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智能码头

智能码头

时间:2020-6-17 0:00:00

12月10日,上海洋山深

水港四期自动化码头开港试生产。这意味着上海建成全球最大的智能集装箱码头。

从高空俯瞰,洋山港犹如一艘乘风破浪的巨轮。如此规模巨大的深水码头每天货运吞吐量惊人,如何做到几乎“空无一人”?中国建最大智能码头将对世界有何影响?记者带你探秘全智能的洋山自动化码头。

早在上世纪90年代初,全球港口排名前20都找不到上海港的名字。而如今,上海港的集装箱吞吐量连续7年排名世界第一。洋山四期开港后,上海港年吞吐量将突破4000万标准箱,等于美国所有港口吞吐量之和,体量达到目前全球港口年吞吐量的十分之一。这个第一绝不简单。

党的十九大报告提出建设“交通强国”。作为洋山港建设的主要力量,中国交建集团从勘察设计,到吹填造地、航道疏浚,以及全自动化港机设备的制造和安装,在技术领域实现了一个又一个突破。

全自动化码头有什么与众不同?

今日开港的洋山四期工程是全球最大的单体全自动化码头和全球综合自动化程度最高的码头。洋山四期全自动化码头的建成和投产标志着中国港口行业在运营模式、技术应用以及装备制造上实现了里程碑式的跨越升级与重大变革。

振华重工承担了全自动化码头的设计研发制造和安装调试任务,提供了全部16台岸桥、88台轨道吊、80台自动化引导小车(AGV)、4台轮胎吊,以及ECS软件系统(设备控制系统)。

这座无人的“魔鬼码头”相对于传统的集装箱码头,最大的特点是实现了码头集装箱装卸、水平运输、堆场装卸环节的全过程智能化的操作。这就意味着整个码头和堆场内将不再有人,不仅岸桥不需要人驾驶,连集装箱卡车也不再需要,直接由自动运行的无人驾驶AGV小车把集装箱运到堆场,堆场的桥吊也是无人操作。原先的码头操作员全部转移到监控室,对着电脑屏幕就能完成全部作业。

在不远的将来,四期全自动化码头将达到40/小时,远超人工码头的作业效率,减少人工70%40/小时是什么概念呢?即便是全国劳模、世界最 优秀的码头操作工人,也无法达到这一效率。此外,自动化码头还能24小时不间断作业,保证操作工人人身安全,工作环境也得到极大改善,而且电力驱动,还环保呢。

那么谁在指挥全自动化码头呢?答案是上港集团自主研发的码头智能生产管理控制系统(TOS系统)和振华重工自主研发的智能控制系统(ECS系统),两者组成了洋山四期码头的大脑神经。这两套系统的研制与应用,让国内全自动化码头真正用上“中国芯”。

振华重工从2002年开始在全球推广自动化码头设备,已为荷兰鹿特丹港、美国长滩岛港、英国利物浦港等全球重要港口的自动化码头提供几乎全部单机设备。2014年,振华重工升级改造了国内首 个自动化码头厦门远海自动化码头开始运营。2015年,振华重工与青岛港携手打造亚洲首 个全自动化码头。目前,意大利VADO码头使用了振华重工研发的自动化码头ECS系统。

偌大码头如何做到几乎“空无一人”?

全智能是洋山自动化码头最大亮点。

——智能“搬运工”自动躲避拥堵。

忙碌而井然有序的码头上,一批穿梭不停的智能“搬运工”格外引人注目,这就是自动引导运输车,也被称为AGV小车。工程师将AGV小车比作“快递小哥”,它配有智能控制系统,可以根据实时交通状况提供最 优路线,遇到运行路线拥堵,系统便会重新规划路线。除了无人驾驶、自动导航、路径优化、主动避障外,AGV小车还能自主诊断故障、监控电量,是工作、生活能够自理的“优秀员工”。

——全天候不间断作业。

AGV小车可以全天候不间断作业,并且能耗很低,粮食是“电”。为了提高“用餐”效率,AGV小车采用整体换电方式,电量不足时,车队管理系统将调度AGV小车自行到换电站换电。

换电站犹如一个“自助餐厅”,整个换电过程为全自动作业,一台AGV小车更换电池只需6分钟,大容量锂电池可以让AGV小车在满电后持续运行8个小时。

——巨型装卸机器人无缝衔接。

一个集装箱从远洋货轮转移到陆路运输需要多个环节,而这一切都由“桥”“台”“吊”组成的“巨型机器人”协同完成。

“桥”是岸桥,它是码头前沿生产装卸的主力军。洋山四期即将投产10台岸桥,最大载荷65吨。其中7台主要用于大型干线船舶作业,起升高度49米,外伸距可达70米,并支持双吊具作业;“台”是岸桥中转平台,在这里安装机械臂和传送装置后,可以对集装箱锁钮进行全自动拆装;“吊”是轨道吊,主要用于堆场作业,与AGV小车和集装箱卡车进行作业交互。

所有操控系统均出自中国企业

洋山自动化码头最大的突破是给中国制造装上了“中国芯”,让国际航运市场看到中国企业在系统研发方面的潜力。

洋山自动化码头的“大脑,”是上海国际港务集团自主研发的全自动化码头智能生产管理控制系统——TOS系统。这是自动化码头得以安全、可靠运行的核心。此外,上海振华重工研发的设备管控系统ECS系统,也应用到洋山码头的作业中。

“20年前,我看到国外的港口实现了堆场的自动化作业,当时就在憧憬,什么时候我们自己的码头也可以这样智能高效。” 上海国际港务(集团)股份有限公司党委书记、董事长陈戌源说:“如今,我们实现了码头整体作业的全自动化。更骄傲的是,所有操控系统的开发研制都是由中国企业完成的。”

2010年至今,上海港已经连续7年保持世界第一大港的地位,积累了丰富的生产和管理经验。“凭借几十年管理经验的积累,通过自身努力,上海港实现了软件系统自主集成。”陈戌源说:“国外很多港口企业和航运公司到洋山四期看了以后,对我们自主开发的系统很感兴趣,希望上海港能够帮助他们实现自动化改造。这意味着上海港将向世界进行技术输出。”

“我们跟踪自动化码头的设备研制已有近十年。过去是给国外自动化码头提供设备,如今不仅能够参与打造国内自动化码头,还能够自主开发设计设备管控系统。这对于中国制造业企业来说是重大突破。”上海振华重工(集团)股份有限公司总裁黄庆丰说。

“无人码头”改变了什么?

洋山自动化码头共建设7个集装箱泊位、集装箱码头岸线总长2350米,设计年通过能力初期为400万标准箱,远期为630万标准箱。依托得天独厚的地理优势、广阔的腹地条件和精细的管理体系,上海港已经成为世界第一大港,为什么还要建造如此大规模的自动化码头?

“上海已经成为国际航运市场的重要枢纽,无论是服务我国进出口贸易,还是推动国际航运市场复苏,推动‘一带一路’沿线国家的经济发展,都将发挥更重要的作用。”陈戌源说。

从港口装卸用“机械抓斗”替代工人肩挑手提,到智能码头实现自动化操作,近年来,码头作业这个曾经的劳动密集型行业,正逐渐转向科技密集型。自动化码头可实现24小时作业,通过远程操控、自动操控,不仅码头效率比过去有质的提升,还能实现二氧化碳排放下降10%以上。

上世纪90年代,自动化码头在国外兴起,引发“机器夺取人的饭碗”争议。但人们逐渐认识到,码头作业是一项繁重且危险的工作,机器将码头工人从繁重的劳动中解脱出来,同时也增加了对操控岗位的需求。目前,国内外重要码头均有新建和改造自动化码头的计划。

“过去,40岁以上的人就难以胜任装卸工作了。现在,操控人员在办公室就能够控制作业,不怕风吹雨淋,年纪大一点不要紧,小姑娘也能胜任。”黄庆丰说。

让港口更绿色、高效,让码头工作更安全、人性化。在科技创新带动下,港航经济未来发展或许将越来越出乎意料。