邹国亮

（大连集装箱码头有限公司，辽宁大连 116601）

0 引言

港口设备智能化程度的提升，对设备管理提出了更高的要求，智能化设备的管理水平在一定程度上直接决定自动化码头运营情况。设备管理智能化的发展已经如火如荼，随着设备管理系统的推进，将大大降低设备管理人员的工作量。2016年4 月，交通部根据国家“十三五”规划，明确提出了智慧港口的概念，旨在通过港口智能化提升物流服务水平和物流效率。截止2017 年，我国已建成厦门远海、青岛前湾，洋山四期3 个自动化集装箱码头。目前码头自动化技术已经非常成熟，自动化码头已是大势所驱。设备管理的智能化已经迫在眉睫，自动化码头已不是在比拼设备性能，而是在比拼设备管理系统的软实力[1]。

1 设备管理智能化发展现状

虽然自动化码头发展比较迅速，但设备智能化管理确刚刚起步。目前自动化码头的设备管理系统偏向业务型，以业务为导向，以码头作业需求为导向，是为码头业务开展服务的[2]。设备的管理工作主要是通过人员进行管理的，没有形成系统的智能的管理模式。设备运行的经济性、高效性，目前还只能靠人员的经验控制，没有科学的计算依据。设备的维修仍旧依靠人员分析，设备的保养使用的是固定的点检标准，这些都是经验的推断，没有形式理论的依据，没有根据实事求是的原则进行区别的针对性的维修策略的制定。设备的预警功能仍然不够完善，所以设备管理的智能化程度仍需提升。

2 设备管理理论的发展

设备管理理论的发展经历了4 个阶段：事后维修阶段、设备预防维修管理阶段、设备系统管理阶段、综合设备管理阶段。综合设备管理是建立在全员管理和全生命周期管理理论基础上的，是对设备进行全过程、全方位、全员管理的设备管理理论[3]。

3 设备管理系统的架构构想

设备管理系统是借助计算机技术，按照设备管理理论建立的模式化的应用程序系统。设备管理系统旨在将管理理论模型化、规范化、系统化，通过计算机技术简化人员的统计、归类、计算、分析等工作，为设备管理人员的决策提供更快的数据支持，提升设备管理人员的工作质量和效率。系统的网络架构主要分为数据层和应用层2 层。设备智能管理系统是将物联网、大数据、云计算等现代互联网技术与现代的智能感知技术相结合的新型管理系统。新型的设备管理系统增加了感知层和传输层，使得设备数据可直接通过网络技术传输给系统服务器。

感知层网络是随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的网络。就如人的神经系统一样，通过不同的观感对本身和周围事物进行感知。如位置信息可通过GPS（Global Positioning System，全球定位系统）得到，温度信息可通过温度传感器得到，视觉信息可通过视频技术和自动识别技术得到相关信息，距离信息可通过距离传感器，激光扫描仪得到，声音数据通过噪声检测仪得到振动频率、应力检测等，通过各种方式感知的信息配以各种通信网络共同组成设备感知层网络。设备感知层的建立是实现设备管理智能化的基础[4]。

如何将感知层的数据传送到数据存储层，根据不同的终端可采用4G/5G 网络，无线通信2.4G 或5.8G 高频网络，光纤、有线网络等技术。其作为数据传送的介质。在集装箱码头因设备、空间等因素限制，为了保证通信效果，往往采用多种通信方式并存的形式进行数据传输，如岸桥CMS（Crane Manage System，起重机管理系统）数据通过光纤进行传输，对讲系统、终端通过2.4G 网络传输。各种通信方式混合应用，取长补短，以实现最优的通信效果。

管理系统的数据层主要是通过数据库软件对传感层采集后的数据进行存储和处理，同时对这些数据进行分析和计算，将信息反馈给应用层，同时将应用层的数据也保存至数据层的数据服务器中。随着半导体加工技术的提升，数据存储的容量和数据计算速度都提升到一个新的高度，加之4G 和5G 技术，光线技术的应用共同为设备智能化管理提供了技术保障。

应用层的建立，主要是通过编程语言将综合设备管理理论进行模块化、系统化，加之数据库的数据支持，通过应用模块的建立实现设备全员管理和全生命周期管理过程中的各个阶段和方面管理，各个应用模块通过数据库进行数据共享，通过对所有模块数据的综合分析，从而实现设备管理的信息化，通过对数据进行在加工和逻辑编程，进而实现设备管理的智能化[5]。

4 基于集装箱码头设备管理系统的信息化和智能化设计

依据码头设备管理工作为基础，进行集装箱码头设备管理系统智能化的开发，智能化系统应该包括设备档案管理系统、设备运行统计系统、设备安全管理系统、设备维护保养系统、设备远程监控系统、设备故障自诊断系统、设备采购/备件管理系统、设备分析报告系统以及设备智能调度和控制系统。

（1）设备管理系统。高管管理智能化的前提是建立一个数据中心和数据采集、存储、统计、分析的系统，通过强大的数据中心进行数据的综合分析，得出相关结果，对结果进行输出实现精确的设备管理动作。通过数据层和传输层的搭建，可以实现设备档案管理系统、设备运行统计系统、设备采购和备件管理系统的数据收集。

（2）设备维护保养系统。通过对数据的综合分析则可以进一步实现设备管理的智能化。如通过设备制动器的工作时间和工作次数，以及运行的噪声、温度，摩擦片厚度等一系列数据的采集和分析，可以推断制动器的预计保养时间，进行预警式维修。依次类推，可以实现电机、减速箱、钢丝绳、油缸等相关备件的预警维修，通过系统生成相应的维保计划，通过系统将维保计划和维保工作的SOP（Standard Operation Procedure，标准作业程序）发送给对应的人员，从而实现精确地维保计划制定和标准的维保流程，减少不必要的人工成本，提升维保人员的工作效率和质量。

（3）设备远程监控系统。随着集装箱码头自动化的发展，码头将实现无人化操作，为保证人员安全，设备作业时是无法进入作业区进行设备点检的。随着监控和传输技术的发展，远程检查的技术已经非常成熟。设备维修人员通过远程图像、声音、温度、振动、距离等采集系统，实现人员身临其境的效果，从而可以利用设备作业过程进行设备的点检，在空间上，减少了人员奔走的辛劳，同时也提升的检查的效率，如果存在问题，则可以进行图像等数据的保存。与传统型设备维修相比，人员检查效率预计可提升5～10 倍。降低人员劳动强度的前提下，也可以实现人员居家办公的可能。

（4）设备故障自诊断系统。提升设备的可靠性和故障处置速度是提升码头效率的两个方法。设备是通过PLC 控制的，所以故障其实是PLC 程序的条件不满足导致的，如果可以快速找到不满足的条件，便可以快速找到根源，实现故障的快速处理。利用CMS 的仿真功能和回放功能，以及出现故障时的程序情况，通过反向查找，找到问题点直接提醒维修人员，从而可以实现设备故障的快速处理。同时通过对设备故障的处理记录，形式专家系统，当设备报相同故障时，系统将自动进行PLC 条件检查，综合分析，给出故障点，同时从故障数据库中调取故障处置方案，发给维修人员，提升设备故障的处置的效率。

（5）设备智能调度和控制系统。通过与业务数据的对接和设备位置，状态等信息的综合分析，进行设备的智能调度和控制，从而实现设备运行的经济性和高效性，提升设备和人员的工作效率，节省人力和能耗。

5 基于集装箱码头设备管理智能化的意义

集装箱装卸设备的智能化必将推动设备管理的智能化发展。通过对物联网、云计算、自动控制等技术的应用，提升设备管理的效率、管理的深度，提高生产力。因此设备管理智能化是大势所趋。随着国家“十三五”规划和智慧港口的推进，设备管理智能化必将得以实现。