先建设了自动化码头，沿海其他港口也在纷纷规划相关自动化码头的可行性。在此背景下，对沿海港口发展自动化码头适应性进行评价，有利于自动化码头的规划决策。
本文首先介绍了自动化码头的发展历程和我国沿海港口自动化码头的发展现状，对自动化码头发展进行了SWOT分析，并总结了相关影响因素；然后，根据影响因素，建立评价指标体系，通过以熵权法为主，层次分析法为辅的方法确定权重以及TOPSIS评价法分析对沿海主要港口发展自动化码头进行了适应性评价，分析评价结果，并提出政策建议。
研究结果表明：对沿海港口集装箱吞吐量较大、集装箱占据较高比例、具有较好区位条件、人工成本较高、货运发展前景较好的码头港口，建议其发展自动化码头。得出上海港、深圳港、宁波舟山港、青岛港、广州港、天津港、厦门港、大连港这八大港口更适合发展自动化码头。
所得结果对于沿海港口发展自动化码头具有重要的指导意义。
关键词：自动化码头；发展现状；适应性分析；TOPSIS评价
Abstract
The port is the gateway for the opening up of coastal countries, and the automation terminal is the development direction of the future port terminal. At present, ports such as Shanghai, Qingdao and Xiamen have already built the automation terminal first, and other ports along the coast are also planning the feasibility of the relevant automation terminal. In this context, the evaluation of the adaptability of the development of automated ports in coastal ports is conducive to the planning and decision-making of automated terminals.
This paper first introduces the development history of automated wharf and the development status of China's coastal port automation wharf, conducts SWOT analysis on the development of automated wharf, and summarizes the relevant influencing factors. Then, according to the influencing factors, establishes the evaluation index system through entropy The method is mainly based on the method, the analytic hierarchy method is used to determine the weight and the TOPSIS evaluation method is used to evaluate the adaptive development of the coastal port development automation dock, analyze the evaluation results, and propose policy recommendations.
The research results show that it is recommended to develop an automated terminal for port terminals with large container throughput, high proportion of containers, good location conditions, high labor costs and good freight development prospects. It is concluded that the eight ports of Shanghai Port, Shenzhen Port, Ningbo Zhoushan Port, Qingdao Port, Guangzhou Port, Tianjin Port, Xiamen Port and Dalian Port are more suitable for the development of automated terminals.
The results obtained have important guiding significance for the development of automated terminals in coastal ports.
Key Words：Automated terminal; Development status; Adaptability analysis; TOPSIS evaluation
目 录
第1章 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状分析 2
1.2.1 自动化码头发展研究现状 2
1.2.2 适应性评价方法研究现状 3
1.3 研究方法和技术路线 3
1.3.1 研究方法 3
1.3.2 技术路线 4
第2章 沿海港口自动化码头发展现状与趋势分析 5
2.1 沿海港口自动化码头发展现状分析 5
2.1.1 沿海港口自动化码头发展历程 5
2.1.2 我国沿海自动化码头发展现状 7
2.2 沿海港口自动化码头发展SWOT分析 7
2.2.1 发展优势 7
2.2.2 发展劣势 8
2.2.3 发展机遇 8
2.2.4 发展威胁 9
2.2.5 发展趋势分析 10
2.3 沿海港口发展自动化码头影响因素分析 10
第3章 沿海港口发展自动化码头适应性评价模型构建 12
3.1 港口发展自动化码头适应性的内涵及特征 12
3.2 评价指标体系建立 12
3.2.1 指标选取原则 12
3.2.2 指标的选取以及体系的构建 12
3.3 评价方法选择 14
3.4 评价步骤 15
3.4.1 熵权法 15
3.4.2 TOPSIS算法 15
第4章 沿海港口发展自动化码头适应性评价及对策建议 17
4.1 评价结果及分析 17
4.1.1 评价数据获得 17
4.1.2 综合适应性评价 18
4.1.3 港口综合适应性评价结果 23
4.2 对策建议 23
第5章 结论及展望 25
5.1 研究结论 25
5.2 研究展望 25
参考文献 26
致 谢 28
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
目前世界上的自动化码头主要是集装箱自动化码头。21世纪以来，全球经济发展呈现出新的特征，即全球化、一体化;经济特征新形势要求货物的快速流动，因此引发了以船舶大型化、集装箱码头吞吐量飞速增加为特征的集装箱运输快速发展的现状;伴随这一发展进程，码头用工人力成本也在不断上升，以上所有的这些因素使得集装箱码头改善其运营方式，改变其相关作业流程，在提高营运效益的同时满足经济发展需求。
集装箱码头自动化(Container Terminal Automation)是指通过无人或较少人员对港口生产与管理作业，集装箱码头运作按照已经确定的管理需求，通过一系列的自动化智能程序，来实现集装箱装卸操作和转换运输方式的过程，使员工从比较繁重的体力劳动和一些脑力劳动还有一些恶劣、危险的工作环境中得以解放。集装箱码头自动化将现代通信与信息化、计算机网络化以及部分行业技术和智能控制作为基础，并且将新近出现的云计算技术、智能制造和无线通讯运用到码头。与传统码头相比较，自动化码头在安全性、稳定性、可靠性和设备使用率以及作业成本等方面有比较明显的改进。为了减少港口安全事故的发生，提高港口作业效率，降低作业成本[1]，全球已经有许多集装箱码头开始了考虑研究采用自动化技术。在未来的时间，港口码头向自动化、智能化以及大型化方向发展已经是大势所趋。
中国的集装箱运输从上世纪70年代发展到如今，全世界排名前10的集装箱港口中有7个在中国，其中包括世界最大的集装箱港口—上海港，集装箱吞吐量排名世界前列。但我国国内集装箱码头大多数还停留在传统模式，目前，在国家部委的推动之下，智慧港口、绿色港口已经成为我国国内港口未来转型发展的新方向。由于自动化码头在我国起步较晚，对码头缺乏运营管理经验，原有的传统集装箱码头装卸工艺以及管理流程已经不在适用于现在的自动化码头。因此自动化码头的发展仍然面临许多风险。目前我国自动化码头有青岛港自动化码头、厦门远海自动化码头以及洋山四期自动化码头。其中自动化码头利用率最高的为青岛港码头，自动化建设程度最高、规模最大的为洋山四期码头。
本文的主要目的是对沿海港口发展自动化码头进行适应性评价研究。近年来，全球贸易量增速回暖，航运市场需求复苏，自动化码头促进了港口作业的转型升级。许多港口考察筹划了许久但是并没有实行建设自动化码头，分析其原因是由于国内港口还没有完全掌握无人码头的核心技术，并且建设无人码头资金投入巨大，因此对沿海港口发展自动化码头进行适应评价研究，针对具体沿海港口发展自动化码头提出可行性较强的建议，存在很大的必要性。
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 自动化码头发展研究现状
目前自动化码头发展迅速，国内外对自动化码头发展现状及趋势的研究有很多。
郑功怡通过对集装箱自动化码头的出现及其发展进程、集装箱自动化码头的发展现状、集装箱自动化码头应该建造的设备三个方面进行分析，得出伴随全球物流要求的不断上升，集装箱码头正向着大型化、自动化的方向不断发展，集装箱码头自动化也会加快整个物流行业自动化的进程[2]。
刘翠莲通过对世界绿色港口的研究以及绿色港口建设现状的分析，研究了我国绿色港口建设的本质，然后从港口规划、建设施工以及运营等方面，从“生态-经济-社会”的角度进行分析，构建出了发展绿色港口的评价指标体系，进而提出相应的对策建议[3]。
周艳通过对自动化集装箱码头的发展历程、发展现状以及集装箱自动化码头的发展优势以及前景分析，得出随着全球经济的大幅度调整，我国经济结构得以优化，加快了经济转型升级，实现了全面的开放。港口作为对外开放的窗口，必将迎来新一轮的机遇和挑战，新型的自动化集装箱码头也将因此而备受关注[4]。
田洪通过对世界上已经存在的集装箱自动化码头的自动化现状分析和研究，提出绿色环保、高效一定是将来自动化码头的发展方向。而目前世界上最新的全电动环保式立体装卸系统恰恰就拥有着这些优点，这是一种符合未来自动化码头发展趋势并且拥有着美好前景的集装箱自动化码头技术[5]。
黄文娜通过对2015年2月美国西海岸因为劳资纷争而产生的港口瘫痪堵塞事故的分析，得出码头工会阻碍港口自动化、底盘车配置失当以及机械利用率低下、码头装卸操作现代化进程停滞的结论。进而提出推进信息化建设现在已经成为各个港口增强其核心竞争能力、加速现代化进程的重要措施[6]。
Héctor J. Carlo,Iris F.A. Vis,Kees Jan Roodbergen通过对集装箱码头运输业务：文献综述，趋势，研究方向和分类方案的研究，指明了集装箱码头未来的发展趋势为自动化集装箱码头，高科技的集装箱码头装卸运输效率也会更快，更好的服务大型船舶[7]。
Roy, Debjit; de Koster, René通过对自动升降车的集装箱码头卸载和装载作业的随机建模，研究了单小车、双小车不同岸桥之间装卸效率的不同，指出双小车半自动水平运输车在岸桥陆侧外伸距运输效率最高[8]。
Jianbin Xin,Rudy R. Negenborn,Gabriël Lodewijks中对采用集成流水车间调度和最优控制的自动化集装箱码头能量感知控制的研究，指出自动化集装箱码头流水调度、感知控制的最优方法[9]。
通过对国内外专家对自动化码头发展研究现状的分析，可以看出集装箱自动化码头是未来的一大发展趋势，我国自动化码头虽然目前刚刚起步，但是发展迅速，洋山四期码头已成为世界最先进最大的自动化集装箱码头。在“绿色港口”战略下，效率更高、更加环保的自动化码头迎来发展的高潮。
1.2.2 适应性评价方法研究现状
对沿海港口的适应性评价有多种评价方法，其中吞吐量和港口通过能力是目前现阶段比较常用的评价指标。由于我国沿海港口现阶段市场化程度比较高，码头设备的配备、效率发挥程度、能力释放程度与市场需求、企业主体发展战略等各方面条件密切相关，导致相同等级、相同类型或者相同地区的码头通过能力也因此而有所不同，甚至差异较大。为此，目前我国大部分文献提出码头评估能力的概念，即综合考虑岸线水深、陆域面积、码头岸线长度、通航条件、集疏运配套设备以及航线航班等各方面因素，还有通过合理配置装卸设备来达到的岸线资源最大通过能力。同时，对港口吞吐量数据进行统计合理分析，借此从吞吐量与通过能力相平衡的角度对沿海港口总体适应性进行论述[10-11]。
目前关于沿海港口发展自动化码头适应性评价的相关研究还比较少，更多的是关于绿色港口、自动化码头发展现状及趋势、港口发展战略以及自动化码头机械的研究。现在我们所能找到的资料就是自动化码头发展的优劣势，以及自动化码头发展前景。通过对他们的分析，可以得到自动化码头发展前景良好，但是并不是所有的码头都适合建设自动化码头。因此，我们这篇关于沿海港口发展自动化码头的适应性评价研究是很有必要的。
1.3 研究方法和技术路线
1.3.1 研究方法
本文主要采用以下论文研究方法：
文献查阅法。通过文献资料、Internet查阅、知网等方式了解沿海港口发展自动化码头发展现状以及国际专家对沿海港口发展自动化码头的研究分析。
SWOT分析。通过对沿海港口发展自动化码头的优势、劣势、机遇和威胁分析，确定自动化码头发展趋势以及沿海港口发展自动化码头的影响因素。
熵权法。根据适应性影响因素指标变异性的大小来确定适应性影响因素评价指标的客观权重。
TOPSIS评价法。根据适应性影响因素评价对象与理想条件下最优结果的接近程度进行排序的方法，在9大港口中进行相对优劣的评价，最终选择出适合发展自动化码头的港口。
归纳总结法。通过对评价结果分析，进行归纳总结，得出适合发展自动化码头的几大港口，并针对相应问题提出对策建议。
1.3.2 技术路线
技术路线如图1.1。
图1. 1 技术路线图
第2章 沿海港口自动化码头发展现状与趋势分析
2.1 沿海港口自动化码头发展现状分析
2.1.1 沿海港口自动化码头发展历程
自动化码头主要是集装箱自动化码头,目前全球自动化码头中集装箱自动化码头发展最迅速，发展水平最高，已经达到了全自动化。因此，本文主要对集装箱自动化码头进行分析。
国际自动化集装箱码头发展到现在已经有40年左右的历史了。早在上世纪80年代中期，在人口数量不断减少、人工成本越来越高和熟练劳动力缺乏的地区，自动化集装箱码头最先受到港口关注。英国泰晤士港、日本川崎港以及荷兰鹿特丹港这三大港口最开始规划建设自动化集装箱码头的进程。泰晤士港以及川崎港都计划采用分阶段建设的方法实施建设自动化集装箱码头，但由于之后的财政问题等其他原因，导致建设中止。鹿特丹港ECT码头、德国汉堡港Altenwerder码头和鹿特丹港的Euro-max码头先后建成了自动化集装箱码头。
分析国际集装箱自动化码头的发展现状，如果按自动化水平来划分大致可以分为以下四代[12-13]， 如表2.1所示。
目前国际上许多的港口正在加快自动化集装箱码头规划与建设的进程。根据数据统计，世界上建成或者正在建造的自动化集装箱码头一共有32个之多，其中达到全自动化的个数是11个。全自动化码头已经成为自动化集装箱码头发展的新趋势，它的技术先进性、绿色环保、高效安全的优势不断显现。
表2.1 国际集装箱自动化码头发展进程
港口 | 鹿特丹港Delta Sealand | Pasir Panjang码头 | 德国汉堡港 |
岸桥 | 单小车半自动 | 单小车半自动 | 双小车半自动 |
水平运输车辆/驱动 | AGV/内燃 | 拖挂车/内燃 | AGV/内燃 |
水平运输车在岸桥下的作业位置 | 岸桥跨距内
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