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“氢+5G”领跑未来 青岛港自动化码头谁与争锋

2019-12-02 09:51:12
来源:青岛新闻网
责任编辑:芃芃

原标题:“氢+5G”领跑未来 青岛港自动化码头谁与争锋

(记者 江东旭 孙志文 徐斌)在青岛港前湾码头,一排排蓝色岸桥、轨道吊和导引车正在进行集装箱装船作业,整个过程如行云流水般一气呵成。与其他码头不同的是,这些身穿蓝色“工装”的设备全都无人驾驶……

11月28日,集合了全球首创氢动力自动化轨道吊、全球首创5G+自动化技术等6项顶尖“黑科技”的山东港口青岛港全自动化码头二期投产运营。该码头岸线长660米,拥有2个泊位,设计吞吐能力170万标准箱/年。

见证这一刻的自动化控制专家、航运巨头、集装箱港口运营商纷纷点赞。他们说:青岛港定义了港口未来的发展方向,第五代全自动化码头或许就是这个模样。

六年技术研发建设   每一步都朝着巅峰迈进

早在上个世纪80年代,西方先进国家便开始研究全自动化集装箱码头成套技术。1993年,世界第一个集装箱自动化码头ECT在荷兰鹿特丹诞生。2002年,第二代自动化码头CTA在德国汉堡诞生。2008年,第三代自动化码头EUROMAX在荷兰鹿特丹投产,自动化码头技术迭代越来越快。

2013年10月,青岛港决定建设全自动化码头一期,采用第四代集装箱自动化码头技术,这项技术当时还处于业内技术探讨阶段。2017年6月,青岛港全自动化码头二期立项,在码头设计伊始采用“氢+5G”技术,再次引领港口自动化码头设计、建设标准。

那么,此次投产的青岛港全自动化码头二期又有哪些新的“黑科技”?让青岛港再次摘得全球港口航运界“皇冠上的明珠”?

首先是在全球港口中率先采用氢能源作为动力。氢能作为绿色、高效的二次能源,应用前景广泛。将氢气和氧气发生反应的化学能直接转换成电能直接驱动自动化轨道吊,是青岛港二期自动化码头的“杀手锏”级技术之一。通过自主研发的氢燃料电池组为自动轨道吊提供动力,不仅减轻了轨道吊自重近10吨,而且发电效率高。据测算,以氢燃料电池加锂电池组的动力模式实现了能量回馈的最优利用,使轨道吊每箱耗电下降约3.6%,使单机节省动力设备购置成本约20%。

“山东氟碱化工、石油炼化、煤化工等工业副产品氢平均年产量约260万吨,其中有不少氢没有合适的应用场景被闲置,有的甚至被白白排放掉。我们想把闲置的氢资源利用起来,打造绿色港口。” 山东港口青岛港副总工程师张连钢说。

今年5月,以打造“中国氢港”为目标的青岛港还专项研究氢燃料在集装箱卡车的使用,目前已在全球港口中率先投入运营氢燃料集装箱卡车。

另一项“黑科技”则是5G通信技术的加持。目前运营的自动化码头普遍使用光纤、5.8Ghz无线局域网等通讯技术,越来越难以满足码头繁重的业务需求。青岛港二期自动化码头在全球率先完成“5G+自动化技术”全覆盖,可解决传统模式下光纤维护成本高、无线局域网扩容困难等问题,大幅提高岸桥、轨道吊和导引车的连续作业能力与可靠性,整体提升码头运营效率。

“相对于光纤和传统的通讯方式,5G的灵活性、建设成本、维护成本和可扩展性更有优势。比如此前码头设备依靠光缆通讯的运行区域需要开挖土坑,而运用5G网络则不受地理位置的限制,此外接入设备的数量也不受限制。无形之中,为未来人工码头的转型升级提供了可靠的经验。”山东港口青岛港自动化码头副总经理李永翠说。

此外,二期自动化码头还在陆侧全动化技术、智慧监管系统、三维可视化运维平台、基于商业智能(BI)的自诊断系统等领域应用了一系列全球首创的“黑科技”。

如果说传统码头是桥吊工人在50米高空吊运集装箱 “百步穿杨”,那么这座自动化码头则是技术人员在中控室指点江山,如同打游戏一般就把活干完了。

“天下武功”唯快不破  青岛港屡破行业运营记录

截至2018年底,全球自动化集装箱码头有34个(在建3个),其中全自动化码头13个,半自动化码头21个。2017年5月11日,青岛港全自动化码头一期正式投产运营。两年多的时间里,先后接待了70多个港口管理研发团队的参观、考察,其中不乏荷兰鹿特丹ECT港、美国长滩LBCT港、新加坡PSA港等世界航运大港。

为何世界港口巨头争相来青岛港打卡?原因是青岛港全自动化码头屡破行业运营记录。

自动化码头是集物联网、大数据、人工智能、自动控制技术和码头作业流程等十几个学科交叉融合的复杂系统工程。建设难度大、成本高,背后还有令人意想不到的收益慢。全球自动化码头的单机平均作业效率一直在20自然箱/小时左右(计数周期为30天),还不如传统人工码头的平均作业效率。在繁忙的亚太航线,人工集装箱码头单机平均作业效率及格线是25自然箱/小时,低于这个指标,码头利润将得不到充分保证。

但是青岛港打破了这个魔咒。截止今年11月26日,青岛港全自动化集装箱码头一期月平均装卸效率由开港时的24.2自然箱/小时提升到36.2自然箱/小时,最高效率达到43.8自然箱/小时,比国外同类码头(鹿特丹RWG和MV2等)高50%,是首个超过人工码头作业效率的自动化码头。港外集装箱卡车在港周转时间15分钟以内,比人工码头耗时缩短50%以上。

自动化码头建设并非单纯的资金投入和技术创新,还要培养出一套专业的运营团队,探索出合适的运作模式和良好的保障条件,才能在商业竞争中笑到最后。

青岛港自动化码头副总经理李永翠告诉记者,为了提升月平均运营效率,在每一艘集装箱班轮装卸离港后,码头设计、运营团队都会进行技术分析。不同船长、不同舱位设计的集装箱班轮作业数据会被逐一分析比对。随后,整个团队要设法减少每个作业流程中的等待、衔接时间,仅仅为了减少1秒钟,他们都要验证三四套解决方案。

据了解,青岛港全自动化集装箱码头一期经过两年半的商业运行验证,整套系统可靠性99.9%以上,每个月系统硬件维护时间仅为30分钟左右。高可靠性的系统设计,精细化地运维保障,不断自我革新的迭代演化,为一次次刷新行业记录奠定了坚实基础。

从无人问津到走出国门  咬定自主创新不放松

现在的青岛港全自动化码头为业界所瞩目,大家纷纷上门“取经”。如果把时间拨回到2017年春天,却是另一番景象。

2017年2月末,青岛港全自动化码头一期准备整体测试。青岛港向航运巨头们发出邀请,希望商业班轮参与测试,结果却是无人响应。航运巨头们给出的理由是国外同类码头初期效率为18自然箱/小时,这个作业效率会耽误班轮船期。经过多方协调,负责国内集装箱海运的“仁建15”轮最终同意靠泊青岛港全自动化集装箱码头参与测试。

“听说我们要用青岛港全自动化码头装卸,短短两天时间,原先预定好的1500多个集装箱舱位,只剩下900个,退仓率高达40%。航运界业内人士预测,青岛港全自动化码头要用3天才能把900个集装箱装完。”“仁建15”轮的青岛货运代理公司王经理回忆道。

班轮停靠青岛港全自动化码头泊位

2017年3月15日,青岛港全自动化集装箱码头一期整体测试开始。研发团队的68名工程师全部上阵,紧盯实时监测数据,随时准备处理突发故障。57岁的项目总工程师张连钢亲自登上“仁建15”轮,观察无人岸桥吊车吊运集装箱落舱细节。

经过6小时52分的紧张作业,900个集装箱被安全地吊放到“仁建15”轮的货舱内,单机平均作业效率达到25.89自然箱/小时。整个装卸过程设备运行良好,无任何故障出现。

“看到最后的显示数据,我们自己都很震惊!”张连钢说。听到这个消息后,航运巨头们纷纷联系青岛港,希望抢先体验港航界的“黑科技”。青岛港全自动化集装箱码头一炮走红,泊位停靠计划单里马士基、地中海、达飞等世界集装箱航运巨头的班轮不断添加。

2019年4月20日,由青岛港集团、中远海运、阿联酋阿布扎比港务局共同设计建造的中远海运•阿布扎比港集装箱码头投产成功。这标志着青岛港自动化集装箱码头技术成功输出海外,服务“一带一路”沿线国家。“青岛模式”、“中国智慧”为世界航运业发展提供了高效、智能化发展的新思路。

从无人问津到走出国门,究其根源是青岛港拥有一支专业的技术研发团队,与新时代产业工人在内的高素质员工队伍。他们不妥协不气馁,脚踏实地努力拼搏,坚持走自主创新的道路。

“目前,我们的系统程序化痕迹重一些,我们希望以后的码头能够实现柔性化生产作业,应对各种复杂工况能够更加灵活,实现码头泊位作业效率最高、耗能最低。我们还需要继续努力,让AI赋能智慧港口”张连钢说。

据了解,青岛港全自动化集装箱码头三期已经开始土建施工。在自动化码头设计、建造、运营领域,青岛港人正在从必然王国走向自由王国……

[来源:青岛新闻网 编辑:芃芃]
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