箱起箱落間，中國傳統(tǒng)集裝箱碼頭業(yè)務量不斷攀升，卻也迎來諸多挑戰(zhàn)，成本增加、人力不足、生產(chǎn)效能無法保證等痛點，呼喚更自動化、智慧化的生產(chǎn)管理方式，上述現(xiàn)實驅(qū)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(guī)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(fā)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，是家大業(yè)大的大型港口集團的“專利”；相反，投入低，建設周期短，可復制推廣的傳統(tǒng)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(tǒng)集裝箱碼頭自動化改造。但改建的困難在別處，作為世界第一大港，上海港任一碼頭停產(chǎn)一天都會牽一發(fā)而動全身。

對于改造，上港集團要求不影響生產(chǎn)；當前碼頭作業(yè)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(diào)整；整個系統(tǒng)按照全自動方式進行設計，所有設備能夠混合作業(yè)，改造中不做區(qū)域性硬隔離；外集卡能夠進場作業(yè)，AIV與人工駕駛車輛不分道行駛和分道作業(yè)；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(shù)要求；新增無線通訊設備不干涉碼頭現(xiàn)有系統(tǒng)，不影響現(xiàn)有業(yè)務……種種高難度要求，業(yè)內(nèi)幾無案例可循，也沒有切實可行的改造方案可供參照，天璣科技憑借技術和經(jīng)驗優(yōu)勢找到方向。

對任何一個碼頭來說，TOS（碼頭操作系統(tǒng)）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(tǒng)設備與先進技術深度融合，在全港域混合作業(yè)，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(chǎn)，邊改造，邊調(diào)試，邊上線”的方案。

顯然，該方案致力于實現(xiàn)碼頭傳統(tǒng)作業(yè)模式與自動化作業(yè)模式共存，以港區(qū)全域不封閉隔離、完全混合作業(yè)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(yè)流程自動化背后，不可避免的要處理有人集卡與無人集卡混行、外集卡分別在傳統(tǒng)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(yè)工藝，熟知全流程，對接碼頭各設備、系統(tǒng)，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(tǒng)，IECS添上intelligence，變?yōu)橹悄芸刂浦笓]系統(tǒng)，一詞之差，卻有云泥之別。IECS除了繼續(xù)做好TOS與港機設備之間的橋梁，還需智能調(diào)度港機設備和各類運輸工具，進行統(tǒng)一協(xié)同作業(yè)，并與終端作業(yè)設備進行實時作業(yè)交互，對設備狀態(tài)和作業(yè)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(tǒng)下，統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一控制、混合作業(yè)、和諧共處，使傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動化完成生產(chǎn)業(yè)務。最直觀的例子，便是通過虛擬紅綠燈，實現(xiàn)對內(nèi)集卡、外集卡以及無人集卡的交通控制。

要想IECS如臂指使，外骨骼活動自如，離不開以5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為載體的一套“神經(jīng)”，具體來說，有物聯(lián)網(wǎng)技術（IOT）；時空數(shù)據(jù)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(yōu)路徑算法；數(shù)字孿生等等。這不是在報菜名，放眼行業(yè)關于各大智慧港口的介紹，其中都不吝強調(diào)5G通信、北斗定位、數(shù)字孿生等技術的重要性，現(xiàn)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(guī)劃、紅綠燈展示，方便內(nèi)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(yè)的場橋，也有內(nèi)集卡，還有新引入的無人集卡。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(huán)，人工拆裝鎖鈕伴生著種種安全隱患，而業(yè)內(nèi)現(xiàn)有方案還只能實現(xiàn)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(fā)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(xù)可以實現(xiàn)全自動拆裝鎖扭作業(yè)，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。

作為總集成方，天璣科技以IECS為核，以5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為神經(jīng)，連接各港機設備、系統(tǒng)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(jīng)進行了一條完整的作業(yè)路、2大塊箱區(qū)的自動化改造，實現(xiàn)碼頭生產(chǎn)作業(yè)端到端全流程自動化，所承接的傳統(tǒng)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(chǎn)，效率穩(wěn)步提升；二是具備逐步改造、逐步擴大的推廣意義，正中傳統(tǒng)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，而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(tǒng)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(yè)精度業(yè)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(yè)……是以完成1期2塊箱區(qū)改造后，天璣科技腳步更穩(wěn)，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。

天璣科技承接的上海港傳統(tǒng)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(chǎn)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(yè)路駁船作業(yè)，到完成一條大船作業(yè)、完成全場區(qū)設備的智能控制、升級優(yōu)化更大作業(yè)范圍的IECS路徑規(guī)劃、協(xié)同控制、仿真系統(tǒng)、邊緣計算和智能算法。技術傍身，成果在手，創(chuàng)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(tǒng)集裝箱碼頭改造的樣本。據(jù)此，天璣科技也期望將實踐經(jīng)驗推廣復制，為提升港口生產(chǎn)作業(yè)效能，促進行業(yè)變革給出中國方案，做出應有貢獻。