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“洋山四期超大型自动化集装箱码头”:如何站上世界自动化码头的高峰?

发布日期:2021-06-08 浏览次数: 字号:AAA

2020年度上海市科学技术奖于2021年5月25日重磅揭晓,“洋山四期超大型自动化集装箱码头关键技术研究与应用”荣获科技进步特等奖!这个在习近平总书记2018年新年贺辞中被列为当年国家科技创新和重大工程建设十大捷报之一的项目再次闪亮“出圈”。

循着东海大桥向海洋延伸,巨轮云集之处,星光闪耀。偌大的码头现场空无一人,一个个集装箱被AGV导引车井然有序地自动“派送”,再被红白相间的装卸设备准确无误地吊起和安放——这就是上港集团洋山四期超大型自动化集装箱码头。

“洋山四期超大型自动化集装箱码头关键技术研究与应用”通过在生产管控系统、工程设计、智能装备等方面的创新研究,建成了目前全球单体规模最大、智能化程度最高、拥有完全自主知识产权的洋山四期自动化集装箱码头。自主研发的自动化码头作业管控系统,在全球港口行业首次实现全业务自动化和核心业务智能化,打破国外技术垄断并实现反超。项目社会和经济效益显著,码头生产效率屡创世界纪录,生产作业实现本质安全,劳动环境极大改善,劳动生产率是传统码头的213%,码头作业实现零排放。项目成果已在14个国内外码头中应用,彰显了“中国智造、中国服务、中国品牌”的实力。

 

从“0”到“1”,努力创造更多世界第一

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加速建设世界一流强港,更好地服务国家建设,是习近平总书记一直牵挂的大事,是新时期建设航运强国的重要命题。2018年11月6日,习近平总书记在上海视察时视频连线洋山港四期自动化码头并提出,要有勇创世界一流的志气和勇气,要做就做最好的,努力创造更多世界第一。他希望上海把洋山港建设好、管理好、发展好,加强软环境建设,不断提高港口运营管理能力、综合服务能力,在我国全面扩大开放、共建“一带一路”中发挥更大作用。

近年来,集团积极践行总书记殷殷嘱托,团结进取,不懈努力,服务能级稳步提升,上海港集装箱吞吐量已连续十一年雄踞世界第一,成为全球唯一持续突破4000万标准箱的港口。与此同时,上海港坚持把科技创新作为引领企业发展的第一动力,聚焦科技强港建设,集中力量攻克关键技术,并把自动化集装箱码头作为未来港口发展的主要方向。

洋山深水港是上海国际航运中心的核心港区、“一带一路”的战略节点、长三角一体化高质量发展的重要功能载体。在小洋山建设自动化码头,是增强港口核心能力,适应当今世界港口科技发展趋势的必然选择。集团敢为人先作出建设洋山四期自动化码头的决策,作为科技创新重大工程建设项目,一直得到中央和上海市领导的关心指导和港航界的高度关注。

上港集团以“高可靠、高效率、世界先进水平”为目标,锐意创新,把洋山四期建成全球单体规模最大、智能化程度最高、拥有完全自主知识产权的全自动化集装箱码头,打破国外垄断,并实现技术反超,年吞吐量和作业效率均居世界自动化码头首位。洋山四期的成熟运行是我国港口科技发展新的里程碑,标志着上海国际航运中心代表国家参与国际经济合作与竞争形成了新的“硬核”力量,引领了当今国内外自动化集装箱码头换代式发展的新潮流。

自2017年12月开港以来,洋山四期的规模不断扩大、产能不断释放,一年跃上一个新台阶,2018年达到201万标准箱,2019年实现327万标准箱,2020年突破420万标准箱,实现了初期目标。开港三年多以来,生产管控系统运行稳定,生产效率屡创世界纪录,岸桥最高台时量57.17自然箱/小时,单船平均台时量最高47.33自然箱,昼夜最高吞吐量20823.25TEU。生产作业实现本质安全和零排放,劳动环境极大改善,劳动生产率为传统码头的213%。此外,ITOS智能作业管控系统这个指挥整个码头运作的“大脑”还在不断地迭代升级,以先进性和前瞻性领先于近期最新建设的自动化集装箱码头。洋山深水港四期项目荣获中国港口协会科技进步特等奖1项、一等奖2项;取得发明专利8项,实用新型专利6项,软件著作权14项;发表著作1部,论文65篇;发布行业标准1项,在编行业标准体系1项,地方标准2项,团体标准3项。其成熟运行,标志着我国港口技术和运营模式实现跨越式升级与重大变革,成为上海国际航运中心建设的重大里程碑。

2020年12月10日,集团党委书记、董事长顾金山出席洋山四期开港三周年暨900万箱起吊仪式,并在讲话中指出,洋山四期产能的增加和产量的提升,为上海港巩固提升上海国际航运中心地位、进一步增强服务国家发展战略的能力注入了新的动能,未来,集团将建立并不断完善集互联网、物联网和码头自动化技术为一体的、多边界属性的、系统化的港口生态圈为努力方向,为国际航运中心建设提供重要支撑,更好地服务国家战略,加快同长三角共建辐射全球的航运枢纽,提升整体竞争力和影响力而不懈奋斗。集团党委副书记、总裁严俊,副总裁方怀瑾、王海建等共同见证了洋山四期900万箱起吊的重要时刻。

上港集团勇创一流的决心和雄心可见,从“0”到“1”,已圆满画下句点;从“1”到“N”,未来可期。

 

从“制造”到“智造”,解决“卡脖子”问题

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核心技术不仅要领先,还要保持领先优势,从根本上解决自动化码头技术领域智能化作业管控系统“卡脖子”问题!洋山四期建设中,最大的难点是怎样构建自动化码头“大脑”——智能管控系统(ITOS),它必须具有极高的功能适应性、性能高效性和运营可靠性。作业管控系统外连海运船舶、道路运输、口岸监管,内控计划调度、设备设施各执行与传感单元,覆盖码头作业多场景、全流程,是超大型自动化集装箱码头的“大脑”。

为此,上港集团率先牵头开展自主研发,通过理论研究,构建数据差异量化模型和相关算法,攻克无人设备全域感知、多体协同、多活并发等核心技术,打造了全新的基于流程与数据双驱动的分布式、可配置全域融合协同控制架构和信息交互平台,创新研发了全新的智能作业管控系统(ITOS),解决了作业时空多变、状态不确定导致设备协同难的关键问题,实现了系统与设备设施间海量数据处理动态协同与高效可靠,核心功能与性能全面超越国外产品,能力与效率均居全球自动化码头首位。

百尺竿头,更进一步。在上海市科委的鼎力支持和悉心指导下,上港集团积极牵头承担国家重点研发计划“网络协同制造和智能工厂”重点专项共性关键技术项目,启动实施了“基于大数据驱动的超大型集装箱码头智能化作业管控技术”研发工作。面向超大型自动化集装箱码头装卸、堆存、转运、进出道口等多种作业场景,项目将重点解决基于大数据的码头全域协同优化与智能决策这一关键科学问题,聚焦作业协同智能规划、大数据分析与应用服务、智能管控系统构建等关键技术开展产学研用密切协同攻关,应用大数据、云计算和数字孪生等新一代信息技术,从计划、调度、工艺和过程控制等各方面进一步提升超大型集装箱码头作业管控系统的智能化水平,进一步减少人工干预,优化资源任务匹配,从而突破制约自动化码头效率进一步提升的各类瓶颈,实现港口运营管理能力和综合服务能力的不断提升。预计到2022年,项目将完成我国首个拥有完全自主知识产权的超大型自动化集装箱码头智能操作系统的升级研发,推进码头运营效率再次大幅提升,实现整体桥吊平均台时效率进一步提升10%以上、单体码头年吞吐能力进一步提升50%以上、作业人员减少70%以上。

 

从“稳吊装”到“防沉降”,打磨每一个细节

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除了智能管控系统,创新火花也闪耀在洋山四期码头设计和设备制造等方面。

首创轨道吊双箱装卸、桥吊双起升双吊具作业、多种轨道吊柔性混合布局的全新自动化操作技术。自动化设备需要精确地吊起集装箱,需要解决船舶摇晃导致的船上集装箱对位变化,以及气候风向等原因导致的吊具摇晃等难题。为此项目组创新研发了前后任务物理三维特征AI感知、设备高精度自动扭摆控制等技术,以达到箱姿箱位实时感知、吊具状态精确控制的效果,提升码头运营效率约20%,满足了大规模枢纽型码头多种作业状态高效运作的实际需求。

创新使用自动化码头道路堆场沉降控制技术。为解决洋山地区不均匀深厚软土地基条件下堆场建设工程复杂、变形控制难的问题,创新提出深厚软土地基—轨道基础—轨道协同设计方法,研发了堆场双重可调式轨道基础和新型轨枕结构,在有效解决地基问题的同时,还显著节约了工期和投资。

 

从“洋山工程”到“洋山精神”,唱响新时代奋斗强音

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洋山四期从前期孕育时被寄予厚望,到建成开港后的不负众望,这来自于习近平新时代中国特色社会主义思想指引,这来自于集团上下众志成城英勇奋战,这也来自于赓续“不辱使命、艰苦创业、求真务实、勇创一流”洋山精神的建设者、管理者、经营者群体的努力奋斗。

来自集团、机关部室及海勃、尚东、指挥部、同盛、瑞祥等单位的方怀瑾、张斌、黄秀松、黄桁、秦涛、柳长满、罗文斌、周亚平、王施恩、丁益华、杨楣、孙金余、王黎明、陈迪茂、张传捷、许力、吴庆飞等人组成了项目团队的核心。他们牢牢把握住港口变革发展的时机,始终保持艰苦奋斗的昂扬精神,战胜一切艰难险阻,把洋山四期建设好、管理好、发展好。

为什么他们可以想法设法克服一切困难?因为他们在用奋斗续写新时代的“洋山精神”。在建设中,在项目核心团队的带领下,他们用2年的时间就完成了国外团队需要5年才能实现的重大突破,用事实向世界证明了中国速度!有些人曾为了优化设计方案,时常面红耳赤激烈争论;有些人曾为了攻克一个难题,挑灯夜战、废寝忘食;还有些人经历了整整4个多月的摸索和努力,迎来了设备联调第一条路测试贯通的欣喜……

洋山工程孕育了“洋山精神”,“洋山精神”推动了洋山高质量发展并极大丰富了上海港人的精神品格。不辱使命、艰苦创业、求真务实、勇创一流——“洋山精神”内涵在新时代迸发出新的生命力,激励着项目团队汲取真理的力量、创新的力量、奋进的力量,推动着洋山四期全体员工克难奋进、真抓实干、继续奋斗,为加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局作出新贡献。



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