吳 澎

(中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100007)

1 前言

上海港是我國沿海最大的綜合性樞紐港。伴隨著上海市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，為適應(yīng)長江流域工礦企業(yè)的運(yùn)輸需求，強(qiáng)化樞紐港功能，同時(shí)為滿足新近搬遷的寶鋼羅涇鋼廠的物流需求，延伸現(xiàn)代港口服務(wù)功能，提高綜合競(jìng)爭(zhēng)能力，規(guī)劃建設(shè)了全新的現(xiàn)代化大宗散雜貨集散基地——羅涇港區(qū)。

羅涇港區(qū)位于長江口南支河段南岸(見圖1)，于2005年6月開工建設(shè)，2008年分期投產(chǎn)，是一個(gè)集礦石、煤炭、鋼鐵等散雜貨物為一體的綜合性港區(qū)。工程建設(shè)11個(gè)大型海輪泊位、30個(gè)中小型中轉(zhuǎn)泊位，陸域面積195萬m2，生產(chǎn)生活輔助建筑物113 878.8 m2，工程總投資約47億元。

羅涇港區(qū)是連接江、海運(yùn)輸?shù)闹匾獡Q裝節(jié)點(diǎn)，同時(shí)又是世界上第一座公共港區(qū)為大型鋼鐵企業(yè)提供分撥配送等增值服務(wù)的物流港區(qū)。

綜合分析國內(nèi)外現(xiàn)有大型散雜貨碼頭的實(shí)例，尚沒有公共港區(qū)對(duì)后方鋼廠實(shí)現(xiàn)直接物流配送的規(guī)劃設(shè)計(jì)先例。因此全面總結(jié)提升上海港羅涇港區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)成就，對(duì)于我國大型散雜碼頭建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。

圖1 羅涇港區(qū)地理位置圖Fig.1 Location of Luojing port area

2 樞紐港和物流港

樞紐港是貨物集散、暫存并轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方式的中心［1，2］，是海上運(yùn)輸與其他運(yùn)輸方式(公路、鐵路、內(nèi)河航運(yùn)等)之間的換裝界面。樞紐港擁有良好的水上、陸上交通條件和便于物資集散的空間條件;同時(shí)，樞紐港是所在城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要組成部分，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的進(jìn)程中起著重要作用。

樞紐港在平面布置上以港口的運(yùn)輸服務(wù)功能為主題，通過合理規(guī)劃布置港區(qū)內(nèi)的水域設(shè)施、碼頭岸線和陸域設(shè)施，完善相關(guān)的基礎(chǔ)配套設(shè)施，形成以水陸聯(lián)運(yùn)樞紐功能為主體、兼有工業(yè)和商貿(mào)功能的國際貿(mào)易綜合運(yùn)輸中心。樞紐港的主體和常規(guī)功能是水陸聯(lián)運(yùn)的樞紐，是人、貨物、船舶、車輛等的集散地。港口的存在既是商品交流和內(nèi)外貿(mào)易存在的前提，又促進(jìn)了它們的發(fā)展。

目前，我國的港口發(fā)展以樞紐港的平面布置模式為依托，建設(shè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，發(fā)展臨港工業(yè)，其特點(diǎn)是港區(qū)的生產(chǎn)管理與臨港工業(yè)相互協(xié)調(diào)運(yùn)作，但各自獨(dú)立運(yùn)行。港口作為國際貿(mào)易的重要組成部分，其核心功能仍然是國際和國內(nèi)運(yùn)輸鏈上的換裝界面。

物流港以港口所依托的城市及腹地產(chǎn)業(yè)服務(wù)功能為目標(biāo)，以港口內(nèi)先進(jìn)的軟硬件環(huán)境為依托，提高港口對(duì)周邊物流活動(dòng)的輻射能力，充分發(fā)揮港口集貨、存貨、配貨的特長。通常以臨港產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，以信息技術(shù)為支撐，以優(yōu)化港口資源整合為目標(biāo)，發(fā)展具有物流服務(wù)和衍生的增值服務(wù)特點(diǎn)的港口綜合服務(wù)體系。

港口在發(fā)展現(xiàn)代物流中歷經(jīng)了運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存為主的傳統(tǒng)運(yùn)輸樞紐階段;增加拆裝箱、倉儲(chǔ)管理、加工的港口運(yùn)輸與配送服務(wù)階段;綜合信息流、資金流、人才流的現(xiàn)代物流發(fā)展階段［2］。國際經(jīng)濟(jì)一體化趨勢(shì)對(duì)國際生產(chǎn)分工協(xié)作的推動(dòng)使港口作為海運(yùn)轉(zhuǎn)為其他運(yùn)輸方式(陸運(yùn)、空運(yùn)或內(nèi)河航運(yùn))的必要過渡點(diǎn)的作用逐漸減弱，而逐步發(fā)展成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支柱乃至國家貿(mào)易的后勤總站。

隨著多式聯(lián)運(yùn)與全球綜合物流服務(wù)的發(fā)展，現(xiàn)代港口以其強(qiáng)大的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，成為生產(chǎn)要素的最佳結(jié)合點(diǎn)。

港口功能經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。

1)20世紀(jì)50年代以前，港口的功能主要是裝卸和儲(chǔ)存，完成貨物海上運(yùn)輸與公路、鐵路、航空或內(nèi)河等運(yùn)輸方式之間的換裝。

2)20世紀(jì)50年代至80年代，伴隨著集裝箱運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，港口在提高碼頭裝卸效率和擴(kuò)大規(guī)模等方面不斷發(fā)展［3］，同時(shí)港口功能進(jìn)一步拓展到加工增值，形成港口與城市、裝卸與加工緊密結(jié)合的模式。

3)20世紀(jì)80年代以后，港口服務(wù)進(jìn)一步多樣化，尤其是跨國公司的加入，提出了基于準(zhǔn)時(shí)制(JIT)服務(wù)、零庫存等要求的精益生產(chǎn)(LP)模式，圍繞著運(yùn)輸鏈的起始點(diǎn)，港口活動(dòng)的范圍已大大超出了傳統(tǒng)的港口界限。

其中，準(zhǔn)時(shí)制(just in time，JIT)，是建立在力求消除一切浪費(fèi)和不斷提高生產(chǎn)率基礎(chǔ)上的一種生產(chǎn)理念;精益生產(chǎn)(lean production，LP)以盡善盡美為原則，追求以最小的投入獲得最大的產(chǎn)值，以最快的速度進(jìn)行生產(chǎn)，不斷追求降低成本和提高質(zhì)量，追求零庫存和全面、高效、靈活、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

3 樞紐港·物流港聯(lián)動(dòng)的布置模式

羅涇港區(qū)是黃浦江散、雜貨老港區(qū)的搬遷地，港區(qū)首要功能是為長江流域工礦企業(yè)原料運(yùn)輸提供中轉(zhuǎn)服務(wù)。同時(shí)由于2010年上海世博會(huì)建設(shè)需要，南浦大橋附近的上鋼三廠亦搬遷到港區(qū)后方。本港區(qū)的建設(shè)需同時(shí)為后方緊鄰的新建寶鋼集團(tuán)浦鋼公司(上鋼三廠搬遷后改建而成)運(yùn)輸?shù)V石和成品鋼。為適應(yīng)上海鋼鐵三廠搬遷改造的需要，充分發(fā)揮羅涇港區(qū)公用碼頭的作用，在羅涇港區(qū)的規(guī)劃中，首次開發(fā)了“樞紐港—物流港聯(lián)動(dòng)的平行結(jié)構(gòu)平面布置模式”(見圖2)。

港區(qū)分為煤炭作業(yè)區(qū)、礦石作業(yè)區(qū)和通用鋼雜作業(yè)區(qū)，可裝卸二十多種鐵礦石和煉鋼輔料及件雜貨。各作業(yè)區(qū)裝卸工藝系統(tǒng)相互獨(dú)立自成體系。寶鋼集團(tuán)浦鋼公司位于本工程后方，全部原料、成品均需通過港區(qū)裝卸，原料需在港區(qū)堆場(chǎng)堆存，并要求港區(qū)堆場(chǎng)輸送系統(tǒng)與浦鋼公司主要物料運(yùn)輸系統(tǒng)緊密銜接。其中煤炭、礦石、熔劑等散貨輸送系統(tǒng)與港內(nèi)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)形成一體。

該平面布置模式把港口功能拓展到國際供應(yīng)鏈管理中，把羅涇港區(qū)的樞紐港功能與物流港功能有機(jī)地結(jié)合在一起，通過平面布局設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了樞紐港與物流港的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。

根據(jù)貨物的流量和流向，港區(qū)規(guī)劃以港口轉(zhuǎn)運(yùn)物流4條通道、港口配送與分撥物流3條通道為引領(lǐng)，對(duì)9個(gè)物流節(jié)點(diǎn)單元的港口主要基礎(chǔ)設(shè)施采用平行結(jié)構(gòu)的平面布置模式(見圖2)，在傳統(tǒng)公用港口布置方法基礎(chǔ)上，運(yùn)用準(zhǔn)時(shí)制(JIT)的精益生產(chǎn)(LP)物流理念，拓展港口功能，優(yōu)化裝卸工藝和平面布置，延伸港口服務(wù)鏈條。

圖2 “樞紐港—物流港”聯(lián)動(dòng)的平行結(jié)構(gòu)平面布置模式圖Fig.2 Parallel layout mode for combined port of transshipment hub and logistics

轉(zhuǎn)運(yùn)物流通道實(shí)現(xiàn)港區(qū)的樞紐港功能。分撥物流通道以對(duì)上海浦鋼公司供礦石、煤炭等原料配送為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)羅涇港區(qū)的物流港功能。羅涇港區(qū)的物流港功能不但節(jié)省了通常所必須的鋼廠原料堆場(chǎng)，而且通過碼頭裝卸的物料可直接輸送至煉鋼高爐的混料倉，利用現(xiàn)代控制技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了物流港所衍生的增值服務(wù)。物流港功能的發(fā)揮，使羅涇港區(qū)與上海浦鋼公司在物料裝卸和配送上實(shí)現(xiàn)了物流鏈和生產(chǎn)鏈的一體化。

在雜貨港區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，充分考慮浦鋼公司對(duì)鋼鐵產(chǎn)成品配送的需求，設(shè)計(jì)了以鋼材產(chǎn)成品的配送為目標(biāo)的雜貨加工及配送區(qū)，形成大宗散雜貨物流供應(yīng)鏈的全過程服務(wù)的港口節(jié)點(diǎn)運(yùn)營模式。

平行結(jié)構(gòu)布置避免了彼此的功能沖突，使國際運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)與國際供應(yīng)鏈及生產(chǎn)鏈共生于同一港區(qū)，并相互依存，功能互補(bǔ)。該布置模式在功能結(jié)構(gòu)上的突出特點(diǎn)是，以浦鋼公司的生產(chǎn)供應(yīng)鏈為核心組織羅涇港區(qū)碼頭的生產(chǎn)，并可同時(shí)完成樞紐港的功能。

礦石堆場(chǎng)布置9條堆取料機(jī)作業(yè)線、9條料場(chǎng)。其中1#～5#料場(chǎng)為公用料場(chǎng)(見圖3)，主要用于水水中轉(zhuǎn)礦石的堆存，采用堆取合一方式完成堆場(chǎng)作業(yè);6#～9#料場(chǎng)為專用料場(chǎng)(見圖3)，主要用于鋼廠原料堆存，采用堆取分開方式完成堆場(chǎng)作業(yè)。在專用礦石堆場(chǎng)右側(cè)設(shè)置供料接口，以滿足后方鋼廠需求。為了能夠適應(yīng)發(fā)展需要，在堆場(chǎng)前方(未來外移江堤內(nèi)形成的新陸域上)布置2條預(yù)留堆場(chǎng)以擴(kuò)大堆場(chǎng)容量。

配合浦鋼公司的生產(chǎn)供應(yīng)鏈，羅涇港區(qū)在港口物流園區(qū)散貨(礦石、輔料)物流通道上，配置20個(gè)供料點(diǎn)與進(jìn)入鋼廠輸送帶接口銜接，取得向煉爐供料點(diǎn)(喂料筒倉)直接對(duì)接的功能效果，優(yōu)化了生產(chǎn)要素，整合了布局元素，實(shí)現(xiàn)物流流程高度一體化、同步化。

通常，鋼廠為了保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，需要有45天左右的原料庫存容量。用地成本的急劇增加，使我國鋼廠普遍存在著原料堆場(chǎng)不足的問題。在羅涇港區(qū)的平面布置中，采用“樞紐港—物流港”聯(lián)動(dòng)的布置模式，使浦鋼公司在優(yōu)化生產(chǎn)供應(yīng)鏈的同時(shí)，鋼廠可不設(shè)作為儲(chǔ)存礦石等原材料并進(jìn)行選礦的占地很大的二次料場(chǎng)，節(jié)約了土地資源和投資。羅涇港區(qū)利用彈性空間(見下節(jié))應(yīng)對(duì)原料運(yùn)輸?shù)牟痪庑?，最大限度地發(fā)揮了土地資源的使用效率。生產(chǎn)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)下的港口生產(chǎn)模式更深入地從根本上改變鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行模式，為節(jié)約土地資源和資金，提升甚至改變整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)供應(yīng)鏈的基本方式提供了示范案例。

圖3 彈性控制堆場(chǎng)位置圖Fig.3 Flexible ore stackyard between in the transshipment yard and special yard for steel plant

羅涇港區(qū)的布置模式在戰(zhàn)略定位和業(yè)務(wù)模式上拓展了港口的功能，并在平面布局上，規(guī)劃設(shè)計(jì)了以浦鋼公司為主服務(wù)對(duì)象的物流中心，除原料配送功能外，在鋼廠產(chǎn)品分撥出口物流通道上，規(guī)劃配置3個(gè)鋼廠加工、分撥物流中心，并在碼頭配置相應(yīng)裝卸設(shè)備，為第三方物流企業(yè)進(jìn)入港區(qū)創(chuàng)造基礎(chǔ)性條件。

羅涇港區(qū)物流中心在規(guī)劃布局上創(chuàng)立了對(duì)浦鋼公司全方位物流服務(wù)功能的格局(見圖4):港口的物流服務(wù)功能從浦鋼公司原材料采購和運(yùn)輸環(huán)節(jié)的進(jìn)向物流，到原材料向浦鋼公司進(jìn)行配料及混料的生產(chǎn)物流，以及浦鋼公司產(chǎn)品配送的出向物流。由羅涇港區(qū)提供浦鋼公司生產(chǎn)及配送全過程的物流服務(wù)，通過港區(qū)提供的專業(yè)物流技術(shù)服務(wù)，給予浦鋼公司最安全的保障和最大的便利。這種模式相對(duì)于公用港區(qū)優(yōu)化了供應(yīng)鏈，減少了物流節(jié)點(diǎn)，大幅度地降低浦鋼公司的物流成本;相對(duì)于專用港區(qū)，則極大節(jié)省了寶貴的深水岸線資源和土地［4］。

圖4 羅涇港區(qū)進(jìn)向物流、生產(chǎn)物流和出向物流流線圖Fig.4 Cargo flows of Luojing port area

4 中轉(zhuǎn)物流、配送物流與生產(chǎn)物流聯(lián)動(dòng)的堆場(chǎng)模式

傳統(tǒng)的港區(qū)平面布置模式下的堆場(chǎng)設(shè)計(jì)主要是以實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量運(yùn)輸為目標(biāo)，優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、設(shè)備利用率高、單位裝卸成本低。隨著港口功能的不斷拓展，客戶需要具有特色的多種物流服務(wù)。港口散雜貨運(yùn)輸?shù)母?jìng)爭(zhēng)以及岸線資源的枯竭迫使傳統(tǒng)的單一大規(guī)模散雜貨運(yùn)輸服務(wù)發(fā)生改變，要求對(duì)傳統(tǒng)的散雜貨港區(qū)生產(chǎn)工藝加以改進(jìn)。港口生產(chǎn)系統(tǒng)的彈性化對(duì)系統(tǒng)的生存越來越重要。

浦鋼公司的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)和市場(chǎng)環(huán)境都是動(dòng)態(tài)發(fā)展的。羅涇港區(qū)的礦石中轉(zhuǎn)量與對(duì)浦鋼公司礦石配送量也是動(dòng)態(tài)變化的。根據(jù)礦石中轉(zhuǎn)及礦石配送的空間需求特征，羅涇港區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性地規(guī)劃設(shè)計(jì)了彈性控制堆場(chǎng)。所謂“彈性控制”是指打破常規(guī)的礦石中轉(zhuǎn)堆場(chǎng)和礦石配送堆場(chǎng)之間的剛性用途，采取伸縮性用途指派，堆場(chǎng)設(shè)計(jì)按功能配置礦石中轉(zhuǎn)堆場(chǎng)和礦石(含輔料)配送堆場(chǎng)，在兩堆場(chǎng)之間配置具有轉(zhuǎn)換功能的彈性控制堆場(chǎng)，以適應(yīng)堆場(chǎng)功能需求不平衡運(yùn)營的生產(chǎn)需要，最大限度滿足鋼廠堆存品種多、分料堆存、批貨間不混堆和配送運(yùn)行小批量、多批次、實(shí)效性強(qiáng)的物流配送要求(見圖3)。

彈性控制堆場(chǎng)的能力可通過以下兩方面的需求確定:a.堆場(chǎng)生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)對(duì)中轉(zhuǎn)和配送需求變化的適應(yīng)能力;b.適應(yīng)堆場(chǎng)內(nèi)部變化的能力，可用意外事件(如設(shè)備故障)發(fā)生條件下堆場(chǎng)的生產(chǎn)率與正常使用狀態(tài)下生產(chǎn)率之比來衡量。彈性控制堆場(chǎng)的使用根據(jù)物料到泊和堆存計(jì)劃而確定。

羅涇港區(qū)散貨堆場(chǎng)的物料配送以浦鋼公司的生產(chǎn)需求為目標(biāo)，實(shí)行具有時(shí)間上連續(xù)特征的過程控制，提供無縫銜接的工業(yè)物流配送。堆場(chǎng)參與物料配送生產(chǎn)過程參量為被控制量，使之滿足浦鋼公司提出的需求量。

以過程控制的物料配送為目標(biāo)，羅涇港區(qū)的配送堆場(chǎng)設(shè)計(jì)，采用3臺(tái)取料機(jī)、11條皮帶機(jī)(包括預(yù)留)、3臺(tái)移動(dòng)小車，連接浦鋼公司的3條原料輸送線?？赏瑫r(shí)向鋼廠的20個(gè)供料接口點(diǎn)供料，滿足鋼廠物流過程的“平行性要求”、“比例性要求”、“連續(xù)性要求”和“節(jié)奏性要求”。由于配送原料的品種較多，配送堆場(chǎng)物流流轉(zhuǎn)過程控制設(shè)計(jì)，選用準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)(JIT)的精益生產(chǎn)(LP)物流控制原理，通過“看板系統(tǒng)”(實(shí)時(shí)控制系統(tǒng))與鋼廠生產(chǎn)物流過程同步，即堆場(chǎng)物料配送是根據(jù)鋼廠生產(chǎn)物流流轉(zhuǎn)所需要的礦石(或輔料)品種、數(shù)量和到達(dá)時(shí)間，到達(dá)指令的鋼廠供料接口點(diǎn)并流暢地與鋼廠喂料筒倉對(duì)接。準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)以逆向拉動(dòng)方式控制著整個(gè)生產(chǎn)過程，精益生產(chǎn)的堆場(chǎng)物流配送推行與浦鋼公司生產(chǎn)均衡化同步化，實(shí)現(xiàn)鋼廠的零庫存與柔性生產(chǎn)。

在高效的工藝流程設(shè)計(jì)上，以數(shù)字化的生產(chǎn)系統(tǒng)提高港口的營運(yùn)效率，堆場(chǎng)至浦鋼的取料作業(yè)，由浦鋼公司控制系統(tǒng)根據(jù)浦鋼的原料計(jì)劃進(jìn)行操作，羅涇港區(qū)控制系統(tǒng)可直接接受浦鋼控制系統(tǒng)的操作指令啟動(dòng)相關(guān)流程進(jìn)行取料作業(yè)。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)生產(chǎn)流程控制、流程優(yōu)化、堆場(chǎng)智能化管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析等。

5 礦石碼頭全變頻皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)

礦石碼頭工藝系統(tǒng)由卸船、裝船、直取、中轉(zhuǎn)、工業(yè)配送等流程組成，卸船碼頭、裝船碼頭、堆場(chǎng)上的帶式輸送機(jī)的負(fù)載輸運(yùn)特性差異明顯，同時(shí)必須按鋼廠生產(chǎn)要求不定時(shí)、多種類、小批量、準(zhǔn)確無誤給高爐生產(chǎn)進(jìn)行原料配送。

散貨碼頭裝卸工藝系統(tǒng)基本為剛性系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)柔性可調(diào)，關(guān)鍵技術(shù)是帶式輸送機(jī)應(yīng)具有重載頻繁啟停、可調(diào)速運(yùn)行的功能。在帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中采用交流變頻控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)上述功能。

羅涇二期工程礦石碼頭42條帶式輸送機(jī)采用58臺(tái)交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)功率范圍30～480 kW，電機(jī)總功率14 600 kW，變頻器裝機(jī)總?cè)萘?6 500 kVA，驅(qū)動(dòng)端分布在約2 km2的卸船碼頭、裝船碼頭和礦石堆場(chǎng)兩端。這是大型散貨碼頭帶式輸送機(jī)第一次大規(guī)模、多種類、系統(tǒng)化使用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，通過對(duì)帶式輸送機(jī)單電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、單端雙電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、雙端雙方向驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，散貨碼頭帶式輸送機(jī)全變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)取得了以下應(yīng)用效果:

1)采用先進(jìn)的交流變頻傳動(dòng)控制技術(shù)，全面提高了散貨碼頭主要工藝設(shè)備的電力電子自動(dòng)化控制水平，提高了散貨碼頭生產(chǎn)效益，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。

2)應(yīng)用先進(jìn)的電氣傳動(dòng)控制理論，建立變頻傳動(dòng)控制模型，滿足復(fù)雜工藝生產(chǎn)流程對(duì)長距離輸送機(jī)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的高性能調(diào)速傳動(dòng)要求，有效控制帶式輸送機(jī)頻繁、柔性軟起動(dòng)/軟停車動(dòng)態(tài)過程，實(shí)現(xiàn)了各帶式輸送機(jī)傳動(dòng)點(diǎn)之間的動(dòng)態(tài)速度同步，延長了輸送機(jī)使用壽命，增加了輸送機(jī)系統(tǒng)的安全性和可靠性。

3)科學(xué)利用變頻傳動(dòng)控制設(shè)備自身具有的先進(jìn)、完整電力電子控制功能，應(yīng)用專用控制器和光纖鏈路，實(shí)現(xiàn)變頻控制設(shè)備遠(yuǎn)、近距離雙機(jī)主—從控制，滿足電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)速度完全同步和功率平衡分配的高難度電氣傳動(dòng)控制要求，有效抑制多臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)張力波對(duì)皮帶和機(jī)械設(shè)備造成的危害，避免撒料和疊帶。

4)以計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)為操作中心，根據(jù)不同物料、不同流程的最佳輸運(yùn)要求，安全、靈活、方便控制帶式輸送機(jī)高效率運(yùn)行，降低生產(chǎn)工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備運(yùn)行效率，節(jié)約電能。

5)通過供配電系統(tǒng)設(shè)備的合理配置，抑制大規(guī)模使用變頻器產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，成功解決了供配電專業(yè)的一大技術(shù)難題。

理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量得到的結(jié)論是:帶式輸送機(jī)在空載運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率約為額定功率的30%。這表明，在帶式輸送機(jī)上沒有物料需要傳送時(shí)，如果不及時(shí)停止相關(guān)流程驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)最少30%的功率能量將被浪費(fèi)，反之這部分能量將被節(jié)約。充分利用變頻控制系統(tǒng)優(yōu)異的重載起動(dòng)和停機(jī)控制功能，按最合理方法組織生產(chǎn)操作，可最大限度地減少皮帶機(jī)空載和輕載運(yùn)行時(shí)間，節(jié)能效果非常明顯。

6 散貨碼頭數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)

新的港口功能定位必須采用新的港口營運(yùn)模式。羅涇港區(qū)散貨碼頭設(shè)計(jì)以柔性化港口理念為指導(dǎo)［5］，集成應(yīng)用現(xiàn)代物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)、物流信息平臺(tái)相關(guān)技術(shù)、現(xiàn)代物流過程監(jiān)控與分析決策技術(shù)，建立了生產(chǎn)與服務(wù)并重的一體化數(shù)字生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸、儲(chǔ)存、保管、搬運(yùn)、裝卸、貨物處理、配送、結(jié)算、信息處理等活動(dòng)的全程監(jiān)控與管理。港口物流組織以生產(chǎn)協(xié)同運(yùn)作、節(jié)能環(huán)保、有效降低生產(chǎn)成本為服務(wù)目標(biāo)，為各類客戶提供全程、全方位和多層次的服務(wù)，提升了港口服務(wù)水平。

把握建設(shè)需求，創(chuàng)建一套貼近市場(chǎng)、融合客戶需求的一體化、標(biāo)準(zhǔn)化和精準(zhǔn)化的運(yùn)作規(guī)程體系及其流程管理，去掉無效活動(dòng)、增強(qiáng)協(xié)同能力、降低能耗，達(dá)到一體化、精細(xì)和精準(zhǔn)化的管控效應(yīng)，滿足客戶的個(gè)性化需求，是羅涇散貨碼頭信息化建設(shè)的焦點(diǎn)。

羅涇散貨碼頭信息系統(tǒng)采用五級(jí)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)，這五級(jí)系統(tǒng)分別為:一級(jí)設(shè)備控制系統(tǒng)(單機(jī)智能設(shè)備系統(tǒng))、二級(jí)過程控制系統(tǒng)(PCS)、三級(jí)港區(qū)生產(chǎn)操作系統(tǒng)(TOS)、四級(jí)企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP)和五級(jí)企業(yè)間管理系統(tǒng)(EDI與客戶服務(wù))。

在五級(jí)系統(tǒng)架構(gòu)中，第三級(jí)港區(qū)生產(chǎn)操作系統(tǒng)(TOS)，主要解決生產(chǎn)作業(yè)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度和作業(yè)指令生成、物流裝卸和質(zhì)量信息的在線跟蹤以及對(duì)突發(fā)事件的處理、設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視及故障診斷等功能，在企業(yè)信息化管理系統(tǒng)中起到承上啟下的關(guān)鍵作用，可對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)全過程高效協(xié)調(diào)的控制與管理，而且可以對(duì)生產(chǎn)過程信息和經(jīng)營管理信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、加工和傳遞，是面向過程的生產(chǎn)活動(dòng)與經(jīng)營活動(dòng)的橋梁和紐帶。

羅涇散貨碼頭TOS強(qiáng)調(diào)控制和協(xié)調(diào)，使散貨碼頭信息系統(tǒng)不僅有很好的計(jì)劃系統(tǒng)，而且是能夠?qū)⒂?jì)劃落到實(shí)處的執(zhí)行系統(tǒng)。為此可以將TOS作為一種生產(chǎn)模式，把散貨物流系統(tǒng)的計(jì)劃和進(jìn)度安排、合同追蹤、監(jiān)視和控制、物料流動(dòng)、質(zhì)量管理、設(shè)備的控制等一體化去考慮。

五級(jí)系統(tǒng)架構(gòu)相互集成、相互協(xié)調(diào)。四級(jí)企業(yè)綜合管理系統(tǒng)根據(jù)市場(chǎng)需求形成羅涇礦石碼頭綜合的生產(chǎn)和管理計(jì)劃，三級(jí)生產(chǎn)操作系統(tǒng)根據(jù)這些計(jì)劃產(chǎn)生詳細(xì)的裝卸流程作業(yè)指令和最優(yōu)調(diào)度安排，最后通過二級(jí)流程控制系統(tǒng)起動(dòng)各裝卸設(shè)備以完成全部的裝卸過程;同時(shí)，裝卸過程的實(shí)際信息，匯總到三級(jí)系統(tǒng)，反饋到四級(jí)，形成信息的交互;而基于四級(jí)系統(tǒng)的五級(jí)客戶服務(wù)系統(tǒng)，將使羅涇礦石碼頭對(duì)客戶尤其浦鋼客戶的反應(yīng)速度大大提高，并能同物流鏈上、下游的伙伴協(xié)同工作，從而提高整個(gè)物流鏈的效率，實(shí)現(xiàn)真正的協(xié)同電子商務(wù)。

散貨碼頭數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)以柔性化港口理論優(yōu)化業(yè)務(wù)流程與港口組織，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，將全部業(yè)務(wù)數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的準(zhǔn)時(shí)化、精準(zhǔn)化與透明化。

7 客戶服務(wù)系統(tǒng)

總體設(shè)計(jì)為羅涇港區(qū)建立了具有以下功能的客戶服務(wù)系統(tǒng)，進(jìn)一步提升了港區(qū)的營運(yùn)效率和服務(wù)水平［6］。

1)公共信息服務(wù)?？蛻糁灰ㄟ^Internet鏈接到信息平臺(tái)Web站點(diǎn)上，就可以獲取站點(diǎn)上提供的物流信息。此項(xiàng)功能基于B/S模式組建應(yīng)用，采用公告板方式及時(shí)發(fā)布、搜集、下載有關(guān)信息。

2)客戶定制化(浦鋼)信息服務(wù)。為浦鋼定制了個(gè)性化在線服務(wù)功能，主要包括船舶計(jì)劃、生產(chǎn)作業(yè)指令、生產(chǎn)作業(yè)流程記錄、堆場(chǎng)庫存查詢等。這些功能的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了羅涇礦石碼頭與浦鋼在管理與控制上的一體化，極大地提高了作業(yè)效率。利用物流信息平臺(tái)對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行整合，并對(duì)庫存實(shí)施監(jiān)控，使庫存量在滿足客戶服務(wù)的條件下達(dá)到最低。綜合考慮客戶服務(wù)水平、庫存成本、運(yùn)輸成本等因素，使總成本達(dá)到最小。

3)會(huì)員服務(wù)。為注冊(cè)會(huì)員提供個(gè)性化服務(wù)。主要包括會(huì)員單證管理、會(huì)員的貨物狀態(tài)和位置跟蹤、交易跟蹤、交易軟件、會(huì)員資信評(píng)估等內(nèi)容。在此功能模塊中要建立接口系統(tǒng)，接入合作伙伴信息、客戶信息系統(tǒng)及業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)行訂單管理、物流服務(wù)查詢及物流信息反饋。

4)在線交易。為供方和需方提供一個(gè)虛擬交易市場(chǎng)，雙方可發(fā)布和查詢供需信息。通過這一平臺(tái)，客戶可以及時(shí)了解港區(qū)散雜貨的狀態(tài)，以便于安排車輛運(yùn)輸、提貨等作業(yè)計(jì)劃。

8 結(jié)語

羅涇港區(qū)總體設(shè)計(jì)的目標(biāo)是建設(shè)國際先進(jìn)的散雜貨樞紐、物流港區(qū)。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了以下關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新:

1)開發(fā)了全新的“樞紐港—物流港”聯(lián)動(dòng)的平行結(jié)構(gòu)平面布置模式。在傳統(tǒng)的公用港口布置方法基礎(chǔ)上，運(yùn)用準(zhǔn)時(shí)制(JIT)的精益生產(chǎn)(LP)物流理念，進(jìn)行功能拓展，優(yōu)化裝卸工藝和港口平面布置，提升服務(wù)水平，延伸港口服務(wù)鏈條［7］。實(shí)現(xiàn)了物流流程的高度一體化、同步化。節(jié)約了土地資源、降低了能耗。這種布置模式，在國內(nèi)乃至國際上的港口中是獨(dú)一無二的，創(chuàng)造了公用碼頭港區(qū)有效地保證大型臨港產(chǎn)業(yè)物流配送需求的成功范例。

2)創(chuàng)建了適應(yīng)“樞紐港—物流港”中轉(zhuǎn)物流鏈和配送物流鏈與鋼廠生產(chǎn)物流鏈聯(lián)動(dòng)的“儲(chǔ)、轉(zhuǎn)、配”堆場(chǎng)新模式。

3)從可持續(xù)發(fā)展的視角，提出了集約型、環(huán)保型散雜貨港區(qū)總體規(guī)劃布局的新理念。節(jié)約岸線資源，提高岸線使用效率;提高土地利用率;以綠色港區(qū)為建設(shè)目標(biāo)，提高港區(qū)環(huán)保措施的有效性。

4)用“管控一體化”與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立了散貨碼頭設(shè)備控制、過程控制、生產(chǎn)操作管理、營運(yùn)管理及客戶服務(wù)系統(tǒng)一體化的“五級(jí)應(yīng)用”體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了散貨碼頭生產(chǎn)過程中從計(jì)劃、調(diào)度、裝卸生產(chǎn)、堆場(chǎng)庫存、貨運(yùn)、合同結(jié)算的全自動(dòng)化管理，全面提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率與碼頭效益。

5)應(yīng)用交流全變頻技術(shù)，建立了散貨碼頭全智能可視化輸送系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了輸送機(jī)最優(yōu)化控制。零速滿轉(zhuǎn)矩重載啟動(dòng)的優(yōu)越性能，使安全、穩(wěn)定、節(jié)能的生產(chǎn)組織運(yùn)營模式成為現(xiàn)實(shí)。開創(chuàng)了大型散貨碼頭生產(chǎn)系統(tǒng)全變頻技術(shù)重大創(chuàng)新應(yīng)用的先例。

羅涇港區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)推動(dòng)了港口功能的拓展和延伸，是新型大型散雜貨碼頭建設(shè)的成功范例。

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