總長2350米的集裝箱碼頭岸線遠遠地向東延伸，高聳的橋吊在軌道上默默滑行著，隨后揮舞巨臂，裝卸數以萬計的集裝箱，精度達毫米級；100多臺軌道吊在堆場上運轉自如，百余臺自動導引車來回穿梭.....
當無人駕駛、自動導航、路徑優(yōu)化、主動避障等當今最前沿技術匯聚于洋山四期，這里也成為了全球規(guī)模最大、智能化程度最高、擁有完全自主知識產權的全自動化集裝箱碼頭。
在5月25日公布的2020年度上海市科學技術獎榜單中，“洋山四期超大型自動化集裝箱碼頭關鍵技術研究與應用”被授予科技進步獎特等獎。
這座擁有完全自主知識產權的全自動化集裝箱碼頭，打破國外壟斷并實現技術反超，年吞吐量和作業(yè)效率均居世界自動化碼頭首位。
洋山四期的成熟運行是我國港口科技發(fā)展的新里程碑，凝聚著屬于“中國制造”的智慧，也標志著上海國際航運中心代表國家參與國際經濟合作與競爭形成了新的“硬核”力量。
中國創(chuàng)“智慧大腦”
從“分級分層”到“全域融合”
碼頭生產效率屢創(chuàng)世界紀錄
“過往的自動化碼頭操控系統(tǒng)，采用主從式分級分層管控模式，制約了碼頭整體運營效率的提升，而洋山四期碼頭則攻克了無人設備全域感知、多體協同、多活并發(fā)等核心技術，實現了系統(tǒng)與設備設施間海量數據處理動態(tài)協同與高效可靠，核心功能與性能全面超越國外產品，能力與效率均居全球自動化碼頭首位。”站在以蔚藍天空和鮮紅塔吊為背景的洋山四期觀景臺上，上海國際港務（集團）股份有限公司副總裁方懷瑾自豪地說。
“全自動化”無疑是這座碼頭最閃亮的標簽。但要達成就需要構建 “最強大腦”，因為超大型集裝箱運輸，需要極高的功能適應性，并覆蓋碼頭作業(yè)的多場景、全流程。
回憶起系統(tǒng)研發(fā)初期，上港集團技術中心主任、四期碼頭管控軟件總設計師黃秀松仍感慨萬千，由于當時國內尚無先進案例可供參考，他們曾有過用國外軟件的打算，“通過一年認證，憑借著20多年碼頭實戰(zhàn)經驗，我們決定自己研發(fā)。”
上港集團牽頭，一場自主研發(fā)攻關全面展開：分析數據、研發(fā)程序、反復試錯……最終一套全新系統(tǒng)——智能管控系統(tǒng)（ITOS）誕生，從各大機種的協調性，到機械動作的有效性，均已實現突破，‘邊裝邊卸’等功能，國外廠商的軟件都做不到。
“橋吊動作麻利，軌道吊等速度也要跟上，就需要精準計算，整個生產過程中作業(yè)的計劃都是由計算機來自動完成。”黃秀松說。
自2017年12月開港以來，洋山四期規(guī)模不斷擴大、產能不斷釋放，一年躍上一個新臺階，2020年突破420萬標準箱，實現了該碼頭建設的初期目標。生產效率也屢創(chuàng)世界紀錄：岸橋最高臺時量57.4自然箱，單船平均臺時量最高47.3自然箱，晝夜吞吐量20823.25TEU。生產作業(yè)實現本質安全和零排放，勞動環(huán)境極大改善，勞動生產率為傳統(tǒng)碼頭的213%。
“大腦”迭代升級
洋山四期吞吐量有望突破600萬標準箱
自動化碼頭，不僅指大型機械“自動”，還包括后臺管理控制系統(tǒng)的“自動”。在洋山四期集裝箱岸橋遠程操控臺工作室內，小布看到了唯一的“人工干預“。
上港集團尚東分公司副總經理孫金余指著其中一臺操控臺說，把集裝箱從船上抓上來放到岸上的中轉平臺，如果因風向等原因，發(fā)生絲毫的差錯，系統(tǒng)就會立刻提醒，“整個四期碼頭，只有這里需要人工的介入去微調，一臺操作臺可以控制2到3個橋吊。”
與目前世界上最新建設的自動化集裝箱碼頭相比，洋山四期在規(guī)模和智能化程度上保持著先進性，但即便如此，指揮整個碼頭運作的“大腦”還在不斷地迭代升級。
據方懷瑾介紹，在上海市科委的支持和指導下，上港集團積極牽頭，承擔國家重點研發(fā)計劃“網絡協同制造和智能工廠”重點專項共性關鍵技術項目，啟動實施了“基于大數據驅動的超大型集裝箱碼頭智能化作業(yè)管控技術”研發(fā)工作。
面向超大型自動化集裝箱碼頭裝卸、堆存、轉運、進出道口等多種作業(yè)場景，項目將重點解決基于大數據的碼頭全域協同優(yōu)化與智能決策這一關鍵科學問題，進一步融入大數據、云計算和數字孿生等新一代信息技術，從計劃、調度、工藝和過程控制等各方面進一步提升超大型集裝箱碼頭作業(yè)管控系統(tǒng)的智能化水平，進一步減少人工干預。
預計到2022年，項目將完成我國首個擁有完全自主知識產權的超大型自動化集裝箱碼頭智能操作系統(tǒng)的升級研發(fā)，推進碼頭運營效率再次大幅提升，實現整體橋吊平均臺時效率進一步提升10%以上、單體碼頭年吞吐能力進一步提升50%以上。
“這意味著，明年洋山四期吞吐量有望突破600萬標準箱，”方懷瑾說，“洋山四期的建設，對開創(chuàng)及完善中國版的超大型自動化碼頭管控新模式、打破國外軟件在自動化碼頭管理系統(tǒng)上的壟斷、實現我國智慧港口核心關鍵技術的自主化均具有十分重要的意義。”
據悉，“洋山四期超大型自動化集裝箱碼頭關鍵技術研究與應用”項目成果已在14個國內外碼頭中得到應用，彰顯了“中國大腦、中國智造、中國服務”的實力。
