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全球规模最大、自动化程度最高的集装箱码头——上海港洋山四期
发布时间:[ 2017-12-27 15:19 ] 文章来源:< 综合 > 浏览量: 2389
    2017年12月10日,全球最大单体自动化智能码头——上海港洋山深水港四期码头(简称洋山四期)正式开港。历时近三年时间的艰苦建设,经过为期18个月细致全面的设备及系统调试,全球港口航运业万众瞩目的全自动化无人码头终于露出了“庐山真面目”。
    上海港洋山四期,是目前全球规模最大、自动化程度最高的码头。这座智慧、绿色、高效的港口全新亮相,成为上海国际航运中心建设的崭新里程碑。
    上世纪九十年代中叶,面对船舶大型化、经营联盟化、运输干线网络化的国际集装箱运输发展趋势,党中央、国务院作出了建设上海国际航运中心的重大战略部署。
    上海国际航运中心洋山深水港区位于杭州湾口、长江口外上海南汇芦潮港东南,距离南汇芦潮港27.5公里,距离国际航线仅104公里,是离上海最近的具备15米以上水深的合理港址。洋山深水港选址具备四大优势条件:
    优势一:具备建设-15米水深港区和航道的优越条件。洋山海域潮流强劲,泥沙不易落淤,海域海床近百年来基本稳定。
    优势二:能确保船舶航行及靠离泊安全。港区工程方案经过模型试验反复论证,表明工程实施后,对自然条件基本无影响,能维持原有水深,而且大小洋山岛链形成天然屏障,泊稳条件良好。
    优势三:工程技术经济可行。工程水域地质条件良好,具备建港条件;另外,建设长距离跨海大桥世界上也有先例。
    优势四:符合世界港口向外海发展的规律。
    历经10年的论证和建设,洋山深水港区于2005年正式开港。
    随着二、三期工程的续建,洋山深水港区已成为国际一流的现代化集装箱港区,累计集装箱吞吐量超过1.4亿标箱,约占上海港的40%以上,有力助推上海港集装箱吞吐量在2010年跃居全球首位并保持至今。
    近年来,上海港的门户地位日益凸显,集装箱业务规模不断提升。为更好地服务区域经济发展和新一轮开放,2014年12月23日,洋山港区四期工程全面开建。
    洋山港区四期码头的建设投产,标志着上海港的发展已突破传统模式,向智慧港口、绿色港口转型。
    作为全自动化码头的新标杆和交通强国建设的重要载体,洋山四期的建成和投产标志着我国港口行业在运营模式和技术应用上实现了里程碑式的跨越升级,为上海进一步巩固世界强港地位、加速国际航运中心建设提供了新动力,具有影响力的中国品牌、中国制造、中国服务、中国标准为全球智慧港口发展提供了先进样本。
    一、把目标瞄准世界之最
    建设上海国际航运中心,是党中央、国务院高瞻远瞩,从国家发展全局出发,做出的一项重大战略决策。它对我国积极参与国际经济竞争,增强国家综合竞争力,具有十分重大的战略意义。
    伴随着经济全球化,世界航运市场正在迅速走向一体化、网络化,世界范围内的市场竞争日趋激烈。竞争的焦点也越来越明显,就是在全球市场上争夺航运中心地位,抢占航运制高点。在我国这样一个市场巨大、腹地辽阔的国家,特别是长江三角洲地区,如果没有一个国际航运中心,就会在国际分工与竞争中处于被动地位。建设上海国际航运中心,就是要代表国家,积极参与国际分工和国际竞争。上海是我国最大的港口城市,城以港兴、港为城用,上海有条件、也有能力承担起代表国家参与国际航运中心竞争的重任。
  根据部署,上海要在2020年基本建成国际航运中心。洋山深水港自开港以来,一直都是上海建设国际航运中心的中坚力量。智能、绿色、节能、自主创新,洋山港码头从擘画蓝图之日起,就将目标瞄准“世界之最”。
    驶上东海大桥,驱车15分钟左右就可远远望见洋山港四期码头,码头和堆场上一排排采用红白相间涂装的现代化大型港机装备显得十分醒目。洋山港四期依托颗珠山岛及大、小乌龟岛围海填筑形成,总用地面积223万平方米。该码头共建设7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。届时,上海港的年吞吐量将突破4000万标准箱,将是全美国所有港口加起来的吞吐总量,也是目前全球港口吞吐量的十分之一。
    放眼全球,规模如此之大的自动化码头一次建成投入运营是史无前例的。
    码头上几艘满载集装箱的货轮静静地靠在码头岸边,10台高高的桥吊凌空伫立,就待一声令下,全线发动。
  “上海国际航运中心洋山港四期码头开港!”中共中央政治局委员、上海市委书记李强一声令下,汽笛鸣响,桥吊开始起吊,这个全球最大单体自动化智能码头开始运作。第一箱集装箱从船上吊到了自动导引车上,奔向堆场。
  有意思的是,除了汽笛声,整个码头没有传统码头的喧闹,全场安安静静,只有自动导引车不声不响地载着集装箱跑前跑后。人们看到的,还有轨道吊在前前后后地移动,将一个个集装箱放到指定地点。
  人们印象中脏、重、吵的码头,现在如画一般优雅美丽。
  近年来,受益于“一带一路”倡议、自贸区及长江经济带战略的政策利好,在总吞吐量连年创新高的同时,洋山港的国际中转与水水中转比例持续增长,国际枢纽港地位逐渐确立。而与之形成对比的是,面对持续增长的货量,通过增效挖潜,几年来上海港既有集装箱码头交出的吞吐量成绩均已远远超出当初的设计能力,受制于泊位资源与设备资源的数量,高负荷运转无法从根本上满足未来逐年增高的吞吐量预期。
  与此同时,上海国际航运中心也面临空前激烈的外部竞争环境,韩国、日本、新加坡等地的许多港口都在着力增强自身作为国际集装箱枢纽港的综合实力。着眼未来,上海需要一座新的集装箱码头来承载更艰巨的使命、应对更激烈的挑战,为“一带一路”倡议和长江经济带国家战略服务。
  建造洋山港四期码头工程,由此被提上议事日程。
    据了解,中国交建所属振华重工承担了洋山港四期码头的设计研发制造和安装调试任务。目前,已经完成调试的首批10台桥吊、40台轨道吊、50台自动导引车投入开港试生产。根据规划,洋山港四期最终将配置26台桥吊、120台轨道吊和130台自动导引车。
    建设规模位居全球之首、作业线与码头垂直布置并采用高密度堆垛方式、自动化的生产作业环境、独一无二的多元化堆场作业交互模式……创新发展理念和高技术含量的建设方案,正是上海奋力建成服务全球的国际航运中心的最佳注脚。
    二、智能化是洋山四期的最大亮点
    洋山四期项目位于前三期项目的南侧,虽然四期工程的岸线和占地面积比前三期都小,但由于全自动化,其吞吐量却远超前三期。
    “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之作。
    振华重工的码头设备,热销全球海港。但面对近年来全球航运业持续低迷的市场环境,要保持国际竞争力,并不容易。航运业专家指出,如今在全球航运业,成本是企业的生命线,一切围绕节省成本、提高效率的技术革命,总能找到对应的市场需求。于是,码头的自动化、智能化,成为最重要的发展趋势之一。
    洋山港四期也是全球综合自动化程度最高的码头。比如,海侧的岸桥全部是自动化远程操控,在陆侧使用的轨道吊也实现了自动着箱,海侧轨道吊全部是双箱自动化轨道吊,也是振华重工自主研发的产品,首次在全球市场亮相。自动化双箱轨道吊,配合自动化双箱岸桥作业,可尽快释放岸线空间,提高码头的使用率,能够提升50%的工作效率。
    全智能是洋山自动化码头最大亮点。
  ——智能“搬运工”自动躲避拥堵。
  忙碌而井然有序的码头上,一批穿梭不停的智能“搬运工”格外引人注目,这就是自动引导运输车,也被称为AGV小车。工程师将AGV小车比作“快递小哥”,它配有智能控制系统,可以根据实时交通状况提供最优路线,遇到运行路线拥堵,系统便会重新规划路线。除了无人驾驶、自动导航、路径优化、主动避障外,AGV小车还能自主诊断故障、监控电量,是工作、生活能够自理的“优秀员工”。
  ——全天候不间断作业。
  AGV小车可以全天候不间断作业,并且能耗很低,粮食是“电”。为了提高“用餐”效率,AGV小车采用整体换电方式,电量不足时,车队管理系统将调度AGV小车自行到换电站换电。
  换电站犹如一个“自助餐厅”,整个换电过程为全自动作业,一台AGV小车更换电池只需6分钟,大容量锂电池可以让AGV小车在满电后持续运行8个小时。
  ——巨型装卸机器人无缝衔接。
  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。洋山四期即将投产10台岸桥,最大载荷65吨。其中7台主要用于大型干线船舶作业,起升高度49米,外伸距可达70米,并支持双吊具作业;“台”是岸桥中转平台,在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,主要用于堆场作业,与AGV小车和集装箱卡车进行作业交互。
    洋山港四期码头极大地释放了劳动力。过去,一台桥吊需配几十个工人服务,现在,一个工人就能服务几台桥吊,而且只需在后方的中控室工作。过去,操作工人坐在50米高空的桥吊控制室,俯身向下操作集装箱,眼部、腰部损伤严重。现在,工人坐在中控室,看着电脑屏幕,就可以把庞大的集装箱吊起放下,工作变得更轻松。原来,桥吊操作工人大多需要男性壮劳力,现在,无论男女都可以作业了。未来,工人还有望实现远程操控,无须到码头,人在市区控制室就可以操作了。
    三、智慧大脑和绿色心脏
    在目前全球已经建成和正在建设的40余座自动化码头中,汇聚众多先进科技的洋山四期,堪称“集大成之作”。主要表现在:
    一是设备自动化技术最先进:洋山四期采用购自上海振华重工制造的自动化装卸设备,整个装卸过程所涉及的三大机种均为中国制造。洋山四期即将投产的10台桥吊,最大载荷均为65吨,采用双小车+中转平台的设计,中转平台可以对集装箱锁钮进行全自动拆装;洋山四期的锂电池驱动自动导引车采用了当今最前沿的技术,除无人驾驶、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,换电和充电同样实现了自动化;在堆场区工作的轨道吊,均采用自动堆箱技术,同一箱区内还可以在系统自动调度下进行集装箱接力作业,在箱区内部作业时完全实现了自动化运行。
    二是自主研发且智能化程度最高:洋山四期采用上港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),是这个全新码头的“大脑”。TOS系统目前已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。结合洋山四期装卸设备的实际特点,创新研发指令调度架构平台,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。
    三是零排放的绿色码头:洋山四期使用的桥吊、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消除了尾气排放,环境噪音得到极大改善,与此同时,装卸行程的优化以及能量反馈技术的采用,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跨上新台阶。
    如今,这些创新而又实用的设计已经从图纸变为现实,这座当今世界上规模最大的自动化码头,已经屹立在世人眼前,即将展现出它惊人的能力和超凡的特质。
    四、所有操控系统均由中国制造
    据介绍,洋山港区四期采用购自上海振华重工制造的自动化装卸设备。即将投产的10台桥吊依托先进的船型扫描系统(SPSS),可以在自动作业过程中“游刃有余”。AGV采用了当今最前沿的技术,可以在繁忙的码头现场自如穿梭,并通过精密的定位准确到达指定停车位置。轨道吊均采用自动堆箱技术,通过安装在小车上的激光摄像头进行实时扫描,帮助轨道吊实现精准平稳的自动抓放箱和防摇防扭功能,从而让轨道吊在箱区内部作业时完全实现自动化运行。
    洋山港区四期码头运行的核心技术全部实现了国产化,为自动化码头技术的推广和输出奠定了基础。
    十九大报告提出建设“交通强国”,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。作为洋山港建设的主要力量,中国交建从勘察设计,到吹填造地、航道疏浚,以及全自动港机设备的制造和安装,在技术领域实现了一个又一个的突破。中国交建牵头的科技项目“离岸深水港建设关键技术研究”获得2013年国家科技进步一等奖,标志着中国有了在全球任何地方建设港口的能力。
  目前,全球已经建成和正在建设的自动化码头有40余座,而汇聚众多先进科技的洋山港四期码头,堪称是“集大成之作”。因为洋山港四期码头,振华自动化码头的制造水平已跃居世界领先地位。
  特别值得一提的是,洋山港四期码头全部由中国制造,拥有完全自主知识产权。洋山港四期码头采用振华重工制造的自动化装卸设备,整个装卸过程所涉及的桥吊、自动导引车、轨道吊三大机种均为中国制造。软件系统也是由上港集团和振华重工共同完成。
    以前,振华重工出国考察,对方不让看码头;而现在,日本等国的港口主动邀请,越来越多的世界港口递来橄榄枝。
    2010年至今,上海港已经连续7年保持世界第一大港的地位,积累了丰富的生产和管理经验。凭借几十年管理经验的积累,通过自身努力,上海港实现了软件系统自主集成。国外很多港口企业和航运公司到洋山四期看了以后,对我们自主开发的系统很感兴趣,希望上海港能够帮助他们实现自动化改造。这意味着上海港将向世界进行技术输出。
    “我们跟踪自动化码头的设备研制已有近十年。过去是给国外自动化码头提供设备,如今不仅能够参与打造国内自动化码头,还能够自主开发设计设备管控系统。这对于中国制造业企业来说是重大突破。”上海振华重工(集团)股份有限公司总裁黄庆丰说。
    上海已经成为国际航运市场的重要枢纽,无论是服务我国进出口贸易,还是推动国际航运市场复苏,推动“一带一路”沿线国家的经济发展,都将发挥更重要的作用。
  从港口装卸用“机械抓斗”替代工人肩挑手提,到智能码头实现自动化操作,近年来,码头作业这个曾经的劳动密集型行业,正逐渐转向科技密集型。自动化码头可实现24小时作业,通过远程操控、自动操控,不仅码头效率比过去有质的提升,还能实现二氧化碳排放下降10%以上。
  上世纪90年代,自动化码头在国外兴起,引发“机器夺取人的饭碗”争议。但人们逐渐认识到,码头作业是一项繁重且危险的工作,机器将码头工人从繁重的劳动中解脱出来,同时也增加了对操控岗位的需求。目前,国内外重要码头均有新建和改造自动化码头的计划。
    洋山港四期是国内唯一一个“中国芯”的自动化码头。其码头的软件系统,主要由振华重工自主研发的设备控制系统和码头方上港集团研发的码头操作系统组成,也是国内唯一一个由“中国制造”的自动化码头。
    五、东海大桥是连接洋山港的重要纽带
    洋山深水港区位于杭州湾口外的浙江省舟山市嵊泗崎岖列岛,由大洋山、小洋山等数十个岛屿组成,是中国首个在微小岛上建设的港口。是中国发展上海自贸区,建设海洋强国的依仗。2005年12月10日洋山深水港区(一期工程)顺利开港,为中国最大的集装箱深水港。国际港口协会会长皮特斯特鲁伊斯先后三次来洋山港,感叹:“我走过世界上所有大港,也见过一些建在海岛的港口,但像依托洋山这样的孤岛,在离大陆如此远的地方,建规模如此大的现代化港口,殊为罕见。
    洋山深水港建在远离大陆的海岛上,跨海大桥就成了连接上海港与洋山码头的唯一一纽带。
    东海大桥作为洋山港北港区一期工程的配套项目,于2002年6月开工,2005年5月25日实现贯通。
    东海大桥始于上海市南汇区芦潮港,终于浙江省嵊泗县崎岖列岛的小城子山,总长约32.5公里,按双向六车道高速公路标准设计,桥面宽31.5米,设计行车速度80公里/小时。大桥全线设5000吨级主通航孔(通航孔净空高40米)和1000吨级、500吨级辅通航孔各一处。
    参观洋山深水港的必经通道是东海大桥:东海大桥是中国第一座外海跨海大桥,是上海国际航运中心深水港工程的一个组成部分,它跨越杭州湾北部海域,连接上海浦东新区芦潮港镇与浙江嵊泗的小洋山岛。2座大跨度的海上斜接桥、4座预应力连续梁桥,大量的非通航孔桥以及连接两个岛屿之间的一条海堤。大桥全线按高速公路标准设计,设计基准期为100年。
    建设上海国际航运中心,是党中央、国务院顺应世界经济和国际航运发展的新趋势,根据中国经济现状和发展战略作出的重大战略决策,其中,洋山深水港区建设又是上海国际航运中心建设的核心,而东海大桥作为洋山港区连接上海陆地的唯一通道,如同上海国际航运中心的一大“动脉”,在洋山港一期工程启动时,东海大桥的贯通,改写了上海不“上海”的历史。碧海滔滔,一桥飞架,从上海至东海上的洋山港30分钟就可直达。上海,从此实至名归,这个东方大港由“江河时代”迈入了“海洋时代”!
    在“一带一路”倡议和长江经济带国家战略中,上海港是21世纪海上丝绸之路与长江经济带相互连接的江海联运重要节点,处于“桥头堡”位置。肩负新使命,上港集团正积极谋划新的创新发展之路。洋山四期的建成,将进一步提高上海港服务长江经济带的综合能力,同时,洋山四期所聚集的“智慧港口、绿色港口、科技港口和效率港口”的特点,代表着中国港口业的先进技术和管理水平,可以也一定会复制到海上丝路沿线。
    “雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。”上港集团将承接历史、承载使命,秉承创新、协调、绿色、开放、共享五大发展理念,用“上港智造”联通世界网络,用“智能装卸”引领港口科技,用“绿色发展”推动生态文明,为实现“成为全球卓越的码头运营商和港口物流服务商”的企业愿景目标,为推进上海国际航运中心建设不懈奋斗!(白林)