“氫+5G”領跑未來 青島港自動化碼頭誰與爭鋒

山東港口青島港全自動化集裝箱碼頭

（二期）投產運營儀式。

青島新聞網(wǎng)12月2日訊（記者 江東旭 孫志文 徐斌）在青島港前灣碼頭，一排排藍色岸橋、軌道吊和導引車正在進行集裝箱裝船作業(yè)，整個過程如行云流水般一氣呵成。與其他碼頭不同的是，這些身穿藍色“工裝”的設備全都無人駕駛……
11月28日，集合了全球首創(chuàng)氫動力自動化軌道吊、全球首創(chuàng)5G+自動化技術等6項頂尖“黑科技”的山東港口青島港全自動化碼頭二期投產運營。該碼頭岸線長660米，擁有2個泊位，設計吞吐能力170萬標準箱/年。
見證這一刻的自動化控制專家、航運巨頭、集裝箱港口運營商紛紛點贊。他們說：青島港定義了港口未來的發(fā)展方向，第五代全自動化碼頭或許就是這個模樣。
六年技術研發(fā)建設   每一步都朝著巔峰邁進
早在上個世紀80年代，西方先進國家便開始研究全自動化集裝箱碼頭成套技術。1993年，世界第一個集裝箱自動化碼頭ECT在荷蘭鹿特丹誕生。2002年，第二代自動化碼頭CTA在德國漢堡誕生。2008年，第三代自動化碼頭EUROMAX在荷蘭鹿特丹投產，自動化碼頭技術迭代越來越快。
2013年10月，青島港決定建設全自動化碼頭一期，采用第四代集裝箱自動化碼頭技術，這項技術當時還處于業(yè)內技術探討階段。2017年6月，青島港全自動化碼頭二期立項，在碼頭設計伊始采用“氫+5G”技術，再次引領港口自動化碼頭設計、建設標準。

青島港全自動化碼頭（二期）

自動導引車正在轉運集裝箱。

那么，此次投產的青島港全自動化碼頭二期又有哪些新的“黑科技”？讓青島港再次摘得全球港口航運界“皇冠上的明珠”？
首先是在全球港口中率先采用氫能源作為動力。氫能作為綠色、高效的二次能源，應用前景廣泛。將氫氣和氧氣發(fā)生反應的化學能直接轉換成電能直接驅動自動化軌道吊，是青島港二期自動化碼頭的“殺手锏”級技術之一。通過自主研發(fā)的氫燃料電池組為自動軌道吊提供動力，不僅減輕了軌道吊自重近10噸，而且發(fā)電效率高。據(jù)測算，以氫燃料電池加鋰電池組的動力模式實現(xiàn)了能量回饋的最優(yōu)利用，使軌道吊每箱耗電下降約3.6%，使單機節(jié)省動力設備購置成本約20%。
“山東氟堿化工、石油煉化、煤化工等工業(yè)副產品氫平均年產量約260萬噸，其中有不少氫沒有合適的應用場景被閑置，有的甚至被白白排放掉。我們想把閑置的氫資源利用起來，打造綠色港口。” 山東港口青島港副總工程師張連鋼說。
今年5月，以打造“中國氫港”為目標的青島港還專項研究氫燃料在集裝箱卡車的使用，目前已在全球港口中率先投入運營氫燃料集裝箱卡車。

自動停放，整齊劃一的自動導引車。

另一項“黑科技”則是5G通信技術的加持。目前運營的自動化碼頭普遍使用光纖、5.8Ghz無線局域網(wǎng)等通訊技術，越來越難以滿足碼頭繁重的業(yè)務需求。青島港二期自動化碼頭在全球率先完成“5G+自動化技術”全覆蓋，可解決傳統(tǒng)模式下光纖維護成本高、無線局域網(wǎng)擴容困難等問題，大幅提高岸橋、軌道吊和導引車的連續(xù)作業(yè)能力與可靠性，整體提升碼頭運營效率。
“相對于光纖和傳統(tǒng)的通訊方式，5G的靈活性、建設成本、維護成本和可擴展性更有優(yōu)勢。比如此前碼頭設備依靠光纜通訊的運行區(qū)域需要開挖土坑，而運用5G網(wǎng)絡則不受地理位置的限制，此外接入設備的數(shù)量也不受限制。無形之中，為未來人工碼頭的轉型升級提供了可靠的經(jīng)驗?！鄙綎|港口青島港自動化碼頭副總經(jīng)理李永翠說。
此外，二期自動化碼頭還在陸側全動化技術、智慧監(jiān)管系統(tǒng)、三維可視化運維平臺、基于商業(yè)智能（BI）的自診斷系統(tǒng)等領域應用了一系列全球首創(chuàng)的“黑科技”。
如果說傳統(tǒng)碼頭是橋吊工人在50米高空吊運集裝箱 “百步穿楊”，那么這座自動化碼頭則是技術人員在中控室指點江山，如同打游戲一般就把活干完了。

山東港口青島港全自動化集裝箱碼頭

（二期）運營啟動現(xiàn)場。

“天下武功”唯快不破  青島港屢破行業(yè)運營記錄
截至2018年底，全球自動化集裝箱碼頭有34個（在建3個），其中全自動化碼頭13個，半自動化碼頭21個。2017年5月11日，青島港全自動化碼頭一期正式投產運營。兩年多的時間里，先后接待了70多個港口管理研發(fā)團隊的參觀、考察，其中不乏荷蘭鹿特丹ECT港、美國長灘LBCT港、新加坡PSA港等世界航運大港。
為何世界港口巨頭爭相來青島港打卡？原因是青島港全自動化碼頭屢破行業(yè)運營記錄。
自動化碼頭是集物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動控制技術和碼頭作業(yè)流程等十幾個學科交叉融合的復雜系統(tǒng)工程。建設難度大、成本高，背后還有令人意想不到的收益慢。全球自動化碼頭的單機平均作業(yè)效率一直在20自然箱/小時左右（計數(shù)周期為30天），還不如傳統(tǒng)人工碼頭的平均作業(yè)效率。在繁忙的亞太航線，人工集裝箱碼頭單機平均作業(yè)效率及格線是25自然箱/小時，低于這個指標，碼頭利潤將得不到充分保證。
但是青島港打破了這個魔咒。截止今年11月26日，青島港全自動化集裝箱碼頭一期月平均裝卸效率由開港時的24.2自然箱/小時提升到36.2自然箱/小時，最高效率達到43.8自然箱/小時，比國外同類碼頭（鹿特丹RWG和MV2等）高50%，是首個超過人工碼頭作業(yè)效率的自動化碼頭。港外集裝箱卡車在港周轉時間15分鐘以內，比人工碼頭耗時縮短50%以上。
自動化碼頭建設并非單純的資金投入和技術創(chuàng)新，還要培養(yǎng)出一套專業(yè)的運營團隊，探索出合適的運作模式和良好的保障條件，才能在商業(yè)競爭中笑到最后。

青島港全自動化碼頭項目總工程師張連鋼。

青島港自動化碼頭副總經(jīng)理李永翠告訴記者，為了提升月平均運營效率，在每一艘集裝箱班輪裝卸離港后，碼頭設計、運營團隊都會進行技術分析。不同船長、不同艙位設計的集裝箱班輪作業(yè)數(shù)據(jù)會被逐一分析比對。隨后，整個團隊要設法減少每個作業(yè)流程中的等待、銜接時間，僅僅為了減少1秒鐘，他們都要驗證三四套解決方案。
據(jù)了解，青島港全自動化集裝箱碼頭一期經(jīng)過兩年半的商業(yè)運行驗證，整套系統(tǒng)可靠性99.9%以上，每個月系統(tǒng)硬件維護時間僅為30分鐘左右。高可靠性的系統(tǒng)設計，精細化地運維保障，不斷自我革新的迭代演化，為一次次刷新行業(yè)記錄奠定了堅實基礎。
從無人問津到走出國門  咬定自主創(chuàng)新不放松 
現(xiàn)在的青島港全自動化碼頭為業(yè)界所矚目，大家紛紛上門“取經(jīng)”。如果把時間撥回到2017年春天，卻是另一番景象。
2017年2月末，青島港全自動化碼頭一期準備整體測試。青島港向航運巨頭們發(fā)出邀請，希望商業(yè)班輪參與測試，結果卻是無人響應。航運巨頭們給出的理由是國外同類碼頭初期效率為18自然箱/小時，這個作業(yè)效率會耽誤班輪船期。經(jīng)過多方協(xié)調，負責國內集裝箱海運的“仁建15”輪最終同意靠泊青島港全自動化集裝箱碼頭參與測試。
“聽說我們要用青島港全自動化碼頭裝卸，短短兩天時間，原先預定好的1500多個集裝箱艙位，只剩下900個，退倉率高達40%。航運界業(yè)內人士預測，青島港全自動化碼頭要用3天才能把900個集裝箱裝完。”“仁建15”輪的青島貨運代理公司王經(jīng)理回憶道。

班輪?？壳鄭u港全自動化碼頭泊位

準備裝卸集裝箱。

2017年3月15日，青島港全自動化集裝箱碼頭一期整體測試開始。研發(fā)團隊的68名工程師全部上陣，緊盯實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，隨時準備處理突發(fā)故障。57歲的項目總工程師張連鋼親自登上“仁建15”輪，觀察無人岸橋吊車吊運集裝箱落艙細節(jié)。
經(jīng)過6小時52分的緊張作業(yè)，900個集裝箱被安全地吊放到“仁建15”輪的貨艙內，單機平均作業(yè)效率達到25.89自然箱/小時。整個裝卸過程設備運行良好，無任何故障出現(xiàn)。
“看到最后的顯示數(shù)據(jù)，我們自己都很震驚！”張連鋼說。聽到這個消息后，航運巨頭們紛紛聯(lián)系青島港，希望搶先體驗港航界的“黑科技”。青島港全自動化集裝箱碼頭一炮走紅，泊位?？坑媱潌卫锺R士基、地中海、達飛等世界集裝箱航運巨頭的班輪不斷添加。
2019年4月20日，由青島港集團、中遠海運、阿聯(lián)酋阿布扎比港務局共同設計建造的中遠海運?阿布扎比港集裝箱碼頭投產成功。這標志著青島港自動化集裝箱碼頭技術成功輸出海外，服務“一帶一路”沿線國家?！扒鄭u模式”、“中國智慧”為世界航運業(yè)發(fā)展提供了高效、智能化發(fā)展的新思路。

自動軌道吊正在無人堆場吊運集裝箱。

從無人問津到走出國門，究其根源是青島港擁有一支專業(yè)的技術研發(fā)團隊，與新時代產業(yè)工人在內的高素質員工隊伍。他們不妥協(xié)不氣餒，腳踏實地努力拼搏，堅持走自主創(chuàng)新的道路。
 “目前，我們的系統(tǒng)程序化痕跡重一些，我們希望以后的碼頭能夠實現(xiàn)柔性化生產作業(yè)，應對各種復雜工況能夠更加靈活，實現(xiàn)碼頭泊位作業(yè)效率最高、耗能最低。我們還需要繼續(xù)努力，讓AI賦能智慧港口”張連鋼說。
據(jù)了解，青島港全自動化集裝箱碼頭三期已經(jīng)開始土建施工。在自動化碼頭設計、建造、運營領域，青島港人正在從必然王國走向自由王國……