袁旭梅， 張 嶺， 焦 鈺

（1.燕山大學經(jīng)濟管理學院，河北秦皇島066004；2.河北省現(xiàn)代港口煤炭物流工程技術研究中心，河北秦皇島066004）

一、引言

港口企業(yè)是一種典型的依賴技術輸入而生存和發(fā)展的先進技術應用型企業(yè)。隨著港口裝卸設備專業(yè)化、大型化以及高效化，世界各大港口都在大力研究與應用信息化、自動化及智能化技術，[1]同時也在研制新型裝卸輸送設備，以現(xiàn)有工藝為基礎進行廣泛的技術創(chuàng)新，使設備發(fā)揮其最大效能，從而提高港口企業(yè)的核心競爭力。其技術創(chuàng)新實踐表明，先進技術應用型企業(yè)的技術創(chuàng)新活動對于企業(yè)的生存和發(fā)展同樣具有重要作用。

我國港口企業(yè)在過去計劃經(jīng)濟為主、政府主導的工業(yè)化進程中，關注的一直是吞吐量指標，對技術創(chuàng)新能力建設未給予足夠的重視。“十一五”以來，在創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略的牽引下，各港口企業(yè)加大了技術創(chuàng)新的工作力度，[2]取得了一系列創(chuàng)新成果，但由于長期以來對吞吐量的追求在一定程度上淹沒了對技術創(chuàng)新的重視，忽略了自主創(chuàng)新環(huán)境和能力的建設，技術創(chuàng)新的氛圍尚未形成，技術創(chuàng)新體系及符合市場經(jīng)濟體系要求的創(chuàng)新制度尚未全面建立。[3]

本文以典型的煤炭輸出港——秦皇島港為例，通過對其裝卸工藝流程的分析，識別其技術創(chuàng)新源，并通過典型技術創(chuàng)新案例闡明技術創(chuàng)新為企業(yè)帶來的經(jīng)濟和社會效益，最后提出煤炭輸出港口企業(yè)的創(chuàng)新管理建議。

二、煤炭輸出港裝卸系統(tǒng)工藝流程及創(chuàng)新特點

煤炭輸出港是指將接運到的陸路煤炭換裝到輪船，再經(jīng)過水路運往最終煤炭需求地的樞紐港，秦皇島港是我國煤炭輸出港的典型代表，有著百年能源輸運的歷史。我國第一座利用國外先進技術建成的煤炭碼頭，第一座自行設計、施工、制造和安裝的現(xiàn)代化煤炭專用碼頭，皆誕生于此。目前，秦皇島港擁有世界上技術最先進、規(guī)模最大、效率最高的煤炭專用碼頭。作為世界第一大能源輸出港，下水煤炭占全國沿海港口下水煤炭的五成，其煤炭裝卸系統(tǒng)極具代表性。

1.煤炭輸出港裝卸系統(tǒng)

煤炭輸出港龐大的裝卸系統(tǒng)主要由眾多的裝卸作業(yè)機械和堆場組成，如圖1所示。

裝卸作業(yè)機械系統(tǒng)主要由卸車作業(yè)機械系統(tǒng)、堆場作業(yè)機械系統(tǒng)、裝船作業(yè)機械系統(tǒng)三個主系統(tǒng)和計量系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)構成。其中，卸車作業(yè)機械系統(tǒng)由翻車機、定位機、夾輪器、料斗和軌道衡組成，堆場作業(yè)機械系統(tǒng)由堆料機、高架皮帶機和取料機組成，裝船作業(yè)機械系統(tǒng)由碼頭前沿高架皮帶機和裝船機等組成。翻車機、堆料機、取料機、裝船機和皮帶機組成的“五大機”是煤炭輸出港裝卸生產(chǎn)的核心設備。

圖1 煤炭裝卸系統(tǒng)示意圖

2.煤炭輸出港裝卸工藝流程

典型的煤炭輸出港裝卸工藝流程分為卸堆流程、取裝流程和直取流程三種。

(1)卸堆流程

煤炭由火車運輸?shù)礁酆?，車廂與車頭分離，由定位機牽引，首先通過軌道衡對火車所載煤炭的數(shù)量進行過衡作業(yè)，停靠到位，然后由翻車機夾持車廂，使其傾側，將所裝煤炭傾倒于鐵路軌道一側的卸車地溝中，配置在地溝中的水平運輸皮帶機將煤炭運送至轉接塔。[4]煤炭堆場的高架皮帶機通過轉接塔與地溝水平運輸皮帶機相連接，將火車所卸煤炭運往堆場，再經(jīng)由配置在高架皮帶機的煤炭場地堆料機，完成煤炭的堆存作業(yè)，如圖2所示。

圖2 卸堆流程（火車－堆場）

(2)取裝流程[5]150-154

進行裝船作業(yè)時，首先由堆場的斗輪取料機從煤炭堆場取料，經(jīng)過堆場高架皮帶機到達轉接塔，碼頭前沿高架皮帶機通過轉接塔與貫穿碼頭煤炭堆場的高架皮帶機相連接，從裝船機門架下通過，由裝船機尾車向裝船機供料，碼頭前沿高架皮帶機通過尾車與裝船機相連接，煤炭經(jīng)主機的臂架皮帶機、臂架頭部的溜筒進入船艙，使用拋料彎頭進行平艙作業(yè)，完成煤炭的取裝作業(yè)，如圖3所示。

圖3 取裝流程（堆場-船）

(3)直取流程

直取流程是指載煤火車進入碼頭卸車線后，卸下的煤炭不進入碼頭堆場，直接通過高架皮帶機的水平運輸和轉接塔的轉接，進入裝船系統(tǒng)裝船，不經(jīng)過煤炭進入堆場和堆場取料等操作環(huán)節(jié)，如圖4所示。但是由于火車到達和船舶到達時間很難準確配合，該直取流程并不被經(jīng)常使用。

圖4 直取流程（火車－船）

3.煤炭輸出港技術創(chuàng)新特點

技術創(chuàng)新管理理論將技術創(chuàng)新分為產(chǎn)品創(chuàng)新與過程（工藝）創(chuàng)新、重大創(chuàng)新與漸進式創(chuàng)新，其中，過程（工藝）創(chuàng)新是指企業(yè)不斷改進生產(chǎn)流程、生產(chǎn)工藝、機器設備，以改善產(chǎn)品（服務）的性能、質量，降低產(chǎn)品（服務）成本，增強競爭力；漸進式創(chuàng)新通常沒有技術原理的重大改變，主要是基于市場需求的擴大和技術上的改進。煤炭輸出港作為典型的先進技術應用型企業(yè)，其技術創(chuàng)新大多屬于漸進式過程創(chuàng)新，同降低消耗、提高勞動生產(chǎn)率有著密切的關系，包括對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝進行改良、提高生產(chǎn)效率的一些措施以及降低生產(chǎn)成本的一些方法，由此為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。

三、技術創(chuàng)新源識別

本文將新產(chǎn)品、新工藝或新服務設想提出過程中所涉及的技術問題或管理問題稱作創(chuàng)新源，創(chuàng)新源識別就是尋找新的、可能的創(chuàng)新點。對創(chuàng)新源的識別，是技術創(chuàng)新的起點和切入點。依據(jù)煤炭港口企業(yè)漸進式過程創(chuàng)新的特點，本文按圖5的邏輯思路識別創(chuàng)新源，通過對秦皇島港煤炭裝卸工藝流程的實地調(diào)研和訪談，確定目前秦皇島港煤炭裝卸系統(tǒng)技術創(chuàng)新源如下。

圖5 煤炭輸出港技術創(chuàng)新原理圖

1.裝卸系統(tǒng)環(huán)保與節(jié)能技術研究

煤炭在港口裝卸輸運過程所經(jīng)過的翻車、皮帶輸送、堆場堆垛和取料、裝船等多個環(huán)節(jié)，會使煤炭產(chǎn)生一定高度的落差，有的甚至高達數(shù)十米，致使煤塵飛揚污染環(huán)境。煤粉塵是港口危害最嚴重的污染源，煤炭運輸轉接部位和堆場尤為突出。目前國內(nèi)外港口采用的主要粉塵防治有濕法、干法、干濕結合和其它機械物理方法等。[6]具體措施有：設置風障，降低作業(yè)區(qū)的風速；灑水增濕，增加粉塵顆粒間的粘滯性和顆粒重量；人造雪覆蓋，抑制揚塵，防止?jié)B漏和凝固；起塵部位密封、半密封，或者降低裝卸作業(yè)落差高度來消除或緩解外界起塵因素。我國港口多為開敞式卸煤輸送系統(tǒng)，堆場普遍實行的是灑水除塵的濕式除塵，煤炭運輸轉接部位主要采用布袋除塵和靜電除塵技術。但這些抑塵、除塵技術或裝置存在成本高、效果不理想等問題。

另外，煤炭在港口的輸運具有距離長、環(huán)節(jié)多的特點，在長距離的輸運作業(yè)過程中，輸送帶承壓阻力影響著輸送機運行阻力，同時，裝卸輸運系統(tǒng)空載運行的環(huán)節(jié)多、時間長，這些都導致耗能較大，能源浪費嚴重，迫切需要研究裝卸設備新技術，減少空載時間、降低輸送帶運行阻力，降低能源消耗、有效節(jié)約能源。[7]

2.裝卸工藝與技術改造

裝卸工藝系統(tǒng)是煤炭輸運港的核心技術內(nèi)容，秦皇島港經(jīng)過多年的建設和運營，已經(jīng)形成一套較為先進和穩(wěn)定的工藝系統(tǒng)，但還存在一些需要改進和解決的技術問題。（1）電磁脈沖清車的煤塊擁堵：在翻車機卸車流程中，煤炭中的水分致使冬季經(jīng)常發(fā)生粘底、掛壁及結塊等凍車現(xiàn)象。粘底和掛壁使車廂內(nèi)的煤炭不能卸干凈，增加卸車難度，嚴重影響到鐵路運煤車輛的周轉和運輸效率。現(xiàn)在利用電磁脈沖的振動來清理凍煤，但是脫離車體后的煤炭內(nèi)部仍有很多成大塊狀，造成堵煤。（2）液壓系統(tǒng)故障：翻車機翻轉過程中，其重要組成部分液壓系統(tǒng)驅動壓車油缸和靠車油缸將車廂固定在翻車機軌道上，液壓系統(tǒng)非常精細，抗污能力較弱，由于港口裝卸作業(yè)的連續(xù)性，使用頻率相對較高，無法及時得到保養(yǎng)和維修。因此實際生產(chǎn)作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)壓力油的跑冒滴漏現(xiàn)象，影響作業(yè)的正常進行，故障頻發(fā)。（3）皮帶非故障停機：皮帶機是港口煤炭裝卸系統(tǒng)的重要設備之一，秦皇島港皮帶機全長約70公里，其停機會對整個系統(tǒng)的效率造成嚴重影響。調(diào)查顯示，皮帶機在運行一段時間后，時常會出現(xiàn)非故障停機現(xiàn)象，一是港口生產(chǎn)作業(yè)的復雜性和惡劣的生產(chǎn)環(huán)境等干擾因素使皮帶保護裝置誤動作導致皮帶機停機，二是超聲波堵料檢測裝置過于靈敏造成的非故障停機。（4）提速改造后的皮帶機與堆料機額定能力不匹配：秦皇島港煤四期皮帶機經(jīng)提速改造，速度從4.8 m/s提高到了5.4 m/s，而堆場堆料系統(tǒng)的額定能力僅為5400 t/s，堆場皮帶機的生產(chǎn)效率和堆料機的生產(chǎn)效率不匹配，導致漾煤現(xiàn)象的出現(xiàn)，造成很多煤炭的損失。（5）不同煤種翻卸工作的調(diào)整缺乏標準：由于煤種不同，煤的比重會有較大差異，根據(jù)工業(yè)工程原理，在煤炭翻卸作業(yè)過程中，對于比重較小的煤，翻卸時應擴大裝卸單元，減少設備的輕載；比重較大的煤，翻卸時就應調(diào)整給料標準，防止流量過大造成堵料或壓停皮帶機。在現(xiàn)行系統(tǒng)中，上述調(diào)整皆基于工人自身的經(jīng)驗，缺乏統(tǒng)一的工作標準。

3.裝卸過程管理與信息化

大型船舶的營運成本很高，其接卸港口必須全天候進出、快速裝卸、通關、集疏儲運與配送，所有這一切要依靠先進的管理模式與現(xiàn)代化的信息技術來實現(xiàn)。新一代港口已經(jīng)不再屬于勞動密集型或資本密集型產(chǎn)業(yè)，技術與信息已經(jīng)成為現(xiàn)代化港口生存和發(fā)展的決定性因素，港口管理現(xiàn)代化、信息化已經(jīng)成為港口發(fā)展的重要目標之一。

我國年吞吐量超過億噸的港口，信息化建設起步較早、計算機應用面廣，已基本實現(xiàn)了生產(chǎn)業(yè)務管理、安全調(diào)度的視頻化和港口管理數(shù)字化。例如，秦皇島港的核心功能系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度指揮及碼頭GIS系統(tǒng)和企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)的高效穩(wěn)定應用，有效提升了港內(nèi)煤炭、雜貨生產(chǎn)的調(diào)度指揮效率。設備依賴型的秦皇島港對高價值固定資產(chǎn)的維護、保養(yǎng)、跟蹤的管理水平，在港口生產(chǎn)中發(fā)揮了舉足輕重的作用。電子商務、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算的應用與發(fā)展，為港口運營管理模式的改善和信息化整體水平的繼續(xù)提高，提供了有力支撐。

四、技術創(chuàng)新典型案例及效益

圍繞上述裝卸系統(tǒng)及工藝流程，秦皇島港在生產(chǎn)中通過技術創(chuàng)新活動，為企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟和社會效益，其中逆向啟動工藝與流程順停工藝[8]是兩個典型的技術創(chuàng)新案例。

逆向啟動工藝是相對于煤炭運輸過程中順向啟動的傳統(tǒng)工藝而言的。在順向啟動工藝的散物料運輸流程中，先啟動下游受料設備皮帶機，然后由下游向上游順序啟動轉接皮帶機，最后再啟動上游給料設備皮帶機，當流程中的所有皮帶機全部運轉時，開始給料。雖該啟動方式可以防止皮帶轉接處發(fā)生物料堵塞，但皮帶機空駛時間較長，耗能較大。改造后的逆向啟動工藝則先啟動上游給料設備皮帶機，待皮帶機運轉后即可開始給料，然后按照皮帶的長度及運行速度來精確計算料流位置，當料流即將到達皮帶的轉接點時，開始啟動下一條皮帶機，大大減少了皮帶機的空駛時間，節(jié)能效果十分明顯。據(jù)計算，在一條3.7公里的卸車流程中，逆向啟動較傳統(tǒng)的順向啟動每年節(jié)約電能200萬度左右。

流程順停工藝是另一個典型的創(chuàng)新案例。在傳統(tǒng)散物料運輸流程的順向停機中，先停止上游給料皮帶機，然后由上游向下游順序停止轉接皮帶機，最后再停止下游受料皮帶機，流程順停延時時間以皮帶機長度為依據(jù)。該傳統(tǒng)工藝雖可以完全保證物料輸送完畢，但各皮帶機的空運轉時間長，能源損耗大。改造后的流程順停工藝依據(jù)皮帶機實際受料長度來確定流程中各皮帶機的順停時間，該工藝不僅可以減少本條皮帶機的物料排空停止時間，而且也會減少下游皮帶機流程順停期間的總運行時間，從而大大降低其空載率，提高生產(chǎn)效率，降低能耗。一個擁有40條皮帶、皮帶機總長度達30公里、有4條裝船流程的皮帶機系統(tǒng)，按每天每條流程順停4次計算，年減少流程空載時間454小時，節(jié)約電能約63萬度。

上述兩個典型技術創(chuàng)新案例表明，煤炭輸出港口企業(yè)雖然是先進技術應用型企業(yè)，但其自身的技術創(chuàng)新仍具有重要意義。港口企業(yè)作為技術應用的直接主體，最明晰自身的技術需求，而需求是技術創(chuàng)新成果產(chǎn)出的基本前提，如果輔以充足的技術人員、適當?shù)募夹g創(chuàng)新機制和制度，先進技術應用型企業(yè)必然能夠通過技術創(chuàng)新優(yōu)化工藝流程、縮短非生產(chǎn)時間、降低生產(chǎn)運營成本，為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟和社會效益。[9]

五、技術創(chuàng)新管理

技術創(chuàng)新源的識別是企業(yè)技術創(chuàng)新的起點，但是實現(xiàn)技術創(chuàng)新絕不僅是技術的問題，有時即使在技術上是可以實現(xiàn)的，但如果企業(yè)缺乏創(chuàng)新動力和相應的創(chuàng)新機制，技術創(chuàng)新也是無法實現(xiàn)的。因此，必須依據(jù)技術創(chuàng)新的一般規(guī)律，通過有效的技術創(chuàng)新管理，促進企業(yè)技術創(chuàng)新的實現(xiàn)和持續(xù)創(chuàng)新能力的提升。[10]

1.培育企業(yè)創(chuàng)新文化，建立健全技術創(chuàng)新體系

組織文化是一種長期積淀而成的傳統(tǒng)、風氣和環(huán)境，文化環(huán)境決定著組織的創(chuàng)新傾向，影響著員工的創(chuàng)新態(tài)度和創(chuàng)新思維，從而對技術創(chuàng)新的成敗產(chǎn)生潛移默化的影響。技術創(chuàng)新的文化環(huán)境，如對創(chuàng)新的執(zhí)著、敢于冒險的精神、對失敗的高度寬容、憂患和危機意識以及對知識共享與信息交流的高度認同等，需要企業(yè)中科技創(chuàng)新管理機構與其他部門共同營造，形成一種技術創(chuàng)新與組織文化的良性互動機制。同時，構建技術委員會—技術中心—分公司技術部門—科研院所及大專院校外聘專家四位一體、分工各有側重的科技協(xié)同創(chuàng)新體系，努力消除制約技術創(chuàng)新的機制性障礙，激發(fā)創(chuàng)新體系的創(chuàng)新活力和潛能。

2.以戰(zhàn)略需求為牽引，加強高層次人才隊伍建設

緊密圍繞港口的戰(zhàn)略需求，牢固樹立人才資源是企業(yè)賴以健康生存和快速發(fā)展的關鍵資源的理念，加大人力資本投資力度，構建公正科學的高層次創(chuàng)新型科技人才的激勵機制。立足港口企業(yè)內(nèi)部進行人才資源開發(fā)，通過重大項目和課題來培養(yǎng)和造就創(chuàng)新型科技人才。采取多種方式引進人才，重點引進一批能夠突破關鍵技術、促進科技創(chuàng)新、帶動新興學科的科技領軍人才。創(chuàng)新與高等學校的科技人才培養(yǎng)合作模式，充分利用高等教育資源，開展在職人員培訓工作，全面提升港口企業(yè)的科技創(chuàng)新能力與管理水平。

3.強化企業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略，推進科技創(chuàng)新基礎平臺建設

強化創(chuàng)新在企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中的核心地位以及技術中心在科技創(chuàng)新工作中的重要作用，以企業(yè)技術中心為主體，以煤炭物流為特色，加強創(chuàng)新基礎和能力建設，完善管理職能與創(chuàng)新機制，加強在研究、開發(fā)和試驗條件等方面的實質性建設，著力打造國內(nèi)同行業(yè)中具有競爭優(yōu)勢和示范作用的一流國家級科技創(chuàng)新平臺，提升港口在國內(nèi)外同行中的話語權。

4.做好科技創(chuàng)新項目規(guī)劃，加大科技研發(fā)投入

認真梳理源于生產(chǎn)實踐的技術瓶頸和管理短板，充分研究國際、國內(nèi)同類港口的科技發(fā)展趨勢，緊密圍繞港口生產(chǎn)和發(fā)展中的關鍵技術領域和重大科技問題，主動適應船舶大型化和建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型港口的發(fā)展需要，科學規(guī)劃和管理公司的技術研發(fā)項目。在堅持科技投入主體地位的同時，強化多元化的科研經(jīng)費籌措，鼓勵各級技術管理部門和科技人員結合自身的科研計劃，積極參與國家、省部級科技項目的申請和研究工作，提高公司科技經(jīng)費的投入產(chǎn)出比。

5.注重長效，建立產(chǎn)學研合作互動機制

產(chǎn)學研合作已經(jīng)成為推動企業(yè)技術創(chuàng)新和技術進步的重要途徑之一。煤炭輸出港口企業(yè)要以開放的胸懷和積極的態(tài)度，圍繞科技創(chuàng)新能力建設和高層次專門人才培養(yǎng)，深化與大學和科研院所的合作，加強科技大協(xié)作和優(yōu)勢科技資源的有效整合，完善有利于項目實施和人才培養(yǎng)的配套政策和良好環(huán)境，逐步建立起合作緊密、管理科學、互利共贏、創(chuàng)新發(fā)展的產(chǎn)學研合作體制。注重長效，積極謀劃與本企業(yè)具有科技創(chuàng)新互補優(yōu)勢的科研院所和大專院校結成產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，通過聯(lián)盟這種有效形式，引導產(chǎn)學研的技術創(chuàng)新方向與公司的戰(zhàn)略利益相結合，針對港口發(fā)展的緊迫需求和技術瓶頸，實現(xiàn)共性關鍵技術與核心技術的突破。

[1] 李偉.第四代港口對我國港口建設的啟示 [J].改革與戰(zhàn)略，2011,27(10):151-154.

[2] 吳佩，陳繼祥.自主創(chuàng)新模式下企業(yè)技術能力提升機理研究[J].科學學與科學技術管理,2011,32(4):165-172.

[3] 趙琳.煤礦企業(yè)技術創(chuàng)新機制研究 [J].中國市場,2011,9(36):137-138.

[4] 蔣慧略.翻車機系統(tǒng)擴能提效設計 [D].青島:中國海洋大學,2009:4-23.

[5] 宗蓓華,真虹.港口裝卸工藝學 [M].北京:人民交通出版社,2003.

[6] 郭珊,詹水芬,張斌斌,周軍.煤炭港粉塵污染防治技術綜述 [J].水道港口,2006,27(1):40-44.

[7] 崔忠健.秦皇島港節(jié)能的成績和努力目標 [C]//科技興港論文集.2007:270-274.

[8] 徐春陽.依據(jù)大機位置的流程順停工藝 [J].港口裝卸,2009(4):28.

[9] 王國強.綠色技術創(chuàng)新——港口科技創(chuàng)新的新思路 [J].港口裝卸,2010(6):35-37.

[10]盧中華,李岳云.企業(yè)技術創(chuàng)新系統(tǒng)的構成、演化與優(yōu)化分析 [J].科技進步與對策,2010,27(24):86-91.