“連鋼創新團隊”：世界紀錄是怎樣誕生的？

—山東港口青島港自動化碼頭建設發展紀實(上)

□魯罡欣

2020年4月15日清晨5時30分，“德翔·佛森堡”輪緩緩靠泊到山東港口青島港自動化碼頭105泊位。岸邊3臺橋吊嫺熟地將船上的集裝箱依次吊起，置於整裝待發的自動導引車(AGV)上……

當933個集裝箱全部裝卸完畢，“德翔·佛森堡”輪船長簽證確認：山東港口青島港自動化碼頭在本航次作業中橋吊單機平均裝卸效率爲44.6自然箱/小時——一個自動化碼頭裝卸效率世界紀錄就這樣誕生。

更讓人折服的是，這個剛剛被刷新的世界紀錄，也是由山東港口青島港自動化碼頭自己創造的。早在兩年前，在英國倫敦召開的全球自動化碼頭峯會上，山東港口青島港全自動化碼頭就斬獲了“自動化碼頭最佳效率獎”。頒獎詞這樣寫道：青島港全自動化碼頭是世界上建設週期最快、運行效率最高、作業增量最快的自動化碼頭，而且是全球唯一一個同時具備此“三個最”，爲全球自動化碼頭的建設運營發展樹立了典範、指引了路徑。

這座全球自動化碼頭“燈塔”的鑄造者，是張連鋼和他的“連鋼創新團隊”。這個平均年齡30歲出頭的年輕團隊，在一片荒灘上，用了3年半的時間，建成了一座西方專家口中“10年都別想獨立完成”的自動化碼頭；又在隨後的3年半時間裏，破解了十幾項世界性技術難題，創造出單機最高作業效率超全球同類碼頭50%以上的紀錄。7年時間裏，他們走過了一段充滿荊棘的自主創新之路，在無經驗、無資料、無外援的“三無”境地中，讓自動化碼頭裝卸效率世界紀錄“在自己的手中”誕生。

面對歐美技術封鎖

組建本土團隊開啓自主創新之路

全自動化碼頭代表着海洋港口集裝箱裝卸的最高端形態，是一個國家港口綜合科研能力和現代化水平的集中體現。20世紀最後10年，自動化碼頭逐漸崛起，1993年，世界第一個自動化碼頭在荷蘭誕生，到2013年時已歷經三代，全球建成的三四十個自動化碼頭設施及核心技術主要被髮達國家掌控壟斷。作爲全球港口大國，中國在世界前10名集裝箱大港中佔據7席，但在象徵全球港口最強科技的全自動甚至半自動化碼頭榜單上卻寂寂無名。

2013年，隨着全球航運經濟的新一輪洗牌，作爲中國第二大外貿港，青島港決定將破局的關鍵放在建設全自動化碼頭上。自動化碼頭涉及各種先進技術的研發、融合、應用，動輒數億甚至數十億元的巨大投入，決策必須慎之又慎。2013年10月，經過反覆遴選，青島港任命既有30多年機械、電氣、控制等專業技術功底，又有十幾年集裝箱碼頭業務、信息和管理經驗的張連鋼，擔當“自動化碼頭籌建小組”組長。

張連鋼回憶說：“剛接到任務時，我既興奮又有壓力。興奮的是，建設中國自己的全自動化碼頭是我20多年的夢想，我一直在跟蹤研究世界行業動態。壓力是，在發達國家，全自動化碼頭大多是不以商業運營爲目的的‘貴族碼頭’，而且多數是半自動化或局部自動化。全自動化碼頭，無疑是全新的、更高風險的挑戰，我們將面對很多無法預知的困難！”

2013年10月23日，青島港自動化碼頭項目組吹響了“集結號”。李永翠、李波、張衛、呂向東、周兆君、潘海清、修方強、王延春，首批8名IT、流程、設備、土建等方面的專家集聚在一起，開啓了青島港歷時數年衝擊世界港口科技制高點的艱難跋涉。

立項之初，項目組成員連自動化碼頭是什麼樣都沒見過。“沒喫過豬肉，但總要見見豬跑。”抱着虛心求教的態度，接下來15個月，張連鋼帶領大家先後奔赴荷蘭、英國、德國、西班牙等國外自動化碼頭考察“取經”。但國外同行卻“連捂帶蓋”，用技術壁壘讓項目組備受煎熬：只能走馬觀花的遠望，不準下車，不準拍照，更不提供任何數據和技術規範。

當時，在自動化碼頭領域，4家歐美工業巨頭形成了行業聯盟和技術壟斷，世界上所有的自動化碼頭，都由“四大聯盟”聯合提供技術，並且必須捆綁銷售。當時有外國專家說，憑藉中國當時技術，做出這個碼頭至少10年，建議直接購買國外技術。但張連鋼瞭解到，國外自動化碼頭使用的是鉛酸蓄電池技術，自重大、壽命短，每天需要淘汰2噸電池，而且還存在重金屬污染和氫氣析出風險。可就是這樣一個過時的技術，外方卻喊出了一個天價，還提出了許多不平等條款，包括捆綁銷售、系統不開放等。

這趟學習考察沒有學到什麼“真經”，卻激發了整個團隊的志氣。“核心技術是花錢買不來、市場換不到的，必須自主創新。”張連鋼和同事們最終做出決斷：依靠身後青島港幾十年集裝箱事業的發展積澱和港口科技不斷進步的實力積累，自主創新建設世界一流的自動化碼頭。他們堅信：全自動化碼頭不是西方人的專屬，那些“雲端”高科技並非高不可攀，他們能做到的，中國人也一樣能做到，而且做得更好！

攻克十幾項世界性技術難題

一開港便創世界紀錄

頂住重重重壓，張連鋼率領團隊開啓了打造中國全自動化碼頭的自主創新之路。

自動化碼頭建設是涉及領域極其寬泛的大科學工程，機械、電氣、控制、IT、生產業務……從紙面設計到建造運行，有着十萬八千里的距離。項目組成立了IT組、土建組、橋吊組、AGV組、軌道吊組、堆場組、閘口組、計劃組和供電組9個攻關小組，在張連鋼的帶領下，分兵出擊，協同作戰。

在青島港老港區南岸一個臨時借用的小辦公樓裏，沒有人計算過，這個團隊爲此熬過了多少不眠之夜。能見證那段艱難歷程的，只有幾十萬字的分析論證報告和3000多份技術討論會的會議記錄，以及保潔員每週都要從辦公樓裏拿出好幾個盛方便麪的大紙箱。

憑着一股拼勁和鑽勁，這個團隊翻爛了一本本行業書籍、攻克了一個個技術難題，打響了一場自主創新攻堅戰役。他們大膽進行流程再造，對項目組織設計實行“並行協同”，規劃設計、建設集成和商業運營“三位一體”，克服了常人難以想象的艱辛，把國外常規設計工時壓縮了三分之二，進一步推動了自動化碼頭系統集成創新，徹底破解了自動化碼頭的核心技術。

在這個過程中，每個團隊成員都逐漸成長爲能夠擔當重任的多面手——青島港自動化碼頭常務副總經理楊傑敏放棄唯一的國外供貨商，在上海長興島閉關3個多月，與振華重工聯手研發出ECS軟件系統，讓自動化碼頭擁有了“中國大腦”；AGV組王偉帶領攻堅小組開發鈦鋰電池替代國外主流的鉛酸電池，設計製造出世界首臺不換電池的AGV……

最終，青島港自動化碼頭首創了機器人自動拆裝集裝箱扭鎖，世界最輕、自動充電、續航時間無限制的自動導引車，軌道吊“一鍵錨定”系統等一批世界領先的最新技術，攻堅了一批世界級的原創性科研成果。例如，ECS設備控制系統是碼頭的“小腦”核心，爲了徹底擺脫國外技術壟斷掣肘，“連鋼創新團隊”毅然放棄與國外唯一供貨商的合作，自主研發，歷經數月封閉攻關、艱難探索，最終成功上線運行，被業內稱爲“徹底改變了全球自動化碼頭的行業格局”；在全球率先創出AGV自動導引車充電新模式，打破了之前全球通用的鉛酸電池方案技術壟斷，被業內譽爲“自動導引車充電模式重大革命”等，實現了從“掌握核心技術”到“創造核心科技”。

2017年5月11日，載箱量13386TEU的集裝箱船“中遠法國”在青島港全自動化集裝箱碼頭106泊位靠泊作業，碼頭現場“空無一人”，生產作業卻有條不紊地進行，青島港全自動化集裝箱碼頭以“開港便創下自動化碼頭世界紀錄”的方式開門迎賓。這座全球領先、亞洲首個真正意義上的全自動化集裝箱碼頭，作業效率比傳統碼頭提升30%，同時節省工作人員70%，減少操作人員85%，實現了當年投產、當年達產、當年盈利。

正因爲掌握核心技術，開港作業至今，青島港自動化碼頭已根據生產實際對幾個主要系統累計升級173次，優化功能2000多項，使其成爲一個有靈魂、會思考，可智能決策、系統管理的“最強港口大腦”。

截至目前，青島港自動化碼頭已受理和授權專利107項，其中發明專利64項，實用新型專利43項；發表論文70篇(核心期刊14篇)；軟件著作權4項；科技成果15項。獲評“全球自動化集裝箱碼頭建設傑出成就獎”“中國智能製造十大科技進展”，中國港口協會、中國航海學會等科技進步特等獎等海內外大獎30多項。

瞄準世界最前沿科技

爲全球港航貢獻“中國方案”

屢創世界紀錄、全球斬獲殊榮，有同事半開玩笑地問張連鋼，“當初夢想實現了沒有？”張連鋼非常認真地回答：“沒有，這纔剛剛開始。”

2018年8月，“連鋼創新團隊”吹響了自動化碼頭二期建設的號角。“要幹，就要佔領世界自動化碼頭技術的制高點；要幹，就要引領世界未來港口的發展趨勢；要幹，就要幹出百年不朽之作，給後人留下寶貴的財富；要幹，就要讓夢想在我們的手中變成現實。”張連鋼在二期碼頭建設動員會上，吹響了新的衝鋒號。

儘管自動化碼頭一期已經是世界最先進、最高效的自動化碼頭，但在二期工程建設中，“連鋼創新團隊”沒有簡單複製一期方案，而是握指成拳、勠力同心，始終瞄準持續領先的目標持續創新，不斷突破自我。

當時，5G還沒有成形的行業設計方案，華爲、愛立信等世界頂尖巨頭都沒有推出成熟的商業產品；氫燃料電池在國內的技術雖然比較成熟，但在大型港口機械上卻從未應用。“連鋼創新團隊”把自動化碼頭二期目標瞄準了這一世界前沿科技。

這不是憑空拍腦袋想出來的。多年來，他們一直跟蹤世界最前沿的能源技術。早在2006年，張連鋼就主持完成了輪胎吊“油改電”技術創新，在全國港口全面推廣，得到業內高度評價和肯定。在自動化一期碼頭建設中，他在AGV上首次使用鈦鋰電池替換國外的鉛酸電池，實現了AGV給軌道吊送箱的間隙進行極速充電，比國外減重10噸，電池壽命達到10年以上，作業效率優勢明顯。

這一次，“連鋼創新團隊”看得更遠：作爲世界級石化地煉集羣所在地，山東是富氫大省，但由於無法有效利用，氫氣作爲副產品就這樣白白浪費了。如果能在自動化碼頭上應用，那必然對整個中國新能源發展有巨大的示範引領作用。而5G技術，已經是世界公認新技術革命的風口浪尖，也是未來自動化行業競爭的藍海，更是搶佔新一輪智慧碼頭建設制高點的必然選擇。

研究、考察、爭論，反覆權衡，認真比較，科學判斷，慎重決策，最終“氫+5G”成爲自動化碼頭二期的主攻方向。除了與老夥伴上海振華港機再度聯手，華爲、中國聯通、航天科技等一批國內頂尖企業也加入進來。多家企業聯合攻關，集成創新，將整個自動化碼頭的上下游供應鏈條核心技術牢牢握在自己手裏。

2019年11月28日，歷時短短15個月，山東港口青島港全自動化集裝箱碼頭二期項目投產運營。它集合了全球首創氫動力自動化軌道吊、全球首創運用5G+自動化技術等6項全球首創科技成果，領軍當今世界最先進的全自動化碼頭科技水平，再次以中國“智”造、中國創造向全球港航業貢獻了“中國方案”，將世界高科技碼頭的“王冠”攬入懷中。

德國工業4.0提出者門蒂斯參觀後表示，4.0的精髓是系統整體的自動化，人與系統之間要能無縫對接，系統與系統之間能有效交互，青島港全自動化碼頭爲世界提供了“中國方案”。國際標準化組織ISO主席約翰·沃爾特表示，ISO希望山東港口青島港自動化碼頭的標準化推廣到全球。

創新無止境，又啓新徵程。在一期、二期的不遠處，全自動化碼頭三期已經開始土建。一個“低成本、短週期、全智能、高效率、更安全、零排放”的黑科技碼頭“中國方案”，將再度升級、榮耀現世。