洋山四期:国产“大脑”“神经”操控码头作业

昨天上午,洋山四期自动化码头开港试生产,第一箱集装箱启运。本报记者赵立荣摄

■本报记者 张晓鸣

巨大的集装箱被轻轻抓起又放下,无人驾驶的电动车辆来回运送……远程控制室里的工作人员只要轻点鼠标,就能实现对码头装卸作业的操控———昨天开港试生产的洋山四期自动化码头,呈现的是这样一幅画面。

洋山四期位于东海大桥以南,地处整个洋山深水港的最西侧,依托颗珠山岛及大、小乌龟岛围海填筑形成,总用地面积223万平方米,码头前沿自然水深大部分在11至15米。洋山四期共建设七个集装箱泊位、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。放眼全球,规模如此之大的自动化码头一次性建成投运是史无前例的。

智能导引车实现无人驾驶

最近无人驾驶技术在网上很火,但其实洋山四期已经用上了。

记者在现场看到,整个码头和堆场内不再有人,不仅岸桥不需要人驾驶,连集装箱卡车也不再需要,直接由无人驾驶的自动导引车(AGV)把集装箱运到堆场。原先的码头操作员全部转移到控制室,对着电脑屏幕就能完成全部作业。

负责运营的上港集团尚东分公司总经理柳长满告诉记者,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,洋山四期首批投产十台岸桥,其中七台主要用于大型干线船舶作业;“台”是岸桥中转平台,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,首批40台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。

柳长满点出了四期工程与之前相比最为直观的不同:“可以看到,四期集装箱的放置方向与之前不同,以前是平行于海岸线的,现在垂直于海岸线,这是为了方便AGV自动装卸。”

昨天,50台AGV投入开港试生产,根据规划,洋山四期最终将配置26台桥吊、120台轨道吊、130台AGV。据介绍,这些AGV除了无人驾驶、自动导航、路径优化、主动避障外,还支持自我故障诊断、自我电量监控等功能。通过无线通讯设备、自动调度系统和地面上敷设的6万多个磁钉引导,AGV可以在繁忙的码头现场平稳、安全、自如地穿梭,并通过精密的定位准确到达指定停车位置。

全自动化码头用上“中国芯”

从2014年底开工到2017年底开港,只用了短短三年时间,一个世界一流水平的码头出现在世人眼前。洋山的崛起,离不开中国制造的强大支撑。“我们完全拥有自主知识产权。”交通运输部总工程师姜明宝自豪地表示。

洋山自动化码头采用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。两者组成了这个全新码头的“大脑”与“神经”。这两套系统的研制与应用,让国内全自动化码头第一次用上“中国芯”。

TOS系统覆盖自动化码头全部业务环节,衔接上海港的各大数据信息平台;提供智能的生产计划模块、实时作业调度系统及自动监控调整的过程控制系统。结合洋山四期装卸设备的实际特点,研发人员创新研发了指令调度架构平台,通过设备调度模块与协同过程控制系统,高效率地组织码头现场生产。而相比其他品牌的同类系统,TOS最大的优势在于可以实现桥吊边装边卸作业。

“十年多来,振华重工为洋山港前三期工程提供了主要设备,过去我们提供的只是传统硬件,而这次,我们承担了智能化硬件和软件系统的研制任务。”振华重工方面介绍,洋山四期工程,将是企业从传统制造向智能制造转型的代表作。

零排放的“绿色码头”

随着国家发展模式的转变,建设“资源节约型、环境友好型”的绿色港口势在必行。

洋山四期使用的三大装卸机种———桥吊、轨道吊、AGV均采用电力驱动,码头装卸、水平运输及堆场装卸环节完全解决了尾气排放问题,环境噪音也大大降低。

比如,大容量锂电池的使用让AGV在满电后可以持续运行八小时;换电和充电同样实现了自动化,通过电池换电站内的换电机器人,只需六分钟即可为一台AGV完成一次电池更换。

与此同时,装卸行程的优化以及能量反馈技术的大量采用,也将进一步降低码头的能耗指标。洋山四期的装卸生产设计可比能源综合单耗仅为1.58吨标煤/万吨吞吐量,达到国内先进水平。第二代港口船舶岸基供电、节能新光源、水网系统远程度数流量计、办公建筑区域电能监控系统、太阳能辅助供热等技术的应用,使洋山四期的能源利用效率迈上新台阶。

洋山四期的建成开港,是上海港发展的新起点。上港集团表示,实现码头智能化运营,并大规模复制推广,是下阶段更高的目标。今后将致力于建立集互联网、物联网和码头自动化技术为一体的系统化港口生态圈。

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