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第五代物联网港口发展与研究报告概要

时间:2015-01-27 14:27来源:互联网 作者:网络 点击:
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 第五代物联网港口发展与研究报告概要

 

——泛珠三角新一代港口发展模式探讨 大连海事大学交通运输管理学院

 

大连海事大学物联网工程技术中心  李向文

 

 

1.引言

 

世界港口经历了第一代港口到第四代港口的发展已成共识(第四代港口是向物流与供应链服务转型和建设航运中心及数字物流港,四代港口的划分与概念不在这里一一赘述),目前,“智慧港口”和“大港口”时代是下一代港口的发展趋势。近来,有人提出关于第五代港口的划分、概念和发展模式的设想,一种观点是从航运中心——组合港——港口联盟的演进模式,另一种观念是科学发展,建设绿色环保、节能低碳港口发展模式,还有提出核心大港口——+内陆虚拟无水港模式的。对第五代港口的提法,也有人持怀疑态度和反对意见,国际上第四代港口发展还没有完全成熟,我国大多数港口还处在第三代、少数向第四代转型的发展阶段,又提出第五代港口的概念,与第四代港口有什么本质区别和划时代意义?是不是为了概念炒作、标新立异?是不是画饼充饥、天方夜谭?

 

笔者经过多年港口物流信息化的积累与研究,在2010年的第二届中国物流信息化峰会和中国物流年会上做报告及给大连港技发科技做物联网讲座、交流时,提出了基于物联网技术平台的第五代港口的发展模式,即“物联网港口”的概念,或所谓“智能物联港”,就是以物联网平台进一步整合港口资源,打造综合物流枢纽港与航运透明供应链,从而实现港口联盟、绿色环保、节能低碳港口等理念和发展模式,试图把这几个不同的观点综合起来,整合创新,提出统一的第五代港口概念和发展模式,并给出物联网港口信息平台的体系结构框架模型。借航《泛珠三角现代物流业合作发展战略有奖学术征文活动》这个机会,以期抛砖引玉,引起更广泛的讨论,更深入的研究,对泛珠三角的港口发展有所启迪。

 

2.第五代港口综述

 

2.1第五代港口——第四代+绿色、低碳港口

 

2.1.1第五代绿色港口或低碳港口的提出

 

第一代港口到第四代港口基本上都忽视了可持续发展及气候变化,而这恰恰是人类现在面临的最大挑战。宁波大学副研究员陈岩博士认为第五代港口就是绿色港口或低碳港口,它的提出对世界港口的发展具有一定重要意义。从世界港口发展阶段来看,这标志着宣布世界港口的发展进入了一个新的阶段,第五代港口作为中国港口的发展方向也具有紧迫性和现实性。前四代港口基本上都不同程度地忽视了可持续发展及气候变化。气候变暖现在主要取决于减排的控制。2009年12月哥本哈根会议达成全球减排协议,预计减排目标将定为在2020年前温室气体排放比1990年水平降低20%左右,2050年的排放比1990年水平降低50%左右,我国承诺降低40%左右。

 

目前,据联合国的数据,海运活动每年的温室气体排放已经超过了全球排放总量的3%,已经超过了英国各经济部门的排放总量。由于从1990年至今全球海运船只的温室气体排放已经增长了85%,因此当前迫切需要将港口和海运纳入到2009年12月哥本哈根联合国气候峰会上将达成的全球气候变化条约中来。但是,港口、海运普遍还没有对自身的温室气体排放进行任何有效控制。

 

所谓第五代港口是指绿色港口或低碳港口。其时期初步定为从2010年左右到未来的10年左右,根据情况这个时间的长度还可以适当调整。从时间上来看,之所以选择2010年开始,一是考虑到第三代时间是10年左右,第四代时间也初步可以定为10年,这里10年的考虑也是根据世界港口变化在近50年快速变化而作出的;二是第四代港口的初始时间与第四代港口的提出时间1992年以及世界一些先进的港口的第四代港的实施是密切相关的,而现在第五代港口在此提出,是因为已经有先进的港口在进行绿色、低碳港口的建设;三是考虑到2009年12月哥本哈根联合国气候峰会上达成全球气候变化协议的有较大可能性,并且近些年世界主要国家着眼的温室气体排放的未来时间目标点初步定为2020年。第五代港口的主要功能在包括前面四代港口的功能的同时,它还着眼于港城、港镇的结合,其主要特征就是效率、绿色、低碳。从港口的功能来看,第五代港口在前面四代港口功能的基础上侧重于港口的生态功能和港口的可持续发展。

 

2.1.2国际上港口发达国家的态势

 

国际上港口发达国家美国、欧洲、日本、新加坡等在在建设第四代港口的同时,将港口、码头建设与城市规划建设、岸线环境保护一体化同步考虑,着力打造绿色、低碳港口。比如,悉尼港和长滩港在绿色港口方面已经有些相近措施实施;美国有的港口经过全民公决,甚至已经开始退港还海,对港口进行还原原始海滨生态的改造;欧盟已经提出了降低港口、航运的碳排放的标准。

 

2.1.2我国交通运输部门全面推进两型港口发展

 

2010年6月《中国交通报》报导,交通运输部召开资源节约型和环境友好型港口建设经验现场交流会,决定近期将加大环渤海、长三角、珠三角、东南沿海、北部湾等区域以及长江干线的港口资源整合力度;建立健全生态环境保护、恢复和补偿机制,研究推行生态环境补偿保障金制度等。

 

交通运输部网站披露,交通运输行业已经明确提出2020年“两型”港口发展目标,即在2005年的基础上,2020年全国港口单位长度生产性泊位完成的货物吞吐量提高50%左右,岸线资源集约利用取得显著成效;港口生产单位吞吐量综合能耗下降10%左右,能源利用效率显著提高;港口粉尘综合防治率达到70%,港口污水综合处理率达到100%,主要污染物排放量显著下降。

 

为了节能减排,减少能源消耗和污染,经过“十一五”几年的努力,我国绝大部分港口已经完成了港口机械动力系统“油改电”技术改造工程。为了减少粉尘对城市环境的污染,天津港、秦皇岛港、日照港神华集团黄骅港等散货、煤炭港口码头进行了大面积港区内外绿化,采取了有效的防粉尘污染措施,建设成花园式港口码头。

 

航运企业的标杆中远集团率先规划了减排目标,并公布了自己的碳足迹。

 

2.2第五代港口-联营合作子母港

 

2.2.1第五代港口-联营合作子母港的提出

 

1990年出现了第四代港口至今十几载,港口的发展理念和发展实践发生了巨大的变化。一是2000年,新亚欧大陆桥发展研究中心专家委员会委员席平提出了国际陆港、内陆港区的新理论和实施方法,通过不懈努力和推动国际陆港、内陆港区在全国陆续开始建设:2004年,上海港与西安市决定在西安城东北20公里处合作建设规划面积为122平方公里的西安国际港务区项目;2007年天津市计划在中国北方12省市建立无水港,并同北方12省市的负责人共同签署了《建设内陆无水港合作意向书》;另外,郑州、石家庄、沈阳、侯马等内陆城市相继建立了内陆港,上海、连云港、日照等港口计划在经济腹地的主要城市建立陆港。二是2007年,美国的次贷危机导致了世界范围的经济危机,港口的传统发展模式直接受到影响,这迫使大型港口寻找新的发展空间。

 

提出“第五代港口-联营合作子母港”是为了协助大型海港梳理出一条未来扩大发展的思路。其思想核心内容是:将组合港模式进一步拓展,以大型海港为母港(中转港),以国际陆港、支线港和设在内陆的港区为子港,形成母港与各个子港共生共荣、联合经营、合作发展的子母港群,以网状的形式在间接经济腹地和直接经济腹地拓展业务,为内陆地区提供港口服务,促进内陆城市建立国际陆港、发展临港产业区,带动内陆地区外向型经济良好发展,海港在此基础上扩大发展。

 

2.2.2第五代港口-联营合作子母港的基本概念

 

世界经济危机给港口带来的困境,国际陆港、内陆港区理论和方法的提出,以及国际陆港、内陆港区在大半个中国展开工建设,使得大型海港的发展已经突破了第四代港口的规定范围。港口发展的客观现实和新理论诞生,为超越第四代港口的发展奠定了基础。

 

席平从沿海港口的角度出发,以天津港和西安陆港为背景,讨论沿海港口如何在内陆城市规划建设内陆港区、开设“港口连锁店”,促进港口业务向内陆城市和支线港口拓展,即所谓第五代港口——联营合作子母港。

 

所谓第五代联营合作子母港是指以大型海港为母港(中转港),以国际陆港、支线港和设在内陆的港区为子港,形成母港与各个子港共生共荣、联合经营、合作发展的子母港群,以网状的形式在间接经济腹地和直接经济腹地拓展业务,培育内陆地区外贸货源,为内陆地区提供相海港一样的港口服务,促进内陆城市建立国际陆港、发展临港产业区,带动内陆地区外向型经济良好发展。使大型海港突破只在海边转圈发展的模式,树立深入内路经济腹地、在内陆经济中心城市建立“港口连锁店”的创新思路。

 

2.3虚拟无水港

 

谈到第五代港口,笔者认为不能不提及内陆物流港和虚拟无水港现象。中国国际海运网CEO康树春在《虚拟无水港项目报告》中,全面诠释了虚拟无水港概念与发展模式。

 

2.3.1虚拟无水港概念与模式的提出

 

此次金融危机导致世界经济整体格局发生破裂,中国经济的生态环境、产业格局以及资本价值、产业链等架构,也随之发生了重大变化,最主要的特征是沿海大型口岸城市的经济发展将相对放缓,内地资源丰富、成本低廉的地区经济发展将会提速,开发内地市场,搭建内地市场外输物流通道,是因势利导,利国、利民、利企并可以拉动内需的一项重要工程。港口在国民经济中扮演着特殊的角色,是物流运输服务中最重要的环节。而随着国际集装箱运输大型化和规模化的发展,以及国际贸易和运输惯例的调整,港口有水的概念逐渐淡化,无水港口的作用日益突显。但无水港、内地保税园区、物流园区以及多式联运等新型航运物流模式,都存在节点复杂、沟通不畅、安全无法保证等一系列问题。在此非常情况下,中国国际海运网(www.shippingchina.com)首先提出虚拟无水港的项目方案,希望得到有关政府部门和航运各界的支持,通过虚拟无水港的打造,构建我国航运物流信息一体化工程,为我国由贸易大国和航运大国向贸易强国和运输强国迈进完成重要的步骤。

 

为了战胜世界性的金融危机,中央政府提出“国家十大产业振兴规划”,其中包含物流和电子商务。虚拟无水港就是“物流+电子商务”的一种现代物流系统工程解决方案。虚拟无水港的报告是由中国际海运网设计并撰写,旨在通过打造虚拟无水港,构建我国现代化综合物流体系,联动沿海城市与中西部地区经济,对接中国市场与海外市场,发展集约环保绿色物流。

 

虚拟无水港是将有水港口的设施、功能和服务以及口岸系列配套服务虚拟并集成到电子平台,通过电子网络,延伸到腹地交通枢纽城市(即无水港),与无水港服务进行对接,协同海关、商检、银行、保险等部门提前完成货物出口操作并通过科技手段保障出口货物装运安全的现代综合物流信息平台系统。主要特点有四项:协同资源、降低成本、提高效率、保障安全,绿色环保。

 

虚拟无水港是中国国际海运网(WWW.SHIPPINGCHINA.COM)基于6年的航运电子商务经验,经过大量的港航第一线调研,广泛听取国内外专家意见,结合当前国际经济形势而精心设计的航运物流解决方案。虚拟无水港第一步的基础工作已经由中国国际海运网展开,即在全国30家大中型口岸铺设在线订舱服务网络,2008年在线订舱能力就已经达到200万标准集装箱,网站企业会员达25万家,每天点击量达250万次。

 

2.3.2国外港口物流与虚拟无水港发展现状

 

为了了解国外港口物流信息化的状况,2009年3月,中国国际海运网组建代表团赴欧洲和国际其他地区进行了考察。欧美发达国家的港口物流发展已经进入网络化、信息化的快速轨道,在其国民经济中发挥着重要的作用,成为连接内陆经济和国际间的枢纽。港口与贯穿内陆地区的公路、铁路、内河和空港合理衔接,既为地方市场又为内陆市场服务,拓展港口腹地,形成集装箱多式联运中心,实现集装箱安全快捷的集结和疏散。

 

国际港口物流硬件设备的发展倚重于以系统技术为核心,以信息技术、运输技术、配送技术、装卸搬运技术、自动化仓储技术、库存控制技术、包装技术等专业技术为支撑的现代化物流装备技术。而港口物流软件设备的发展则较好借助了网络信息技术,应用互联网实现多部门和多地域的连通,实现货主、货代、海关、船东、港口的在线业务对接,提升了港口物流运作效率,促进了国民经济发展。

 

随着互联网技术的飞速发展,电子商务的应用领域越来越宽泛,国外港口对于自身综合物流信息平台的建设也越来越重视,目前较为成型的国际物流信息平台包括:

 

(1)KCSMARTPORT(www.kcsmartport.com)

 

(2)TRADEBEAM(www.tradebeam.com)

 

(3)SOGETCCS(www.sogetccs.com)

 

(4)PORTINFOLINK(www.portinfolink.com)

 

这些物流网络信息平台都较好的实现了国际贸易和物流运输的集成,整合了国际贸易、航运物流、港口、海关等行业的服务,实现了在线贸易、在线电子数据传输、货物跟踪、在线报关、在线货物操作等功能。这些网络信息平台提供了新型的国际贸易交易方式,减少了物流服务的操作环节,节省物流成本,提升了港口和物流服务企业的核心竞争力。

 

国际港口物流应用技术发展方向是信息化、自动化、智能化和集成化。未来重点应用技术包括无线互联网技术、卫星定位技术(GPS)、地理信息系统(GIS)、射频标识技术(RFID)、自动导引小车(AGV)技术,搬运机器人(RobotSystem)技术、电子识别和电子跟踪技术、智能运输系统(ITS)。国际港口借助这些技术向国际化、规模化、系统化的第四代港口发展,形成高度整合的“大物流”,进一步拓展服务功能的增值物流,打造技术密集型的“智能港”,发展“以虚拟港口为核心的物流链控制中心”。

 

2.3.3国内港口物流与虚拟无水港发展现状

 

目前中国沿海各港口充分认识到了经济腹地的作用,很多大中型的港口开始建设内陆无水港。国内无水港的建设模式主要有以下三种:

 

(1)沿海港口企业为争取货源主动和内陆地区合建无水港。在这种模式中,目前运转比较良好的有围绕宁波港建立的金华、义乌、绍兴、余姚及衢州五个无水港。这五个无水港的建立极大地推动了当地经济的发展,也为宁波港带来了大量的货源。在这五个"无水港"的支持下,宁波港集装箱外运量占到浙江省集装箱外运总量的50%以上。

 

(2)内陆地区为发展本地经济建立无水港。为了发展本地的经济,江西省南昌市主动与厦门港、深圳港和宁波港联系,通过海铁联运开通了无水港。无水港的建立大大缩短了南昌与国际市场的距离,提高了其对外开放的水准,世界知名企业纷纷在南昌投资兴业。

 

(3)沿海港口企业和内陆地区为各自发展的需要建立无水港。东北4大城市以大连为门户,在长春、哈尔滨、沈阳建立内陆无水港。这一项目的建立使得大连港的货源辐射腹地扩大至整个东北三省,对货源地的控制力也将大大增强。身处内陆的三大省会城市也因在自己的地盘上建立了无水港,大大促进了本地经济的发展,加快了与世界接轨,突出了自身的国际化地位,发挥了经济带中心城市的作用。

 

从实际运行效果看,这种不靠海、不靠江的内陆无水港,使沿海港口的运输、装卸、物流服务功能进一步延伸至货源腹地,给港口、货主、铁路、内陆城市等各方带来利好。对港口而言,有力地拓展港口经济腹地,使广阔的中西部地区成为沿海港口拓展货源的重要跳板,有效提升了核心竞争力。对货主而言,与无水港为邻,不仅可以享受到更近距离的服务,而且节省了大量时间、精力和物流成本,经营成本大幅降低。对铁路而言,无水港项目的实施,将直接为铁路部门增加运输收入。对内陆城市而言,更是受益匪浅,无水港成为内陆地区进出货物的陆路物流中转基地:出境货物从无水港经铁路、公路运至沿海港口装船,而进境货物则在港口卸载后经铁路、公路等运抵无水港再行处理。

 

3.港口发展带来的的问题与进化的挑战

 

3.1世界港口发展格局与我国港口发展态势

 

港口作为航运物流产业链条的重要组成部分,在贸易和航运中发挥着举足轻重的作用,是建设现代物流服务系统必须要着力打造的一环。港口成长状况和在物流产业中扮演的角色很大程度上体现了一个国家的物流发展水平。港口的国际化、信息化、电子化建设是实现港口核心竞争力的重要手段,也是降低成本、提高效率的关键。目前中国港口国际化和信息化的整体水平与发达国家还存在较大的差距,很大程度上影响了港口在航运物流体系中核心作用的发挥,这也很大程度上制约了港口自身和航运物流产业的发展。加快中国港口国际化和信息化水平,提高物流服务效率,提升中国在国际贸易中的核心竞争力是当务之急。

 

国际上,现代港口如图3-1已向第四代港口演进。现代港口作为全球综合运输网络的节点,其功能也更加广泛,正朝着全方位的增值服务方向发展,成为商品流、资金流、技术流、信息流与人才流汇聚、环保、智能、宜居的共生社区。在21世纪科学发展和物联网环境下,将进一步向第五代绿色、低碳、联营、虚拟港口进化。下面的图3-1港口分代进化阶段史的下一个演进阶段就应该是“物联网港口阶段”。所以,当今图3-1可以再加一个进化阶段,物联网时代的“大港口”与“智慧港口”阶段。

 


图3-1港口分代进化阶段史

 

从20世纪90年代,由于国际经济全球化的趋势、跨国供应链的形成、制造业和物流成本的原因,国际航运中心和港口中心以及造船中心逐步在向东方、向亚洲转移,本轮经济危机前,由于中国改革开放后经济的迅速崛起和“中国因素”,这些中心进一步向中国转移。目前,我国已经是港口、航运和造船大国。虽然我国港口吞吐能力连续几年以国际港口史上从未有过的30%的速度增长,港口排名连年前移,我国多个港口进入世界港口吞吐量排名前十名。伦敦、鹿特丹、安特卫普等港口吞吐量并不起眼,但是却是国际公认的航运中心,所属国家是港口强国。

 

但遗憾的是我国的港口大而不强,还不是港口强国,还没有形成公认的国际航运中心,凸现软实力的匮乏。具体表现在:港口基础设施重复建设,同质化、低水平竞争,破坏岸线和自然环境,污染较重,能耗较高,成本较高,效率较低,服务水平较低,对港口绩效和碳排放的评估不够重视。特别是2004年港口法颁布实施,港口下发到地方,港口进行企业化改制,港口重新沦为地方政府的附属物,港口成了拉动城市经济、拉动GDP、为地方政府创造政绩工程、形象工程的资源宝地,纷纷大力超需求兴建港口、码头,争夺吞吐量排名,争建国际或区域航运中心。我国港口总体上处于建设型和资源投入型港口发展阶段,与国外发达港口比较,离绿色、环保低碳型港口和信息化、智能化港口、供应链与物流服务型港口还有相当差距。

 

目前,我国港口行业产能过剩,能力短缺已经成为过去,不断提高能力,依靠能力增长获取效益持续增长,空间已有限。同质化竞争倾向越来越凸显,部分区域港口功能趋同、能力过剩、同质化竞争问题日益加剧,港口依靠大规模港口建设拉动吞吐量增长的方式将难以为继。我国港口的发展已经遭遇了能力结构性过剩和竞争无序性重演的瓶颈,面临优化结构、资源整合、内涵式集约式发展将成为必然选择的挑战。

 

3.2第四代港口与第五代港口的联系与区别

 

目前,国际上关于第四代港口的描述,主要是根据联合国贸发会《港口通讯》1999年第19期上发表的《第四代港口》文章。该文认为第四代港口主要处理的货物是集装箱,发展策略是港航联盟与港际联盟,生产特性是整合性物流。

 

第四代港口是兼具第二、三代港口功能,并以港口集装箱货物为主要货种,通过港城一体化、港域一体化、港区一体化、港航联盟与港际联盟进行物流资源无缝对接的整合与航运要素的聚集,形成应对经济全球化贸易的快速反应机制。它由港口生产作业功能区和港口扩展功能区组成,功能包括临港工业、临港物流、航运服务、金融服务、贸易服务及港口社区服务(休闲娱乐),所有功能实行信息一体化集成,并在自由贸易区政策支持下提供服务,体现以人为本,和谐发展,低碳智网理念,在此基础上,港口提供综合物流服务和相关供应链服务。

 

然而,进入新世纪以来,随着计算机的广泛普及和互联网的快速发展,“第四代港口”的内涵出现了新的变化,呈现出“纵向整合、横向互动”的特征。“纵向整合”,即港口与供应链上下游,如腹地工业、货代、海关、物流公司、经销商、银行等形成以港口码头为中心的一个有机整体,统一调配资源,使供应链各环节之间无缝链接,能够提供更加精细的作业和敏捷的服务,以满足运输市场对港口差异化服务的需求。“横向互动”,是指港口不再作为一个孤立的运输关口独立运营,而是与全国乃至世界各地的港口形成战略同盟,联合经营,共同发展。这样既可以在更大的范围内调配资源,又可以提高运输效率,顺应经济一体化的要求。

 

第四代港口已经有了港口联盟、资源整合以及港口物流统一集成信息平台的思想和实现技术,但是这些不同思想和实现技术如何成为一种发展模式并不十分清晰。在港口信息化战略方面,发展理念是“数字物流港”,采取的是E-Port(Electronic-Port)战略或I-Port(Internet-Port)战略,即电子化或网络化港口战略,后来,根据数字地球、数字城市概念,又提升为Digital–Port战略,即数字物流港战略。

 

而第五代港口,不仅包括了第四代港口的功能目标,而且以与时俱进的绿色、低碳发展理念为目标,竞争与合作模式上明确提出是联营合作子母港,并通过虚拟无水港把港口功能延伸到内陆。尤其是在港口物流信息化建设方面,实现了更新换代,发展目标理念是智能港口,用的是能够支撑联营合作子母港和虚拟无水港的物联网技术,采取的是国际上最先进的U—Port(Ubiquitous-Port)或新的I-Port(IOT-Port)战略,即无处不在的港口或物联网港口战略。在这种港口模式和技术支撑下,任何港口的任何内部资源和任何物流对象物,在任何地方、任何时间都能被寻址、被感知、被跟踪、被控制,可以实现真正意义上的智慧港口。

 

为了清晰起见,物联网港口的功能及发展模式在下面第4章详细阐述。

 

3.3问题归纳和课题的提出

 

2009年3月,中国国际海运网在考察欧洲港口时与鹿特丹一位资深港口专家交谈,他说:“中国经济发展很快,贸易量增长很大,沿海和内陆都在扩建港口,但中国港口很快将在管理和信息化方面遭遇瓶颈,这将是中国最大的潜在危险”。

 

因此,大港可以无水,但不可以没有信息,信息技术开启虚拟,协同大千港口、航运物流。利用网络信息技术、条码技术、数据库技术、电子订货系统、电子数据交换及资源管理系统等信息技术,建立覆盖港区生产流通和内陆仓储运输企业的网络平台,使港口具备物流信息港的功能,实现各企业、客户和有关管理机构的信息充分互联,形成港口与港口、港口与海关、港口与货主、港口与承运商相互连接的有机整体,可以很好降低地域和多部门协调问题的影响,提升信息沟通效率,充分发挥实体物流设备的作用,使我国港口真正成为低成本的物流实现区域。

 

从目前调查研究得到的资料,我国与港口自身及与港口物流、供应链有关的综合信息化平台开发应用与建设的新项目就有:现代港口电子商务门户平台,港口物流综合业务服务平台,港口运营管理平台,口岸物流监管服务平台,区域港口物流联动平台,集装箱多式联运信息平台等十几种之多。这些平台是在港口发展不同代段开发应用的,功能定位不明确,信息标准不统一,采用的计算机信息技术不同,低水平重复建设,形成不同程度的信息孤岛,无法有效集成等现象严重。如何将它们整合到一个平台上?是港口物流信息化水平提升和港口升级换代的难题和挑战。

 

上述低碳、绿色第五代港口的发展理念、联营合作子母港、内陆无水港第五代港口发展模式,更需要进一步降低碳排放、降低物流成本。从20世纪末到现在,多式联运信息协同,港口、集装箱码头的标准化信息平台建设,港口资源配置优化、码头作业调度优化、混线作业等组合优化问题已经是多年来未解的世界难题,人们对港口物流的认识还比较模糊,港口物流系统的从内外锚地、进港航道、停靠泊位、岸边机械,箱货堆场、港口仓库、平面作业、集疏运、操作人员九大子系统各自的信息管理及系统之间的信息协调也还在探索中,而第五代港口更涉及到多口岸、多港口、多码头、内陆港以及更多参与方资源、角色、功能、信息的协同,是一个更庞杂的巨系统,又如何深刻认识、研究解决与具体实现呢?

 

通过以上剖析,我们应该清醒地意识到,时代框架下的港口发展战略模式,尤其是在新的物联网环境下,已经不是一港、一城、一区域、一中心的互动,而是亦港、亦城、亦区域、亦中心的联动。亦即,目前港口的发展趋势已经不是第四代港口概念及模式所完全能够囊括的,研究并提出新一代港口概念与发展模式不但势在必行,迫在眉睫,而且奉天承运,恰逢其时。

 

4.第五代物联网智慧港口设想

 

4.1物联网与港口信息化提升

 

物联网顾名思义,就是“物物相连的互联网”,通过射频识别RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按照约定的协议,将任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪和管理的一种网络。物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升,是一种聚合性、系统性的创新应用与发展,也因此被称为是信息技术的第三次革命性创新。

 

物联网的本质特征有三个,全面感知:每一物件均可寻址,利用RFID、传感器、二维码,及其它各种的感知设备随时随地的采集各种动态对象,全面感知世界;可靠的传送:每一物件均可通信,利用以太网、无线网、移动网将感知的信息进行实时的传送;智能控制:每一物件均可控制,对物体实现智能化的控制和管理,真正达到了人与物的沟通,这是物联网的终极目标。

 

电子商务是通过计算机实现人与人的沟通,物联网是将物品连到网上,使物体能够“说话”,从而实现物与物沟通,人与物沟通,以人为本,掌控物流。借助RFID射频识别技术,无线数据通信等技术,通过将物品进行标识,实时监控物品的运载情况,物联网技术的发展能够实现供应链系统的全程信息化。引进先进的物联网技术并对现有供应链上企业单位的管理信息系统进行升级将逐渐成为一种趋势。而港口作为供应链上一个重要的运输枢纽结点,信息化管理的升级显得尤为重要。

 

物联网技术实现了位于两个甚至多个地理位置的港口之间进行有效的沟通,对货物、设备等进行有效管理。物品不仅可标识,而且可在任何时间和地点被实时监控。基于数据平台上的信息流,建立港际系统互联,使信息被完整、定向、快捷地传递到相关港口的管理信息系统中,再通过计算机的数据处理功能进行相关资源的调度。

 

基于物联网技术的港口管理信息系统升级,不仅能提高港口本身作业效率,降低经营成本,发挥预测与调度优化职能,提高自身竞争力;更能吸引更多的相关方加入到物联网港口平台上,发挥集群优势,抢占供应链份额,在激烈的市场竞争中最大程度地降低物流成本,取得更高的收益和利润。

 

4.2物联网港口概念与模式的提出

 

笔者跟踪研究了港口发展态势,综合上述观点、结合物联网技术,提出物联网港口概念及其第五代港口发展模式。除了目前的港口装备技术改造、节能减排,实施绿色港口战略和措施,未来进一步降低港口物流成本、降低碳排放量,需要通过信息化管理、智能化挖潜,建立港口航运透明化供应链,信息化和智能化是必由之路,是唯一途径。

 

物联网港口是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、传感器器等信息识别与采集技术设备,按不同的协议,把任何港口设备、运输工具、物流对象物与港口内部网络及互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现港口物流智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种基于物联网平台的信息化智能港口。物联网港口不仅是一种新的信息技术和解决方案,而且更是一种新的理念和发展模式。

 

物联网港口IOP(The Internet+ofPort)就是利用物联网感知、互联和智慧的技术特征,使港口装备、船货信息以及港口物流的各种资源和各个参与方更广泛的互联互通,更快速透彻的感知,更敏捷深度的智能,从而破解港口物流信息化的瓶颈。

 

4.3物联网港口与港口物联网、口岸物联网、智能港口的联系与区别

 

首先应该明确,物联网港口与港口物联网,字面上看是两个相同主题词的不同组合顺序,或是一个概念的不同说法,或似乎有玩文字游戏之嫌,但是绝不是不是在玩文字游戏,就象供应链物流与物流供应链一样,而是两个内部逻辑关系和内涵层次不同的概念。如上物联网港口的提出所阐述的,它是下一代绿色、低碳港口与大港口联盟实现的途径和支撑,是从港口发展理念和商业模式从层面出发的。而港口物联网、口岸物联网是港口物流信息平台采用的一种新的信息采集和信息共享技术,主要是从港口信息化建设所采用的具体技术层面出发的。智能港口则是一种在港口服务范围内的发挥作用的港口物流服务技术体系,更偏重于智能化技术的开发与应用。物联信息港特指基于物联网的内陆无水港信息平台。

 

需要进一步说明的是,在2009年以来的物联网热潮之前,传感器、RFID自动识别技术、无线传感网等信息技术已经在不同领域应用,不管是物联网港口,还是港口物联网,所提及的信息技术在数字物流港、智能港口中大部分也已经不同程度应用,是不是新瓶装旧酒,进行国内炒作?这涉及到对物联网本质的认识与把握。物联网绝不是互联网的简单延伸和对象物的自动识别,而是下一代全新的网络,其本质上物理信息系统CPS(Cyber-PhysicalSystems),CPS系统=嵌入式系统+网络+控制,是嵌入到物理层面的感知、通信与控制。现有的互联网技术根本满足和适应不了物联网的发展与应用,物联网从计算机体系结构、网络基础设施、通信协议、计算模式到到智能化技术、控制理论都需要、也必然发生革命性的突破,是一次信息技术的革命和新经济的发动机。同样,物联网港口不是港口计算机网络的简单延伸和信息平台的升级,采用的是下一代互联网NGN和IPV6地址协议,WEB2.0、甚至3.0网络技术,对物品用全球唯一的EPC编码及数据对象标识符进行进行统一资源命名,需要多组态、实时动态数据库技术,云计算数据中心模式,传统电子数据交换EDIFACT格式将逐步被基于XML的、更灵活方便的EDI格式所扩展或取代,港口机械、集装箱等港口物流装备的感知与智能是嵌入式的,可以在数字化的地理信息系统上操作控制与运营管理。物联网港口是一次港口发展模式和信息化、智能化的一场实质性变革。

 

4.4国际上港口物联网研究发展应用情况

 

随着EPC/RFID、无线传感网络等物联网核心技术的研发与应用,美国、欧洲鹿特丹港和汉堡港、新加坡、日本的一些港口20世纪末,21世纪初,陆续实现了智能化港口、集装箱码头,2007年——2008年日本野村综研成功实验基于EPC(电子产品代码)的亚洲、美洲港口之间RFID港口航运集装箱物流跟踪项目。

 

跨国供应链和国际物流上存在多种多样的各相关方,相关各方存在这多种多样的信息获取需求,如图4-1所示。

 



图4-1国际物流各相关方多种多样的信息获取需求

 

针对上述问题,中日韩三国运输和物流部长签署合作备忘录,联合声明成立东北亚物流信息服务网络(NEAL-NET)合作机制。合作机制旨在实现三国物流信息系统的互联互通。网络是国际性的、非盈利的物流信息互联、交换和共享技术交流与应用合作机制。其主要目标是促进东北亚各国间物流信息平台互联互通,实现物流信息交换和资源共享。统一物流信息交换基础标准,实现大规模联网推广应用。

 

该项目实现中日韩三国物流信息平台的互联互通,通过物流业务数据的转换和流转,成为联接三国的信息纽带和桥梁,从而有效促进三国物流资源的整合,推动东北亚区域物流一体化发展。2010年12月2日-3日在杭州举办了中日韩运输及物流发展论坛,三方就东北亚物流信息服务网络NEAL-NET建设项目技术方案进行了研讨、交流,成立了第一届理事会,签署了合作备忘录。宁波港作为此次中日韩项目的试点单位,将配合省电子口岸Logink平台,提供港区作业的相关信息,实现集装箱进出门、装卸船数据的信息共享。

 

三国还将通过出版针对物流企业的投资指南,开展陆海联运以及推广标准化托盘等方式,建立东北亚无缝物流体系。同时,三国还承诺将在减少物流活动温室气体排放方面做出更多的努力。为了实现物流安全与高效性的平衡,三国还将通过采用先进技术,实现物流链端点到端点可视化管理。港口物联网应用了国际合作已经展开。

 

4.5我国港口物联网研究发展应用情况

 

继2008年上海港抱起帆团队成功实施RFID两个港口间集装箱航运物流跟踪实验项目,江苏无锡江阴港、连云港、浙江宁波、山东青岛、辽宁大连、深圳盐田港、广东虎门等相继提出建设港口物联网或智能港口项目规划并陆续实施示范工程。

 

2010年8月,无锡港口物联网平台落户临港新城。由江阴软件园、南京大学江阴信息技术研究院和江阴港港口集团联合承担的“港口物联网支撑技术与平台研究”项目获江苏省立项,这是全省首个以港口物联网为背景的产学研前瞻性联合创新项目,也是全国首家整合物流和物联网技术的专业化应用平台。该项目将为江阴临港新城打造千亿级现代物流产业集群提供物联网与物流技术平台。

 

江阴港在南京大学信息技术研究院支持下,成功引入国内首个智能绿色港口物联网技术平台。该平台以现代物流为背景,以港口物流为主线,以国内外物流业务运营与管理为研究内容,港口物联网组网控制软件、港口设备运行状态监控系统等多项技术获得自主知识产权认证。

 

2010年8月25日,上海国际港务集团、中国国际海运网与西安国际港务区共同签订了三方合作的联合打造西安国际港务区物联信息港战略框架协议。依据协议,上海国际港务集团、中国国际海运网和西安国际港务区将发挥各自的优势、整合行业资源,将西安国际港务区打造成为中国内陆物联信息港示范区——这标志着西安国际港务区长期以来进行的信息化战略进入实施阶段,同时标志着西部地区拉开了跨入“物联网时代”的历史大幕。西安市副市长、国际港务区管委会主任韩松说:“国际陆港将通过整合公路、铁路、航空运输平台的信息资源,通过与沿海、沿边口岸、港口合作,构建信息数据系统,推动物联网技术的研发与应用,用信息技术提升西安服务业发展水平”。

 

2010年11月,野村综研(上海)咨询有限公司、NEC(中国)有限公司、大连港集团有限公司就大连港口现代化工程与大连市政府签署了备忘录,备忘录称以上四方将共同探讨通过物联网这一信息通信技术,建设大连的港口基础系统,从而实现数字物流港战略。

 

从上面这些我国港口物联网的规划、研究、发展、应用情况来看,出发点是物联网在港口物流中的应用,明显停留在港口物流信息化、智能化的层面,当作一个港口信息化水平的提升和基础设施的改造项目,并没有完全抓住物联网港口的本质,对物联网对港口发展模式产生的影响或无意识,或认识比较模糊。由于篇幅所限,以上具体情况不一一赘述,可以查阅相关资讯。

 

5.物联网智能港口体系结构框架

 

5.1物联网智能港口规划建设的体系架构

 

物联网港口体系结构与物联网(物联网的体系结构见参考文献20)一样,一般可以分为前端传感层、网络通信层、数据中心层和应用服务层。如图5-8所示。

 


图5-1物联网智能港口规划建设的体系架构

 

5.2第五代物联网港口提供的服务与功能定位

 

第五代物联网港口在基于物联网的智能港口物流公共服务平台上,提供港口服务服务、核心服务、第三方服务及对外交流服务信息门户功能。

 

物联网港口没有必要象建设实体码头、泊位一样,每个港口都重复开发物联网信息平台,建设数据中心。云计算是物联网的基石,通过建立物联网港口云计算数据中心,采用供应链服务提供商、第四方物流或SaaS/PaaS等商业模式提供港口物联网服务,特别是组合港、联营合作子母港模式,应该统一信息化标准,共享信息资源,通过物联网港口平台实现大港口联盟、绿色、低碳“两型港口”建设目标与第五代港口发展模式。

 

港口物联网技术服务和商业模式上采用云计算中心和SaaS/PaaS(软件即服务/平台即服务)的运营模式,通过公有云SaaS平台提供电子政务和公共信息交换第三方服务、基础设施服务及核心服务,通过私有云提供港口物流业务信息平台服务。物联网港口业务服务、基础设施服务、核心服务(优化、软件、智能化)分别见图5-2,图5-3,图5-4.第三方服务的规划建设因为涉及到口岸物联网,放在5.3中具体说明。

 


图5-2物联网港口业务服务云计算平台

 


图5-3物联网港口基础设施PaaS云计算服务平台

 


图5-4物联网港口核心服务SaaS云计算平台

 

5.3口岸物联网总体架构

 

5.3.1口岸物联网总体架构设计

 

口岸物联网是多层次立体体系结构,其总体架构设计分为三层,分别是:感知层、网络层和应用层。如图5-5所示。

 


图5-5口岸物联网总体架构设计

 

5.3.2口岸物联网分层功能描述

 

(1)感知层。物联网口岸感知层包括对大门卡口、堆场、仓库区域及各种运载工具情况识别和监管的传感器等数据采集设备以及数据接入到网关之前的传感器网络。例如RFID标签和用来识别RFID信息的扫描仪、视频采集的摄像头、各种传感器以及由短距离传输技术组成的无线传感网。感知层是物联网口岸发展和应用的基础,RFID识别功能、传感和控制功能、短距离无线通信是感知层涉及的主要功能。

 

(2)网络层。物联网口岸网络层主要是实现感知层与应用层数据传输和交互,在现有通信网和互联网的基础上建立起来的,综合使用无线、专线、局域网和互联网,实现有线与无线的结合、专线与互联网的结合、感知层与应用层的结合。网络层中的感知数据管理与处理功能是实现以数据为中心的物联网口岸的核心功能。感知数据管理与处理包括感知层数据的识别、发送、接收、转发等功能。

 

(3)应用层。物联网口岸应用层利用网络层传输的感知层实时数据,经过分析、关联和处理后,为口岸监管提供依据,为口岸用户提供特定的信息服务,同时将监管指令传递给网络层。应用层是物联网口岸发展的目的,应用层设置的系统功能和信息平台将会为监管单位和口岸用户提供多种物联网应用。云计算作为海量感知数据的存储、分析技术,将是物联网口岸应用层的重要组成部分和应用的基础。

 

通过对码头、船舶、车辆、场站、物流园区等监管、查验区域和运输工具的物联网信息实时采集,通过口岸公共信息平台与海关、检验检疫、海事等监管单位信息互通,实现物联网口岸应用。

 

6.总结、展望与建议

 

6.1总结

 

综上所述,本文提出的物联网港口概念与第五代港口发展模式,旨在破解近来业界提出的“智慧港口”、“港口联盟”、节能环保、绿色低碳港口等第五代港口理念和发展模式理解与实现的难题,将这些概念统一整合在物联网港口下,便于今后的研究与发展。

 

概括起来,用最简洁的表达方法:

 

第五代物联网港口=大港口联盟+绿色低碳港口+港口物流+智能港口+虚拟无水港+港口物联网

 

或:第五代物联网港口∈{大港口联盟,绿色低碳港口,港口物流,智能港口,虚拟无水港,港口物联网}

 

6.2珠三角物联网港口研发与创新应用技术路线与建设方案建议

 

6.2.1物联网港口研发与创新应用技术路线

 

从港口物流信息化、口岸物流信公共息平台切入

 

官产学研研结合(申报项目)

 

建立联合开发应用研究所、实验室

 

打造新一代物联网智慧港口理论研究

 

物联网观念导入,提炼问题与课题

 

物联网港口相关技术、标准的研究、实验与实践平台

 

物联网港口应用展示平台(示范工程)

 

物联网港口产品研发与推广平台

 

提出物联网港口研究框架初步设想(建议)

 

出台物联网港口研究报告蓝皮书与解决方案技术白皮书

 

6.2.2物联网港口与口岸试点示范工程建设方案建议

 

长三角港口的宁波-舟山港的整合已初见成效,并建设相应的物联网信息平台;环渤海辽宁省组合港以大连港我核心,整合锦州港、葫芦岛港、丹东港正在稳步实施,大连港已规划建设港口物联网,山东省也在考虑港口资源整合。珠三角应该发挥改革开放前沿和产业结构调整的优势,以深圳的枢纽港口为龙头,加强与香港港口合作,大力发展内陆无水港联盟,建立泛珠三角物联网港口与物联网口岸试点示范工程。建设方案具体建议如下:

 

(1)充分发挥市场配置资源的作用,调动企业的积极性,从满足物流需求的实际出发,注重投资的经济效益。政府要为前期港口口岸物流网的建设投资,并为其发展营造良好的政策环境,扶持重点项目建设。

 

(2)物流网所用数据传输格式应当与口岸电子政务平台和港航电子商务平台保持一致,以实现数据共享,更好地为港口公用物流信息平台服务。

 

(3)要充分利用整合现有资源,例如,视频监控可利用口岸远程监控和计算机联网系统,口岸信息要充分利用海关H2000系统、国检CIQ2000系统等,并在此基础上逐步开展各类细分的应用项目。

 

(4)采取大港口、组合港、内陆无水港试点,然后逐步推广的方式。即首先让地方港口集团、物流仓储等大企业做试点工作,再联网运行,逐步推广。

 

(5)制定物联网港口建设规划,并列入广东省《关于加快发展物联网建设智慧广东的实施意见》。

 

总而言之,拟通过产学研联合实验室和示范工程的形式,将以物联网港口集装箱示范项目研发港口物流与港口装备物联网所涉及的各方面技术,其中重点解决物联网港口主要关键技术,并以此示范项目推进我国港口物流与港口物联网技术和信息化技术的发展,支持珠三角港口向第五代港口的进化与跨越发展。

 

6.3未来展望

 

传统的观念认为,由于港口的属地性特征和岸线、水域资源的独占性,港口的核心竞争力是资源的不可再生性,地位的不可替代性。尽管从单一的到第四代港口发展过程中,每一代都有理念、功能的提升,技术、服务的换代,但是,都没有跳出一港独大的思维模式和以我为中心的发展战略定位。物联网环境下未来港口的发展规律是:突破地理和地域学限制,物联网将使港口无处不在,物联网港口是无处不在的港口,港口物流的触角和服务功能通过物联网可以延伸到港口以外的任何地方和供应链的任何环节。第五代物联网港口将“物联天下,大而无疆”。

 

物联网可以使物联网码头操作系统、港口信息平台、口岸信息平台、公共物流信息平台等大的“信息孤岛与结点”变成“信息海洋与大陆”,使港口物联网、口岸物联网、智能港口、物联信息港“一网打尽”。

 

构建物联网港口并不会一蹴而就。正如李盛霖部长在走访中国工程院时所表示的,物联网既是实践问题也是理论问题,既涉及技术也涉及体制,理论研究和推广应用要同时进行、互相促进。随着物联网概念的逐渐普及推广,港口物联网时代就在我们眼前。

 

从第四代与第五代港口的比较和物联网港口的内涵及发展模式出发,是否可以重新设计和部署我国的港口强国战略,通过物联网使我国港口的发展阶段和战略模式实现跨越式发展,从第三代“跨四迈五”,即跨越第四代港口,直接迈向第五代物联网港口,加快实现从港口大国向港口强国的发展目标。

 

我国物联网发展战略规划和物流信息化规划即将出台,其中,交通运输信息化是重点。在制定“十二五”规划中,交通运输部已经明确提出我国交通运输与港口发展模式转型,从资源消耗型、投资建设交通向服务型交通转型,将在交通运输与港口物流信息化方面加大倾斜,投入巨资。可见,下一代物联网港口的构建虽然不会一蹴而就,但就在眼前。第五代物联网智慧港口已经在向先知先觉者召唤,这是中国和珠三角港口的又一次新机遇,争夺枢纽港、建设航运中心、竞争中寻求突破的港口应该科学规划,迎接挑战、找准定位,适时切入。

 

到目前为止,国内外研究物联网在港口中应用的文献资料和成果比较少,而且提法都是港口或口岸物联网。到截稿为止,关键词为物联网港口概念与发展模式的文献还没有检索到,是笔者首次这样提出。由于位卑学浅,水平有限,定有不妥和未尽之处,还请专家、学者、同行不吝指教,共同商榷。由于条件所限,对珠三角港口物联网情况了解还不够全面和深入,敬请见谅。

 

参考文献

 

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25.《实用物流信息技术》,中国物资出版社,李向文编著,2010年2月

 

26.《物流信息管理概论》,清华大学出版社,李向文编著,2010年10月

 

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29.2011中国现代港口物流与供应链综合信息平台发展研究报告,中国软件与技术服务股份有限公司,黄刚,大连海事大学,李向文等,2010年12月

 

30.交通部西部交通建设科技项目建议书,以大连港为核心的辽宁沿海港口群综合物流枢纽建设和运营技术开发研究,孟宪尧,李向文等,2010年7月

 

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