榮獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng) 洋山四期自動(dòng)化碼頭以“智”取勝

　　近日，2020年度上海市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)重磅揭曉，“洋山四期超大型自動(dòng)化集裝箱碼頭關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”榮獲科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。這個(gè)當(dāng)年國(guó)家科技創(chuàng)新和重大工程建設(shè)十大捷報(bào)之一的項(xiàng)目再次閃亮“出圈”。

　　“洋山四期超大型自動(dòng)化集裝箱碼頭關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”在生產(chǎn)管控系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)、智能裝備等方面有多項(xiàng)創(chuàng)新研究，其中，自主研發(fā)的自動(dòng)化碼頭作業(yè)管控系統(tǒng)，在全球港口行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)自動(dòng)化和核心業(yè)務(wù)智能化，打破國(guó)外技術(shù)壟斷并實(shí)現(xiàn)反超。洋山四期超大型自動(dòng)化集裝箱碼頭社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著，碼頭生產(chǎn)效率屢創(chuàng)世界紀(jì)錄，生產(chǎn)作業(yè)實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，勞動(dòng)環(huán)境極大改善，生產(chǎn)率是傳統(tǒng)碼頭的213%，碼頭作業(yè)實(shí)現(xiàn)零排放。該項(xiàng)目成果已在14個(gè)國(guó)內(nèi)外碼頭中應(yīng)用，彰顯了“中國(guó)智造、中國(guó)服務(wù)、中國(guó)品牌”的實(shí)力。

　　從“0”到“1”——努力創(chuàng)造更多世界第一

　　近年來(lái)，上港集團(tuán)以“高可靠、高效率、世界先進(jìn)水平”為目標(biāo)，銳意創(chuàng)新，把洋山四期建成了全球單體規(guī)模最大、智能化程度最高、擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)化集裝箱碼頭。他們打破國(guó)外壟斷，并實(shí)現(xiàn)技術(shù)反超，年吞吐量和作業(yè)效率均居世界自動(dòng)化碼頭首位。

　　自2017年12月開(kāi)港以來(lái)，洋山四期的規(guī)模不斷擴(kuò)大、產(chǎn)能不斷釋放，一年上一個(gè)新臺(tái)階，年吞吐量2018年達(dá)到201萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱，2019年實(shí)現(xiàn)327萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱，2020年突破420萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱。

　　開(kāi)港三年多以來(lái)，碼頭生產(chǎn)管控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效率屢創(chuàng)世界紀(jì)錄，岸橋最高臺(tái)時(shí)量57.17自然箱/小時(shí)，單船平均臺(tái)時(shí)量最高47.33自然箱，晝夜最高吞吐量20823.25TEU，勞動(dòng)生產(chǎn)率為傳統(tǒng)碼頭的213%。

　　此外，碼頭智能作業(yè)管控系統(tǒng)（ITOS）還在不斷地迭代升級(jí)，以先進(jìn)性和前瞻性領(lǐng)先于近期最新建設(shè)的自動(dòng)化集裝箱碼頭。洋山深水港四期項(xiàng)目榮獲了中國(guó)港口協(xié)會(huì)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)2項(xiàng)；取得發(fā)明專利8項(xiàng)，實(shí)用新型專利6項(xiàng)，軟件著作權(quán)14項(xiàng)；發(fā)表著作1部，論文65篇；發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，在編行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系1項(xiàng)，地方標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)。其成熟運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)港口技術(shù)和運(yùn)營(yíng)模式實(shí)現(xiàn)跨越式升級(jí)與重大變革，成為上海國(guó)際航運(yùn)中心建設(shè)的重大里程碑。

　　上港集團(tuán)黨委書記、董事長(zhǎng)顧金山指出，洋山四期產(chǎn)能的增加和產(chǎn)量的提升，為上海港鞏固、提升上海國(guó)際航運(yùn)中心地位、進(jìn)一步增強(qiáng)服務(wù)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的能力注入了新的動(dòng)能。未來(lái)，上港集團(tuán)將以建立并不斷完善集互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和碼頭自動(dòng)化技術(shù)為一體的、多邊界屬性的、系統(tǒng)化的港口生態(tài)圈為努力方向，為國(guó)際航運(yùn)中心建設(shè)提供重要支撐，更好地服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略，加快同長(zhǎng)三角共建輻射全球的航運(yùn)樞紐，提升整體競(jìng)爭(zhēng)力和影響力而不懈奮斗。

　　上港集團(tuán)勇創(chuàng)一流的決心和雄心可見(jiàn)，從“0”到“1”，已畫下圓滿句點(diǎn)；從“1”到“N”，未來(lái)可期。

　　從“制造”到“智造”——解決“卡脖子”問(wèn)題

　　核心技術(shù)不僅要領(lǐng)先，還要保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，從根本上解決自動(dòng)化碼頭技術(shù)領(lǐng)域智能化作業(yè)管控系統(tǒng)“卡脖子”問(wèn)題。洋山四期建設(shè)中，最大的難點(diǎn)是怎樣構(gòu)建自動(dòng)化碼頭智能管控系統(tǒng)（ITOS），它必須具有極高的功能適應(yīng)性、性能高效性和運(yùn)營(yíng)可靠性。因?yàn)樵撓到y(tǒng)外連海運(yùn)船舶、道路運(yùn)輸、口岸監(jiān)管，內(nèi)控計(jì)劃調(diào)度、設(shè)備設(shè)施各執(zhí)行與傳感單元，覆蓋碼頭作業(yè)多場(chǎng)景、全流程，是超大型自動(dòng)化集裝箱碼頭的“大腦”。

　　為此，上港集團(tuán)開(kāi)展自主研發(fā)，通過(guò)理論研究，構(gòu)建數(shù)據(jù)差異量化模型和相關(guān)算法，攻克無(wú)人設(shè)備全域感知、多體協(xié)同、多活并發(fā)等核心技術(shù)，打造了全新的基于流程與數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的分布式、可配置全域融合協(xié)同控制架構(gòu)和信息交互平臺(tái)，創(chuàng)新研發(fā)了全新ITOS，解決了作業(yè)時(shí)空多變、狀態(tài)不確定導(dǎo)致設(shè)備協(xié)同難的關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與設(shè)備設(shè)施間海量數(shù)據(jù)處理動(dòng)態(tài)協(xié)同與高效可靠，核心功能與性能全面超越國(guó)外產(chǎn)品，能力與效率均居全球自動(dòng)化碼頭首位。

　　百尺竿頭，更進(jìn)一步。在上海市科委的鼎力支持和悉心指導(dǎo)下，上港集團(tuán)還積極牽頭承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造和智能工廠”重點(diǎn)專項(xiàng)共性關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目，啟動(dòng)實(shí)施了“基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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。

　　面對(duì)超大型自動(dòng)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(chǎng)景，洋山四期將重點(diǎn)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(wèn)題；聚焦作業(yè)協(xié)同智能規(guī)劃、大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用服務(wù)、智能管控系統(tǒng)構(gòu)建等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研用密切協(xié)同攻關(guān)；應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)，從計(jì)劃、調(diào)度、工藝和過(guò)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)，優(yōu)化資源任務(wù)匹配，從而突破制約自動(dòng)化碼頭效率進(jìn)一步提升的各類瓶頸，實(shí)現(xiàn)港口運(yùn)營(yíng)管理能力和綜合服務(wù)能力的不斷提升。

　　預(yù)計(jì)到2022年，洋山四期將完成我國(guó)首個(gè)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超大型自動(dòng)化集裝箱碼頭智能操作系統(tǒng)的升級(jí)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)整體橋吊平均臺(tái)時(shí)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，作業(yè)人員減少70%以上。

　　從“穩(wěn)吊裝”到“防沉降”——打磨每一個(gè)細(xì)節(jié)

　　除了智能管控系統(tǒng)，創(chuàng)新火花也閃耀在洋山四期自動(dòng)化碼頭設(shè)計(jì)和設(shè)備制造等方面，首創(chuàng)了軌道吊雙箱裝卸、橋吊雙起升雙吊具作業(yè)、多種軌道吊柔性混合布局的全新自動(dòng)化操作技術(shù)。

　　自動(dòng)化設(shè)備需要精確地吊起集裝箱，需要解決船舶搖晃導(dǎo)致的船上集裝箱對(duì)位變化，以及氣候風(fēng)向等原因?qū)е碌牡蹙邠u晃等難題。為此，他們研發(fā)了前后任務(wù)物理三維特征AI感知、設(shè)備高精度自動(dòng)扭擺控制等技術(shù)，以達(dá)到箱姿箱位實(shí)時(shí)感知、吊具狀態(tài)精確控制的效果，提升碼頭運(yùn)營(yíng)效率約20%，滿足了大規(guī)模樞紐型碼頭多種作業(yè)狀態(tài)高效運(yùn)作的實(shí)際需求。

　　他們還創(chuàng)新使用自動(dòng)化碼頭道路堆場(chǎng)沉降控制技術(shù)。為解決洋山地區(qū)不均勻深厚軟土地基條件下堆場(chǎng)建設(shè)工程復(fù)雜、變形控制難的問(wèn)題，他們提出用“深厚軟土地基——軌道基礎(chǔ)——軌道協(xié)同設(shè)計(jì)”方法，研發(fā)了堆場(chǎng)雙重可調(diào)式軌道基礎(chǔ)和新型軌枕結(jié)構(gòu)，在有效解決地基問(wèn)題的同時(shí)，還顯著節(jié)約了工期和投資。(通訊員 唐蘇敬)

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)水運(yùn)報(bào)

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