日前，24小時不停運轉的上海港某集裝箱碼頭內，一臺遠控岸橋從船上精準抓取集裝箱，有序卸載到有人集卡與AIV（無人智能化轉運車）上，隨后，載著箱子的AIV在混行道路上自如啟停，安全駛入堆場，一臺改造為自動化的RTG將AIV上的箱子平穩抓取，然后精準的自動放箱到指定場箱位上。不要以為這個場景發生在上海港洋山四期，矗立在此已有10年以上的舊設備和著長江口的潮水，道出這里是外高橋港區，也訴出：在上港集團指導下，天璣科技承建的傳統集裝箱碼頭自動化升級改造創新性研究成果實現且完成驗收工作。

已有洋山四期自動化碼頭珠玉在前，一向低調務實的上港集團為何選擇進入傳統碼頭自動化改造領域？又對天璣科技提出了哪些需求和目標？疑問背后，有三大原因促就上港集團與天璣科技在傳統集裝箱碼頭自動化之路上攜手前行。

原因之一：當下是改造的最好時機

箱起箱落間，中國傳統集裝箱碼頭業務量不斷攀升，卻也迎來諸多挑戰，成本增加、人力不足、生產效能無法保證等痛點，呼喚更自動化、智慧化的生產管理方式，上述現實驅動著中國要在智慧港口建設之路上步履不停。“十四五”開局之際，政府出臺多份政策文件，力推智慧港口，《交通運輸領域新型基礎設施建設行動方案（2021—2025年）》中，將智慧港口建設列為主要任務之一，各省市紛紛編制智慧港口專項行動計劃，各港口集團的“十四五”規劃里，自動化碼頭建設也是濃墨重彩的一筆，智慧港口建設作為港口發展的一大趨勢，正要吹皺一池春水。

問題是新建還是改造？新建全自動化碼頭無須顧慮舊有碼頭格局，可建設周期長、投入巨大，受到各方面資源條件的限制；相反，投入低，建設周期短，可復制推廣的傳統碼頭自動化改造也備受推崇。因此即便洋山四期已在全自動化碼頭中獨領風騷，上港集團仍然選擇推進傳統集裝箱碼頭自動化改造。但改建不僅要考量原有港口格局，還可能會耽誤生產運營，作為世界第一大港，上海港任一碼頭停產一天都會牽一發而動全身，因此天璣科技相關項目負責人告訴港口圈（ID：gangkouquan），對于改造，上港集團要求不影響生產；當前碼頭作業工藝不變；除新增AIV與自動拆裝鎖鈕機外，其余以原有設備進行改造，場地設施不做調整；整個系統按照全自動方式進行設計，所有設備能夠混合作業，改造中不做區域性硬隔離；外集卡能夠進場作業，AIV與人工駕駛車輛不分道行駛和分道作業；改造后整體效率有所提升；新增設備滿足碼頭設施設計參數要求；新增無線通訊設備不干涉碼頭現有系統，不影響現有業務……種種高難度要求，業內幾無案例可循，也沒有切實可行的改造方案可供參照，天璣科技需要用技術找到方向。

原因二：為港口安上智慧“外骨骼”

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

· 不影響生產；

· 當前碼頭作業工藝不變；

· 不做區域性硬隔離；

· 原有設備改造（岸橋、場橋），場地設施基本不做調整；

· 除新增AIV和自動拆裝扭鎖機外，單設備自動化全部改造，原有生產機型設備全部利舊；

· 單設備都具有自主裝卸能力；

· 集卡混用（AIV+內集卡+外集卡），不分道行駛和作業，統一路徑規劃，生產作業區域統一調度，統一導航、交通管理、協同管理，完整安全管理；

· 后續可平滑擴展，持續接收新的自動化改造作業單元，直至全港域全部完成自動化改造工作。

顯然，該方案致力于實現碼頭傳統作業模式與自動化作業模式共存，以港區全域不封閉隔離、完全混合作業為目標，本文開頭的一幕便是這套方案的成果。絲滑的全作業流程自動化背后，不可避免的要處理有人集卡與AIV混行、外集卡分別在傳統輪胎吊與自動化輪胎吊裝卸貨物等復雜場景。天璣科技作為總集成方，必須摸透關鍵作業工藝，熟知全流程，對接碼頭各設備、系統，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意為設備控制指揮系統，IECS添上intelligence,變為智能控制指揮系統，一詞之差，卻有云泥之別。IECS除了繼續做好TOS與港機設備之間的橋梁，還需智能調度港機設備和各類運輸工具，進行統一協同作業，并與終端作業設備進行實時作業交互，對設備狀態和作業任務等信息進行可視化處理，最終使港機設備在同一個系統下，統一調度、統一控制、混合作業、和諧共處，使傳統集裝箱碼頭自動化完成生產業務。最直觀的例子，便是通過虛擬紅綠燈，實現對內集卡、外集卡以及AIV的交通控制。

要想IECS如臂指使，外骨骼活動自如，離不開以5G+工業互聯網為載體的一套“神經”，具體來說，有物聯網技術（IOT）；時空數據庫技術（TSDB）；邊緣計算技術；3D GIS技術；北斗高精定位技術；5G 無線通信技術；最優路徑算法；數字孿生等等。這不是在報菜名，港口圈（ID:gangkouquan）在各大智慧港口的介紹中都不吝強調5G通信、北斗定位、數字孿生等技術的重要性，現在遇到的新面孔也不可或缺，仍以虛擬紅綠燈為例，3D GIS技術就可以做到高精地圖展示以及相關路徑規劃、紅綠燈展示，方便內集卡司機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，既有改造后的舊設備，如可以遠程控制的岸橋與全自動化作業的場橋，也有內集卡，還有新引入的AIV。當然，最值得一書的還屬自動拆裝鎖鈕機，拆裝鎖鈕一直是集裝箱碼頭中難以自動化的一環，人工拆裝鎖鈕伴生著種種安全隱患，而業內現有方案還只能實現鎖鈕的單一拆裝功能和簡單的鎖鈕轉運功能。天璣科技研發的智能拆裝鎖鈕機，既可單體運作，又能集群合作，意味著碼頭后續可以實現全自動拆裝鎖扭作業，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+工業互聯網為神經，連接各港機設備、系統為軀干，打造出了一幅智慧港口“外骨骼”。有此加持，天璣科技已經進行了一條完整的作業路、2大塊箱區的自動化改造，實現碼頭生產作業端到端全流程自動化，所承接的傳統集裝箱碼頭自動化升級項目取得了階段性成果。不但驗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，效率穩步提升；二是具備逐步改造、逐步擴大的推廣意義，正中傳統碼頭自動化改造的靶心。

而這兩大特色則由一系列亮點撐起，據天璣科技相關項目負責人透露，上港集團在驗收項目時，看中的正是這些亮點，改建基于傳統四繩吊具，無機械改動，維修成本低；無場地限制，無需安裝外圍輔助設施、如磁尺、反光板等；作業精度業界領先，感知、決策、控制算法的升級將不斷提升安全和效率；多傳感器融合，多重安全確認，無需人工主動介入，適應全場景、全天候作業……是以完成1期2塊箱區改造后，天璣科技腳步更穩，將于2022年開始更大范圍的自動化改造，步步為營，最終覆蓋全港域。

港口圈（ID:gangkouquan）認為，天璣科技承接的上海港傳統集裝箱碼頭自動化改造項目可謂是摸著石頭過河，拆解了大型集裝箱碼頭邊生產邊自動化改造過程中面臨的痛點和難點，即將從一階段跨向二階段，從跑通個性化的一條作業路駁船作業，到完成一條大船作業、完成全場區設備的智能控制、升級優化更大作業范圍的IECS路徑規劃、協同控制、仿真系統、邊緣計算和智能算法。技術傍身，成果在手，創新之路就在腳下，天璣科技欲在上海港的大型集裝箱碼頭打造傳統集裝箱碼頭改造的樣本。據此，天璣科技也期望將實踐經驗推廣復制，為提升港口生產作業效能，促進行業變革給出中國方案，做出應有貢獻。