日前，24小時(shí)不停運(yùn)轉(zhuǎn)的上海港某集裝箱碼頭內(nèi)，一臺(tái)遠(yuǎn)控岸橋從船上精準(zhǔn)抓取集裝箱，有序卸載到有人集卡與AIV（無人智能化轉(zhuǎn)運(yùn)車）上，隨后，載著箱子的AIV在混行道路上自如啟停，安全駛?cè)攵褕?，一臺(tái)改造為自動(dòng)化的RTG將AIV上的箱子平穩(wěn)抓取，然后精準(zhǔn)的自動(dòng)放箱到指定場箱位上。不要以為這個(gè)場景發(fā)生在上海港洋山四期，矗立在此已有10年以上的舊設(shè)備和著長江口的潮水，道出這里是外高橋港區(qū)，也訴出：在上港集團(tuán)指導(dǎo)下，天璣科技承建的傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動(dòng)化升級(jí)改造創(chuàng)新性研究成果實(shí)現(xiàn)且完成驗(yàn)收工作。

已有洋山四期自動(dòng)化碼頭珠玉在前，一向低調(diào)務(wù)實(shí)的上港集團(tuán)為何選擇進(jìn)入傳統(tǒng)碼頭自動(dòng)化改造領(lǐng)域？又對天璣科技提出了哪些需求和目標(biāo)？疑問背后，有三大原因促就上港集團(tuán)與天璣科技在傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動(dòng)化之路上攜手前行。

原因之一：當(dāng)下是改造的最好時(shí)機(jī)

箱起箱落間，中國傳統(tǒng)集裝箱碼頭業(yè)務(wù)量不斷攀升，卻也迎來諸多挑戰(zhàn)，成本增加、人力不足、生產(chǎn)效能無法保證等痛點(diǎn)，呼喚更自動(dòng)化、智慧化的生產(chǎn)管理方式，上述現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)著中國要在智慧港口建設(shè)之路上步履不停。“十四五”開局之際，政府出臺(tái)多份政策文件，力推智慧港口，《交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動(dòng)方案（2021—2025年）》中，將智慧港口建設(shè)列為主要任務(wù)之一，各省市紛紛編制智慧港口專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃，各港口集團(tuán)的“十四五”規(guī)劃里，自動(dòng)化碼頭建設(shè)也是濃墨重彩的一筆，智慧港口建設(shè)作為港口發(fā)展的一大趨勢，正要吹皺一池春水。

問題是新建還是改造？新建全自動(dòng)化碼頭無須顧慮舊有碼頭格局，可建設(shè)周期長、投入巨大，受到各方面資源條件的限制；相反，投入低，建設(shè)周期短，可復(fù)制推廣的傳統(tǒng)碼頭自動(dòng)化改造也備受推崇。因此即便洋山四期已在全自動(dòng)化碼頭中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，上港集團(tuán)仍然選擇推進(jìn)傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動(dòng)化改造。但改建不僅要考量原有港口格局，還可能會(huì)耽誤生產(chǎn)運(yùn)營，作為世界第一大港，上海港任一碼頭停產(chǎn)一天都會(huì)牽一發(fā)而動(dòng)全身，因此天璣科技相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人告訴港口圈（ID：gangkouquan），對于改造，上港集團(tuán)要求不影響生產(chǎn)；當(dāng)前碼頭作業(yè)工藝不變；除新增AIV與自動(dòng)拆裝鎖鈕機(jī)外，其余以原有設(shè)備進(jìn)行改造，場地設(shè)施不做調(diào)整；整個(gè)系統(tǒng)按照全自動(dòng)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，所有設(shè)備能夠混合作業(yè)，改造中不做區(qū)域性硬隔離；外集卡能夠進(jìn)場作業(yè)，AIV與人工駕駛車輛不分道行駛和分道作業(yè)；改造后整體效率有所提升；新增設(shè)備滿足碼頭設(shè)施設(shè)計(jì)參數(shù)要求；新增無線通訊設(shè)備不干涉碼頭現(xiàn)有系統(tǒng)，不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)……種種高難度要求，業(yè)內(nèi)幾無案例可循，也沒有切實(shí)可行的改造方案可供參照，天璣科技需要用技術(shù)找到方向。

原因二：為港口安上智慧“外骨骼”

對任何一個(gè)碼頭來說，TOS（碼頭操作系統(tǒng)）都是當(dāng)之無愧的大腦，智慧港口更是需要一副格外聰明的大腦。但要讓傳統(tǒng)設(shè)備與先進(jìn)技術(shù)深度融合，在全港域混合作業(yè)，從換腦（TOS）手術(shù)這樣奪胎換骨的大工程開始動(dòng)手勢必耗時(shí)耗力。天璣科技另辟蹊徑，為上港集團(tuán)量身定制了一套“邊生產(chǎn)，邊改造，邊調(diào)試，邊上線”的方案。該方案：

· 不影響生產(chǎn)；

· 當(dāng)前碼頭作業(yè)工藝不變；

· 不做區(qū)域性硬隔離；

· 原有設(shè)備改造（岸橋、場橋），場地設(shè)施基本不做調(diào)整；

· 除新增AIV和自動(dòng)拆裝扭鎖機(jī)外，單設(shè)備自動(dòng)化全部改造，原有生產(chǎn)機(jī)型設(shè)備全部利舊；

· 單設(shè)備都具有自主裝卸能力；

· 集卡混用（AIV+內(nèi)集卡+外集卡），不分道行駛和作業(yè)，統(tǒng)一路徑規(guī)劃，生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域統(tǒng)一調(diào)度，統(tǒng)一導(dǎo)航、交通管理、協(xié)同管理，完整安全管理；

· 后續(xù)可平滑擴(kuò)展，持續(xù)接收新的自動(dòng)化改造作業(yè)單元，直至全港域全部完成自動(dòng)化改造工作。

顯然，該方案致力于實(shí)現(xiàn)碼頭傳統(tǒng)作業(yè)模式與自動(dòng)化作業(yè)模式共存，以港區(qū)全域不封閉隔離、完全混合作業(yè)為目標(biāo)，本文開頭的一幕便是這套方案的成果。絲滑的全作業(yè)流程自動(dòng)化背后，不可避免的要處理有人集卡與AIV混行、外集卡分別在傳統(tǒng)輪胎吊與自動(dòng)化輪胎吊裝卸貨物等復(fù)雜場景。天璣科技作為總集成方，必須摸透關(guān)鍵作業(yè)工藝，熟知全流程，對接碼頭各設(shè)備、系統(tǒng)，難度可想而知。

天璣科技巧出妙思，為港口安上了一副“外骨骼”。這副外骨骼的核心是IECS。ECS意為設(shè)備控制指揮系統(tǒng)，IECS添上intelligence,變?yōu)橹悄芸刂浦笓]系統(tǒng)，一詞之差，卻有云泥之別。IECS除了繼續(xù)做好TOS與港機(jī)設(shè)備之間的橋梁，還需智能調(diào)度港機(jī)設(shè)備和各類運(yùn)輸工具，進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)同作業(yè)，并與終端作業(yè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)作業(yè)交互，對設(shè)備狀態(tài)和作業(yè)任務(wù)等信息進(jìn)行可視化處理，最終使港機(jī)設(shè)備在同一個(gè)系統(tǒng)下，統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一控制、混合作業(yè)、和諧共處，使傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動(dòng)化完成生產(chǎn)業(yè)務(wù)。最直觀的例子，便是通過虛擬紅綠燈，實(shí)現(xiàn)對內(nèi)集卡、外集卡以及AIV的交通控制。

要想IECS如臂指使，外骨骼活動(dòng)自如，離不開以5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為載體的一套“神經(jīng)”，具體來說，有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（IOT）；時(shí)空數(shù)據(jù)庫技術(shù)（TSDB）；邊緣計(jì)算技術(shù)；3D GIS技術(shù)；北斗高精定位技術(shù)；5G 無線通信技術(shù)；最優(yōu)路徑算法；數(shù)字孿生等等。這不是在報(bào)菜名，港口圈（ID:gangkouquan）在各大智慧港口的介紹中都不吝強(qiáng)調(diào)5G通信、北斗定位、數(shù)字孿生等技術(shù)的重要性，現(xiàn)在遇到的新面孔也不可或缺，仍以虛擬紅綠燈為例，3D GIS技術(shù)就可以做到高精地圖展示以及相關(guān)路徑規(guī)劃、紅綠燈展示，方便內(nèi)集卡司機(jī)可視化查看地圖及定位。

這幅“外骨骼”的連接的部分也多種多樣，既有改造后的舊設(shè)備，如可以遠(yuǎn)程控制的岸橋與全自動(dòng)化作業(yè)的場橋，也有內(nèi)集卡，還有新引入的AIV。當(dāng)然，最值得一書的還屬自動(dòng)拆裝鎖鈕機(jī)，拆裝鎖鈕一直是集裝箱碼頭中難以自動(dòng)化的一環(huán)，人工拆裝鎖鈕伴生著種種安全隱患，而業(yè)內(nèi)現(xiàn)有方案還只能實(shí)現(xiàn)鎖鈕的單一拆裝功能和簡單的鎖鈕轉(zhuǎn)運(yùn)功能。天璣科技研發(fā)的智能拆裝鎖鈕機(jī)，既可單體運(yùn)作，又能集群合作，意味著碼頭后續(xù)可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)拆裝鎖扭作業(yè)，僅鎖鈕從鎖箱裝盤、換庫需人工介入，工人工作量降低95%以上。

原因之三：指引未來方向

作為總集成方，天璣科技以IECS為核，以5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為神經(jīng)，連接各港機(jī)設(shè)備、系統(tǒng)為軀干，打造出了一幅智慧港口“外骨骼”。有此加持，天璣科技已經(jīng)進(jìn)行了一條完整的作業(yè)路、2大塊箱區(qū)的自動(dòng)化改造，實(shí)現(xiàn)碼頭生產(chǎn)作業(yè)端到端全流程自動(dòng)化，所承接的傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動(dòng)化升級(jí)項(xiàng)目取得了階段性成果。不但驗(yàn)證了這套方案的可行性，還凸顯了兩大特色，一是不影響生產(chǎn)，效率穩(wěn)步提升；二是具備逐步改造、逐步擴(kuò)大的推廣意義，正中傳統(tǒng)碼頭自動(dòng)化改造的靶心。

而這兩大特色則由一系列亮點(diǎn)撐起，據(jù)天璣科技相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人透露，上港集團(tuán)在驗(yàn)收項(xiàng)目時(shí)，看中的正是這些亮點(diǎn)，改建基于傳統(tǒng)四繩吊具，無機(jī)械改動(dòng)，維修成本低；無場地限制，無需安裝外圍輔助設(shè)施、如磁尺、反光板等；作業(yè)精度業(yè)界領(lǐng)先，感知、決策、控制算法的升級(jí)將不斷提升安全和效率；多傳感器融合，多重安全確認(rèn)，無需人工主動(dòng)介入，適應(yīng)全場景、全天候作業(yè)……是以完成1期2塊箱區(qū)改造后，天璣科技腳步更穩(wěn)，將于2022年開始更大范圍的自動(dòng)化改造，步步為營，最終覆蓋全港域。

港口圈（ID:gangkouquan）認(rèn)為，天璣科技承接的上海港傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動(dòng)化改造項(xiàng)目可謂是摸著石頭過河，拆解了大型集裝箱碼頭邊生產(chǎn)邊自動(dòng)化改造過程中面臨的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，即將從一階段跨向二階段，從跑通個(gè)性化的一條作業(yè)路駁船作業(yè)，到完成一條大船作業(yè)、完成全場區(qū)設(shè)備的智能控制、升級(jí)優(yōu)化更大作業(yè)范圍的IECS路徑規(guī)劃、協(xié)同控制、仿真系統(tǒng)、邊緣計(jì)算和智能算法。技術(shù)傍身，成果在手，創(chuàng)新之路就在腳下，天璣科技欲在上海港的大型集裝箱碼頭打造傳統(tǒng)集裝箱碼頭改造的樣本。據(jù)此，天璣科技也期望將實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)推廣復(fù)制，為提升港口生產(chǎn)作業(yè)效能，促進(jìn)行業(yè)變革給出中國方案，做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。