2017年12月10日上午,洋山深水港四期自動化碼頭開港試運行。這座全球最大、最先進的全自動化碼頭的運行,標志著我國港口行業在運營模式和技術應用上實現了里程碑式的跨越升級與重大變革,更為上海進一步鞏固港口貨物吞吐能力世界第一地位、加速躋身世界航運中心前列注入全新動力,也向世界展示我國港口建設已由“建”造向“智”造挺進。
洋山港自動化碼頭建在總面積8平方千米的東海人工島上,通過東海跨海大橋與上海市區相連。這個智能化碼頭共有16臺橋吊、88臺軌道吊和80臺自動引導運輸車,可同時對7艘集裝箱船進行裝卸。港區內,一排排紅色或紅白相間的大型橋吊和軌道吊依次排開,伸展出巨型長臂把一個個集裝箱卸裝到深藍色的自動引導運輸車上。運輸車有條不紊地穿插于各種吊裝機械之間,將不同的集裝箱分別運送到指定位置。不遠處,形似火炬的中央控制塔十分顯眼,它是整個港區的標志性建筑和運行中心。偌大的碼頭現場,如此緊張繁忙的運作,卻看不到一個人影,簡直就是一個“魔幻碼頭”。
這種智能化碼頭不僅免去人的操作,包括橋吊和軌道吊的操控、堆場作業和水平運輸都不需人的干預,而且提高作業效率達30%,并能24小時不間斷工作。
洋山港無人碼頭的奧秘就在于使用了我國自主研發的全自動化碼頭智能生產管理控制系統和智能控制系統,兩者組成了自動化碼頭的“大腦”與“神經”。它們被譽為“中國芯”。
作為“大腦”的智能生產管理控制系統,覆蓋自動化碼頭全部業務環節,銜接上海港的各大數據信息平臺,并提供智能生產計劃模塊和實時作業調度系統,以及自動監控調整的過程控制系統。而智能控制系統則類似“神經”,用以取代傳統設備的操作人員,給港口設備賦予智能化。實際上,智能控制系統就是個操控機械設備的機器人。我們可以看到,這種智能機器人將集裝箱運輸車變成靈活自如、準確高效的自動引導運輸車,把場橋起重機變成能自動將集裝箱裝卸到堆場的智能化橋吊。這種“大腦”和“神經”有機地協調和密切配合, 才能實現整個碼頭自動高效的智能化運作。

通過智能“大腦”,自動引導運輸車可以自定行車路線,有效規避碰撞和路徑優化,并具有自我故障診斷、自我電量監控等功能。為了配合自動引導運輸車自動化運行,洋山港四期碼頭地下預先埋藏著6萬多根磁釘,以便自動引導運輸車感知自身位置,從而準確行駛定位。借助于無線通信、自動調度與精密定位系統以及地下敷設磁釘的引導,使自動引導運輸車能在繁忙的碼頭上穿梭自如,準確到達指定位置。
橋吊是自動化碼頭用以裝卸集裝箱的專用設備。在中轉平臺安裝智能機械臂和傳送裝置后,還可以全自動拆裝為避免集裝箱在運輸過程中海損而裝置的鎖銷,而所用的就是我國自主研發的鎖銷拆卸裝置。
軌道吊主要用于堆場作業。洋山港自動化碼頭采用自動堆箱技術,裝在小車上的激光攝像頭實時掃描,使軌道吊精準平穩地抓放集裝箱。
自動化碼頭繁忙有序的作業現場空無一人,那人到哪里去了?在高高的中央控制塔內,軌道吊遠程操作員們緊盯著眼前的4塊電子屏幕,監控著整個作業流程。這些操作員的工作就像玩大型游戲機一樣,除了屏幕就是鼠標與操縱桿。由于自動化碼頭的正常作業流程不需要人為干預,他們的工作只是在出現問題和發生意外情況時進行監督處理,而這些異常情況只要幾秒鐘就可確認。另外,他們還可同時監控整個碼頭所有橋吊作業。
洋山港自動化碼頭的岸線長達2350米,但其全部工作人員僅為260人,工作人員數量是傳統碼頭人員數量的25%左右,而遠景規劃僅需9個人。因此,自動化碼頭不僅提高了工作效率, 而且大大降低了人力成本。
洋山港四期自動化碼頭在規劃伊始,就以智慧港口、綠色港口、科技港口、效率港口作為建造的標準和規范并為此大膽采用了全自動化集裝箱建設方案,以實現碼頭作業從傳統勞動密集型轉向自動化、智能化的現代新型碼頭。在目前全球已建成和正在建設的40余座自動化碼頭中,首創多元化堆場作業交互模式。而集裝箱運輸車的電力驅動技術、第二代港口岸基供電、太陽能輔助供熱等創新技術的應用,為洋山港自動化碼頭建成零排放的“綠色碼頭”夯實了堅實基礎。
從2014年開始建設,洋山港歷經三年時間就建成了世界一流水平的全自動化碼頭。這座智能化碼頭設計年通過能力初期為400萬標準箱,遠期為630萬標準箱。洋山港的集裝箱吞吐量占到上海港的40%以上,是上海成為國際航運中心的重要支撐點。洋山港自動化碼頭的開港將助推上海港集裝箱年吞吐量突破4000萬標準箱,相當于美國所有港口吞吐量之和,體量達到目前全球港口年吞吐量的十分之一。
按照規劃,洋山港自動化碼頭最終將配置26臺橋吊、120臺軌道吊、130臺自動引導運輸車。規模如此之大的自動化碼頭一次性建成投運,這在世界上是史無前例的。
在洋山港自動化碼頭建造之前,我國就成功打造了國內首個自動化碼頭項目—廈門遠海港。此后,又陸續建造了青島港、舟山港、洋山港、唐山港、意大利VADO港等自動化碼頭項目。其中,青島自動化港口是世界上第一個5G智能全自動化碼頭,也是全球卸貨速度最快的碼頭。另外,目前我國已成為世界上最大的港機設備制造國家。(崔金泰)