港口智能化，是推動現(xiàn)代物流及高能級國際航運(yùn)服務(wù)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，也是未來港口建設(shè)和升級迭代的必由之路。
雖然起步較晚，但目前我國港口的智能化水平領(lǐng)跑全球之勢已現(xiàn)，并形成了新建碼頭和傳統(tǒng)碼頭改造齊頭并進(jìn)、多種技術(shù)路線并舉的發(fā)展道路。其中，東南沿海的廈門港異彩獨(dú)具——建成全國首個(gè)自動化碼頭、完成全國首個(gè)傳統(tǒng)集裝箱碼頭全智能化改造項(xiàng)目、入圍交通運(yùn)輸部智慧港口示范工程、獲評亞太綠色港口、榮膺首批中國智慧港口稱號……廈門港智慧綠色港口建設(shè)已走在全國前列。
7月，記者走進(jìn)廈門港，以中國智慧港口海潤碼頭、亞太綠色港口遠(yuǎn)海碼頭為窗口，一探究竟。
橋吊遠(yuǎn)控，碼頭變“聰明”
7月13日15點(diǎn)，廈門海滄港區(qū)晴空萬里，海天一色。廈門集裝箱碼頭集團(tuán)下屬的海潤碼頭現(xiàn)場，智能化、自動化的橋吊、龍門吊林立，無人駕駛的IGV（自動駕駛集卡）、有人駕駛集卡來回穿梭，各司其職，互不干擾。泊位上，一艘來自MSC（地中海航運(yùn)）的集裝箱貨輪正在裝卸。其間，輪船關(guān)掉了輔助柴油發(fā)電機(jī)，連通高壓船舶岸電系統(tǒng)維持正常運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)靠泊期間“零排放”。
岸邊80米高的橋吊將吊具放下，將集裝箱從巨輪上平穩(wěn)吊起，越過船舷精準(zhǔn)落在自動駕駛集卡上，集裝箱隨后被運(yùn)往堆場。流暢的動作，絲毫看不出橋吊駕駛室里沒有人。
兩公里外，位于海潤碼頭大廈15層的遠(yuǎn)程控制室里，司機(jī)吳文峰面對6個(gè)顯示屏，熟練地通過操縱桿與按鍵，掌控著吊具的移動與起降。
兩年前，他的工作一線還在離地44米高的橋吊駕駛室中，每天操作設(shè)備要保持90度向下看的姿勢，吃喝拉撒都在那方寸之間。
“在40多米高空，要控制吊具對上火柴盒大小的集裝箱鎖孔，基本靠的是眼力與經(jīng)驗(yàn)。由于作業(yè)艱苦與高度緊張，有些司機(jī)40歲左右就會因職業(yè)病轉(zhuǎn)崗?！眳俏姆逭f，他這樣工作了24年，開過10多種型號橋吊。
就在臨近40歲要轉(zhuǎn)崗時(shí)，他接到了新任務(wù)——與來自上海振華重工的工程師一起，探索傳統(tǒng)橋吊的智能化改造。
2020年7月，廈門港海潤碼頭投資3.38億元，在全國率先實(shí)施傳統(tǒng)集裝箱碼頭全智能化改造工程，涵蓋港口裝卸及運(yùn)輸裝備、碼頭生產(chǎn)操作系統(tǒng)、信息化基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)及信息安全等方面，其中橋吊是智能化改造的重點(diǎn)之一。
“改善橋吊司機(jī)的工作環(huán)境，提升作業(yè)安全與人才隊(duì)伍建設(shè)，是開啟智慧化建設(shè)的主要考量因素之一?！睆B門集裝箱碼頭集團(tuán)副總經(jīng)理李美貞告訴記者，因職業(yè)病高發(fā)、職業(yè)生涯短，招工越來越難，因此橋吊、龍門吊的自動化改造成為首要的需求。
“我們?yōu)闃虻跫友b了激光掃描儀、傳感器、吊具防撞系統(tǒng)、探頭等，就像安上了多只可近距離觀察物件的眼睛，橋吊成了一個(gè)能夠完成自主安全避障作業(yè)任務(wù)的機(jī)器人?！眳俏姆逭f道，經(jīng)過近8個(gè)月攻關(guān)，他們才完成了試驗(yàn)改造任務(wù)。
此后，海潤碼頭的8臺橋吊、22臺龍門吊全部進(jìn)行智能化改造，應(yīng)用橋吊遠(yuǎn)程操控、智能理貨、集卡智能導(dǎo)引等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船舶裝卸智能化；應(yīng)用RTG（輪胎式龍門吊）自動操控等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)堆場裝卸自動化。
吳文峰說，智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)讓裝卸設(shè)備的安全性和效率越來越高。比如，現(xiàn)在岸橋可以主動檢測集裝箱型，根據(jù)箱型對吊具姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，確保精準(zhǔn)、穩(wěn)固抓箱；RTG可以實(shí)現(xiàn)輪胎吊軌跡自動糾偏、智能防撞、精準(zhǔn)停車，提升了堆場集裝箱裝卸效率；安裝在龍門吊大車門腿上的攝像頭，支持大車防撞、定位糾偏、來車信息識別等功能……
“有先進(jìn)技術(shù)支撐，更多年輕人可以彌補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)不足，快速上手?！眳俏姆迦缃褚咽撬緳C(jī)們的“教頭”，他介紹說，原先因特殊作業(yè)條件沒有女司機(jī)，現(xiàn)在公司有了8名優(yōu)秀的橋吊女司機(jī)。
智能化也帶來了降本增效。“一名司機(jī)可以管理4~5臺龍門吊，人力成本大大下降?！崩蠲镭懻f，新裝卸效率不低于純?nèi)斯?，并在不斷上升中。?shù)據(jù)顯示，廈門港以平均在港時(shí)間1.35天的綜合效率、平均在泊時(shí)間1.05天的裝卸作業(yè)效率，分別排名全球第3、第4位，表現(xiàn)不俗。
自主研發(fā)，不再受制于人
自動駕駛是碼頭智能化改造的又一重點(diǎn)。距離海潤碼頭不遠(yuǎn)處的廈門遠(yuǎn)海集裝箱碼頭，在中國港口自動化智能化進(jìn)程中寫下濃墨重彩的一筆。
早在2016年，全球首個(gè)“第四代自動化碼頭”在遠(yuǎn)海建成并投入商用。
20世紀(jì)90年代，自動化碼頭在荷蘭橫空出世。從第一代集裝箱裝卸實(shí)現(xiàn)垂直自動化，到第二代、第三代逐步啟用AGV（無人導(dǎo)引運(yùn)輸車），實(shí)現(xiàn)水平自動化運(yùn)輸。第四代自動化碼頭，則在智能化和綠色低碳上全面進(jìn)步。
作為全國港口的“試驗(yàn)田”，遠(yuǎn)海碼頭取得了31項(xiàng)專利，突破性地攻克了AGV磁釘導(dǎo)航、橋吊遠(yuǎn)程控制等關(guān)鍵難題，傳統(tǒng)集裝箱碼頭的主要功能，如集裝箱裝卸、堆存等，均由計(jì)算機(jī)控制操作列自動化設(shè)備完成，實(shí)現(xiàn)真正意義上的無人化全自動化碼頭。
廈門遠(yuǎn)海對全國甚至全球集裝箱碼頭的發(fā)展進(jìn)步，具有里程碑式的意義。
“廈門港區(qū)泊位集中，增量無法擴(kuò)大?！睆B門市港口管理黨組成員、一級調(diào)研員林德清表示，在此特點(diǎn)下進(jìn)行存量改造，不同于“全部新建”，一邊生產(chǎn)，一邊改造，廈門港傳統(tǒng)集裝箱碼頭的自動化之路有別于國內(nèi)其他大港。
2020年以來，得益于人工智能、大數(shù)據(jù)、5G、北斗、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)發(fā)展，更先進(jìn)的IGV進(jìn)行平面自動運(yùn)輸，以遠(yuǎn)海和海潤碼頭為代表的廈門港，進(jìn)一步推動碼頭從自動化走向智能化。
“AGV需要在場地上鋪設(shè)磁釘，在固定路線中行走，路線長且成本較高，更加適合新建，我們需要尋找更適合廈門港口實(shí)際的道路?！崩蠲镭懻f，在碼頭生產(chǎn)不停工、無物理隔離的開放場地中，IGV顯示出高度的靈活性。它們借助北斗厘米級高精度定位，加以5G網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)時(shí)接收并精準(zhǔn)執(zhí)行運(yùn)輸指令，同時(shí)根據(jù)周邊環(huán)境自動做出微調(diào)、避讓等動作，安全穿行于碼頭堆場之中，實(shí)現(xiàn)了自動駕駛集卡、有人駕駛集卡的安全高效混合運(yùn)行。
應(yīng)用無人駕駛、定位、導(dǎo)航技術(shù)，海潤碼頭實(shí)現(xiàn)了平面運(yùn)輸內(nèi)拖車無人化、外拖車引導(dǎo)自動化。遠(yuǎn)海碼頭以自動化碼頭技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心為依托，推動包括北斗高精定位與多傳感融合、基于5G的港機(jī)遠(yuǎn)控改造等關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)性提升，制定了港口無人駕駛集裝箱車的標(biāo)準(zhǔn)。
如果說碼頭機(jī)械、運(yùn)輸設(shè)備是“手腳”，那么智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)就是港口的“超級大腦”，5G專網(wǎng)就是連接二者的“神經(jīng)系統(tǒng)”。
具有大帶寬、低時(shí)延、廣聯(lián)接三種特性的5G網(wǎng)絡(luò)，與聯(lián)接設(shè)備眾多、傳送任務(wù)復(fù)雜的龍門吊遠(yuǎn)程控制，乃至智慧港口需求高度契合。
海潤碼頭與中國電信合作，搭建了全國首個(gè)物理隔離工業(yè)控制級5G專網(wǎng)。遠(yuǎn)海碼頭則與中國移動合作實(shí)現(xiàn)了5G高中低頻立體組網(wǎng)。
在開發(fā)“超級大腦”上，海潤的智能化改造進(jìn)程還凸顯出更為深刻的意義——他們自主研發(fā)、自主創(chuàng)新和自主生產(chǎn)了智能碼頭操作系統(tǒng)“iTOS”，改變了“大腦”受制于人的局面。
“此前，采用國外先進(jìn)的港口管理系統(tǒng)是我國大多數(shù)港口的選擇。但沒有自己的知識產(chǎn)權(quán)，不僅升級受限，更無法適應(yīng)智能化升級過程中的本土需求。”李美貞表示，開發(fā)國產(chǎn)管理系統(tǒng)，是現(xiàn)實(shí)所迫，更是未來所向。
2021年4月，他們與上海港合作成立了廈門智圖思科技有限公司，專注于研發(fā)國產(chǎn)港口生產(chǎn)管理系統(tǒng)。
經(jīng)過一年多研發(fā)，“iTOS”系統(tǒng)出爐。2022年1月，雙系統(tǒng)并行，3月局部上線，11月整體上線。
通過“iTOS”，海潤碼頭的作業(yè)指令發(fā)布、集裝箱裝卸、平面運(yùn)輸、堆場作業(yè)等多環(huán)節(jié)，都可用智能化統(tǒng)領(lǐng)、串聯(lián)，并與集裝箱智慧物流平臺對接，將碼頭操作管理智能延伸至集裝箱全物流鏈?！八罱烁现袊劭诘娜录夹g(shù)架構(gòu)，支持優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)對工藝流程的改善優(yōu)化。”李美貞說，更為未來碼頭升級開發(fā)留下了空間，讓中國人擁有了掌握在自己手中的主動權(quán)。
智慧“大腦”與“肢體”連通，2022年1月，海潤全智能化改造項(xiàng)目試投產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示，提升改造后的海潤碼頭整體綜合成本顯著下降，綜合作業(yè)效率提高10%。
李美貞表示，繼海潤碼頭之后，集裝箱公司旗下的其他碼頭也已經(jīng)陸續(xù)開始上線該系統(tǒng)。“未來，依托該系統(tǒng)的可塑性和延展性，廈門港集裝箱業(yè)務(wù)的核心港區(qū)還有望實(shí)現(xiàn)所有中控指揮平臺串聯(lián)，進(jìn)一步提高一體化運(yùn)營效率。”她說，這或?qū)闃I(yè)界提供更成熟、可復(fù)制、可借鑒的“廈門港方案”。
綠色轉(zhuǎn)型，港口更低碳
傳統(tǒng)碼頭全流程智能化改造并非一蹴而就。對智慧港口的“創(chuàng)新深水區(qū)”，廈門港還在不斷探索。
在海潤碼頭的許多智能化模塊中，可以看到福建電子口岸股份有限公司的身影。
近日，世界最大咖啡輸出港——巴西桑托斯港正在進(jìn)行8臺套集卡防吊起系統(tǒng)的升級改造，為桑托斯港生產(chǎn)運(yùn)營更加安全高效提供“智慧”依托。該智能化改造項(xiàng)目的技術(shù)支持同樣來自福建電子口岸股份有限公司。
這家于2019年成立的新興科技企業(yè)，隸屬于廈門港務(wù)控股集團(tuán)。2021年，公司創(chuàng)立“海睿未來”品牌，專注集人工智能領(lǐng)域算法研究、軟硬件集成為一體的科技創(chuàng)新，為港口提供安全作業(yè)生產(chǎn)、工藝流程改善、機(jī)器視覺自動化應(yīng)用和AI運(yùn)籌調(diào)度等一系列智能化整體解決方案。
公司副總經(jīng)理劉鍵濤介紹說，集裝箱碼頭生產(chǎn)作業(yè)流程多樣，裝卸船業(yè)務(wù)涉及方方面面，作業(yè)規(guī)則十分靈活。面對多變的業(yè)務(wù)規(guī)則邏輯，只有深刻理解并親身參與整個(gè)業(yè)務(wù)流程，才能更好地理解業(yè)務(wù)的痛點(diǎn)難點(diǎn)，從而有效智能化改造。擁有經(jīng)驗(yàn)豐富的港口運(yùn)營老將和朝氣蓬勃的人工智能團(tuán)隊(duì)，“海睿未來”在傳統(tǒng)港口的智能化改造上擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。
“我們的改造方案具備低成本、高效率、輕影響、高彈性、易維護(hù)等優(yōu)勢，同時(shí)支持國產(chǎn)化適配和遠(yuǎn)程OTA升級。設(shè)備的智能化改造，既可以對單個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，例如大車防撞、定位糾偏、集卡定位等等，也可以對設(shè)備整機(jī)進(jìn)行全自動化改造。這種靈活的港口智能化方案，可對碼頭上每一個(gè)單獨(dú)的整機(jī)設(shè)備進(jìn)行改造，碼頭可以單獨(dú)選擇閘口或龍門吊等某一類設(shè)備進(jìn)行自動化改造，也可以由點(diǎn)及面，陸續(xù)實(shí)現(xiàn)碼頭整體的自動化升級?！彼f，“零售”式改造，投資小、見效快、可復(fù)制推廣，是傳統(tǒng)碼頭升級的好選擇。
不僅廈門，在寧波、天津、廣州等地，“海睿未來”已經(jīng)參與到國內(nèi)大港的智慧化進(jìn)程。在不斷完善、實(shí)踐驗(yàn)證中，它的智慧港口方案更是揚(yáng)帆出海，銷往巴西、印尼、美國?！澳壳罢c和記黃埔、馬士基等國際航運(yùn)龍頭企業(yè)洽談合作方案?！眲㈡I濤說道。
傳統(tǒng)碼頭轉(zhuǎn)型升級與綠色生態(tài)港口建設(shè)，在廈門始終并轡而行。海潤碼頭獲評中國智慧港口、四星級中國綠色港口、亞太綠色港口，遠(yuǎn)海碼頭也蟬聯(lián)亞太綠色港口稱號。
“積極貫徹落實(shí)國家綠色交通發(fā)展戰(zhàn)略，推動港口節(jié)能減排與綠色發(fā)展?！绷值虑褰榻B說，作為我國首批十個(gè)低碳交通運(yùn)輸體系建設(shè)試點(diǎn)城市之一，廈門不斷加快低碳港口建設(shè)，通過制定《廈門港低碳發(fā)展行動方案》、岸電建設(shè)與使用、碼頭RTG“油改電”、集卡“油改電”、船舶新能源化、船舶污染物接收處置與監(jiān)管等項(xiàng)目，建設(shè)綠色生態(tài)港口。
岸電技術(shù)，是用岸電箱代替柴油發(fā)電，直接對船舶、游艇供電的技術(shù)，減少輪船停泊時(shí)的碳排放，保護(hù)碼頭環(huán)境。
在廈門港，對使用岸電的船舶實(shí)施優(yōu)先靠泊、服務(wù)費(fèi)優(yōu)惠。2022年，廈門靠泊國際郵輪使用岸電，實(shí)現(xiàn)了沿海國內(nèi)港口零的突破。
截至目前，廈門國際郵輪母港已累計(jì)為郵輪供電60小時(shí)，累計(jì)供電約17萬千瓦時(shí)。2023年1—6月，累計(jì)接電時(shí)長22.8萬小時(shí)，使用岸電195.4萬千瓦時(shí)，減少二氧化碳排放約1391噸。
“全部龍門吊設(shè)備以及堆場完成‘油改電’改造，取得了良好的節(jié)能減排成效，所有新購的龍門吊均采用電力驅(qū)動、電池轉(zhuǎn)場技術(shù)，實(shí)現(xiàn)龍門吊‘零排放’?！绷值虑逭f，截至目前，廈門港已在全港推廣應(yīng)用純電動集卡93臺、純電的無人集卡（含AGV、IGV）83臺、電動叉車100多臺、電動堆高機(jī)18臺和電動裝載機(jī)5臺，非道路移動機(jī)械電動化比例逐年提升。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，港內(nèi)集裝箱牽引車“油改電”節(jié)能率達(dá)80%以上，每部純電動港內(nèi)牽引車每年可節(jié)約能源17噸標(biāo)煤，減少排放47.4噸二氧化碳。
根據(jù)《廈門港口高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》，未來，將不斷加快智慧綠色發(fā)展，推動港口發(fā)展綠色升級，將廈門港打造成“中國智造”在全球港航界的“代言人”。
（《福建日報(bào)》2023-7-31 記者 張穎 陳旻）