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荷兰鹿特丹港·港口数字化转型

2022-11-30 17:58:53 293

摘要:【大象云 · 寄语】远洋航运,作为全世界经济贸易供应链的重要组成,承载着如今90%的商业产品全球流通的职责,而随着货运总量的不断提升,单轮次的集装箱等货物装载量,推升着巨型货轮吨位的不断新高,例如可承载两万个标准箱的巨型集装箱货轮、可承载4...

【大象云 · 寄语】

远洋航运,作为全世界经济贸易供应链的重要组成,承载着如今90%的商业产品全球流通的职责,而随着货运总量的不断提升,单轮次的集装箱等货物装载量,推升着巨型货轮吨位的不断新高,例如可承载两万个标准箱的巨型集装箱货轮、可承载45万吨级原油或液态天然气的LNG船、可实现40万吨级矿石散货运装的巨轮。

这些巨型货轮,或反照出人类身躯的渺小,但在黑海怒涛中却成为一叶扁舟,狂风暴雨的涡旋中仿佛不知所措。但是有目标的旅途每一步都有坚实的意义,其并非永远漂流或随风逐荡,搁浅在无谓的浅滩中,而其全天候、全球域的旅段节点,便是分布于洲际沿岸的各大港口。

从我国长三角上海洋山港,到珠三角的深圳蛇口港,再到美国洛杉矶的长滩港,再跨越至欧洲荷兰的鹿特丹港,由港口定桩的点构建成了覆盖世界贸易货运的线,进而由线交织勾勒成了经济发展的面,而最终依托平行元空的信息流、数据流,耦合伸缩成了数字孪生的体,最终实现的不仅是经济总量、物流通讯的顺畅,更推升新世纪、新文明、新社会的维度界限。

而荷兰鹿特丹港,正和全球众多同行一道,拓展着数字孪生中的新自信、新逻辑、新意义。



【全电力自动化 · 可能性的开始】

鹿特丹港面积覆盖超过12.9万公顷,每日的任意时间段中,都会有超过18万名产业链相关人员在就港口运营进行协作,而协作的目标便是在80多个大小码头上,实现每年超过14万轮次的停泊出港,其中超过20%货轮是远洋级别的巨型体物。鹿特丹港是荷兰的名片,创造着荷兰每年10% 以上、约合210亿欧元的GDP总量,同时也是欧洲、乃至全球货运的重要门户。

货运装卸的不间断、高效能的作业,依靠的便是全电力驱动的重型装卸桥吊、机器人扭锁、AGV导引车、堆场轨道吊等作业设备,其可在全流程信息化的作业系统中,根据指定的工序紧密无缝地配合协作,而这个过程只需要少数人团队的远程监控。

以AGV导引车为例,全场域覆盖、等距间隔的“磁钉”信号传送器将被布置于地表之下,其网格状的散布形成了一张数据认知的坐标地图,与AGV能够实时双向交互,从而让车形载具能够了解自身的定位、匹配的路线、可能的障碍、启停的时点,而其自置的激光感知、超声波感知系统成为最后一道保障,全力避免其可能与他车障碍可能发生的碰撞事故。

从过往的人力集装箱货车转运,到如今AGV导引车自动执行,信息化系统的协助实现一连串工序的高效执行,一重重废气的污染根除,一道道安全的人身保障。无边界的信息流交互传递,带来的不仅仅当下资源的有效组织,还有未来问题隐患的先行预判。

先行预判基础于现场情况的客观即时感知,而这样的感知能力便需要集成IOT等物联网能力的部署。通过对全场域关键构件的传感器搭载,通过对温度、压力等关键数据的采集,相关的数据可以为数字孪生的虚拟世界提供还原的标准。以泊位码头为例,当数十万吨级矿石货轮入港的时候,其庞大的身躯自带强大的引力势能,任意方向的作用运动都将让接触物承受巨大的压力。

因此,当巨轮入港、拖船向前带拖的时候,其关键的问题之一便是如何让巨型货轮能够以恒定、缓慢的微速与码头慢慢靠近,而其速度的尺量于每秒厘米之间。通过厘米度进,从而让码头的防撞胶柱可以充分吸收巨轮带来的压迫感,在力学上实现充分的缓冲和排释。作为全天候作业的鹿特丹港,对防撞胶柱等一系列常年力学伸缩构件的监控,成为维持正常运营的重要手段。

通过一系列关键构件数据的反馈,其可以在数字孪生的码头三维模型上直观呈现,并且通过行业逻辑和数学关系予以相关老化、破损、异常等情况的侦别,从而在虚拟世界中获得前瞻问题、预窥隐患的能力,更好地调度资源予以保障和维护。

从自动化到数字感知,鹿特丹港运营团队用数字化、信息化的方式丈量全场,步履的放达让空间的广阔也成为近在咫尺可控的认知边界内,那么基于空间维度的时间研判,是否有更多数字孪生可提炼的价值?



【觉悟于过往 · 服务于现在】

商业实务的成功者,很多时候并非一开始便有了某个举世瞩目的创新创意,而更多是从过往的历史资料予以学习,理解时代、环境、因素的嵌套关系,从中觉悟出某种新路径的可能。

例如对于超过400米厂、宽57米、10层楼高的集装箱巨轮,任意时段、任意工序的作业改善,其都有可能会助力巨轮提前进港或者出港,而这样的“提前”改进在鹿特丹港当局计算中可能高达每艘货轮6万欧元/小时的成本节约,而不断的提升工作效能一直是港口中人持之以恒的奋斗目标。

而这种工序环节的改进,不仅仅来自于组织结构上的制度激励和人员文化上的培训磨练,其更客观助推于工序流程的种种变化,而这种工序流程便需要过往时间维度上的数据沉淀。在数字孪生系统中,基础的底层架构来源可大体分为两部分,其一为以三维模型、地形环境等现实物理孪生的工程数据,其二是以IOT数据等信息流为标准导引的情态数据,两相结合便可以在平行元空中虚拟真实的现场状况。

而对于以上情态数据的持续保存,其基于不同空间构件、不同传感项目、不同时间节点的数据颗粒,便可以在类似TSI(Time Series Insight)等功能模块中予以日志般的记录,从而实现在同一时间段落中,实现不同项目数据的交叉分配、关系猜想、推测验证并最终定格公式。

例如,在新建港口的自动化重型桥吊安装中,不管设备提供商将其运载的特种运输船改造的多么先进,不管港口深水条件、淤冻情况多么罕见优异,设备卸船的首要条件便在于海潮潮位的等待,关键于让运输船舶与港口码头的平面落差控制在最小范围,实现特种重型设备卸落过程中的最小不确定性风险。

而如鹿特丹港当局对于数字孪生的构想,应用类似TSI功能模块的基础上,其便有可能根据往年的潮汐数据、当季气象、过往风速等情况,结合码头泊位、船只轮廓、桥吊模型等三维数据,来对当下的最佳时间窗口予以预判,实现设备供应商、港口运营团队等方面人员、资源、工作计划的安排。

而同理以上相关过往综合数据的交叉比对,对于重型桥吊的实际工作情景,其面对的最大不确定性风险之一便是远方高空盘旋而至的风,如何实现在强风中快速将高达近百米、重达过千吨的重型桥吊快速锚定,一直是港口作业中面对的问题,而解决方法之一,或许便可沿用以上TSI思路模式,对过往的历史事件、常年风速、桥吊状态等予以各方面元素关系的研判,从而形成可行的前哨指标监控和即时响应预案。



【大象云 · 结语】

订单与货物,其在有向图中有起点和终点的定义,但对于承载的货运轮船,全生命周期是运动移形的过程,所谓的终点不过是豪迈壮行的新起点,而对于与之匹配合作的港口码头,何尝不是如此?

鹿特丹港的数字孪生,其自我革新如同在时代不同节点中处处靠岸的轮船,在过往的技术基础上不断去探索未知的海域,拓展着自身认知能力的舒适区,并为未来可能发生的变化做好准备,例如其便曾提出一个问题,如今的港口作业都是基于有人驾驶的轮船,那么未来全电力驱动、无人驾驶轮船出现的时候,现行的作业体系是否能够适应?

很多时候,未来不愿深想,缺乏的不是激情,而是没有对应的手段,而这正是数字孪生的魅力,其创造的虚拟世界映射着真实的现存物理,让想法可以在其中自由生长、验证迭代。

数字孪生,或许是现代版的欧洲中世纪文艺复兴,让对前路迷茫的工匠人多了一分把握,一分从容淡定的自信!


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