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青岛港“连钢创新团队”：书写自动化港口建设的“中国方案”
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本帖被 张丽 执行加亮操作(2021-06-06)
【创新故事】书写自动化港口建设的“中国方案”（图5幅备选） ——山东港口集团青岛港“连钢创新团队”工作特写 ◎王保明 王珊 张矛 已受理和授权专利124项，取得软件著作权14项，发表论文70余篇，核心技术已掌握在团队自己手中；6次创造世界纪录；对全球港航业贡献的“金成果”，让“中国方案”一次次震惊世界。2020年12月30日，被中央宣传部授予“时代楷模”荣誉称号。这些令人叹为观止的成绩，都源自一个为中国港口自主创新书写波澜壮阔故事的创新团队——山东港口集团青岛港“连钢创新团队”。“连钢创新团队”并非专职技术团队，而是以工程应用研究员张连钢同志为带头人，抽调全港技术骨干，老中青搭配的知识型、技能型、复合型创新团队。但就是这样一个临时组建的创新团队，硬是一点一点如“蚂蚁啃骨头”一般攻克了一个个技术难题，历时7年创造了青岛港全自动化码头建设奇迹。这些成绩的背后有着怎样的辛酸和艰难呢？2020年12月30日，笔者走进青岛港。 中国人一定能建成世界上最好的自动化码头 20世纪末，自动化码头逐渐崛起，成为世界港口竞相追逐的“大国重器”。1993年，世界上第一个自动化码头在荷兰诞生，此后20多年间，自动化码头历经三代改进。彼时，作为港口大国，中国在世界前10名集装箱大港中占据7席，但在象征全球港口最强科技的全自动化甚至半自动化码头榜单上却“不见姓名”。为补齐中国港口短板，2013年10月，青岛港经过反复遴选，任命了既有专业技术背景又有一线实践经验的张连钢担当“自动化码头筹建小组”组长。“那时，一股热血上来了，心里想，全自动化码头不是西方人的‘专属’，他们能做到的，中国人也一样能做到，而且做得更好！”团队带头人张连钢这样说起7年前接下任务时的想法。此前，由于刚经历过一次大手术，他怕身体情况无法支撑，两次拒绝了邀请。“但我还是不甘心。港口领导第三次问我时，感觉身体已有所恢复，我就一口答应下来。”张连钢回忆说：“刚接到任务时，我既兴奋又有压力。兴奋的是，建设中国自己的全自动化码头是我20多年的梦想，即使病休期间，我也一直在跟踪研究世界行业动态，而这一天终于来了！压力是，在发达国家，全自动化码头大多是不以商业运营为目的的‘贵族码头’，而且多数是半自动化或局部自动化。全自动化码头对我们来讲无疑是全新的、更高风险的挑战，将面对很多无法预知的困难！”记得那天接受了任命后，张连钢出了会议室的门，却一阵心虚，心想这活儿怎么弄啊？那时项目组没有其他组员，他一个“光杆司令”开始“独行”——资料搜集。因为怕家里担心，他不敢把做项目的事情告诉家人。谁知后来还是被发现了，妻子冲他发火：“你疯了吗？你忘了医嘱了？你的身体吃不消怎么办？你还要不要这个家了？”张连钢耐心劝说，也保证以后家里的事情都听妻子的，但这件事情必须听他的，他要干下去。立项之初，项目组成员连自动化码头是什么样都没见过。抱着虚心求教的态度，张连钢带领项目组先后奔赴荷兰、英国、德国、西班牙等国家的自动化码头考察“取经”，但外国同行却“连捂带盖”，用技术壁垒让项目组备受煎熬：只能走马观花地远望，不准下车，不准拍照，更不提供任何数据和技术规范。“跑了一圈虽有收获，但求不到‘真经’。核心技术是买不来的，要成功还得依靠我们自己！”彼时的张连钢和成员们下定决心：“我们自己干！中国人能干出世界第一的装卸效率，也一定能依靠自己的智慧建成世界最好的自动化码头。” 中国的自动化码头要有创新基因、青岛特色 考察归来，每名成员都进入了通宵达旦“连轴转”的状态，很快，每个专业都形成了上万字的考察报告。之后便夜以继日地召开了数千次专题分析论证会，用计算分析、逆向推导、模拟仿真等方法艰难推进。项目组成员人人憋着一口气，一定要攻克这项难题。经过反复研究摸索，大家逐渐发现，所谓自动化码头，也不是“完全”自动化，那些“云端”高科技并非高不可攀。工艺布局和流程是自动化码头的核心。青岛港自动化码头拥有DPWORLD（迪拜世界港口公司）等多家外方股东，最初，DPWORLD介绍了多家国外专业咨询公司来港交流，并出示了设计理念和初步方案。在他们看来，中国港口要建成如此先进、复杂的项目，必须依靠更成熟的欧美专家团队，采用他们20年积累形成的规范，购买他们的技术。但项目组在进行了科学论证后一一否定了这些方案。“每个港口特点不同，我们不可能照搬照抄，只有根据青岛的口岸实际、货源结构、码头流程、操作习惯，设计出自己的工艺流程、总平面布局和技术指标体系及规格参数，才能构建起一整套合理的集成方案和实施策略。”张连钢说。面对国外成熟经验在青岛港的“水土不服”，“连钢创新团队”挑战国外权威，大胆地走自主攻关、自主创新的路。虽然前进的路上困难不少，但是他们坚信，一群人、一条心，办法一定比困难多。“还是不对！”2016年年初的一天清晨，负责桥吊设备的李永翠又干了个通宵。他揉了揉酸涩的眼睛，头脑里仍然萦绕着那个困扰着他的问题。那段时间，AGV（自动导引运输车）“死锁”情况频繁出现，必须迅速查明原因、优化软件，让AGV顺畅地“跑起来”。李永翠和同事们用了几个月时间，分析了上万条工作日志，从中归纳出十几种“死锁”类型，最终成功“解锁”。回想这段经历，李永翠说：“这3年，我和吴波、王罡、陈强提了上千条优化建议，每次都要经历彻夜思考的过程。考验我们的不仅是知识，还有耐心和细心。”自动化码头拖运集装箱的工作由无人驾驶的AGV完成，其核心技术是Ecs（电气控制）系统，该技术被世界自动化码头技术“四大联盟”中的荷兰TBA（一家利用各种先进分析工具解决物流问题的咨询公司）垄断，不开放、捆绑销售。项目组决定放弃TBA的方案，与设备制造方上海振华联手攻关。当时，行业内没有人相信，青岛港建自动化码头竟然能够不选TBA。面对外界的质疑，“连钢创新团队”硬是靠实干、苦干、巧干把这项技术做到了全球业界最优。2016年初，项目组对Ees研发进行阶段评估后发现，功能根本达不到需求。“码头几十个亿的投资可能就转不起来，开工时间也将拖后好几年。”直到现在，回想起那段经历，杨杰敏仍双手紧握、神情沉重。在一次碰头会上，会议室里一片死寂，项目组所有人都低着头，说不出话来。张连钢打破了沉默：“如果做不好，我们排队跳海就行了。我第一个跳。”张连钢说这句话的声音不大，但在每一个人听来却如惊雷一般，其中包含着破釜沉舟的坚定决心，让项目组成员无不为之感动。后来他们决定，必须采用非常规手段，彻底打破原来的思路。在上海长兴岛一间封闭的会议室内，杨杰敏带领的攻关小组吃喝拉撒不出方圆100米。经过100多个日夜奋战，经历了近百次失败，终于有了一丝进展。在2016年10月的一次测试中，无论是模拟仿真系统还是现场，6辆车都在流畅运转，现场的40多人忍不住爆发出热烈的欢呼声。这样的故事还有很多。一幅码头总平面布局图，团队对9种方案、16种派生形式以及8个要素进行反复综合比较，得出最优方案；堆场设计，通过对16个因素进行多次综合平衡优化后，确定最终选择；自动化流程的测试案例多达7000多个，在17套环境中进行了十几万次测试……这一组组数据的背后，是团队成员们一次次群策群力、一次次挑战极限。在设备制造最吃紧的时候，设备监造组成员兵分4路进驻制造基地，一待就是半年。一支手电筒、一把游标卡尺、一个笔记本电脑是他们工作中的“三件套”；方便面、榨菜、老干妈是他们生活中的“三件套”。白天顶着酷暑钻大梁、爬高空，晚上回到办公室，对照图纸研究第二天的监造重点，每天都要忙到22时以后。到了测试阶段，设备需要48小时不停运转，他们也是48小时连轴转。流程优化组成员不断完善系统功能，拿着秒表盯在现场，对流程作业一个环节一个环节地测算，一秒钟一秒钟地细抠，不断提升作业效率。努力的结果是，青岛港自动化码头一开港便创下了桥吊单机效率26.1自然箱/小时的全球自动化码头开港最高纪录，之后又5次刷新纪录，创造了桥吊单机效率44.6自然箱/小时的世界最高纪录。软件是自动化码头的“大脑”。项目组从千丝万缕的业务中规划、设计出100多个清晰业务流程，自主构建了符合青岛港特色的全自动化码头系统架构，并承担了60%以上的软件开发任务。别小看这100多个业务流程，却生发出海量“大数据”，在“云端”星罗棋布，仅用于存放数据的服务器，数量就超过青岛港全港服务器数量的两倍。曾有人戏称自动化码头是“接口”工程，软软接口、硬硬接口、软硬接口、网络接口、平台接口等错综复杂，必须严丝合缝。IT工程师和业务分析师仅流程测试案例就编写了5000多个，反复测试达十几万次。自主开发软件项目经理窦亮、张华等人在测试中发现某处系统功能出现异常，但疑点有数百个。他们像大海捞针一样按流程一点点回溯，连续一周每天工作超过12个小时，最终找到了NAVIS（导航系统）产品中潜在的问题点，被专家评价为“非常有价值的项目经验”。 十大全球首创贡献“中国方案” 2017年5月11日，全球领先、亚洲首个真正意义上的全自动化集装箱码头在山东港口青岛港诞生，开创了低成本、短周期、高起点、全智能、高效率、更安全、零排放的全球全自动化码头建设先河，创造了超越全球同类码头单机平均效率50%，并且在商业运营条件下不断刷新世界纪录，让“中国智造”的旗帜在全球自动化码头的“高峰”上高高飘扬。如今，走进青岛港，碧海蓝天之间，偌大的码头和堆场杳无人踪，生产作业却如行云流水般运行着。16台蓝色自动化桥吊矗立码头，如同力大无穷、智慧灵动的变形金刚，从来自全球的巨轮上高效有序地装卸着集装箱，76台高速轨道吊在堆场上往来穿梭，83台自动导引车流转自如，重达数十吨的集装箱被轻巧抓起、精准堆码，被集装箱货车运往全国各地。2020年12月17日，在“德翔普南”轮作业中，创出桥吊单机作业效率47.6自然箱/小时最新世界纪录，这是他们第六次刷新世界纪录。目前，青岛港自动化码头平均装卸效率超过36自然箱/小时，比国外同类码头高50%。比人工码头提升效率30%的同时减少作业人员80%，标志着中国全自动化集装箱码头达到了世界领先水平。截至2020年10月，山东港口集团青岛港自动化码头项目累计实现收入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。“连钢创新团队”在一次次创造世界纪录的同时，也在用创新向全球贡献“中国方案”。被称为“十大全球首创”的全球首创机器人自动拆装集装箱扭锁技术及系统、全球首创港口大型机械“一键锚定”自动防风技术及系统、全球首创自动导引车（AGV）循环充电技术及系统、全球首创非等长后伸距自动化桥吊、全球首创氢动力轨道吊技术及系统、全球首创轨道吊削峰用谷节能技术、全球首创码头智能监管系统、全球首创物联网可视化平台、全球首创码头双活数据中心、全球首创基于信息物理系统的智能生产控制系统，这些都是青岛港自动化码头对全球港航业贡献的“金成果”，让“中国方案”一次次震惊世界，影响未来。从开港至今，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、阿联酋阿布扎比、意大利瓦多等码头推广应用。“世界上有多大的船舶，青岛港就有多大的码头。”这句青岛港的宣传口号，既彰显着包括青岛港在内的中国港口的实力，更彰显着“连钢创新团队”所有成员的自信！“自动化码头建设，中国可以做到世界最好！”在“十四五”规划的开局之年，以“连钢创新团队”为代表的新时代海港员工个个自信满满，他们正在把个人梦融入强港梦、中国梦，创造出更多的中国“智”造、中国速度。
图1：“连钢创新团队”荣获中宣部授予的“时代楷模”荣誉称号
图2：“连钢创新团队”成员
图3：“连钢创新团队”现场研究破解难题
图4：“连钢创新团队”现场研究破解难题
图5：自动化桥段从自动导引车上吊起集装箱
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