岸桥箱命中率和作业能耗统计功能开发及应用

张乾能等

在国内外集装箱码头企业，着箱命中率一直是岸边桥式起重机（以下简称岸桥）司机操作技能的主要体现，直接影响岸桥及码头作业效率和作业能耗。由于监控难度较大，长期以来着箱命中率只是作为岸桥司机技能考核的重要指标，而在实际生产作业中却未能加以体现和强化，从而不利于生产效率的提高及设备的节能降耗。本文基于集装箱码头生产管理系统、起重机远程管理系统、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）等技术，开发岸桥着箱命中率和能耗统计功能，以期规范岸桥司机操作，实现码头节能降耗。

1 功能开发的意义

岸桥能耗与船型、集装箱质量、司机操作、作业时间、作业箱量等因素直接相关。在船型、集装箱质量、作业时间、作业箱量等因素固定的条件下，通过规范司机操作可以降低岸桥能耗。着箱命中率是岸桥作业效率和作业能耗的直接影响因素，经测试，减少1次着箱可以节约能耗成本0.22元人民币；同时，作业能耗统计可以反映着箱命中率和司机操作技能水平。可见，岸桥作业能耗统计功能的实现是规范岸桥司机操作的重要条件。

随着设备管理系统（尤其是起重机远程管理系统）的不断发展，岸桥许多参数均可以从PLC读取，便于专业数据统计和分析。目前我国对岸桥着箱命中率的研究大多集中于仿真训练系统中，对实际作业中着箱命中率的研究甚少，因此，岸桥着箱命中率统计功能开发意义重大。

2 功能开发技术难点

（1）网络和数据异构问题。解决网络和数据异构问题，实现系统与网络之间的信息交互，是开发岸桥着箱命中率和作业能耗统计功能的基础和难点。

（2）难以准确检测着箱未成功次数。缺乏有效的传感器检测司机着箱未成功次数，技术人员需要通过分析司机作业过程，找到合理、准确、可靠的统计方式。

（3）着箱命中率的统计分析。目前我国集装箱码头企业尚无统计岸桥着箱命中率的经验可以参照。统计岸桥着箱命中率需要解决异构问题，在不同系统之间采集数据，实现有线和无线信号传输，从而实现岸桥着箱命中率数据的统计分析功能。

3 功能开发方案

3.1 着箱命中率统计功能开发

岸桥着箱命中率统计功能即通过统计岸桥司机着箱命中率，分析司机业务操作水平。实现该功能需要统计的数据包括司机编号和作业时间段等，涉及的系统包括PLC系统（主要负责累计总着箱次数和作业自然箱量以及进行着箱检测等）和集装箱码头生产管理系统（主要负责提供司机编号、作业时间段等数据）。

3.1.2 数据流程

当起重机远程管理系统检测到着箱检测点改变时，获取由PLC系统统计的着箱次数和作业自然箱量累计值，采集吊车编号、作业时间、着箱次数、作业自然箱量，并查询集装箱码头生产管理系统视图，采集司机编号、作业时间段等数据，形成1条记录并存储于数据库中。

3.1.3 数据存储

目前岸桥单机作业效率为36自然箱/h左右，着箱命中率经人工统计约为70%，每台岸桥每天最多存储条记录，总共20台岸桥每天最多存储条记录。

3.2 作业能耗统计功能开发

作业能耗统计功能即通过统计岸桥司机的作业箱量（分20英尺集装箱、40英尺集装箱、20英尺双箱、45英尺集装箱、双吊具集装箱）、司机编号、作业时间段、作业循环次数、作业总质量、作业耗电量等数据，分析司机的业务操作水平。

3.2.1 界面

输入司机编号和作业时间段作为统计条件；统计输出表格的表头内容包括序号、司机编号、统计时间段、20英尺集装箱作业箱量、40英尺集装箱作业箱量、20英尺双箱作业箱量、45英尺集装箱作业箱量、双吊具集装箱作业箱量、作业循环次数、作业总质量、作业耗电量等。

3.2.2 数据流程

数据流程涉及的系统主要有：（1）PLC系统，主要用于累计作业总质量和作业耗电量；（2）起重机远程管理系统，主要用于计算和汇总系统和集装箱码头生产管理系统数据并形成报表；（3）集装箱码头生产管理系统，主要提供司机编号、作业时间段、作业箱量（分20英尺集装箱、40英尺集装箱、20英尺双箱、45英尺集装箱、双吊具集装箱）、作业循环次数等数据。

数据流程如下：PLC系统统计作业质量和作业耗电量的累计值；起重机远程管理系统采集到吊具闭锁或开锁信号后，将吊车编号、时间、作业质量累计值、作业耗电量累计值等形成1条流水记录并存储在数据库中；起重机远程管理系统定时（每隔）查询集装箱码头生产管理系统提供的数据（包括司机编号、作业时间段、作业箱量、作业循环次数等），若有新司机作业时间段记录，汇总司机作业时间段内的作业质量、作业耗电量、作业箱量等，形成1条流水记录，同时将流水记录标记删除，在1个月后将标记删除的记录彻底删除。

3.2.3 数据存储

岸桥司机作业1个集装箱耗时约，每台岸桥每天最多存储720条记录，总共20台岸桥每天最多存储条记录，若保留原始数据1个月则最多存储条记录。

4 功能应用

4.1 着箱命中率统计功能应用

起重机远程管理系统整合采集的各类数据，实现岸桥着箱命中率统计分析功能。如图2所示，起重机远程管理系统可依据岸桥和司机编号、作业班次、作业时间等，实现在司机不同作业时间段岸桥总着箱次数、司机作业着箱次数、作业循环次数、着箱检测时间等统计，并具有打印和导出为Excel文件等功能。利用着箱命中率统计功能可以开展以下研究。

（1）采用传统操作方法司机与采用新型操作方法司机着箱命中率的统计和对比。选择6组司机（每组3人）作为研究对象，分成A、B、C、D、E、F组，A、B、C组采用传统操作方法作业10个班，D、E、F组采用新型操作方法作业10个班，统计司机着箱命中率和作业能耗。由表1可见：A、B、C组司机的平均着箱命中率比D、E、F组司机的平均着箱命中率低，这说明采用新型操作方法司机的着箱命中率比采用传统操作方法司机的着箱命中率高。提高司机着箱命中率有利于降低司机单箱作业能耗。

（2）应用着箱命中率考核指标规范司机操作。利用着箱命中率统计功能，建立岸桥司机着箱命中率考核指标，有利于推动司机改进操作方法，改正不良操作习惯。

4.2 作业能耗统计功能应用

起重机远程管理系统整合采集的各类数据，实现岸桥作业能耗统计分析功能。如图3所示，起重机远程管理系统可依据司机编号、作业班次、作业时间等，实现在司机不同作业时间段作业箱量、作业循环次数、作业耗电量、单次作业能耗、单箱作业能耗、舱盖板、销子箱等统计，并具有打印和导出为Excel文件等功能。利用作业能耗统计功能可以开展多项研究。

（1）采用传统操作方法司机与采用新型操作方法司机作业能耗的统计和对比。由表1可见：A、B、C组司机的平均单箱作业能耗比D、E、F组司机的平均单箱作业能耗高，这说明采用新型操作方法司机的单箱作业能耗比采用传统操作方法司机的单箱作业能耗低。

（2）使用作业能耗考核指标规范司机操作。利用作业能耗统计功能，归纳、总结新型操作方法，建立岸桥司机作业能耗考核指标，以推动司机改进操作方法，改正不良操作习惯。

5 结束语

岸桥着箱命中率和作业能耗统计功能开发克服多项技术难题，为后续研究提供技术支持和平台。利用信息和网络技术监控岸桥司机作业能耗情况能有效提高岸桥作业效率，实现集装箱码头生产作业精细化管理，同时可为提高岸桥着箱命中率提供技术参照和指标，有利于码头提升设备设施管理水平、司机作业操作水平和生产服务能力。

在国内外集装箱码头企业，着箱命中率一直是岸边桥式起重机（以下简称岸桥）司机操作技能的主要体现，直接影响岸桥及码头作业效率和作业能耗。由于监控难度较大，长期以来着箱命中率只是作为岸桥司机技能考核的重要指标，而在实际生产作业中却未能加以体现和强化，从而不利于生产效率的提高及设备的节能降耗。本文基于集装箱码头生产管理系统、起重机远程管理系统、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）等技术，开发岸桥着箱命中率和能耗统计功能，以期规范岸桥司机操作，实现码头节能降耗。

1 功能开发的意义

岸桥能耗与船型、集装箱质量、司机操作、作业时间、作业箱量等因素直接相关。在船型、集装箱质量、作业时间、作业箱量等因素固定的条件下，通过规范司机操作可以降低岸桥能耗。着箱命中率是岸桥作业效率和作业能耗的直接影响因素，经测试，减少1次着箱可以节约能耗成本0.22元人民币；同时，作业能耗统计可以反映着箱命中率和司机操作技能水平。可见，岸桥作业能耗统计功能的实现是规范岸桥司机操作的重要条件。

随着设备管理系统（尤其是起重机远程管理系统）的不断发展，岸桥许多参数均可以从PLC读取，便于专业数据统计和分析。目前我国对岸桥着箱命中率的研究大多集中于仿真训练系统中，对实际作业中着箱命中率的研究甚少，因此，岸桥着箱命中率统计功能开发意义重大。

2 功能开发技术难点

（1）网络和数据异构问题。解决网络和数据异构问题，实现系统与网络之间的信息交互，是开发岸桥着箱命中率和作业能耗统计功能的基础和难点。

（2）难以准确检测着箱未成功次数。缺乏有效的传感器检测司机着箱未成功次数，技术人员需要通过分析司机作业过程，找到合理、准确、可靠的统计方式。

（3）着箱命中率的统计分析。目前我国集装箱码头企业尚无统计岸桥着箱命中率的经验可以参照。统计岸桥着箱命中率需要解决异构问题，在不同系统之间采集数据，实现有线和无线信号传输，从而实现岸桥着箱命中率数据的统计分析功能。

3 功能开发方案

3.1 着箱命中率统计功能开发

岸桥着箱命中率统计功能即通过统计岸桥司机着箱命中率，分析司机业务操作水平。实现该功能需要统计的数据包括司机编号和作业时间段等，涉及的系统包括PLC系统（主要负责累计总着箱次数和作业自然箱量以及进行着箱检测等）和集装箱码头生产管理系统（主要负责提供司机编号、作业时间段等数据）。

3.1.2 数据流程

当起重机远程管理系统检测到着箱检测点改变时，获取由PLC系统统计的着箱次数和作业自然箱量累计值，采集吊车编号、作业时间、着箱次数、作业自然箱量，并查询集装箱码头生产管理系统视图，采集司机编号、作业时间段等数据，形成1条记录并存储于数据库中。

3.1.3 数据存储

目前岸桥单机作业效率为36自然箱/h左右，着箱命中率经人工统计约为70%，每台岸桥每天最多存储条记录，总共20台岸桥每天最多存储条记录。

3.2 作业能耗统计功能开发

作业能耗统计功能即通过统计岸桥司机的作业箱量（分20英尺集装箱、40英尺集装箱、20英尺双箱、45英尺集装箱、双吊具集装箱）、司机编号、作业时间段、作业循环次数、作业总质量、作业耗电量等数据，分析司机的业务操作水平。

3.2.1 界面

输入司机编号和作业时间段作为统计条件；统计输出表格的表头内容包括序号、司机编号、统计时间段、20英尺集装箱作业箱量、40英尺集装箱作业箱量、20英尺双箱作业箱量、45英尺集装箱作业箱量、双吊具集装箱作业箱量、作业循环次数、作业总质量、作业耗电量等。

3.2.2 数据流程

数据流程涉及的系统主要有：（1）PLC系统，主要用于累计作业总质量和作业耗电量；（2）起重机远程管理系统，主要用于计算和汇总系统和集装箱码头生产管理系统数据并形成报表；（3）集装箱码头生产管理系统，主要提供司机编号、作业时间段、作业箱量（分20英尺集装箱、40英尺集装箱、20英尺双箱、45英尺集装箱、双吊具集装箱）、作业循环次数等数据。

数据流程如下：PLC系统统计作业质量和作业耗电量的累计值；起重机远程管理系统采集到吊具闭锁或开锁信号后，将吊车编号、时间、作业质量累计值、作业耗电量累计值等形成1条流水记录并存储在数据库中；起重机远程管理系统定时（每隔）查询集装箱码头生产管理系统提供的数据（包括司机编号、作业时间段、作业箱量、作业循环次数等），若有新司机作业时间段记录，汇总司机作业时间段内的作业质量、作业耗电量、作业箱量等，形成1条流水记录，同时将流水记录标记删除，在1个月后将标记删除的记录彻底删除。

3.2.3 数据存储

岸桥司机作业1个集装箱耗时约，每台岸桥每天最多存储720条记录，总共20台岸桥每天最多存储条记录，若保留原始数据1个月则最多存储条记录。

4 功能应用

4.1 着箱命中率统计功能应用

起重机远程管理系统整合采集的各类数据，实现岸桥着箱命中率统计分析功能。如图2所示，起重机远程管理系统可依据岸桥和司机编号、作业班次、作业时间等，实现在司机不同作业时间段岸桥总着箱次数、司机作业着箱次数、作业循环次数、着箱检测时间等统计，并具有打印和导出为Excel文件等功能。利用着箱命中率统计功能可以开展以下研究。

（1）采用传统操作方法司机与采用新型操作方法司机着箱命中率的统计和对比。选择6组司机（每组3人）作为研究对象，分成A、B、C、D、E、F组，A、B、C组采用传统操作方法作业10个班，D、E、F组采用新型操作方法作业10个班，统计司机着箱命中率和作业能耗。由表1可见：A、B、C组司机的平均着箱命中率比D、E、F组司机的平均着箱命中率低，这说明采用新型操作方法司机的着箱命中率比采用传统操作方法司机的着箱命中率高。提高司机着箱命中率有利于降低司机单箱作业能耗。

（2）应用着箱命中率考核指标规范司机操作。利用着箱命中率统计功能，建立岸桥司机着箱命中率考核指标，有利于推动司机改进操作方法，改正不良操作习惯。

4.2 作业能耗统计功能应用

起重机远程管理系统整合采集的各类数据，实现岸桥作业能耗统计分析功能。如图3所示，起重机远程管理系统可依据司机编号、作业班次、作业时间等，实现在司机不同作业时间段作业箱量、作业循环次数、作业耗电量、单次作业能耗、单箱作业能耗、舱盖板、销子箱等统计，并具有打印和导出为Excel文件等功能。利用作业能耗统计功能可以开展多项研究。

（1）采用传统操作方法司机与采用新型操作方法司机作业能耗的统计和对比。由表1可见：A、B、C组司机的平均单箱作业能耗比D、E、F组司机的平均单箱作业能耗高，这说明采用新型操作方法司机的单箱作业能耗比采用传统操作方法司机的单箱作业能耗低。

（2）使用作业能耗考核指标规范司机操作。利用作业能耗统计功能，归纳、总结新型操作方法，建立岸桥司机作业能耗考核指标，以推动司机改进操作方法，改正不良操作习惯。

5 结束语

岸桥着箱命中率和作业能耗统计功能开发克服多项技术难题，为后续研究提供技术支持和平台。利用信息和网络技术监控岸桥司机作业能耗情况能有效提高岸桥作业效率，实现集装箱码头生产作业精细化管理，同时可为提高岸桥着箱命中率提供技术参照和指标，有利于码头提升设备设施管理水平、司机作业操作水平和生产服务能力。

在国内外集装箱码头企业，着箱命中率一直是岸边桥式起重机（以下简称岸桥）司机操作技能的主要体现，直接影响岸桥及码头作业效率和作业能耗。由于监控难度较大，长期以来着箱命中率只是作为岸桥司机技能考核的重要指标，而在实际生产作业中却未能加以体现和强化，从而不利于生产效率的提高及设备的节能降耗。本文基于集装箱码头生产管理系统、起重机远程管理系统、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）等技术，开发岸桥着箱命中率和能耗统计功能，以期规范岸桥司机操作，实现码头节能降耗。

1 功能开发的意义

岸桥能耗与船型、集装箱质量、司机操作、作业时间、作业箱量等因素直接相关。在船型、集装箱质量、作业时间、作业箱量等因素固定的条件下，通过规范司机操作可以降低岸桥能耗。着箱命中率是岸桥作业效率和作业能耗的直接影响因素，经测试，减少1次着箱可以节约能耗成本0.22元人民币；同时，作业能耗统计可以反映着箱命中率和司机操作技能水平。可见，岸桥作业能耗统计功能的实现是规范岸桥司机操作的重要条件。

随着设备管理系统（尤其是起重机远程管理系统）的不断发展，岸桥许多参数均可以从PLC读取，便于专业数据统计和分析。目前我国对岸桥着箱命中率的研究大多集中于仿真训练系统中，对实际作业中着箱命中率的研究甚少，因此，岸桥着箱命中率统计功能开发意义重大。

2 功能开发技术难点

（1）网络和数据异构问题。解决网络和数据异构问题，实现系统与网络之间的信息交互，是开发岸桥着箱命中率和作业能耗统计功能的基础和难点。

（2）难以准确检测着箱未成功次数。缺乏有效的传感器检测司机着箱未成功次数，技术人员需要通过分析司机作业过程，找到合理、准确、可靠的统计方式。

（3）着箱命中率的统计分析。目前我国集装箱码头企业尚无统计岸桥着箱命中率的经验可以参照。统计岸桥着箱命中率需要解决异构问题，在不同系统之间采集数据，实现有线和无线信号传输，从而实现岸桥着箱命中率数据的统计分析功能。

3 功能开发方案

3.1 着箱命中率统计功能开发

岸桥着箱命中率统计功能即通过统计岸桥司机着箱命中率，分析司机业务操作水平。实现该功能需要统计的数据包括司机编号和作业时间段等，涉及的系统包括PLC系统（主要负责累计总着箱次数和作业自然箱量以及进行着箱检测等）和集装箱码头生产管理系统（主要负责提供司机编号、作业时间段等数据）。

3.1.2 数据流程

当起重机远程管理系统检测到着箱检测点改变时，获取由PLC系统统计的着箱次数和作业自然箱量累计值，采集吊车编号、作业时间、着箱次数、作业自然箱量，并查询集装箱码头生产管理系统视图，采集司机编号、作业时间段等数据，形成1条记录并存储于数据库中。

3.1.3 数据存储

目前岸桥单机作业效率为36自然箱/h左右，着箱命中率经人工统计约为70%，每台岸桥每天最多存储条记录，总共20台岸桥每天最多存储条记录。

3.2 作业能耗统计功能开发

作业能耗统计功能即通过统计岸桥司机的作业箱量（分20英尺集装箱、40英尺集装箱、20英尺双箱、45英尺集装箱、双吊具集装箱）、司机编号、作业时间段、作业循环次数、作业总质量、作业耗电量等数据，分析司机的业务操作水平。

3.2.1 界面

输入司机编号和作业时间段作为统计条件；统计输出表格的表头内容包括序号、司机编号、统计时间段、20英尺集装箱作业箱量、40英尺集装箱作业箱量、20英尺双箱作业箱量、45英尺集装箱作业箱量、双吊具集装箱作业箱量、作业循环次数、作业总质量、作业耗电量等。

3.2.2 数据流程

数据流程涉及的系统主要有：（1）PLC系统，主要用于累计作业总质量和作业耗电量；（2）起重机远程管理系统，主要用于计算和汇总系统和集装箱码头生产管理系统数据并形成报表；（3）集装箱码头生产管理系统，主要提供司机编号、作业时间段、作业箱量（分20英尺集装箱、40英尺集装箱、20英尺双箱、45英尺集装箱、双吊具集装箱）、作业循环次数等数据。

数据流程如下：PLC系统统计作业质量和作业耗电量的累计值；起重机远程管理系统采集到吊具闭锁或开锁信号后，将吊车编号、时间、作业质量累计值、作业耗电量累计值等形成1条流水记录并存储在数据库中；起重机远程管理系统定时（每隔）查询集装箱码头生产管理系统提供的数据（包括司机编号、作业时间段、作业箱量、作业循环次数等），若有新司机作业时间段记录，汇总司机作业时间段内的作业质量、作业耗电量、作业箱量等，形成1条流水记录，同时将流水记录标记删除，在1个月后将标记删除的记录彻底删除。

3.2.3 数据存储

岸桥司机作业1个集装箱耗时约，每台岸桥每天最多存储720条记录，总共20台岸桥每天最多存储条记录，若保留原始数据1个月则最多存储条记录。

4 功能应用

4.1 着箱命中率统计功能应用

起重机远程管理系统整合采集的各类数据，实现岸桥着箱命中率统计分析功能。如图2所示，起重机远程管理系统可依据岸桥和司机编号、作业班次、作业时间等，实现在司机不同作业时间段岸桥总着箱次数、司机作业着箱次数、作业循环次数、着箱检测时间等统计，并具有打印和导出为Excel文件等功能。利用着箱命中率统计功能可以开展以下研究。

（1）采用传统操作方法司机与采用新型操作方法司机着箱命中率的统计和对比。选择6组司机（每组3人）作为研究对象，分成A、B、C、D、E、F组，A、B、C组采用传统操作方法作业10个班，D、E、F组采用新型操作方法作业10个班，统计司机着箱命中率和作业能耗。由表1可见：A、B、C组司机的平均着箱命中率比D、E、F组司机的平均着箱命中率低，这说明采用新型操作方法司机的着箱命中率比采用传统操作方法司机的着箱命中率高。提高司机着箱命中率有利于降低司机单箱作业能耗。

（2）应用着箱命中率考核指标规范司机操作。利用着箱命中率统计功能，建立岸桥司机着箱命中率考核指标，有利于推动司机改进操作方法，改正不良操作习惯。

4.2 作业能耗统计功能应用

起重机远程管理系统整合采集的各类数据，实现岸桥作业能耗统计分析功能。如图3所示，起重机远程管理系统可依据司机编号、作业班次、作业时间等，实现在司机不同作业时间段作业箱量、作业循环次数、作业耗电量、单次作业能耗、单箱作业能耗、舱盖板、销子箱等统计，并具有打印和导出为Excel文件等功能。利用作业能耗统计功能可以开展多项研究。

（1）采用传统操作方法司机与采用新型操作方法司机作业能耗的统计和对比。由表1可见：A、B、C组司机的平均单箱作业能耗比D、E、F组司机的平均单箱作业能耗高，这说明采用新型操作方法司机的单箱作业能耗比采用传统操作方法司机的单箱作业能耗低。

（2）使用作业能耗考核指标规范司机操作。利用作业能耗统计功能，归纳、总结新型操作方法，建立岸桥司机作业能耗考核指标，以推动司机改进操作方法，改正不良操作习惯。

5 结束语

岸桥着箱命中率和作业能耗统计功能开发克服多项技术难题，为后续研究提供技术支持和平台。利用信息和网络技术监控岸桥司机作业能耗情况能有效提高岸桥作业效率，实现集装箱码头生产作业精细化管理，同时可为提高岸桥着箱命中率提供技术参照和指标，有利于码头提升设备设施管理水平、司机作业操作水平和生产服务能力。