總長2350米的集裝箱碼頭岸線遠(yuǎn)遠(yuǎn)地向東延伸，高聳的橋吊在軌道上默默滑行著，隨后揮舞巨臂，裝卸數(shù)以萬計的集裝箱，精度達(dá)毫米級；100多臺軌道吊在堆場上運(yùn)轉(zhuǎn)自如，百余臺自動導(dǎo)引車來回穿梭.....

當(dāng)無人駕駛、自動導(dǎo)航、路徑優(yōu)化、主動避障等當(dāng)今最前沿技術(shù)匯聚于洋山四期，這里也成為了全球規(guī)模最大、智能化程度最高、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動化集裝箱碼頭。

在5月25日公布的2020年度上海市科學(xué)技術(shù)獎榜單中，“洋山四期超大型自動化集裝箱碼頭關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”被授予科技進(jìn)步獎特等獎。

這座擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動化集裝箱碼頭，打破國外壟斷并實現(xiàn)技術(shù)反超，年吞吐量和作業(yè)效率均居世界自動化碼頭首位。

洋山四期的成熟運(yùn)行是我國港口科技發(fā)展的新里程碑，凝聚著屬于“中國制造”的智慧，也標(biāo)志著上海國際航運(yùn)中心代表國家參與國際經(jīng)濟(jì)合作與競爭形成了新的“硬核”力量。

中國創(chuàng)“智慧大腦”

從“分級分層”到“全域融合”

碼頭生產(chǎn)效率屢創(chuàng)世界紀(jì)錄

“過往的自動化碼頭操控系統(tǒng)，采用主從式分級分層管控模式，制約了碼頭整體運(yùn)營效率的提升，而洋山四期碼頭則攻克了無人設(shè)備全域感知、多體協(xié)同、多活并發(fā)等核心技術(shù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)與設(shè)備設(shè)施間海量數(shù)據(jù)處理動態(tài)協(xié)同與高效可靠，核心功能與性能全面超越國外產(chǎn)品，能力與效率均居全球自動化碼頭首位。”站在以蔚藍(lán)天空和鮮紅塔吊為背景的洋山四期觀景臺上，上海國際港務(wù)（集團(tuán)）股份有限公司副總裁方懷瑾自豪地說。

“全自動化”無疑是這座碼頭最閃亮的標(biāo)簽。但要達(dá)成就需要構(gòu)建 “最強(qiáng)大腦”，因為超大型集裝箱運(yùn)輸，需要極高的功能適應(yīng)性，并覆蓋碼頭作業(yè)的多場景、全流程。

回憶起系統(tǒng)研發(fā)初期，上港集團(tuán)技術(shù)中心主任、四期碼頭管控軟件總設(shè)計師黃秀松仍感慨萬千，由于當(dāng)時國內(nèi)尚無先進(jìn)案例可供參考，他們曾有過用國外軟件的打算，“通過一年認(rèn)證，憑借著20多年碼頭實戰(zhàn)經(jīng)驗，我們決定自己研發(fā)。”

上港集團(tuán)牽頭，一場自主研發(fā)攻關(guān)全面展開：分析數(shù)據(jù)、研發(fā)程序、反復(fù)試錯……最終一套全新系統(tǒng)——智能管控系統(tǒng)（ITOS）誕生，從各大機(jī)種的協(xié)調(diào)性，到機(jī)械動作的有效性，均已實現(xiàn)突破，‘邊裝邊卸’等功能，國外廠商的軟件都做不到。

“橋吊動作麻利，軌道吊等速度也要跟上，就需要精準(zhǔn)計算，整個生產(chǎn)過程中作業(yè)的計劃都是由計算機(jī)來自動完成。”黃秀松說。

自2017年12月開港以來，洋山四期規(guī)模不斷擴(kuò)大、產(chǎn)能不斷釋放，一年躍上一個新臺階，2020年突破420萬標(biāo)準(zhǔn)箱，實現(xiàn)了該碼頭建設(shè)的初期目標(biāo)。生產(chǎn)效率也屢創(chuàng)世界紀(jì)錄：岸橋最高臺時量57.4自然箱，單船平均臺時量最高47.3自然箱，晝夜吞吐量20823.25TEU。生產(chǎn)作業(yè)實現(xiàn)本質(zhì)安全和零排放，勞動環(huán)境極大改善，勞動生產(chǎn)率為傳統(tǒng)碼頭的213%。

“大腦”迭代升級

洋山四期吞吐量有望突破600萬標(biāo)準(zhǔn)箱

自動化碼頭，不僅指大型機(jī)械“自動”，還包括后臺管理控制系統(tǒng)的“自動”。在洋山四期集裝箱岸橋遠(yuǎn)程操控臺工作室內(nèi)，小布看到了唯一的“人工干預(yù)“。

上港集團(tuán)尚東分公司副總經(jīng)理孫金余指著其中一臺操控臺說，把集裝箱從船上抓上來放到岸上的中轉(zhuǎn)平臺，如果因風(fēng)向等原因，發(fā)生絲毫的差錯，系統(tǒng)就會立刻提醒，“整個四期碼頭，只有這里需要人工的介入去微調(diào)，一臺操作臺可以控制2到3個橋吊。”

與目前世界上最新建設(shè)的自動化集裝箱碼頭相比，洋山四期在規(guī)模和智能化程度上保持著先進(jìn)性，但即便如此，指揮整個碼頭運(yùn)作的“大腦”還在不斷地迭代升級。

據(jù)方懷瑾介紹，在上海市科委的支持和指導(dǎo)下，上港集團(tuán)積極牽頭，承擔(dān)國家重點研發(fā)計劃“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造和智能工廠”重點專項共性關(guān)鍵技術(shù)項目，啟動實施了“基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動的超大型集裝箱碼頭智能化作業(yè)管控技術(shù)”研發(fā)工作。

面向超大型自動化集裝箱碼頭裝卸、堆存、轉(zhuǎn)運(yùn)、進(jìn)出道口等多種作業(yè)場景，項目將重點解決基于大數(shù)據(jù)的碼頭全域協(xié)同優(yōu)化與智能決策這一關(guān)鍵科學(xué)問題，進(jìn)一步融入大數(shù)據(jù)、云計算和數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)，從計劃、調(diào)度、工藝和過程控制等各方面進(jìn)一步提升超大型集裝箱碼頭作業(yè)管控系統(tǒng)的智能化水平，進(jìn)一步減少人工干預(yù)。

預(yù)計到2022年，項目將完成我國首個擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的超大型自動化集裝箱碼頭智能操作系統(tǒng)的升級研發(fā)，推進(jìn)碼頭運(yùn)營效率再次大幅提升，實現(xiàn)整體橋吊平均臺時效率進(jìn)一步提升10%以上、單體碼頭年吞吐能力進(jìn)一步提升50%以上。

“這意味著，明年洋山四期吞吐量有望突破600萬標(biāo)準(zhǔn)箱，”方懷瑾說，“洋山四期的建設(shè)，對開創(chuàng)及完善中國版的超大型自動化碼頭管控新模式、打破國外軟件在自動化碼頭管理系統(tǒng)上的壟斷、實現(xiàn)我國智慧港口核心關(guān)鍵技術(shù)的自主化均具有十分重要的意義。”

據(jù)悉，“洋山四期超大型自動化集裝箱碼頭關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項目成果已在14個國內(nèi)外碼頭中得到應(yīng)用，彰顯了“中國大腦、中國智造、中國服務(wù)”的實力。