文/新戰(zhàn)略機(jī)器人全媒體 彭晴
從整個(gè)全球港口的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，智慧港口是全球所有港口企業(yè)面臨的轉(zhuǎn)型升級(jí)與創(chuàng)新的必然趨勢(shì)。而在智慧港口的建設(shè)中，作為智能化搬運(yùn)設(shè)備的AGV近年來(lái)作用越發(fā)凸顯，下文盤(pán)點(diǎn)了目前國(guó)內(nèi)3大自動(dòng)化港口及其AGV的應(yīng)用，從中我們或許可以窺探出一些港口AGV應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。
廈門(mén)遠(yuǎn)海集裝箱碼頭
廈門(mén)遠(yuǎn)海集裝箱碼頭是全球首個(gè)第四代自動(dòng)化碼頭，也是中國(guó)首個(gè)全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自動(dòng)化碼頭，遠(yuǎn)海自動(dòng)化碼頭一期工程總投資6.58億元人民幣，位于海滄港區(qū)14#-15#泊位，岸線長(zhǎng)度447米，自動(dòng)化區(qū)域道路堆場(chǎng)占地總面積約16.66萬(wàn)平方米(約250畝)，根據(jù)自動(dòng)化裝卸工藝流程按7個(gè)區(qū)域布置、配備3臺(tái)自動(dòng)化雙小車(chē)岸邊集裝箱起重機(jī)(STS)、16臺(tái)自動(dòng)化軌道吊(ARMG)、18臺(tái)自動(dòng)導(dǎo)航運(yùn)載車(chē)(AGV)、8臺(tái)自動(dòng)化集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)(AGV-mate)。
在廈門(mén)遠(yuǎn)海碼頭的AGV應(yīng)用中，采用的是配置AGV伴侶的方式，18臺(tái)AGV配置8臺(tái)固定的自動(dòng)化集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)(AGV-mate)。優(yōu)點(diǎn)是AGV整體自重輕，故障點(diǎn)減少，可以減少軌道吊與AGV小車(chē)之間的等待時(shí)間，優(yōu)化集裝箱裝卸循環(huán)，提高自動(dòng)化碼頭的轉(zhuǎn)場(chǎng)效率。但是AGV伴侶同時(shí)需要維護(hù)。并且如果其出現(xiàn)問(wèn)題，就必須人工赴堆場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行排查，容易干擾自動(dòng)化流程。此外，該碼頭的AGV單機(jī)設(shè)計(jì)使用壽命為10年或50000個(gè)工作小時(shí)，鋰電池供電，轉(zhuǎn)向?yàn)槿簤盒问剑妮喭瑫r(shí)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)，采用光纖陀螺儀的慣性導(dǎo)航方式并利用磁釘感應(yīng)進(jìn)行時(shí)時(shí)修正的導(dǎo)航系統(tǒng)，整車(chē)配有6個(gè)通訊天線，可不間斷的進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送與接受。
遠(yuǎn)海自動(dòng)化碼頭年設(shè)計(jì)吞吐能力近期為70-95萬(wàn)TEU，遠(yuǎn)期95萬(wàn)標(biāo)箱，相當(dāng)于在原設(shè)計(jì)能力的基礎(chǔ)上增加10%以上的吞吐能力，與傳統(tǒng)的集裝箱碼頭相比，全自動(dòng)化集裝箱碼頭在智能化、可靠性、穩(wěn)定性、安全性和環(huán)保等方面具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，能降低操作和運(yùn)營(yíng)成本，經(jīng)測(cè)算比傳統(tǒng)碼頭節(jié)省能源25%以上，碳排量減少16%以上。
青島港
2015 年 6 月 27 日，青島港開(kāi)始了全自動(dòng)化碼頭的建設(shè)，2017青島港全自動(dòng)化一期碼頭正式投入運(yùn)營(yíng)。自動(dòng)化碼頭開(kāi)始運(yùn)營(yíng)以來(lái)，青島港迅速開(kāi)展了操作、技術(shù)、IT一體化聯(lián)合攻關(guān)的探索實(shí)踐。在設(shè)備層面，不斷優(yōu)化船型掃描、自動(dòng)防搖防扭和設(shè)備精準(zhǔn)定位等自動(dòng)化性能，大力提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，努力實(shí)現(xiàn)作業(yè)無(wú)故障，目前設(shè)備可靠率達(dá)到了99.6%。在操作層面，持續(xù)優(yōu)化堆場(chǎng)策略和作業(yè)控制，梳理作業(yè)流程 146 項(xiàng)，優(yōu)化89 項(xiàng)。在系統(tǒng)層面，優(yōu)化了橋吊平臺(tái)作業(yè)邏輯和AGV路徑規(guī)劃，在TOS功能開(kāi)發(fā)方面首次實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化碼頭按船圖位置卸船的重大功能突破，顯著提高了碼頭的作業(yè)效率。
而在青島港一期自動(dòng)化碼頭中，一共應(yīng)用了38臺(tái)自動(dòng)化引導(dǎo)車(chē)(L-AGV)，AGV自重20-30噸，再加上集裝箱的重量，全車(chē)最重可達(dá)70噸，但其停啟位置十分精確，停車(chē)誤差不超過(guò)2厘米。碼頭地面埋設(shè)了幾萬(wàn)個(gè)磁釘，AGV車(chē)輛的位置由它們記錄下來(lái)，傳給后臺(tái)，再由軟件精確計(jì)算行駛路徑，防止碰撞和刮擦。這種控制系統(tǒng)過(guò)去國(guó)際上只有一家公司掌握，青島港項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)歷時(shí)3年、經(jīng)過(guò)5萬(wàn)多次測(cè)試，研發(fā)出全新一代控制系統(tǒng)，可滿足100臺(tái)以上導(dǎo)引車(chē)同時(shí)高效運(yùn)行。除了一期使用的38臺(tái)AGV之外，2019年青島港開(kāi)始運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化二期碼頭中也使用了45臺(tái)AGV。
洋山港四期
洋山港區(qū)四期總用地面積達(dá)223萬(wàn)平方米，采用全自動(dòng)化集裝箱碼頭建設(shè)方案，整個(gè)工程建設(shè)5個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)和2個(gè)7萬(wàn)噸級(jí)集裝箱泊位，岸線長(zhǎng)2770米，設(shè)計(jì)年通過(guò)能力初期為400萬(wàn)標(biāo)箱，遠(yuǎn)期可達(dá)630萬(wàn)標(biāo)箱。洋山四期采用“橋吊（遠(yuǎn)程操控雙小車(chē)集裝箱橋吊）+AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)）+軌道吊（自動(dòng)操控軌道式龍門(mén)起重機(jī)）”的生產(chǎn)方案。2017年年底，首批10臺(tái)橋吊、40臺(tái)軌道吊和50臺(tái)AGV投入試生產(chǎn)。根據(jù)規(guī)劃，最終將配置26臺(tái)橋吊、120臺(tái)軌道吊和130臺(tái)AGV。
該港口中，AGV在橋吊和堆場(chǎng)間轉(zhuǎn)運(yùn)集裝箱，新增了無(wú)人駕駛、自動(dòng)導(dǎo)航、路徑優(yōu)化、主動(dòng)避障、自我故障診斷、自我電量監(jiān)控等功能。借助無(wú)線通訊、自動(dòng)調(diào)度、精密定位系統(tǒng)和地面敷設(shè)的6萬(wàn)多個(gè)磁釘引導(dǎo)，AGV能在繁忙碼頭穿梭自如，準(zhǔn)確到達(dá)指定位置。值得注意的是，洋山港四期在亞洲港口中第一次采用了自動(dòng)化引導(dǎo)小車(chē)（AGV）自動(dòng)換電系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)正在運(yùn)營(yíng)的一些自動(dòng)化碼頭，由于當(dāng)時(shí)換電技術(shù)的限制，使用了充電式的AGV，AGV在充電過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致本體的閑置。由于每臺(tái)AGV的電池和車(chē)體都是一一對(duì)應(yīng)，單獨(dú)檢修任何一部分，也都會(huì)導(dǎo)致另一部分的閑置。為確保地面運(yùn)輸連續(xù)性作業(yè)，洋山港AGV小車(chē)采用機(jī)器人自動(dòng)更換電池。按照設(shè)計(jì)，更換電池全程只需6分鐘，電池充滿電僅需2小時(shí)，整個(gè)充電過(guò)程零排放，可節(jié)省能耗40%以上。
從上述的三大自動(dòng)化港口的AGV應(yīng)用中我們可以發(fā)現(xiàn)，港口AGV應(yīng)用的數(shù)量在不斷增多，功能也在不斷優(yōu)化，這也印證了相關(guān)技術(shù)在不斷成熟和發(fā)展。而除了以上這些港口碼頭外，目前國(guó)內(nèi)還有一些港口也相繼開(kāi)始了智能化升級(jí)建設(shè)，例如天津港集裝箱碼頭、廣州港南沙四期等，值得注意的是，在廣州港南沙四期工程中，將使用配備衛(wèi)星導(dǎo)航定位、激光雷達(dá)SLAM（即“同步定位與建圖”）、視覺(jué)SLAM等多傳感器融合定位技術(shù)新一代的“IGV”，與此前使用自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)AGV的自動(dòng)化碼頭需要埋下上萬(wàn)個(gè)磁釘以提供導(dǎo)航定位、限定AGV小車(chē)行進(jìn)路線相比，IGV小車(chē)的導(dǎo)航方式更加靈活，而這種智能、高效、低成本的AGV方案也被認(rèn)為是未來(lái)自動(dòng)化碼頭發(fā)展的新方向。
