【ZiDongHua 之方案應(yīng)用場(chǎng)收錄關(guān)鍵詞： 雷克智能 自動(dòng)化碼頭 機(jī)器人  制造業(yè)】
　　
　　王振國(guó)：全自動(dòng)化碼頭智能導(dǎo)引車系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及場(chǎng)景應(yīng)用
　　
　　全自動(dòng)化碼頭是航海領(lǐng)域的新課題。目前，全國(guó)僅有六座全自動(dòng)化碼頭，智能導(dǎo)引車系統(tǒng)是傳統(tǒng)碼頭自動(dòng)化升級(jí)的戰(zhàn)略選擇。在2023世界機(jī)器人大會(huì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新論壇上，上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司設(shè)計(jì)研究總院智慧研究院副院長(zhǎng)王振國(guó)指出，智能導(dǎo)引車系統(tǒng)是全自動(dòng)化碼頭的重要組成部分，倡議各合作伙伴走好重工領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化之路，共同支撐中國(guó)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展。
　　
　　
　　
　　▲ 上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司設(shè)計(jì)研究總院智慧研究院副院長(zhǎng) 王振國(guó)
　　
　　上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“振華重工”）成立于1992年，在集裝箱起重機(jī)械領(lǐng)域發(fā)揮重要引領(lǐng)作用，其生產(chǎn)的岸邊起重機(jī)裝備覆蓋國(guó)內(nèi)主要集裝箱港口，進(jìn)入國(guó)外著名港口，占據(jù)全球市場(chǎng)份額70%左右。
　　
　　近年來，除港口起重機(jī)外，振華重工還進(jìn)入海洋工程等新興領(lǐng)域，在更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景中研發(fā)自主解決方案，全自動(dòng)化智能導(dǎo)引車就是其一。振華重工以全自動(dòng)化碼頭智能導(dǎo)引車系統(tǒng)為切入點(diǎn)，破解碼頭物流智能化升級(jí)難題，為傳統(tǒng)碼頭向自動(dòng)化碼頭轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)智慧方案，也為半自動(dòng)化碼頭向全自動(dòng)化升級(jí)指明可行之路。
　　
　　全自動(dòng)化碼頭智能導(dǎo)引車系統(tǒng)
　　
　　岸橋上，岸邊起重機(jī)將集裝箱從船上卸到岸邊，水平運(yùn)輸設(shè)備再將集裝箱運(yùn)送至場(chǎng)橋。在水平運(yùn)輸?shù)倪^程中，傳統(tǒng)碼頭主要依靠人員駕駛集裝箱卡車運(yùn)輸，容易出現(xiàn)調(diào)度問題而造成堵塞，拉低裝卸效率。實(shí)踐表明，引入智能導(dǎo)引車的碼頭，運(yùn)轉(zhuǎn)效率水平遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)碼頭，智能導(dǎo)引車是解決水平運(yùn)輸智能化的利器。
　　
　　全自動(dòng)化碼頭智能導(dǎo)引車系統(tǒng)是用于集裝箱水平運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化碼頭信息系統(tǒng)，與岸橋管理系統(tǒng)和堆場(chǎng)管理系統(tǒng)共同組成自動(dòng)化碼頭生產(chǎn)管理系統(tǒng)。智能導(dǎo)引車一般由電力驅(qū)動(dòng)，車高由1.5米至2.5米不等，額定載荷65噸，自重20～24噸。最新研制的8輪-4軸IGV（Intelligent Guided Vehicle，智慧型導(dǎo)引運(yùn)輸車）實(shí)現(xiàn)了輕量化設(shè)計(jì)，自重20噸。與傳統(tǒng)AGV相比，IGV柔性化程度更高，無需借助固定標(biāo)記物行駛，并且路徑靈活多變，可將集裝箱運(yùn)輸至每一個(gè)堆場(chǎng)箱區(qū)內(nèi)，打破了主流自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)垂直布置的單一性，既能適應(yīng)“江海聯(lián)運(yùn)”模式，又能適應(yīng)“海陸運(yùn)輸”模式。
　　
　　AGV車隊(duì)管理系統(tǒng)（AGV-MS）控制整個(gè)車隊(duì)的協(xié)調(diào)調(diào)度，通過5G組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與每臺(tái)智能導(dǎo)引車之間的高質(zhì)量通信。車隊(duì)管理系統(tǒng)的主要功能包括路徑規(guī)劃、交通控制，可靈活調(diào)度IGV，確保IGV不發(fā)生相撞。國(guó)內(nèi)幾乎所有的自動(dòng)化碼頭都采用了智能導(dǎo)引車隊(duì)管理系統(tǒng)，為集裝箱裝卸、堆存、轉(zhuǎn)運(yùn)、進(jìn)出閘口等多種作業(yè)場(chǎng)景調(diào)度最優(yōu)資源、規(guī)劃最優(yōu)路徑，從決策端到執(zhí)行端保障全自動(dòng)化碼頭的安全性和高效性。
　　
　　大多數(shù)自動(dòng)化碼頭采用磁釘導(dǎo)航的導(dǎo)航方式，通過在碼頭地面布設(shè)磁釘，在自動(dòng)導(dǎo)引車上配置天線，感應(yīng)磁釘循跡進(jìn)行導(dǎo)航，對(duì)場(chǎng)地有較高的要求。傳統(tǒng)集裝箱碼頭如果選擇磁釘導(dǎo)航，就需要把地面全部重新翻鋪，工程量巨大，建設(shè)成本和維護(hù)成本高。多傳感器融合定位技術(shù)，能有效降低導(dǎo)引車對(duì)硬件設(shè)施的要求，取代現(xiàn)有自動(dòng)化碼頭磁釘導(dǎo)航方式，降低工程建設(shè)費(fèi)用。除此之外，在高空、長(zhǎng)距離的條件下實(shí)現(xiàn)集裝箱疊放準(zhǔn)確，一直是港口作業(yè)領(lǐng)域的痛點(diǎn)。其中一個(gè)難點(diǎn)在于鋼絲繩連接的起重機(jī)難以應(yīng)用精準(zhǔn)的定位技術(shù)，需要靠慣性技術(shù)實(shí)現(xiàn)集裝箱的裝卸，以及裝卸過程中與導(dǎo)引車的交互。“無人駕駛+多傳感器融合定位”技術(shù)，能使智能導(dǎo)引車的停車精度小于5cm，便于起重機(jī)將集裝箱準(zhǔn)確無誤地放置在運(yùn)輸車上。
　　
　　智能電池管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)引車在作業(yè)區(qū)域內(nèi)的無限續(xù)航。充電裝置以約400kW的功率定點(diǎn)快充、自動(dòng)插拔，車輛充電半個(gè)小時(shí)后可以滿負(fù)荷作業(yè)4小時(shí)。智能電池管理系統(tǒng)與上位機(jī)系統(tǒng)AGV-MS（碼頭車輛管理系統(tǒng)）、RCMS（遠(yuǎn)程設(shè)備管理系統(tǒng)）、TOS（碼頭運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)）之間進(jìn)行信息交互，從而將充電作業(yè)有機(jī)融合到港口的信息化自動(dòng)系統(tǒng)中。除了單機(jī)充電，還可以搭建換電站，將AGV車載乏電電池與架載滿電電池進(jìn)行更換，以滿足車輛續(xù)航功能。然而，換電站本身成本投入較大，國(guó)內(nèi)目前換電站的應(yīng)用越來越少。
　　
　　在重工領(lǐng)域，尤其要注意重大安全風(fēng)險(xiǎn)防控。智能導(dǎo)引車的運(yùn)用，使碼頭少人化，作業(yè)人員可在遠(yuǎn)控室工作，極大地保護(hù)了人身安全。智能導(dǎo)引車設(shè)立了三層安全保護(hù)模式。第一層是自動(dòng)化控制保護(hù)，在軟件中設(shè)計(jì)鎖閉的概念；第二層是依靠激光和視覺做防撞保護(hù)，單機(jī)本身也設(shè)計(jì)了機(jī)械保護(hù)；第三層是車隊(duì)層安全保護(hù)，即導(dǎo)引車在和起重機(jī)交互時(shí)的安全保護(hù)。
　　
　　2022年7月28日，廣州港南沙港區(qū)四期全自動(dòng)化碼頭正式投入運(yùn)行，這是全球首個(gè)江海鐵多式聯(lián)運(yùn)全自動(dòng)化碼頭，也是粵港澳大灣區(qū)首個(gè)全新建造的自動(dòng)化碼頭。廣州港南沙四期工程采用“北斗導(dǎo)航無人駕駛智能導(dǎo)引車+堆場(chǎng)箱區(qū)水平布置+單小車自動(dòng)化岸橋+低速自動(dòng)化軌道吊+港內(nèi)外交互區(qū)+港區(qū)全自動(dòng)化”的自動(dòng)化碼頭“廣州方案”。南沙四期碼頭融合自主開發(fā)的智能車輛管理系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)定位系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)車橋懸掛系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)電池系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)自動(dòng)充電裝置等若干新技術(shù)，首次使用堆場(chǎng)和岸線平行的設(shè)計(jì)，是我國(guó)首例由國(guó)內(nèi)科技力量聯(lián)手打造的全自動(dòng)化集裝箱碼頭，具備新技術(shù)大規(guī)模復(fù)制應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)操性，對(duì)傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動(dòng)化升級(jí)改造以及新一代自動(dòng)化碼頭建設(shè)都具有重要借鑒意義。
　　
　　產(chǎn)業(yè)鏈合作的支撐者、引領(lǐng)者、組織者
　　
　　振華重工是產(chǎn)業(yè)鏈的支撐者。據(jù)估計(jì)，全球碼頭智能導(dǎo)引車的總量不足800臺(tái)，振華重工在碼頭智能導(dǎo)引車行業(yè)深耕十年，為國(guó)內(nèi)外碼頭共17個(gè)項(xiàng)目提供技術(shù)支撐，達(dá)成530臺(tái)的銷售額，智能導(dǎo)引車售價(jià)也從100萬美元降到350～400萬元。為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)健康發(fā)展，各方需加大投入力度，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力持續(xù)提升，通力打造港口前沿技術(shù)和產(chǎn)業(yè)群。
　　
　　振華重工是產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的引領(lǐng)者，堅(jiān)持問題導(dǎo)向，構(gòu)建自主技術(shù)、原創(chuàng)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用推廣的良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)。振華重工追求在海陸、智慧港航等領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新突破，致力于把智能導(dǎo)引車的市場(chǎng)做得更好、更強(qiáng)。
　　
　　振華重工是協(xié)同合作的組織者，整合調(diào)動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈全鏈條資源要素，專注“強(qiáng)鏈”與“補(bǔ)鏈”，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上中下游協(xié)同合作發(fā)展。在智能導(dǎo)引車不斷更新?lián)Q代的過程中，國(guó)產(chǎn)化率已逐步達(dá)到80%。重工領(lǐng)域元器件進(jìn)口成分高，尤其是電機(jī)系統(tǒng)，距離實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化還有很長(zhǎng)的路要走。要保證產(chǎn)業(yè)鏈安全性，就必須提升港口裝卸設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化程度，圍繞芯片控制器、驅(qū)動(dòng)橋等關(guān)鍵進(jìn)口零部件開展“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)極端條件下中等程度自主可控。
　　
　　我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，要以機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展為支撐。探索機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，鞏固產(chǎn)業(yè)鏈完善穩(wěn)定，需要產(chǎn)業(yè)鏈各方協(xié)同創(chuàng)新、共同努力。
　　
　　本文根據(jù)上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司設(shè)計(jì)研究總院智慧研究院副院長(zhǎng)王振國(guó)，在2023世界機(jī)器人大會(huì)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新論壇上的演講整理而成，經(jīng)編輯。