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台北港以無線網路打造智慧港 全自動作業環境讓效率UP

2009/10/12-賴麗秋  

在北台灣淡水河出口左岸、八里的外海,有一大片填海而成的土地,從衛星圖看去相當壯觀,這裡就是台北港貨櫃儲運中心,規劃北3到北9(N3~N9)共計7座碼頭,總長度約2.4公里,可謂工程浩大,台北港貨櫃儲運中心利用現代科技打造智慧港,不僅獨步台灣,放眼世界,也可居領先地位。

台北港貨櫃儲運中心(Taipei Port Container Terminal;TPCT,以下簡稱台北港)是由長榮海運集團、萬海航運集團及陽明海運集團共同斥資新台幣203.3億元,參與基隆港以BOT方式辦理的「台北港貨櫃儲運中心」興建計畫。

透過衛星圖可以清楚看到位於海中,填海造地而成的台北港,已在2009年2月正式營運。Google Map
台北港在2009年2月18日當長榮第1艘近洋線船舶灣靠後正式營運,由N3、N4碼頭率先投入營運,N5、N6碼頭也已完工,並安裝機具,不過,受到金融風暴波及,實際貨櫃裝卸量卻未如預期,因此,N5、N6將視招商進度,分別在2010年中及年底啟用,整體計畫將興建7座碼頭,在2014年前全面完工啟用,屆時將可同時提供多艘1萬TEU(20呎標準貨櫃)以上的巨型貨輪(VLCS)直接停靠,後線的貨櫃儲櫃區每年總吞吐量將高達400萬TEU以上。

台北港目前已完成N3~N6碼頭興建,其中N3、N4碼頭已投入營運,N5、N6碼頭則進行機具建置,預計7座碼頭全數完成後,總長度約達2.4公里,由台北港辦公室往下眺望,相當壯觀。賴麗秋攝
如何達成全自動化作業環境 成為IT人最大挑戰

台北港在規劃之初,便朝興建自動化碼頭發展,碼頭全線配置現代化橋式起重機,後線櫃場則配置全自動化的軌道式門式機,不僅可降低人力需求,同時能大幅提升作業效率。

台北港資訊部副協理劉煥榮指出,由於自動化車機在興建初始便已規劃,而IT人員是於較後期才進駐,因此,在硬體建設已經底定的情況下,IT人最大的挑戰是如何找出最佳解決方案,以建構1個全自動化的環境。

劉煥榮表示,軌道式門式起重機也可採人工操控,不過這樣一來,1座車機需要配置3名人工,且因操作精準度要求高,相對人工的薪資也高;另一方面,整個流程進行也能人工方式處理,透過紙本作業,在司機進出管制站(gate)時派予工作,並請車輛至某一台車機報到,這時可能發生車輛早到,或找不到正確位置而遲到的狀況,皆會影響碼頭的作業效率。

當車機都已全面自動化,作業流程也應該同步自動化,才可真正提升整體作業效率。如果能建置1套櫃場管理系統,在車輛進場時派工,透過感應系統,讓該車輛進入櫃場儲區時自動報到,此時,由系統所指揮的無人駕駛門式起重機即就定位,進行貨櫃裝卸服務,車輛便可快速完成派工並離場,而不會有以往採人工作業時,車機要等到正確車輛定位後才可動作的問題。IT人員在了解實際需求後,開始尋找、評估合適的系統。

台北港在規劃初始即以自動化的智慧港為目標,後線櫃場的軌道式門式機均採全自動化,不僅降低人力需求,且能大幅提升作業效率。賴麗秋攝
有線、無線網路互補 建構全自動化櫃場作業環境

劉煥榮指出,在台北港,時間就是金錢,因為貨輪靠港採時計價,作業時間愈短,所需花費的成本也就愈低,因此,台北港想要吸引更多國際貨輪公司停靠,就必須提供更有效率的服務。

因為無既有包袱,台北港在規劃時可更具彈性,引進更多新技術。港區內基礎網路建設包括光纖、有線網路及無線區域網路,同時再配置1套無線區域網路作為備援,確保服務不中斷。

自動化車機採用有線光纖網路,由中控室進行監控與操作;在戶外船邊作業部分,另部署備援AP;至於港區貨櫃車作業,則全數採無線感測網路與區域定位技術,達到以自動化提升效率的目標。

當港區作業環境落實全自動、無人化後,中控中心成了台北港的大腦,對所有作業進行嚴密監控及指令下達,提供貨輪7X24全年無休的最佳服務。圖為台北港中控中心,工作人員透過監視器掌握港區所有動態,務求達滴水不漏。賴麗秋攝
劉煥榮表示,在進出管制站部分,設有電子辨識的自動門禁系統,後續配合海關實施電子封條後,就可達到以櫃員機(Kiosk)自動查核進出貨櫃車的無人化作業環境,目前已開始選擇1個管制站進行Kiosk的先期測試。

在櫃場管理方面,櫃場管理系統負責在貨櫃進出時,進行派工任務,目前台北港設有16個管制站,這套系統可說是櫃場管理的核心,也是台灣自行開發的第1套搭配自動車機,以期達到櫃場無人化管理目標。

至於自動化櫃場作業方面,則全面舖設光纖網路,並佈建無線網路,且利用IEEE802.15.4(ZigBee)無線感知模組開發車輛定位、自動報到、資料交換、工作指令下達等作業功能,達成櫃場內作業自動化。

劉煥榮解釋,當貨櫃車司機於管制站報到後,會領取1張儲位報到卡,上面會顯示儲區及櫃位,同時,櫃場內的車機上,裝有許多感測器,會自動偵測,當分配到該儲區的貨櫃車到達時,感應器會自動感應,當貨櫃車自動完成報到並就定位後,車機上另設計有近端報到感應,進行複查,確保作業正確性。

這整個流程是採用ZigBee技術,至於為何選擇ZigBee非無線射頻辯識(RFID)技術,劉煥榮表示,當初確實有考慮過RFID,不過實際評估後,還是認為ZigBee較合適。原因除了RFID讀卡機成本偏高外,進入港區的貨櫃車有時會同時派2個工,可能在攜帶貨櫃進場後,必須再帶重櫃或空櫃出去,這時會牽涉到資料交換的問題,低功率RFID無法進行資料交換,高功率RFID雖可進行資料交換,但成本相對高出許多,經評估後,還是決定採用Zigbee。

為了讓作業流程最佳化,櫃場內採用ZigBee無線感知模組進行車輛的定位及報到工作,當貨櫃車接近正確儲櫃區時,路口指標上的接受器會感知車輛,進行自動報到。賴麗秋攝
無參考標的 智慧港建置挑戰重重

談起整體IT建置的過程,劉煥榮表示,建置台北港為全自動化智慧型貨櫃中心的過程可謂挑戰重重,因為在台灣並無類似對像可供參考,所有問題都要自行克服。

舉例來說,提供貨櫃車司機派工與報到儲位顯示的儲位報到卡,就完全是針對台北港作業需求而量身設計打造。因為基於作業流程全自動化的目標,台北港希望可以有效控制司機依流程進行,以利整體作業掌控,並提升效率,然而評估市場上既有產品時,卻遍尋不著符合台北港需求的解決方案,因此,在工研院的協助下,自行設計了儲位報到卡。

效率最佳化,就是台北港追求的最大目標,系統運作初期,配合的司機會有點擔心,但實際執行幾次之後,發現系統對他們工作其實沒有影響,反而可提升效率。系統運作至今已6個月,在司機口耳相傳下,目前使用的報到率已達98%,比當初預估的95%還好。

值得一提的是,儲位報到卡上的顯示面板,採用的是最新的電子紙(e-paper),因為儲位報到卡只需具備顯示儲位、櫃號等資訊,指示貨櫃車司機在貨櫃儲區內配合作業即可,電子紙的低耗電特色,正可滿足需求。

此外,由於台北港是填海造地而來,不似企業內部封閉環境單純,附近常有海軍巡洋艦經過,無形中造成電波干隢,這是當初規劃時未曾料想的問題,但台北港提供的是7x24全年無休的服務,必須確保全區網路的高穩定性及高傳輸品質,不可因電波干擾而中止服務,因此,在測試多家相關業者的解決方案後,最後擇定以思科的網路解決方案來建置港區內骨幹網路及戶外無線作業的備援環境。

負責台北港資訊科技規劃的台北港資訊部副協理劉煥榮指出,台北港要憑藉效率優勢,打造成為亞太區轉運中心,如今透過資訊科技的輔助,效率已有明顯提升。賴麗秋攝
憑藉效率優勢 打造亞太區轉運中心

劉煥榮表示,台北港是1座新港,在價格上比較難與既有舊港競爭,因此,必須透過其他方法提升服務品質,以爭取各國貨輪停靠。透過完全整合應用的自動化網路系統,帶來高效率與不中斷的服務,可協助台北港達成降低人力成本、縮短作業時間、增加作業安全、減少意外事故及增進管理效率等目標。

參考台灣目前碼頭32只貨櫃/小時的作業效率(平均每小時可上下32只貨櫃),長榮海運要求船邊作業目標要達25只貨櫃/小時。台北港第1艘船舶靠時作業效率是18只貨櫃/小時,透過系統運作愈來愈順暢,最佳效率曾達46只貨櫃/小時,平均為30只貨櫃/小時,亦即每只貨櫃的裝卸貨時間平均只要2分鐘。

劉煥榮指出,營運效率的提升需要多方面的配合,而這就是台北港與鄰近國家港口競爭的優勢,將台北港打造成亞太區轉運中心是大家努力的目標,透過運用資訊科技,系統上線至今約6個月,效率已提升20~30%。

下一階段,台北港計劃部署異地備援機制,期進一步提供更穩健的作業環境,助台北港早日達成目標。

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台北港貨櫃儲運中心(TPTC)ZigBee無線射頻識別系統(RFID)
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