“连钢创新团队”：世界纪录是怎样诞生的？ —山东港口青岛港自动化码头建设发展纪实(上)
□鲁罡欣
2020年4月15日清晨5时30分，“德翔·佛森堡”轮缓缓靠泊到山东港口青岛港自动化码头105泊位。岸边3台桥吊娴熟地将船上的集装箱依次吊起，置于整装待发的自动导引车(AGV)上……
当933个集装箱全部装卸完毕，“德翔·佛森堡”轮船长签证确认：山东港口青岛港自动化码头在本航次作业中桥吊单机平均装卸效率为44.6自然箱/小时——一个自动化码头装卸效率世界纪录就这样诞生。
更让人折服的是，这个刚刚被刷新的世界纪录，也是由山东港口青岛港自动化码头自己创造的。早在两年前，在英国伦敦召开的全球自动化码头峰会上，山东港口青岛港全自动化码头就斩获了“自动化码头最佳效率奖”。颁奖词这样写道：青岛港全自动化码头是世界上建设周期最快、运行效率最高、作业增量最快的自动化码头，而且是全球唯一一个同时具备此“三个最”，为全球自动化码头的建设运营发展树立了典范、指引了路径。
这座全球自动化码头“灯塔”的铸造者，是张连钢和他的“连钢创新团队”。这个平均年龄30岁出头的年轻团队，在一片荒滩上，用了3年半的时间，建成了一座西方专家口中“10年都别想独立完成”的自动化码头；又在随后的3年半时间里，破解了十几项世界性技术难题，创造出单机最高作业效率超全球同类码头50%以上的纪录。7年时间里，他们走过了一段充满荆棘的自主创新之路，在无经验、无资料、无外援的“三无”境地中，让自动化码头装卸效率世界纪录“在自己的手中”诞生。
面对欧美技术封锁
组建本土团队开启自主创新之路
全自动化码头代表着海洋港口集装箱装卸的最高端形态，是一个国家港口综合科研能力和现代化水平的集中体现。20世纪最后10年，自动化码头逐渐崛起，1993年，世界第一个自动化码头在荷兰诞生，到2013年时已历经三代，全球建成的三四十个自动化码头设施及核心技术主要被发达国家掌控垄断。作为全球港口大国，中国在世界前10名集装箱大港中占据7席，但在象征全球港口最强科技的全自动甚至半自动化码头榜单上却寂寂无名。
2013年，随着全球航运经济的新一轮洗牌，作为中国第二大外贸港，青岛港决定将破局的关键放在建设全自动化码头上。自动化码头涉及各种先进技术的研发、融合、应用，动辄数亿甚至数十亿元的巨大投入，决策必须慎之又慎。2013年10月，经过反复遴选，青岛港任命既有30多年机械、电气、控制等专业技术功底，又有十几年集装箱码头业务、信息和管理经验的张连钢，担当“自动化码头筹建小组”组长。
张连钢回忆说：“刚接到任务时，我既兴奋又有压力。兴奋的是，建设中国自己的全自动化码头是我20多年的梦想，我一直在跟踪研究世界行业动态。压力是，在发达国家，全自动化码头大多是不以商业运营为目的的‘贵族码头’，而且多数是半自动化或局部自动化。全自动化码头，无疑是全新的、更高风险的挑战，我们将面对很多无法预知的困难！”
2013年10月23日，青岛港自动化码头项目组吹响了“集结号”。李永翠、李波、张卫、吕向东、周兆君、潘海清、修方强、王延春，首批8名IT、流程、设备、土建等方面的专家集聚在一起，开启了青岛港历时数年冲击世界港口科技制高点的艰难跋涉。
立项之初，项目组成员连自动化码头是什么样都没见过。“没吃过猪肉，但总要见见猪跑。”抱着虚心求教的态度，接下来15个月，张连钢带领大家先后奔赴荷兰、英国、德国、西班牙等国外自动化码头考察“取经”。但国外同行却“连捂带盖”，用技术壁垒让项目组备受煎熬：只能走马观花的远望，不准下车，不准拍照，更不提供任何数据和技术规范。
当时，在自动化码头领域，4家欧美工业巨头形成了行业联盟和技术垄断，世界上所有的自动化码头，都由“四大联盟”联合提供技术，并且必须捆绑销售。当时有外国专家说，凭借中国当时技术，做出这个码头至少10年，建议直接购买国外技术。但张连钢了解到，国外自动化码头使用的是铅酸蓄电池技术，自重大、寿命短，每天需要淘汰2吨电池，而且还存在重金属污染和氢气析出风险。可就是这样一个过时的技术，外方却喊出了一个天价，还提出了许多不平等条款，包括捆绑销售、系统不开放等。
这趟学习考察没有学到什么“真经”，却激发了整个团队的志气。“核心技术是花钱买不来、市场换不到的，必须自主创新。”张连钢和同事们最终做出决断：依靠身后青岛港几十年集装箱事业的发展积淀和港口科技不断进步的实力积累，自主创新建设世界一流的自动化码头。他们坚信：全自动化码头不是西方人的专属，那些“云端”高科技并非高不可攀，他们能做到的，中国人也一样能做到，而且做得更好！
攻克十几项世界性技术难题
一开港便创世界纪录
顶住重重重压，张连钢率领团队开启了打造中国全自动化码头的自主创新之路。
自动化码头建设是涉及领域极其宽泛的大科学工程，机械、电气、控制、IT、生产业务……从纸面设计到建造运行，有着十万八千里的距离。项目组成立了IT组、土建组、桥吊组、AGV组、轨道吊组、堆场组、闸口组、计划组和供电组9个攻关小组，在张连钢的带领下，分兵出击，协同作战。
在青岛港老港区南岸一个临时借用的小办公楼里，没有人计算过，这个团队为此熬过了多少不眠之夜。能见证那段艰难历程的，只有几十万字的分析论证报告和3000多份技术讨论会的会议记录，以及保洁员每周都要从办公楼里拿出好几个盛方便面的大纸箱。
凭着一股拼劲和钻劲，这个团队翻烂了一本本行业书籍、攻克了一个个技术难题，打响了一场自主创新攻坚战役。他们大胆进行流程再造，对项目组织设计实行“并行协同”，规划设计、建设集成和商业运营“三位一体”，克服了常人难以想象的艰辛，把国外常规设计工时压缩了三分之二，进一步推动了自动化码头系统集成创新，彻底破解了自动化码头的核心技术。
在这个过程中，每个团队成员都逐渐成长为能够担当重任的多面手——青岛港自动化码头常务副总经理杨杰敏放弃唯一的国外供货商，在上海长兴岛闭关3个多月，与振华重工联手研发出ECS软件系统，让自动化码头拥有了“中国大脑”；AGV组王伟带领攻坚小组开发钛锂电池替代国外主流的铅酸电池，设计制造出世界首台不换电池的AGV……
最终，青岛港自动化码头首创了机器人自动拆装集装箱扭锁，世界最轻、自动充电、续航时间无限制的自动导引车，轨道吊“一键锚定”系统等一批世界领先的最新技术，攻坚了一批世界级的原创性科研成果。例如，ECS设备控制系统是码头的“小脑”核心，为了彻底摆脱国外技术垄断掣肘，“连钢创新团队”毅然放弃与国外唯一供货商的合作，自主研发，历经数月封闭攻关、艰难探索，最终成功上线运行，被业内称为“彻底改变了全球自动化码头的行业格局”；在全球率先创出AGV自动导引车充电新模式，打破了之前全球通用的铅酸电池方案技术垄断，被业内誉为“自动导引车充电模式重大革命”等，实现了从“掌握核心技术”到“创造核心科技”。
2017年5月11日，载箱量13386TEU的集装箱船“中远法国”在青岛港全自动化集装箱码头106泊位靠泊作业，码头现场“空无一人”，生产作业却有条不紊地进行，青岛港全自动化集装箱码头以“开港便创下自动化码头世界纪录”的方式开门迎宾。这座全球领先、亚洲首个真正意义上的全自动化集装箱码头，作业效率比传统码头提升30%，同时节省工作人员70%，减少操作人员85%，实现了当年投产、当年达产、当年盈利。
正因为掌握核心技术，开港作业至今，青岛港自动化码头已根据生产实际对几个主要系统累计升级173次，优化功能2000多项，使其成为一个有灵魂、会思考，可智能决策、系统管理的“最强港口大脑”。
截至目前，青岛港自动化码头已受理和授权专利107项，其中发明专利64项，实用新型专利43项；发表论文70篇(核心期刊14篇)；软件著作权4项；科技成果15项。获评“全球自动化集装箱码头建设杰出成就奖”“中国智能制造十大科技进展”，中国港口协会、中国航海学会等科技进步特等奖等海内外大奖30多项。
瞄准世界最前沿科技
为全球港航贡献“中国方案”
屡创世界纪录、全球斩获殊荣，有同事半开玩笑地问张连钢，“当初梦想实现了没有？”张连钢非常认真地回答：“没有，这才刚刚开始。”
2018年8月，“连钢创新团队”吹响了自动化码头二期建设的号角。“要干，就要占领世界自动化码头技术的制高点；要干，就要引领世界未来港口的发展趋势；要干，就要干出百年不朽之作，给后人留下宝贵的财富；要干，就要让梦想在我们的手中变成现实。”张连钢在二期码头建设动员会上，吹响了新的冲锋号。
尽管自动化码头一期已经是世界最先进、最高效的自动化码头，但在二期工程建设中，“连钢创新团队”没有简单复制一期方案，而是握指成拳、勠力同心，始终瞄准持续领先的目标持续创新，不断突破自我。
当时，5G还没有成形的行业设计方案，华为、爱立信等世界顶尖巨头都没有推出成熟的商业产品；氢燃料电池在国内的技术虽然比较成熟，但在大型港口机械上却从未应用。“连钢创新团队”把自动化码头二期目标瞄准了这一世界前沿科技。
这不是凭空拍脑袋想出来的。多年来，他们一直跟踪世界最前沿的能源技术。早在2006年，张连钢就主持完成了轮胎吊“油改电”技术创新，在全国港口全面推广，得到业内高度评价和肯定。在自动化一期码头建设中，他在AGV上首次使用钛锂电池替换国外的铅酸电池，实现了AGV给轨道吊送箱的间隙进行极速充电，比国外减重10吨，电池寿命达到10年以上，作业效率优势明显。
这一次，“连钢创新团队”看得更远：作为世界级石化地炼集群所在地，山东是富氢大省，但由于无法有效利用，氢气作为副产品就这样白白浪费了。如果能在自动化码头上应用，那必然对整个中国新能源发展有巨大的示范引领作用。而5G技术，已经是世界公认新技术革命的风口浪尖，也是未来自动化行业竞争的蓝海，更是抢占新一轮智慧码头建设制高点的必然选择。
研究、考察、争论，反复权衡，认真比较，科学判断，慎重决策，最终“氢+5G”成为自动化码头二期的主攻方向。除了与老伙伴上海振华港机再度联手，华为、中国联通、航天科技等一批国内顶尖企业也加入进来。多家企业联合攻关，集成创新，将整个自动化码头的上下游供应链条核心技术牢牢握在自己手里。
2019年11月28日，历时短短15个月，山东港口青岛港全自动化集装箱码头二期项目投产运营。它集合了全球首创氢动力自动化轨道吊、全球首创运用5G+自动化技术等6项全球首创科技成果，领军当今世界最先进的全自动化码头科技水平，再次以中国“智”造、中国创造向全球港航业贡献了“中国方案”，将世界高科技码头的“王冠”揽入怀中。
德国工业4.0提出者门蒂斯参观后表示，4.0的精髓是系统整体的自动化，人与系统之间要能无缝对接，系统与系统之间能有效交互，青岛港全自动化码头为世界提供了“中国方案”。国际标准化组织ISO主席约翰·沃尔特表示，ISO希望山东港口青岛港自动化码头的标准化推广到全球。
创新无止境，又启新征程。在一期、二期的不远处，全自动化码头三期已经开始土建。一个“低成本、短周期、全智能、高效率、更安全、零排放”的黑科技码头“中国方案”，将再度升级、荣耀现世。
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山东港口青岛港自动化码头
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