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从汗水经济到智慧经济“连钢创新团队”建设的

作者: admin发布时间:2021-01-03 15:29

  习总书记深刻指出,“唯改革者进,唯创新者强,唯改革创新者胜。”山东港口全自动化码头的规划、建设和运营者——“连钢创新团队”,认真贯彻习总书记关于建设世界一流的智慧港口、绿色港口的重要指示精神,面对全球工业4.0给港口发展带来的全新机遇与挑战,以科技报国的家国情怀、“敢叫日月换新天”的壮阔气魄,经历1000多个昼夜的不懈奋战,从一张白纸起步,自主创新,自立自强,突围破壁,建成了全球领先、亚洲首个全自动化集装箱码头,在自动化码头建设运营领域实现了从跟跑欧美到领跑世界的嬗变。截至目前,团队已受理和授权专利124项,有6项达到国际领先;取得软件著作权14项,发表论文70余篇;并构建了国内首个“自动化集装箱码头标准体系”,研制国际标准6项、行业标准3项、团体标准4项;获青岛市科技进步一等奖、中国航海学会科学技术一等奖、中国港口协会特等奖等奖项20余项;先后10余次受邀参加国际会议并做主旨发言,赢得国内外同行、专家的高度评价。

  那么,连钢创新团队建设运营的全自动化码头到底牛在哪儿?我们一起来了解一下。

  “连钢创新团队”是以工程应用研究员张连钢同志为带头人,老中青搭配的知识型、技能型、复合型创新团队。核心成员8人,骨干成员25人。2013年山东港口青岛港全自动化集装箱码头立项时,诞生于欧洲的自动化集装箱码头已经运营20年,而亚洲却没有一座全自动化集装箱码头。为补齐中国港口短板,当时刚刚做完肺癌手术的张连钢毅然挑起设计建设自动化码头的重担。在张连钢的带领下,“连钢创新团队”仅用3年半时间完成国外码头8-10年的研发建设任务,不仅实现当年投产、当年达产、当年盈利,还实现了一系列技术创新:在码头平面布局、生产业务流程、自动装卸设备、智能控制系统和土建施工方案等五个方面的系统创新;建立了全自动化集装箱码头规划设计、仿真优化的方法与技术体系,突破了基于数据驱动的自动化码头业务流程设计、多设备协同控制技术的瓶颈,首创了AGV循环充电、氢+5G、无人码头智能监管系统、物联网可视化运维平台等十项技术,打破了国外垄断,自主建成了全球领先的青岛港全自动化集装箱码头,并实现了核心技术自主可控和对外输出。

  目前,青岛港自动化码头平均装卸效率36.2自然箱/小时,比国外同类码头高50%,并创造了44.6自然箱/小时的世界纪录,比人工码头提升效率30%,特别是在2020年12月17日,第六次刷新了世界记录,多次证明中国全自动化集装箱码头达到了世界领先水平。获评2017年“中国智能制造十大科技进展”,在2018年欧洲举办的全球自动化集装箱码头峰会上,荣获“自动化集装箱码头最佳效率奖”。

  全球首个破解投资成本高、建设周期长、作业效率低、盈利能力差等行业难题的全自动化集装箱码头

  项目仅用3年多时间完成国外需8-10年的研发建设任务,投资成本仅仅是国外同类码头的约65%,是第一个实现当年投产、当年盈利的自动化集装箱码头。荣获“全球自动化集装箱码头建设杰出成就奖”。

  项目建成全球首个氢+5G智慧码头,是工业互联网在港口场景应用的典型案例。按照码头年300万标准箱吞吐量计算,年可减少二氧化碳排放2.1万吨、二氧化硫排放640吨。

  2019年2月,在西班牙“世界移动通信大会”上,青岛港发布“基于5G的自动化港口改造项目”。在全球港口首次实现了5G网络在集装箱码头全场景应用。

  自主完成了码头的规划设计、集成建设、调试测试。项目获授权专利52项,其中发明专利18项;发表论文70余篇;完成了国内首个自动化码头标准体系编制,制定标准12项,其中国家标准6项;软件著作权20余项。获各种科技奖励10余项,其中青岛市科技进步一等奖1项,中国航海学会科技进步一等奖4项,中国港口协会科技进步特等奖1项、一等奖3项等。

  截至2020年10月,项目累计实现收入15.07亿元、利润6.76亿元,节约投资2.36亿元,树立了低成本、短周期、高效率、全智能、更安全、零排放的成功范例。国内外同行、专家等4万余人次来港交流,相关技术在青岛前湾港区(QQCT、QQCTU)、阿联酋阿布扎比、意大利瓦多等码头推广应用。

  项目运用HCPS(人-信息-物理)原理和方法,将工业互联网与码头生产场景深度融合,创新运用物联网、大数据、云计算、人工智能、自动控制、机器人等技术,在自动化码头总平面布局、业务流程、生产调度、装卸工艺以及集成建设等自动化码头各方面取得突破性进展,取得了十大科技创新,实现了人、数据、机器有机连接和高效运营,从根本上颠覆了传统码头的生产模式和管理方式,自主创新占总体创新90%以上。

  以信息物理系统理论、技术和方法为支撑,采用物联网感知、通信导航、云计算、模糊控制、大数据等技术,统筹协调上百个生产要素,实现了对码头作业的全流程智能调度和智能化高效管理。获2017年中国港口协会科技进步一等奖。

  研发了基于钛酸锂电池的小容量、长寿命、高功率的动力系统和循环充电模式,AGV电池重量从13吨减为2吨,寿命从2年延长为10年,是目前重量最轻、唯一续航时间无限制的AGV。获2017年中国航海学会科学技术一等奖。

  研发了基于激光精准定位技术的自动锚定装置,设计了专用控制程序,实现了所有大型机械可在2分钟内自动锚定,破解了港口大型机械防瞬间大风的世界性难题。获2017年中国航海学会科学技术一等奖。

  运用视觉识别和AI技术,实现锁垫、锁孔精准识别与探测,研发了拆装锁专用属具及相应控制程序,实现了机器人自动拆装扭锁。获2018年中国港口协会发明一等奖。

  首次将氢动力引入港口大型机械,每作业一个标准箱可减少二氧化碳排放3.5公斤、二氧化硫排放0.11公斤,按照码头年300万标准箱吞吐量计算,年可减少二氧化碳排放2.1万吨、二氧化硫排放640吨。

  桥吊后伸距减少12米,设备自重降低50余吨,陆侧轮压降低6吨,优化了结构布局,降低码头土建成本和设备运行维护成本。

  通过优化堆场作业流程和堆码策略,研发了相应的堆场作业调度和设备控制功能,构建了高速轨道吊双箱吊具作业模式,进一步减少高速轨道吊在场端与场间装卸作业的循环时间,提升堆场作业效率20%。

  运用物联网、大数据、自动控制等技术,构建了码头智能监管体系,实现了码头无人、顺势、高效、智能化监管。获2019年中国航海学会科学技术一等奖。

  运用工业互联网和三维立体成像技术,实现对现场全面实时监控及异常事件智能预警,为码头生产安全、高效运行提供支撑,获2020年中国港口协会科技进步二等奖。

  采用虚拟化、分布式等技术,构建一整套基于企业云的应用基础架构,双中心之间具备零停顿、自动切换能力,满足智能化码头调度系统和设备自动控制的性能要求,为无人码头生产系统提供高可用、高可靠的信息化支撑环境。

  与传统人工码头相比,自动化码头具有更强的市场竞争力,主要体现在:作业效率的提高,为船公司节约在港时间,显著提高了船舶的准班能力,有效降低船舶运行成本。货运质量方面,青岛港自动化码头自开业以来,实现了零事故、零货损,显著提高了货运质量。用户体验方面,码头实现了自动化和自助式业务方式,外集卡在港时间由人工码头的30分钟缩减到13分钟,显著优化了集输运效率、物流成本和用户体验。

  在本项目之前,全球自动化码头均采用瑞典ABB电控系统、荷兰TBA设备调度系统、德国高华自动导引车(AGV)和美国NAVIS公司码头操作系统。本项目通过自主和国内联合开发,替代了上述进口产品。并取得了显著优于上述进口产品的技术性能和使用效果。

  构建了国内首个自动化码头标准体系,取得授权专利50多项,一项发明专利获德、英、法、日授权,发表论文70余篇,相关技术已经在前湾集装箱码头有限责任公司、前湾联合集装箱码头有限责任公司以及国外阿联酋阿布扎比港、意大利瓦多港等推广应用。

  项目2017年5月完成全面技术应用并投产运行,截至2020年10月,累计完成船舶装卸2725艘次,完成集装箱吞吐量438万标准箱,船舶准班率100%,实现收入150711万元,实现利润67672万元。本项目为自动化集装箱码头建设提供了成功方案和建设经验,得到了国内外同行、专家的高度认可,累计接待4万余人次参观学习。所形成的技术标准和可复制、可推广、可商业化的方案,为推动我国港口自动化码头建设,实现港口转型升级,提升港口综合竞争力有显著的促进作用。显著改善了码头工作环境和劳动强度,实现了由“汗水经济”向“智慧经济”的转变。建设过程中,培养了正高级工程师1人,高级工程师15人,工程师5人,高级技师3人。团队取得20余项科技成果,目前6项被鉴定为国际领先水平,团队项目获省部级、市级科技成果10余项。获批山东省交通运输行业自动化码头技术研发中心、青岛市自动化集装箱码头工程研究中心和青岛市企业技术中心。团队获中国航海学会科学技术“突出贡献团队”、中国港口协会“创新团队”称号。

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