天玑带您多维度剖析!为何这一大型集装箱码头的改造势在必行 天玑科技 天玑科技 2022-01-05 16:00
2024-03-02 09:12:06

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日前,24小时不停运转的上海港某集装箱码头内,一台远控岸桥从船上精准抓取集装箱,有序卸载到有人与无人混行的集卡车队上,随后,载着箱子的无人集卡在混行道路上自如启停,安全驶入堆场,一台自动化场桥将集卡上的箱子平稳抓取,然后精准的自动放箱到指定贝位。不要以为这个场景发生在上海港洋山四期,矗立在此已有10年以上的旧设备和着长江口的潮水,道出这里是外高桥港区,也诉出:在上港集团指导下,天玑科技承建的传统集装箱码头自动化升级项目一期已完成验收。


已有洋山四期自动化码头珠玉在前,一向低调务实的上港集团为何选择进入传统码头自动化改造领域?天玑科技又是基于哪些需求和目标去改进:疑问背后,有三大原因促就天玑科技与上港集团在传统集装箱码头自动化之路上携手前行。





原因之一:当下是改造的最好时机





箱起箱落间,中国传统集装箱码头业务量不断攀升,却也迎来诸多挑战,成本增加、人力不足、生产效能无法保证等痛点,呼唤更自动化、智慧化的生产管理方式,上述现实驱动着中国要在智慧港口建设之路上步履不停。“十四五”开局之际,政府出台多份政策文件,力推智慧港口,《交通运输领域新型基础设施建设行动方案(2021—2025年)》中,将智慧港口建设列为主要任务之一,各省市纷纷编制智慧港口专项行动计划,各港口集团的“十四五”规划里,自动化码头建设也是浓墨重彩的一笔,智慧港口建设作为港口发展的一大趋势,正要吹皱一池春水。


问题是新建还是改造?新建全自动化码头无须顾虑旧有码头格局,可建设周期长、投入巨大,是家大业大的大型港口集团的“专利”;相反,投入低,建设周期短,可复制推广的传统码头自动化改造也备受推崇。因此即便洋山四期已在全自动化码头中独领风骚,上港集团仍然选择推进传统集装箱码头自动化改造。但改建的困难在别处,作为世界第一大港,上海港任一码头停产一天都会牵一发而动全身。


对于改造,上港集团要求不影响生产;当前码头作业工艺不变;除新增AIV与自动拆装锁钮机外,其余以原有设备进行改造,场地设施不做调整;整个系统按照全自动方式进行设计,所有设备能够混合作业,改造中不做区域性硬隔离;外集卡能够进场作业,AIV与人工驾驶车辆不分道行驶和分道作业;改造后整体效率有所提升;新增设备满足码头设施设计参数要求;新增无线通讯设备不干涉码头现有系统,不影响现有业务……种种高难度要求,业内几无案例可循,也没有切实可行的改造方案可供参照,天玑科技凭借技术和经验优势找到方向。




原因之二:为港口安上智慧“外骨骼”




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对任何一个码头来说,TOS(码头操作系统)都是当之无愧的大脑,智慧港口更是需要一副格外聪明的大脑。但要让传统设备与先进技术深度融合,在全港域混合作业,从换脑(TOS)手术这样夺胎换骨的大工程开始动手势必耗时耗力。天玑科技另辟蹊径,为上港集团量身定制了一套“边生产,边改造,边调试,边上线”的方案。



 该方案 



不影响生产



当前码头作业工艺不变



不做区域性硬隔离



原有设备改造(岸桥、场桥),场地设施基本不做调整;



除新增无人集卡和自动拆装扭锁机外,单设备自动化全部改造,原有生产机型设备全部利旧;



单设备都具有自主装卸能力;



集卡混用(无人集卡+内集卡+外集卡),不分道行驶和作业,统一路径规划,生产作业区域统一调度,统一导航、交通管理、协同管理,完整安全管理;



后续可平滑扩展,持续接收新的自动化改造作业单元,直至全港域全部完成自动化改造工作



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显然,该方案致力于实现码头传统作业模式与自动化作业模式共存,以港区全域不封闭隔离、完全混合作业为目标,本文开头的一幕便是这套方案的成果。丝滑的全作业流程自动化背后,不可避免的要处理有人集卡与无人集卡混行、外集卡分别在传统轮胎吊与自动化轮胎吊装卸货物等复杂场景。天玑科技作为总集成方,必须摸透关键作业工艺,熟知全流程,对接码头各设备、系统,难度可想而知。


天玑科技巧出妙思,为港口安上了一副“外骨骼”。这副外骨骼的核心是IECS。ECS意为设备控制指挥系统,IECS添上intelligence,变为智能控制指挥系统,一词之差,却有云泥之别。IECS除了继续做好TOS与港机设备之间的桥梁,还需智能调度港机设备和各类运输工具,进行统一协同作业,并与终端作业设备进行实时作业交互,对设备状态和作业任务等信息进行可视化处理,最终使港机设备在同一个系统下,统一调度、统一控制、混合作业、和谐共处,使传统集装箱码头自动化完成生产业务。最直观的例子,便是通过虚拟红绿灯,实现对内集卡、外集卡以及无人集卡的交通控制。


要想IECS如臂指使,外骨骼活动自如,离不开以5G+工业互联网为载体的一套“神经”,具体来说,有物联网技术(IOT);时空数据库技术(TSDB);边缘计算技术;3D GIS技术;北斗高精定位技术;5G 无线通信技术;最优路径算法;数字孪生等等。这不是在报菜名,放眼行业关于各大智慧港口的介绍,其中都不吝强调5G通信、北斗定位、数字孪生等技术的重要性,现在遇到的新面孔也不可或缺,仍以虚拟红绿灯为例,3D GIS技术就可以做到高精地图展示以及相关路径规划、红绿灯展示,方便内集卡司机可视化查看地图及定位。

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这幅“外骨骼”的连接的部分也多种多样,既有改造后的旧设备,如可以远程控制的岸桥与全自动化作业的场桥,也有内集卡,还有新引入的无人集卡。当然,最值得一书的还属自动拆装锁钮机,拆装锁钮一直是集装箱码头中难以自动化的一环,人工拆装锁钮伴生着种种安全隐患,而业内现有方案还只能实现锁钮的单一拆装功能和简单的锁钮转运功能。天玑科技研发的智能拆装锁钮机,既可单体运作,又能集群合作,意味着码头后续可以实现全自动拆装锁扭作业,仅锁钮从锁箱装盘、换库需人工介入,工人工作量降低95%以上。




原因之三:指引未来方向




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作为总集成方,天玑科技以IECS为核,以5G+工业互联网为神经,连接各港机设备、系统为躯干,打造出了一幅智慧港口“外骨骼”。有此加持,天玑科技已经进行了一条完整的作业路、2大块箱区的自动化改造,实现码头生产作业端到端全流程自动化,所承接的传统集装箱码头自动化升级项目取得了阶段性成果。不但验证了这套方案的可行性,还凸显了两大特色,一是不影响生产,效率稳步提升;二是具备逐步改造、逐步扩大的推广意义,正中传统码头自动化改造的靶心。


而这两大特色则由一系列亮点撑起,而上港集团在验收项目时,看中的正是这些亮点,改建基于传统四绳吊具,无机械改动,维修成本低;无场地限制,无需安装外围辅助设施、如磁尺、反光板等;作业精度业界领先,感知、决策、控制算法的升级将不断提升安全和效率;多传感器融合,多重安全确认,无需人工主动介入,适应全场景、全天候作业……是以完成1期2块箱区改造后,天玑科技脚步更稳,将于2022年开始更大范围的自动化改造,步步为营,最终覆盖全港域。


天玑科技承接的上海港传统集装箱码头自动化改造项目可谓是摸着石头过河,拆解了大型集装箱码头边生产边自动化改造过程中面临的痛点和难点,即将从一阶段跨向二阶段,从跑通个性化的一条作业路驳船作业,到完成一条大船作业、完成全场区设备的智能控制、升级优化更大作业范围的IECS路径规划、协同控制、仿真系统、边缘计算和智能算法。技术傍身,成果在手,创新之路就在脚下,天玑科技欲在上海港的大型集装箱码头打造传统集装箱码头改造的样本。据此,天玑科技也期望将实践经验推广复制,为提升港口生产作业效能,促进行业变革给出中国方案,做出应有贡献。