周末人物|“关键核心技术只能靠我们自己”,张连钢用“中国方案”打破质疑

大众新闻    2025-04-25 14:39:50原创

2025年1月1日,随着“东方澳洲”轮最后一个集装箱顺利装船,山东港口青岛港自动化码头桥吊平均单机作业效率达60.9自然箱/小时,第12次刷新装卸效率世界纪录。

青岛港,再次点燃世界的目光。

“全自动化码头不是外国人的‘专属’,他们能做到的,中国人也一样能做到,而且要做得更好!”张连钢这辈子都不会忘记,自己守着“连钢创新团队”成员立下的铁血“誓言”。

(一)

沙场秋点兵,集结

小时候的张连钢一是喜欢车,二是喜欢船。他自幼在海边长大,只要看到大船,就偷偷溜进码头看个半天。1979年,他参加高考,填报了武汉水运工程学院(武汉理工大学前身)船舶电气自动化专业。毕业后,分配到当时的青岛港安技处工作。

“领导,我要求到一线项目去!”进港工作不到10个月,张连钢就放弃机关岗位,报名参加青岛港第一个集装箱泊位——八码头52泊位建设。从此,与集装箱码头结下了不解情缘。1985年,他参与了“六五”国家重点技术攻关项目——国内第一台采用全可控硅直流调速集装箱桥吊的安装、调试工作;20世纪90年代,又参与开发“青岛港前湾三期智能生产控制系统”。2006年,主持完成大型轮胎式起重机移动供电技术创新,实现了轮胎吊“油改电”这一重大技术突破,使之在全国港口推广。

时光流逝,青岛港曾以“振超效率”蜚声世界,但决策者清醒地意识到,过去的“人海战术”,已然走到尽头。

“变”字当头,时不我待!

“我们有着世界最大的码头,也干出了辉煌的成绩。但是,只有再建成先进的自动化码头,才能真正摘取世界码头高科技‘皇冠’上的那颗明珠!”听到集团领导宣布建设自动化码头的重大决定,张连钢激动不已,这可是他梦寐以求的大事情!领导环视会场后,把目光定格在张连钢身上,放缓了语速,说,“这是青岛港前所未有的超级工程,连钢,得由你来牵头。”张连钢,既有30年的机械、电气专业技术功底,又有10多年的集装箱码头管理经验,此次自动化码头筹建小组组长一职,非他莫属。

2013年10月23日,沙场秋点兵。这一天,青岛港自动化码头项目组(“连钢创新团队”)吹响了“集结号”。“这里,就是自动化码头的起点。我今年53岁,你们也大都30多岁,如果这件事干成了,那既是青岛港的骄傲,也是我们一辈子的荣光!”在青岛港综合楼会议室,张连钢指着墙上的港口俯瞰图说。

一场历时数年、冲击世界港口科技制高点的艰难跋涉,自此拉开序幕。

(二)

挑灯奋战夜,抉择

起初,公司股东想把西方成熟的自动化码头模式直接“复制”到青岛港。这么做,风险最低。

听说有“大生意”,许多国外专业咨询公司纷至沓来,兜售其设计理念和方案。在他们看来,中国港口根本不具备独立规划设计这样先进和复杂项目的能力。

美国电气巨头资深专家Simon,得知青岛港项目组有20多人负责系统集成时,头摇得像拨浪鼓:“人太多了!”他说,国外同类码头通常先聘请四五名咨询师分专业作出咨询,每位咨询师费用约40万美元;然后再分别请专业公司进行咨询方案论证、审核;审核通过后,再进行方案细化设计,开始集成。张连钢仔细一算,按照这个节奏,规划设计至少要3年,而从项目立项到建设完工则需要8-10年。

“等码头建成的时候,市场机遇早已失去,我们等不起!我们在项目组织上采取的是规划设计、建设集成和商业运营‘三位一体’模式,项目组每个人都全流程参与设计、建设和运营,项目的演进路径不是‘串行分步’,而是‘并行协同’,人人都要担当咨询师、设计者和经营者等角色,人人都要学会‘弹钢琴’。这样算,我们的人不是多了,而是太少了!”始终保持头脑清醒的张连钢,没有被老外“唬”住。

“没吃过猪肉,但总归要见见猪跑。”他带领团队奔赴荷兰、英国、德国、西班牙等国家的自动化码头考察“取经”,看看无人驾驶自动导引车究竟是个啥模样。没想到,国外同行却以“技术壁垒”为借口连捂带藏,参观时不准下车、不准拍照,更拒绝提供任何数据和技术规范,团队只能走马观花地老远看几眼。

“他们私下说,凭咱们的水平,干成这个码头至少要10年,希望我们直接购买他们的现成技术!”随行翻译板着脸,低声告诉张连钢。

回国不久,一家世界航运巨头企业派来一个专班。外方带队的叫约翰,“这是我们最完美的软件,你们照搬就行了。”约翰冷冷地说。负责推销导引车的名叫费兰克,腔调如出一辙:“用他的,自然也得用我的。”两项费用,合计7900万美元!

“要干成项目,只能靠我们自己!”张连钢下定决心,既然碰到“铁壁”,那就改变方向。项目组决定与国内顶级的港机制造商——上海振华集团联手,打造国内自主的AGV技术。

设计开始后,项目组办公室的灯,晚上十点前就没熄过,通宵达旦也是家常便饭。一个“土专家”团队,硬是把国外三年的设计工作在一年内完成了。10个月后,Simon再次来到青岛港,看到项目组一次成型的整体方案时,大为震惊:“真是不可思议!但我必须说,你们的方案才是最符合自动化码头建设方向的模式!”

“中国人能干出世界第一的装卸效率,也一定能建成世界最好的自动化码头!”张连钢变得越发自信。

张连钢(右一)与团队骨干研究改造方案。

(三)

攻坚克难时,爬坡

青岛港自动化码头的对面,有一座海拔115米的小山,叫陡山。站在山顶,可以俯瞰整个码头。山如其名,不高但很陡。在码头建设中,为了观测地形,“连钢创新团队”的成员多次爬上这座山。“这座山,就好比团队前行路上跨过的一个小坡,更高的险峰还在后面。”张连钢给大家鼓劲,也捎带着打预防针。

他所说的“险峰”,是指自动化码头建设路上的技术“拦路虎”。

如何给自动导引车极速充电的难题,横在了项目组面前。张连钢想起自己当初进行“油改电”时的思路,他大胆设想:可不可以在自动导引车给轨道吊送箱的间隙,进行极速充电,充电量只要略高于车辆运行一个循环的耗电量。可这个设想怎么实现呢?这个技术是中国的首创,外国人到现在也没有。待精确算出车辆跑一圈的耗电量和极速充电量两组重要数据,张连钢带领大家钻研搭建起了自动导引车运行模型。这时,新问题又出现了——车队模型测试中,多台车辆耗电量与预期不符,在运行中提前耗尽电量。这又是什么原因呢,难道模型搭建中遗漏了什么信息?

那些天,张连钢带领团队白天搜集测试信息,晚上一起商讨修改设计模型。1个月后,接近200页的测试文档出炉,新模型涵盖了自动导引车全部关键参数,统筹考虑了码头设备的整体运作,从车辆安全避让、异常状态到系统优化、海关查验等细节,都进行了超前考虑。

验收时,设计一次性获通过。经过作业验证,理论计算值与实际值误差仅为0.5%。更令人振奋的是,中国人自己造出的自动导引车,比国外同类减重12吨,电池寿命可达10年以上,遥遥领先。

自动化双小车桥吊是个自重2600多吨、轮压超过100吨的“超级大胖子”,选型初期,大家发现,桥吊是按常规码头承载能力设计建造的,而青岛港全自动化码头的桥吊承轨梁在2008年就已完工,承载能力不匹配,双小车桥吊的轮压已经接近码头承载的上限。

“土建改造成本太高,只有从降低桥吊轮压入手”,张连钢发问,“如果主小车后大梁减少3个与AGV的交互车道,会对装卸作业产生多大影响?”设备组王延春和同事沿着这个思路反复论证,证明桥吊后大梁减少车道的方案不仅对作业没影响,还能降低系统对车道任务分配计算的工作量。

项目组与设备制造商上海振华联手进行仿真模拟设计,制订的“桥吊后伸距减少12米”的全球首创桥吊设计方案,桥吊自重降了50余吨,节省制造成本60余万元,还推进了系统连锁优化,避免了上千万元的土建投入。

2016年初,项目组对ECS研发成果进行阶段评估后,发现功能根本不达标。“如此,码头几十个亿的投资,可能就运转不起来,开工时间也将拖后数年。”碰头会上,所有人都低头不语。

“做不好,我们排队跳海就行了”,张连钢打破沉默,“我第一个跳!”那段日子,每个人的心情都异常压抑。

在上海长兴岛一间封闭的会议室内,ECS攻关小组吃喝拉撒不出方圆100米。100天的日夜奋战,经历了近百次失败,终于有了初步进展。在10月份的一次测试中,无论是模拟仿真系统还是现场,6辆车终于能够流畅运转了,现场40多人,一齐欢呼雀跃!

“还是不对!”一个清晨,团队成员李永翠又干了个通宵,揉了揉酸涩的眼睛,对AGV“死锁”原因还未能完全破题,“死锁”现象频现,必须迅速查明原因、优化软件。李永翠和同事用了几个月时间,分析了上万条工作日志,从中归纳了十几种“死锁”类型,最终成功“解锁”。

(四)

艺高胆更大,创新

张连钢大胆提出,在AGV上使用钛酸锂电池。这在世界范围内尚属首例。

外国设备制造商断言,不采用他们的铅酸电池方案,中国的自动化码头绝不可能成功。

张连钢白天逐个走访模组代工厂,晚上拿来一套早期研究过的动力电池系统模型,潜心琢磨。他要求团队成员分工合作:王伟着重研究不同种类电池的特性,确定电芯的选用方向;唐立辉开发电池管理系统功能,光程序版本就搞出数十个,优化的检测逻辑数不胜数……在电池系统设计建设的近3个月里,团队共提出设计修改154项,涵盖了从电池模组设计、工艺到装配、测试的方方面面。经过严苛的实际检验,电池系统长期运行后,最大温差仅为0.5℃,保障了电池组的充放电性能和稳定性,完全达到了与特斯拉新能源车相媲美的水平。

“因为我们从零开始,有些问题要虚心向外国专家学习,但决不盲从!”张连钢不断给大伙儿鼓劲。

一次,股东方专家Paul到项目组了解进度。和其他外国专家一样,Paul居高临下地对项目指手画脚。听张连钢说,开业效率要达到20个自然箱/小时,Paul连连摇头:“根据我的经验,你们不会达到这个数字!”张连钢反驳:“你们做不到,不代表我们也做不到。咱俩今天打个赌,我们不但要超过20个,还要做到25个,谁输了谁请吃饭!”“好,如果我输了,请你们喝茅台!”Paul痛快地接受“赌约”。

第二天开会,张连钢临时决定加码——把开业效率提升到25个自然箱/小时,目标郑重下达给团队。

青岛港自动化码头开港当天,在首船作业中完成3858个自然箱,桥吊单机效率达26.1自然箱/小时,船时效率达161.2自然箱/小时,创世界自动化集装箱码头商业运营首船作业效率之最!全球港航界为之讶然。

软件是自动化码头的“大脑”。项目组从浩瀚的业务中规划设计出100多个清晰的实施流程,自主构建了符合青岛港特色的全自动化码头系统架构,并承担了60%以上的软件开发任务。仅流程测试案例,IT工程师和业务分析师就编写了5000多个,反复测试达十几万次。一次,软件项目经理窦亮、张华等在测试中发现某处系统功能出现异常,但疑点有数百个,他们像大海捞针一样,按流程一点点回溯上找,连续一周每天干到凌晨,最终找到了问题源。设备组用创新设计降低成本,大胆采用先进的钛酸锂电池替代铅酸电池,设计制造了世界首台不用换电池的AGV,大大提高了工作效率,核心设备比欧洲同类码头节约成本数亿元,可实现10年免维护……

3年并肩奋斗,他们推出了一连串耀眼的“全球首创”:全球首次研制成功了机器人自动拆装集装箱扭锁;全球首次研制成功了大型机械“一键锚定”装置;全球首创了自动导引车循环充电技术;全球首创非等长后伸距双小车桥吊……

“关键核心技术要不来、买不来、讨不来,只有坚定不移地走高水平科技自立自强之路,才能实现从跟跑到并跑直至领跑的梦想!”采访的最后,张连钢铿锵有力地表示。

(丁秀胤)

责任编辑:杜文景