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青岛新前湾集装箱码头有限公司常务副总经理杨杰敏:全自动化无人码头技术创新及5G应用探索

2019-02-22 12:00

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  杨杰敏:大家下午好。下面我简要介绍一下作为无人港口、无人码头在工业互联网,在5G的背景下,这个行业应用发展的情况。我们知道港口作为传统型的企业,我今天作为企业应用的代表,在这种新的背景下目前的状态是什么,以及下一步可能还有哪些发展空间给大家做一个介绍。港口属于劳动密集型的产业,港口以及码头工人在一般的观念当中,就是出大力,流大汗的行业,但是随着人工智能、物联网、相关技术的发展,这个行业已经发生了很多颠覆性的变化。企业生产方式跟传统生产方式发生了极大的不同,下面简单通过一个短片看看码头的状况。

  刚才看到的自动码头和无人化码头是当今全球最先进的码头,在整个生产装卸全过程都实现了无人化,也就是说分不同类型的设备,设备商连驾驶室都没有,是典型的无人驾驶。这也是新技术对传统行业产生的这种巨大的变革,当然自动化码头并不是一个新生事物,九几年在美国以及欧洲有很好的发展,但是几年之前亚洲包括发展中国家还一个全自动化的码头都没有,自动化码头应该相对传统码头而言有很多独特的优势,这里面第一个就是是高度安全的码头,因为传统港口是一个人机交互,劳动力密集型的产业,安全第一,但是难免每年都会出现安全事故,这种无人的码头整个现场没有人了,从本质上解决了人员安全的问题,这是一个行业的特点。另外是绿色环保的码头,港口的生产大型设备全部实现了电力驱动,没有一个排气管,从环保性能上符合转型升级、经济发展的要求。包括是一个纯智能化的码头,整个生产作业不是由人在后台控制计算机系统来指挥,完全由计算机系统在后台智能化的进行智慧,当然这样的码头为什么在20多年的发展过程中没有大面积的应用推广,简单来讲是一个非常复杂的系统功能,从投资以及自动化的技术,信息的技术各个方面要求非常高,国外建同类的码头一般需要8-10年的时间才可以建设完成,在这一点上我们中国的码头已经有了很好的突破。全球排名前十的码头,中国占了七个,所以说中国毫无疑问是全球港口大国,但在几年之前,我们很难说我们是港口强国,这里面最主要的一个因素,就是我们在港口生产,在很多的关键技术上还达不到欧美相关的技术水平,在最近几年的时间,或者说我们要由港口大国向港口强国转变,必须在港口自动化、智能化、无人化方面做一些突破,在这一点上,我们可以说5、6年之前中国几个主要港口就快事推动这种自动化无人码头建设,青岛港和上海港为代表最高规格自动化码头相继投产,2017年之前主管部门包括交通部对建设自动化的无人码头并不是鼓励,也不反对,相对属于尝试的状态,我们是发展中国家,我们的技术从投资、收益和运行的效果来看,能否达到无人码头或者作为一个企业运营的效果,2017年运行之后,有了一个实际的答案,这种绿色智能无人的码头是未来  全球港口包括中国港口发展必然方向,去年以来中国其他的主要港口也开始相继筹划建设这种纯自动化无人码头。青岛港是中国第七大港,也是中国北方最大的集装箱枢纽港,去年集装箱吞吐量1930万标准箱,我们这个自动化标准从2015年开始规划建设,在2015年-2017年,不到三年半的时间,码头的规划建设和运行开始投产,其中我们这个码头在前期规划建设的时候,业界全球的港口以及航运界都不看好,都认为这个码头是建不出来的。一年半运行这个效果非常好,平面布局图是我们花的大约一年半的时间在家里什么都不敢,利用各种技术进行推演、仿真、模拟完成这个设计,这个系统复杂工程对于整个系统规划建设要求是非常高的。

  2017年5月11日正式投产以来,一期包含七台全自动化的调焦,包括地面上38个全自动化的无人导航车,AGV,包括38个无人高速轨道焦,这些特种作业设计,也叫特种作业机器人构成整个码头生产主力的背后有一个强大计算机系统或者我们叫做大脑来进行实时的生产调度智慧,这种码头规划建设以及调试我们其实遇到了很多的困难,但从实际效果来看,最关键的一个指标码头作业效率,青岛港自动化码头作业效率是全球第一次实现了无人码头全面超越传统人工码头,在行业影响力非常高。去年一年的时候也接待了全球各行业一万多人次的参观,推动了这个行业往自动化、无人化的方向发展,当然了,我们取得一定的成绩是跟中国在物联网、信息技术、智能领域包括5G领域,整个产业发展体系有很大的关系,结合青岛港自己的行业理解整个方案做的比较合理。

  下面分享一下我们的经验:

  我们建的一个相当于记得物理信息的系统,这个信息可以作为这个复杂信息系统或者机器人系统,协同这个系统最主要的框架结构,用这个模型作为这个参考末期,包括这个系统集成测试的时候发挥了非常重要的作用,另外我们依赖于一个整个自动化码头仿真系统,这个仿真系统实际上在码头规划建设阶段已经运行了,没有动工的时候进行坚决,对整个集成调试以及这个运行阶段有重要的作用,仿真技术主要其是在高效一个学科里面做研究,现在在企业发展当中收到非常重要的作用。

  AGV路径规划以及整个设备控制系统,这个系统可以说打破了国际垄断。因为在同类的自动化码头,这个系统的时候以前只有欧洲一家公司掌握这种系统的商业应用,这个系统上我们联合了振华重工相关产业对这个系统进行大胆创新,另外我们开拓了自动化一键锚定的自动防风系统,我们也是结合了物联网景区定位以及控制系统做了一键锚定防风系统。两分钟实现这个整个设备全部锚定,这是整个设备第一次实现这个应用。

  我们码头的AGV也是重型AGV,全球重量最轻的AGV,我们的AGV不用更换电池,只要有这个工作任务可以不间断地在这个现场24小时工作,它的技术原理很简单,在工作的过程中对它进行充电,但实际上对这个电池的选型,电池BMS系统都有很高的要求。我们前一阶段也结合了5G和中国联通以及振华重工包括爱立信对于工业生产系统在5G的环境下做相关的测试,我们在规划建设自动化码头的时候有很多技术创新,刚才讲了只是我们创新的一部分,而且很多技术理念局限当时技术条件并没有完全实施,包括刚才所说的全自动化无人轨道焦,是很大的卷盘,有电缆以及光纤通讯系统,我们最早设计是把这个动力系统改为滑速线,对难点的问题是一个通讯技术,因为要实现工业控制解决不了,我们做了很多的方案,解决不了。我们前期和联通一起做这个大型生产设备进行5G方面工业控制通讯测试,主要解决PRC控制,还有大型设备以及特殊情况下需要完成视频监控能否实现,这个测试效果非常良好,我们经过了几个月的方案不断优化以及测试,碰到了很多的问题,有两个非常重要的指标,在一开始效果不是很好的情况后续得到了很大的优化。一个,在5G环境下要有一个上行的速率,我们大部分设计的时候对下行速率要求比较高,我们上行速率可以达到200兆,这个指标是非常重要的。另外,对于公控,我们在传统WIFI200毫秒的时延,实际操作远程设备达到了实际的要求,这给了我们很大的鼓舞。应该说未来港口这个行业,或者说传统的这个行业都会受到新技术的发展,我也看到了5G应用大家还有很多争议的声音,到底能不能用,什么时候可以达到应用,特别是对于工业生产能用到什么程度,还有很大的疑问。

  作为我们企业先期的探索以及应用,我会看好未来这个场景的应用。一个是对于自动化无人码头,很多的设备如果采用5G通讯可以解决它的远程控制问题,整个机械设备的解决我们卷筒可以优化设计,制造成本以及效率有很大的提升。另外,包括对于传统码头大量自动化以及无人化的改造方案,传统码头制造设备更没有光纤,如果采用解决自动化,这个已经是一个行业的趋势,必须要从新铺设光缆,按照传统的解决方案。有了5G方案之后对于整个传统方案都有很大的差异,我非常看好下一步5G技术在我们这个行业的应用和发展。

  最后,预祝大会能够取得圆满成功,我的报告就到这里。

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