Với vai trò là một chuyên gia nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết bị xếp dỡ cảng, tôi hân hạnh được chia sẻ những phân tích chuyên sâu về cẩu bờ STS (Ship-to-Shore) – dòng thiết bị được mệnh danh là “xương sống” của mọi cảng container hiện đại. Việc lựa chọn một hệ thống cẩu STS không đơn thuần là một quyết định mua sắm, mà là một khoản đầu tư chiến lược, định hình năng lực cạnh tranh, hiệu suất và sự phát triển bền vững của cảng trong nhiều thập kỷ tới.

Bài viết này sẽ đi vào một số đặc tính và thông số kỹ thuật của cẩu STS, bổ sung thêm một số góc nhìn 

Vai trò quan trọng của cẩu STS

Cẩu STS là một kết cấu máy móc khổng lồ, chuyên dụng cho việc xếp dỡ container giữa tàu và bến cảng. Hiệu suất của toàn bộ chuỗi logistics cảng biển phụ thuộc rất lớn vào tốc độ, sự ổn định và mức độ tự động hóa của hệ thống cẩu STS. Một hệ thống cẩu STS được lựa chọn tối ưu sẽ trực tiếp gia tăng năng suất giải phóng tàu (moves/hour), giảm thời gian tàu nằm bến, và từ đó nâng cao uy tín và sức hấp dẫn của cảng đối với các hãng tàu lớn.

Đồng thời không giống như những trang thiết bị khai thác khác có thể di động và thay thế nhanh chóng nếu xảy ra sự cố, cẩu STS chỉ có khả năng di chuyển trên ray dọc cầu cảng, nên khi xảy ra hỏng hóc đột xuất có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến nhịp độ khai thác. Do đó cẩu STS được thiết kế theo hướng ưu tiên sự ổn định khi vận hành khi khai thác.

Một số đặc tính kỹ thuật then chốt

1. Kết cấu vững chắc và chuyên dụng

Toàn bộ thân cẩu là một kết cấu thép tổ hợp phức tạp, được thiết kế để chịu được tải trọng động cực lớn, sức gió mạnh và môi trường ăn mòn. Các bộ phận chính bao gồm:

• Chân đế (Gantry): Hệ thống khung chân di chuyển dọc theo ray trên cầu cảng.
• Dầm chính (Main Beam/Boom): Vươn ra phía biển để tiếp cận các hàng container trên tàu, có khả năng nâng lên (booming up) để tránh va chạm khi tàu cập/rời cảng. Một trong những bài toán mà bất kỳ đơn vị sản xuất cẩu nào cũng muốn hướng đến là giảm nhẹ khối lượng và tăng tầm vươn của hệ thống dầm bằng cách tăng cơ tính, thiết kế mới hoặc sử dụng một số loại vật liệu mới
• Xe tời (Trolley): Mang theo khung chụp (spreader) và di chuyển dọc theo dầm chính để đưa container vào bờ hoặc ra tàu.
• Khung chụp (Spreader): Thiết bị công tác trực tiếp, có khả năng thay đổi kích thước để phù hợp với các loại container tiêu chuẩn (20ft, 40ft, 45ft) và có thể được trang bị khả năng nâng 2 container 20ft cùng lúc (twin-lift).

2. Hệ thống truyền động và điều khiển hiện đại:

• Hệ thống truyền động điện: Cẩu STS hiện đại sử dụng 100% hệ thống truyền động điện xoay chiều (AC) với công nghệ biến tần (inverter), mang lại khả năng điều khiển chính xác, vận hành êm ái và tiết kiệm năng lượng. 

• Hệ thống điều khiển trung tâm: Toàn bộ hoạt động của cẩu được giám sát và điều khiển bởi Hệ thống Điều khiển Lập trình (PLC), kết hợp với Hệ thống Quản lý Cẩu (Crane Management System – CMS). Hệ thống này không chỉ điều khiển vận hành mà còn chẩn đoán lỗi, giám sát tình trạng thiết bị và thêm cả tính năng quản lý lịch trình bảo dưỡng đối với một số dòng cẩu mới, hiện đại.

3. Các tính năng an toàn và hỗ trợ vận hành tiên tiến:

An toàn và ổn định vận hành là yếu tố tối quan trọng. Cẩu STS được trang bị hàng loạt các công nghệ nhằm đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị:

• Hệ thống chống lắc và định vị khung chụp: Giảm thiểu sự lắc lư của container trong quá trình di chuyển, giúp người vận hành định vị chính xác và nhanh chóng

• Hệ thống chống va chạm: Cảm biến được lắp đặt để ngăn ngừa va chạm giữa các cẩu, giữa cẩu và tàu hoặc các chướng ngại vật trên bến

• Hệ thống cảnh báo quá tải: Cảnh báo quá tải khi khai thác container.

• Hệ thống bán tự động hóa – hỗ trợ người lái: Tính toán quỹ tích nâng hạ container hiệu quả, tự động di chuyển khung chụp đến container tiếp theo, lập bản đồ container trên tàu…
• Các loại cảm biến hỗ trợ khác: Chống trùng cáp, quá dòng, rung động cẩu…

Các Thông số Kỹ thuật Cốt lõi Cần Quan tâm

Khi đặt hàng hoặc đánh giá một hệ thống cẩu STS cả cũ và mới, các thông số dưới đây nên được tìm hiểu và nghiên cứu:

Xu hướng Tương lai

Với vị trí địa lý mang yếu tố chiến lược gần Trung Quốc, sở hữu bờ biển dài, có khả năng bố trí nhiều cảng nước sâu kèm với việc Việt Nam là một trong số ít quốc gia đạt thỏa thuận thuế quan tương đối có lợi so với những nước trong khu vực hứa hẹn tiềm năng xuất khẩu và thu hút vốn FDI sẽ tăng trưởng mạnh trong những năm tới. Cũng như với ý chí quyết tâm bơm tiền ra nền kinh tế qua đầu tư công, cơ sở hạ tầng và các định chế ngân hàng sẽ là động lực thúc đẩy nhiều địa phương xây dựng nhiều cảng và bến cảng mới tăng cạnh tranh cho thị trường khai thác cảng. Do đó các cảng, bến cảng muốn duy trì vị thế cạnh tranh trên thị trường cần sớm có những phương án chuẩn bị một trong những hướng đi là tăng cường đầu tư vào chất lượng dịch vụ, tăng tốc độ giải phóng tàu hoặc mở rộng quy mô khai thác.

Dưới đây trình bày một số xu hướng phát triển cẩu STS mà các cảng có thể tham khảo phục vụ đầu tư, nâng cấp để duy trì, phát triển vị thế của cảng trong thời gian tới:

• Tự động hóa (Automation): Các cẩu STS bán tự động hoặc tự động hoàn toàn đang ngày càng phổ biến, bản chất là để máy móc tự thực hiện những động tác lắp đi lặp lại và con người chỉ can thiệp khi cần ra quyết định hoặc khi cần thiết. Mức độ tự động hóa càng cao thì con người càng ít phải can thiệp vào từng hành động cụ thể và số lượng nhân sự cần thiết có thể giảm xuống tới mức tối đa từ nhiều nhân sự làm việc thành một vài nhân sự quản lý và chịu trách nhiệm. Qua quá trình nghiên cứu và tham gia nhiều triển lãm tancangtech nhận thấy bán tự động là một trong những xu hướng tiềm năng nhất có thể ứng dụng tại thị trường Việt Nam. Việc bán tự động theo nghiên cứu cho thấy có thể tăng năng suất khai thác lên đến 15 – 30 % và tăng đáng kế mức độ an toàn, hạn chế được va chạm có thể xảy ra khi khai thác.

• Vận hành từ xa (Remote Operation): Thay vì ngồi trên cabin cao hàng chục mét, lái cẩu có thể điều khiển được nhiều cẩu khác nhau từ một phòng điều khiển trung tâm tiện nghi, an toàn và được hỗ trợ tầm nhìn bằng hệ thống cam độ phân giải cao đặt ở nhiều góc giúp lái cẩu có thể quan sát, ra quyết định nhanh chóng và chính xác. Thông thường hệ thống này sẽ được tích hợp với hệ thống tự động hóa toàn diện, người vận hành từ xa chỉ chịu trách nhiệm xử lý một số tình huống phát sinh. 

• Thu hồi năng lượng: Các công nghệ tái tạo năng lượng (hãm tái sinh) giúp cẩu STS tiết kiệm tới 20-30% lượng điện tiêu thụ thông qua thu hồi năng lượng từ quá trình hạ container, góp phần tiết kiệm 1 phần chi phí về năng lượng và xây dựng hình ảnh cảng xanh. Đồng thời hệ thống này yêu cầu chi phí đâu tư là thấp nhất, có thể triển khai trực tiếp trên các cẩu hiện có

• Ứng dụng dữ liệu lớn trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa: Ứng dụng dữ liệu lớn trong quá trình sửa chữa, bảo dưỡng. Thu thập dữ liệu trong quá trình vận hành của cẩu để xây dựng kế hoạch bảo trì dự đoán thay vì bảo dưỡng và thay thế vật tư định kỳ giúp giảm thời gian chết của thiết bị và tiết kiệm chi phí vật tư, nhân công nhờ kéo dài thời gian giữa 2 lần thay thế, sửa chữa.

Việc lựa chọn cẩu STS là một bài toán phức hợp, đòi hỏi sự cân bằng giữa yêu cầu vận hành trước mắt và tầm nhìn phát triển trong tương lai. Một hệ thống cẩu được cấu hình đúng đắn với các thông số kỹ thuật phù hợp với cỡ tàu mục tiêu, kết hợp cùng các công nghệ hỗ trợ tiên tiến, sẽ là tài sản vô giá mang lại hiệu suất đỉnh cao và xây dựng và duy trì vị thế dẫn đầu trong mắt các hãng tàu.