2017年12月29日上午，隨著一個標有“第4000萬標準箱”的集裝箱在上海港洋山四期全自動化碼頭被穩穩吊起，上海港的集裝箱年吞吐量突破4000萬標箱，繼續穩居世界第一大港，這個數字是全美國所有港口吞吐量之和，也是目前全球港口年吞吐量的十分之一。
就在半個多月前的12月10日，全球最大自動化集裝箱碼頭——上海洋山港四期正式開港，這標志著中國港口行業在運營模式和技術應用上實現跨越升級，為上海港加速躋身世界航運中心前列提供新動力。
在這些意義的背后，“全自動化”成為新碼頭最閃亮的標簽：每天貨運吞吐量驚人的碼頭，卻幾乎“空無一人”。
為“一帶一路”倡議和長江經濟帶國家戰略服務，洋山港四期應運而生
駛上東海大橋，驅車15分鐘左右就可遠遠望見洋山四期碼頭。由于工程緊靠大橋建設，在橋上就可以領略它的英姿——高高聳立且極富科技感的中控塔是整個港區的標志性建筑和運行中樞，碼頭和堆場上一排排采用紅白相間涂裝的現代化大型港機裝備顯得十分醒目。
從這里繼續向東南方向行駛不久，洋山一期至三期碼頭繁忙的生產場景展現在眼前，這條綿延5.6公里的岸線見證了這片土地從一個海島漁村華麗變身超級工程的輝煌歷史。
這里原本只是上海東南部的一個小漁村，遠離陸地逾30公里。一座東海上的小島擴張近6倍，從深海“造”出800萬平方米土地，搖身變為全球單體最大的全自動化碼頭。
近年來，受益于“一帶一路”倡議、上海自貿區及長江經濟帶戰略的政策利好，在總吞吐量連年創新高的同時，洋山港的國際中轉與水水中轉比例持續增長，國際樞紐港地位逐漸確立。而與之形成對比的是，面對持續增長的貨量，通過增效挖潛，幾年來上海港既有集裝箱碼頭交出的吞吐量成績均已遠遠超出當初的設計能力，受制于泊位資源與設備資源的數量，高負荷運轉無法從根本上滿足未來逐年增高的吞吐量預期。
與此同時，上海國際航運中心也面臨空前激烈的外部競爭環境，韓國、日本、新加坡等地的許多港口都在著力增強自身作為國際集裝箱樞紐港的綜合實力。著眼未來，上海需要一座新的集裝箱碼頭來承載更艱巨的使命、應對更激烈的挑戰，為“一帶一路”倡議和長江經濟帶國家戰略服務。
建造洋山港四期碼頭工程，由此被提上議事日程。
2014年4月，碼頭建設方案以及工程可行性研究報告定稿。10月18日，獲得國家發改委核準。11月，通過交通部工程初步設計方案審查。12月23日，經過精心準備，全面開工建設。
歷時近三年時間的艱苦建設，經過為期18個月細致全面的設備及系統調試，全球港口航運業萬眾矚目的無人碼頭終于露出了真容。目前，已經完成調試的首批10臺橋吊、40臺軌道吊、50臺自動導引車投入開港試生產。根據規劃，洋山港四期最終將配置26臺橋吊、120臺軌道吊和130臺自動導引車。
俯瞰洋山港四期
從傳統勞動密集型向自動化智能化的革命性轉變
在洋山港四期碼頭，抬眼望去，2350米岸線上，第一排是高聳入云的岸橋，其后是自動導引車（AGV），加上后方堆場上的全自動軌道吊，港區內車流不息，然而繁忙的港口內卻幾乎空無一人。
上海國際港務集團董事長陳戌源說：“在規劃未來圖景時，智慧港口、綠色港口、科技港口、效率港口，洋山四期就被賦予了這四個關鍵特質。”
與傳統集裝箱碼頭相比，洋山四期碼頭是一座高科技新型碼頭，集裝箱的裝卸轉運全部由智能設備完成。碼頭裝卸作業采用“遠程操控雙小車集裝箱橋吊＋軌道吊＋AGV”的生產方案，主要由碼頭裝卸、水平運輸、堆場裝卸的自動化裝卸設備及自動化碼頭生產管控系統構成。
岸上的橋吊從岸邊的集裝箱船上抓起了自動化碼頭運作的集裝箱，集裝箱移動到碼頭后，在電腦的控制下，橋吊將集裝箱放置到中轉平臺。
在中央控制室，橋吊遠程操作員黃華緊緊盯著眼前的4塊電子屏幕，監控著整個流程。他的工作臺就像大型游戲機，除了屏幕，就是操縱桿與鼠標。“我們要做的并不多，正常流程完全不需要人工干預，只要幾秒鐘安全確認，我們可以同時監控整個港區所有橋吊的工作。”黃華說。
此時，中轉平臺的門架小車也已就位，將集裝箱穩穩抓起移動到已經在地面等候的AGV自動導航卡車上方，當集裝箱緩緩落下，箱子四角的鎖扣與AGV自動導航卡車連接，整個過程耗時不到2分鐘。
AGV自動導航卡車在61483枚地面磁釘的引導下，載著集裝箱開往目標箱區域。“根據磁釘位置可以準確找到這輛車的位置，并且根據預設好的規劃路徑高精度運作。”上港集團尚東集裝箱碼頭分公司副總經理孫金余說。
地面磁釘
“到達指定的堆場之后，我們堆場機械、軌道吊已經準備就緒，把這個箱子再吊到指定的堆場位置。所有的過程都是事先設定好的，通過自動程序來完成。”孫金余說。
從集裝箱離開貨輪的那一刻起，10臺橋吊、40臺軌道吊、50輛AGV自動導航卡車同步啟動。
先進的AGV讓碼頭前沿的水平運輸實現了無人化。自動化碼頭生產管控系統讓船舶和堆場計劃、配載計劃、生產作業路計劃等原本必須由專業人員手工完成的任務全部交由系統自動生成。
這些變化，不僅顯著降低了碼頭生產運營各個環節的人力資源成本，還將人為因素對穩定性與安全性的影響降到最低，實現了碼頭作業從傳統勞動密集型向自動化、智能化的革命性的轉變。
自動導引車（AGV）
自主創新，碼頭“大腦”與“神經”均為中國造
據了解，洋山港四期作業效率將來會達到40箱／小時，遠超人工碼頭的作業效率，實現減少70％的人工。
40箱／小時是什么概念？即便是世界最優秀的碼頭操作工人，也無法達到這一效率。此外，自動化碼頭還能24小時不間斷作業，而且電力驅動，節能環保。
究竟是誰在指揮全自動化碼頭呢？
答案是上港集團自主研發的碼頭智能生產管理控制系統（TOS系統）和中國交建所屬振華重工自主研發的智能控制系統（ECS系統），兩者組成了洋山港四期碼頭的“大腦”與“神經”。這兩套系統的研制與應用，讓國內全自動化碼頭第一次用上“中國芯”。
由中國團隊研發的碼頭運營管理系統
TOS系統覆蓋自動化碼頭全部業務環節，銜接上海港的各大數據信息平臺，提供智能的生產計劃模塊、實時作業調度系統及自動監控調整的過程控制系統。ECS系統取代了傳統設備上的操作人員，給港口設備賦予智能化，自動高效地完成TOS系統的裝卸任務，從而實現整個碼頭智能化運作。
“目前全球已建成的全自動碼頭分別為美國長灘、中國廈門和青島，此前被譽為‘碼頭大腦’的運行管理系統是由一家德國公司開發設計。為了實現零的突破，我們在洋山港四期立項時就明確必須通過自主創新讓這個‘大腦’裝上‘中國芯’。”洋山港四期軟件項目經理秦濤說。
正如秦濤所言，此前吃的苦現在都得到了回報。經過科研團隊反復試錯不斷打磨，最終拿出的這一套新系統，效率比國外軟件還高四分之一，更重要的是，在自主創新研發的道路上邁出了重要的一步。
此外，洋山港四期碼頭整個裝卸過程所涉及的橋吊、自動導引車、軌道吊三大機種也均為中國制造。
多項技術領先世界
上港集團副總裁方懷瑾介紹說，洋山港四期建設過程中包含的高技術含量解決方案，將有計劃地推廣，實現“溢出效應”。他透露，目前上海外高橋振東集裝箱碼頭公司在進行無人化改造，把傳統的輪胎吊場地改造成自動化軌道吊場地，首期已投入運營，效率和穩定性非常高。
上海洋山港作為中國港口建設的旗艦工程，尤其是四期全自動化碼頭的背后，是中國港口建設體系的強力支撐。洋山港是中國港口建設走向深海的標志，也預示著中國港口規劃建設能力基本實現全球無禁區。
“無人碼頭”給人帶來震撼的同時，更讓我們心生敬意：
——對戰略思維和雄心遠見心生敬意。在規劃之初，建設一座高科技新型碼頭就是洋山港四期的設計目標。洋山四期的建成和投產標志著中國港口行業在運營模式和技術應用上實現了里程碑式的跨越升級與重大變革，不僅把洋山港推上了向世界級強港進發的快車道，更是我國從航運大國走向航運強國的一個縮影，成為“一帶一路”發展戰略的重要支撐點。它對我國積極參與國際經濟競爭，增強全球競爭力，具有十分重大的戰略意義。
——對狠抓落實和崇尚實干心生敬意。洋山四期碼頭近海海底地形復雜，碼頭施工區域狹小，易受海浪、天氣等自然因素的影響，水下巖石起伏很大，部分地方的巖石表面覆蓋的泥沙層太薄，插入泥沙層的鋼樁就像把筷子插在稀粥里一樣無法穩定，給施工帶來極大的困難。創新而又實用的設計從圖紙變為現實，離不開碼頭建設者的日夜付出。放眼全球，規模如此之大的自動化碼頭一次性建成投運是史無前例的。
——對改革創新和科學發展心生敬意。全球已經建成和正在建設的自動化碼頭有40余座，而匯聚眾多先進科技的洋山港四期碼頭，堪稱是“集大成之作”。創新發展理念和高技術含量的建設方案，正是上海奮力建成服務全球的國際航運中心的最佳注腳。核心技術團隊是買不來的，小到扭鎖，大到岸橋，“無人碼頭”全是中國創造，尤其是信息化技術、自動控制技術、智能化技術的集成應用，對港口今后的運作模式、口岸監管模式和口岸營商環境的改善必將帶來深遠的影響。
洋山四期的建成是上海港發展的新起點，打造自動化碼頭是主動迎接港口行業變革的第一步，未來，包括上海港在內的中國港口還將以建立并不斷完善集互聯網、物聯網和碼頭自動化技術為一體的、多邊界屬性的、系統化的港口生態圈為努力方向。（徐夢龍）