上海，是世界最大的港口城市之一；上海港，集裝箱吞吐量連續(xù)多年世界第一、外貿(mào)集裝箱吞吐量占全國總量1/4。作為“新生力量”的上海洋山四期自動化碼頭（下稱“洋山四期”），如何引領一場全球的“碼頭革命”？從籌備到開港，如何在國外的質(zhì)疑聲中安上“中國芯”，從無到有？

除了日出和日落之外，這里并沒有清晰的晝夜之分。從臨港新片區(qū)的滴水湖出發(fā)，車子駛過壯闊的東海大橋，24小時忙碌的洋山四期就會進入視線。貨物在這里分流卸載，海量的全球商品提供給中國的消費者；同時，中國的商品從這里出發(fā)，沿著中美航線、亞歐航線、中東航線、非洲航線和東南亞航線銷往世界各地。

2022年9月30日，全球單體規(guī)模最大、綜合智能化程度最高的自動化集裝箱碼頭——洋山四期，迎來了自開港以來的第2000萬標準箱；緊接著的10月2日，洋山四期晝夜集裝箱吞吐量突破26066標準箱，再次刷新歷史最高紀錄。

“2017年我吊了第一箱，現(xiàn)在我的徒弟吊了第2000萬箱。那時，碼頭剛開港，還很寂寥，堆場上箱不多，船更少。但現(xiàn)在這里巨輪列隊，熱鬧非凡。”上港集團尚東分公司首席遠程橋吊操作員黃華如是感慨。

和傳統(tǒng)碼頭作業(yè)不同的是，黃華和他的徒弟們?nèi)缃竦墓の唬谥锌厮?5樓。他們?nèi)褙炞⒍⒅聊?，近處手里操控著手柄，五顏六色的集裝箱在前方遠處被吊運、平移……

要建世界領先的自動化港口：安上“中國芯”

洋山四期位于洋山深水港區(qū)最西側(cè)，依托顆珠山島及大、小烏龜島圍海填筑形成，是目前全球最大的單體全自動化碼頭，也是全球綜合自動化程度最高的碼頭之一。碼頭岸線長2350米，擁有7個集裝箱深水泊位，總面積223萬平方米，共有61個自動化箱區(qū)。設計年吞吐量為630萬標準箱。

澎湃新聞記者賀梨萍攝

這座科技含量極高的碼頭從未停止追求“更先進”。就在2021年6月25日，上港集團尚東分公司、哪吒港航智慧科技（上海）有限公司、華為技術有限公司共同發(fā)布了上港集團超遠程智慧指揮控制中心項目成果，這是上港集團聯(lián)合華為在全球港口首次將F5G技術應用在港口超遠程控制作業(yè)場景，是新一代智慧港口運營模式的重大突破。

“現(xiàn)在在臨港和市區(qū)都有相關的點，離這里大概100公里的地方可以實現(xiàn)遠程操作，時延在6毫秒之內(nèi)。如果這項技術被大力應用，可能大家都只要在市區(qū)上班，大大地節(jié)省了上下島時間，通勤成本也會降?！比涨?，上港集團尚東分公司信息技術部經(jīng)理顧志華向澎湃新聞（www.dbgt.com.cn）在內(nèi)的媒體介紹時如是表示。

在顧志華看來，更值得暢想的是，在上港集團大力推動傳統(tǒng)碼頭自動化改革的進程下，“未來的某一天，或許我們就能實現(xiàn)‘在家開橋吊’，那么這有可能就是我們通過這些基礎建設的改變帶來的一個很大的變化?！?/p>

這是洋山四期自2017年12月開港試生產(chǎn)以來持續(xù)優(yōu)化的動作之一。實際上，如果將時間回撥到2014年之前，這一切還停在留白頗多的草圖上。

據(jù)介紹，在建設初期，洋山四期團隊多次奔赴國外自動化碼頭考察“取經(jīng)”。然而，國外同行“連捂帶蓋”，不提供任何數(shù)據(jù)和技術規(guī)范，甚至多看一眼都“不舍得”，國外專家更是當面質(zhì)疑，中國有能力搞自動化碼頭？

擺在團隊面前的任務則是：上海港連續(xù)多年蟬聯(lián)集裝箱吞吐量世界第一，我們應該有，也必須要有一座具有世界領先水平的自動化港口。

工程建設啟動之前，全國水運行業(yè)專家80余人召開了各類咨詢、評議和審查會，僅實施大綱就反復討論修改了50多稿。生產(chǎn)籌建方面，自動化碼頭的核心是生產(chǎn)工藝流程控制策略的自動化，在工藝方案需要自己設計的緊迫和壓力之下，“吃住在島上、周一上島、周五下島成為工作常態(tài)?！弊罱K，僅用8個月時間完成開港所需的3條作業(yè)路全流程貫通，比國外同類型碼頭縮短近2年時間。

對洋山四期團隊來說，更硬的“骨頭”是系統(tǒng)開發(fā)，自動化碼頭的“大腦”如何依靠自己的力量安上？

上港集團科技信息部總經(jīng)理、時任洋山四期系統(tǒng)項目總負責人黃秀松回憶，當時國內(nèi)尚無先進案例可供參考，連教科書都沒有，只能自己嘗試編寫代碼；國外對我們技術封鎖，只能摸著石頭過河。

上港集團哪吒科技公司總經(jīng)理、時任海勃公司總經(jīng)理黃桁說，“自動化碼頭的復雜就在于其背后擁有海量數(shù)據(jù)，這么大體量的碼頭，整個系統(tǒng)的復雜程度超乎想象?！?/p>

黃桁形象地比喻道，一個人丟3個乒乓球同一個人丟30個乒乓球，這兩者的難度不可同日而語。同理，洋山四期多增加一臺機械設備，背后的運算就成幾何級的增長，更何況洋山四期是全球單體規(guī)模最大的自動化碼頭，難易程度可想而知。

最終，歷經(jīng)三年研發(fā)，一座擁有自主知識產(chǎn)權的自動化碼頭拔地而起。2017年12月，洋山四期開港試生產(chǎn)，這也意味著上海港自動化碼頭“從無到有”。

值得一提的是，“洋山四期超大型自動化集裝箱碼頭關鍵技術研究與應用”還榮獲了2020年度上海市科學技術獎“科技進步特等獎”。

自動化碼頭的“珠穆朗瑪峰”：持續(xù)迭代優(yōu)化

上述系統(tǒng)有何創(chuàng)新亮點？顧志華介紹，洋山四期最主要的關鍵性系統(tǒng)，一是全自動化碼頭智能生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)ITOS），另一個就是設備控制系統(tǒng)?！熬秃孟袷侨说拇竽X，由它去發(fā)指令，然后組織去執(zhí)行。這也是國內(nèi)第一次嘗試去開發(fā)這樣的系統(tǒng)?！?/p>

自動化集裝箱碼頭總體布局也做了大膽突破，全球首創(chuàng)自動化堆場無懸臂、單懸臂和雙懸臂等三種軌道吊混合的工藝布局模式。這突破了單一類型軌道吊工藝模式下碼頭資源綜合利用效率瓶頸，顯著提升了超大型集裝箱樞紐港的作業(yè)效率。

“堆場上面的所有的動作都是通過堆場調(diào)動策略去執(zhí)行，也涵蓋了大量的算法，我們從開港之初一直到現(xiàn)在，始終處于一個不斷迭代的過程。就是說，我們一方面在生產(chǎn)，一方面也在優(yōu)化我們的系統(tǒng)，這也是自研系統(tǒng)的一個最大的優(yōu)勢?！鳖欀救A強調(diào)，如果采購國外系統(tǒng)，改造成本、優(yōu)化成本、維護成本都會較大，“前進的速度也可能會慢一些?！?/p>

他對澎湃新聞（www.dbgt.com.cn）進一步表示，實際上剛調(diào)試的時候作業(yè)效率是比較低的，第一步僅僅是讓所有的通訊全部都打通?！霸O備需要磨合，系統(tǒng)也需要磨合。”據(jù)其介紹，剛到洋山四期的時候，設備根本沒有交互，指令層面也沒有動作，怎么動起來都是未知數(shù)?！?年了，看著它每天的成長，就像看著自己的孩子一樣，越長越‘結(jié)實’。”

顧志華舉例道，原來軌道吊在作業(yè)過程中可能會遇到一種情況，海側(cè)軌道吊作業(yè)的時候，陸測軌道吊由于安全位置的原因保持不動，“但其實我們發(fā)現(xiàn)，只要是同向運動，就完全可以一起去作業(yè)。那么我們就根據(jù)軌道吊起始位置和目的位置方向，去判斷是不是可以同時作業(yè)，而不用在那里等待?！边@一簡單的優(yōu)化帶來的效果是可觀的，整個堆場的能力提升20%-30%。

開港5年來，除上述“超遠程智慧指揮控制中心”項目外，洋山四期團隊還開發(fā)上線了洋山四期運營大數(shù)據(jù)分析與智能決策平臺，利用人工智能、大數(shù)據(jù)和3D技術，在虛擬空間中復刻一個洋山四期，讓其不斷進行壓力測試和系統(tǒng)優(yōu)化迭代。再如，我國首個智能駕駛集裝箱轉(zhuǎn)運業(yè)務場景也不斷提質(zhì)增效，通過“5G+L4”技術，2021年完成了4萬標準箱轉(zhuǎn)運任務。

據(jù)介紹，目前，洋山四期三大設備數(shù)量較開港初期翻了3倍，在人工節(jié)約70%的同時，效率卻提高30%。橋吊單機作業(yè)效率達63.88自然箱/小時，單船平均最高作業(yè)臺時量58.28自然箱，生產(chǎn)指標屢創(chuàng)新高，碼頭整體效率較開港初期提高了30%，勞動生產(chǎn)率達到傳統(tǒng)碼頭的213%。

16年前就走進40米高橋吊駕駛室的黃華對這些數(shù)字格外敏感。以軌道吊的人工節(jié)約來說，他給出一個清晰的對比，“我們現(xiàn)在121臺軌道吊24小時不間斷作業(yè)的話，一工班人員配置不到10人；相較之下，傳統(tǒng)碼頭單工班的出勤人數(shù)最起碼是121人，如果要實現(xiàn)24小時不間斷作業(yè)，最起碼需要242人?！?/p>

從傳統(tǒng)碼頭轉(zhuǎn)戰(zhàn)智能化程度最高的自動化碼頭，黃華認為，對橋吊司機來說， “從單機層面來看，我們只是一個熟練的操作工，個人的操作技能決定了裝卸的快慢，但是現(xiàn)在不單單要有單機的操作技能，還要去學很多東西，最重要一點就是對系統(tǒng)的判斷?！薄?0后”的黃華已有了很多徒弟，而他的很多徒弟都是“00后”。

來自工程技術部的吳紀林是一名“90后”，也是這座全球最先進自動化碼頭的“診療師”中的一員?！拔覄傔M入上海港工作時，當時的碼頭使用的是第一代岸橋，主要維修方式也是從外圍硬件著手?！彼貞浧鹗畮啄昵暗膱鼍啊?/p>

2011年，隨著上海港的“主戰(zhàn)場”從黃浦江轉(zhuǎn)戰(zhàn)長江口，吳紀林來到外高橋碼頭工作?！按藭r的維修方式已經(jīng)從基礎硬件變成可編程軟件PLC，我突然發(fā)現(xiàn)自己在老碼頭學到的技術本領幾乎毫無用處了，連程序中常開、常閉都分不清楚?！?016年，吳紀林和一批年輕人一起，成為最早一批進駐洋山四期籌備組的成員。

其所在的青年突擊隊提前3個月完成了洋山四期碼頭開港設備的調(diào)試工作，不僅確保了設備按期、順利投入使用，更為國際、國內(nèi)智能碼頭設備維護保養(yǎng)提供了“洋四方案”，填補了國內(nèi)自動化設備管理技術的空白。

從最老的設備修到最先進的設備，吳紀林對澎湃新聞（www.dbgt.com.cn）記者表示，“有一個很大的區(qū)別，就是傳統(tǒng)設備是司機開的，他能聽得到設備有什么不對的地方，比如說有異響。就像我們自己開私家車，會感覺到輪胎是否夾了石子，或者說車擋風玻璃裂了。”現(xiàn)在的情形則是沒有司機的，改為遠程操作，“他根本聽不到現(xiàn)場的任何聲音，對于我們來說就難以第一時間發(fā)現(xiàn)問題。”

克服的辦法是在設備上安裝了很多傳感器和相對應的程序邏輯，“有了這些新技術之后，它來告訴我們設備全壽命的使用程度。我們在它的歷史壽命當中去看哪一些是未來可能會發(fā)生的事情，提前進行維保，這也是相比傳統(tǒng)碼頭有很大提升的地方?！?/p>

洋山四期：仍需在不斷地超越自我中尋求突破

洋山四期的相關技術已被充分驗證。值得一提的是，這些技術成果已在以色列海法新港等國內(nèi)外14個碼頭得以應用。

2021年9月1日，上港集團以色列海法新港正式開港，該碼頭便復刻了“洋山四期”的技術亮點。這也是我國首次向發(fā)達國家輸出“智慧港口”先進技術和管理經(jīng)驗。

據(jù)從以色列返回上海的海法新港建設者分享，盡管上海方案在國際競爭中脫穎而出，幫助上港集團獲得了海法新港碼頭的運營權，但在建設過程中，以色列方面始終拿中國標準和西方標準進行比較，并在許多方面表示出不理解。直到上港集團邀請以色列代表到洋山四期自動化碼頭參觀，才徹底改變了對方的態(tài)度。

然而，顧志華表示，他們一直在關注學界、業(yè)界最新的研究與應用，總覺得能做的事還有很多?！氨M管我們的許多技術已經(jīng)全球領先，但拼搏與創(chuàng)新卻是無止境的，洋山四期碼頭仍需在不斷地超越自我中尋求突破。”

黃華和他的團隊也制定了新的職業(yè)規(guī)劃目標——把洋山四期碼頭打造成上海港橋吊遠程操作“黃埔軍?！薄?/p>

作為一名土生土長的崇明人，黃華從小有著一個航海夢。2004年大學畢業(yè)即進入上海港工作；2005年，25歲的他報名前往洋山一期碼頭，走進40米高的橋吊駕駛室，成為一名橋吊司機，累計安全裝卸42萬多個集裝箱。2016年，黃華入選上海港首批橋吊遠程操作員，開始參與洋山四期籌建。從一名普通橋吊司機逐步成長為“上海工匠”，黃華還獲得了“全國五一勞動獎章”等10多項榮譽。

從2017年建成投產(chǎn)到2022年，洋山四期規(guī)模不斷擴大，作業(yè)能級顯著提升，2018年完成集裝箱吞吐量201萬標準箱，而到了2021年完成570萬標準箱，作業(yè)能級達630萬標準箱，全面實現(xiàn)了設計時的遠期吞吐能力。

然而，630萬標準箱不是終極目標。黃華提到，洋山四期今年將再新增2臺橋吊、2臺軌道吊、10臺AGV，碼頭自動化裝卸裝備生產(chǎn)規(guī)模將達到294臺，生產(chǎn)能級也從原來630萬躍升至700萬。

就在10月12日，“振華32”輪在洋山港海事局船舶交通管理中心遠程監(jiān)控和“海巡0109”現(xiàn)場護航下，緩緩駛進洋山深水港，順利靠妥洋山深水港自動化碼頭，2臺橋吊將卸至碼頭，待調(diào)試后投入生產(chǎn)使用。截至目前，2臺橋吊已成功上岸。

據(jù)介紹，未來，在對內(nèi)發(fā)展上，洋山四期擬建立全域智能化管控系統(tǒng)，將云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術手段結(jié)合起來，實現(xiàn)安全監(jiān)督更精準、設備維保更智能、生產(chǎn)作業(yè)更高效、港口生產(chǎn)更環(huán)保，真正推進自動化碼頭向智慧化碼頭落實落地。

在對外服務上，將主動融入并積極推動“區(qū)塊鏈港航生態(tài)圈”建設，構建起連接監(jiān)管、企業(yè)、金融的生態(tài)信息服務平臺，進一步提升港口綜合競爭優(yōu)勢。

“這是一個趨勢，我們將通過技術的不斷應用進一步提升碼頭的能級，這是最大的一個區(qū)別。也就是說，不能通過人去疊加，而是用技術來替換，這是我們的目標?！鳖欀救A表示。