工業(yè)40與智慧港口建設(shè)

工業(yè)4.0與智慧港口建設(shè)宓為建

上海海事大學(xué)SHANGHAIMARITIMEUNIVERSITY工業(yè)4.0發(fā)展背景景德國(guó)工業(yè)業(yè)為什么么一枝獨(dú)獨(dú)秀關(guān)鍵需求求領(lǐng)域：：《高科技戰(zhàn)戰(zhàn)略2020》（1）氣候/能源（2）保健/營(yíng)養(yǎng)（3）交通（4）安全（5）通信？時(shí)間復(fù)雜程度度工業(yè)革命命1.018世紀(jì)末1784工業(yè)革命命2.020世紀(jì)初電力廣泛泛應(yīng)用蒸汽機(jī)工業(yè)革命命3.0電子、IT、工業(yè)機(jī)機(jī)器人工業(yè)革命命4.0信息物理理系統(tǒng)高新技術(shù)術(shù)發(fā)展的的必然工業(yè)4.0工業(yè)互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)新硬件時(shí)時(shí)代智能化環(huán)環(huán)境嵌入式計(jì)計(jì)算機(jī)智能工廠廠智能手機(jī)機(jī)智能卡卡90%的計(jì)算機(jī)機(jī)都是嵌嵌入式多個(gè)計(jì)算算機(jī)：1個(gè)用戶1個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)：1個(gè)用戶PC中央計(jì)算算機(jī)1個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)：多個(gè)個(gè)用戶基于物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)與服服務(wù)的智能環(huán)境境發(fā)展過(guò)過(guò)程工業(yè)4.0———從智慧工工廠到智智慧港口口Industry4.0———德國(guó)高科科技戰(zhàn)略略計(jì)劃兩大主題題：智慧工廠廠、智能能生產(chǎn)智慧工廠廠重點(diǎn)研究究智能化化生產(chǎn)系系統(tǒng)及過(guò)過(guò)程，以以及網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化分布布式生產(chǎn)產(chǎn)設(shè)施的的實(shí)現(xiàn)（→智慧港港口）智能生產(chǎn)產(chǎn)主要涉及及整個(gè)企企業(yè)的生生產(chǎn)物流流管理、、人機(jī)互互動(dòng)、3D打印以及及增材制制造等技技術(shù)在工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程中中的應(yīng)用用等（→自主主裝卸、、智能服服務(wù)）智慧港口口的增值值功能——面向供應(yīng)應(yīng)鏈的服服務(wù)服務(wù)庫(kù)硬件無(wú)關(guān)關(guān)抽象服務(wù)務(wù)硬件相關(guān)關(guān)設(shè)備控制制現(xiàn)場(chǎng)層創(chuàng)新、協(xié)協(xié)調(diào)、綠綠色、開(kāi)開(kāi)放、共共享-理念創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)動(dòng)下的可可持續(xù)發(fā)發(fā)展-模式更安全、、更舒適適、更環(huán)環(huán)保、更更高效-目標(biāo)新業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型發(fā)展展的要求求中國(guó)制造造2025推進(jìn)“互互聯(lián)網(wǎng)+”便捷交交通、促促進(jìn)智能能交通發(fā)發(fā)展推進(jìn)“互互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的的指導(dǎo)意意見(jiàn)政治經(jīng)濟(jì)濟(jì)的政策策驅(qū)動(dòng)公路水路路交通運(yùn)運(yùn)輸主要要技術(shù)政政策………國(guó)內(nèi)外智智慧港口口的發(fā)展展趨勢(shì)—新加坡3D港口多層碼頭布局綜合物流園區(qū)上下暢通物流保稅貿(mào)易易服務(wù)國(guó)內(nèi)外智智慧港口口的發(fā)展展趨勢(shì)1《智慧港口口帶動(dòng)未未來(lái)貿(mào)易易》2016我們必須須意識(shí)到到，港口口企業(yè)已已很難單單純依靠靠碼頭裝裝卸服務(wù)務(wù)謀求利利潤(rùn)增長(zhǎng)長(zhǎng)。“智慧港港口”是是集互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)、物物聯(lián)網(wǎng)和和碼頭自自動(dòng)化技技術(shù)為一一體的，，多邊界界屬性的的，一個(gè)個(gè)系統(tǒng)化化大港口口生態(tài)圈圈。它代代表著未未來(lái)港口口的發(fā)展展方向，，孕育著著新的機(jī)機(jī)會(huì)和可可能性。。貿(mào)易便利利化！國(guó)內(nèi)外智智慧港口口的發(fā)展展趨勢(shì)2、智慧港港口物流流平臺(tái)通過(guò)智慧慧港口平平臺(tái)建設(shè)設(shè)，將碼碼頭生產(chǎn)產(chǎn)作業(yè)與與對(duì)外物物流服務(wù)務(wù)無(wú)縫對(duì)對(duì)接，將將海運(yùn)集集裝箱業(yè)業(yè)務(wù)各個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)的的信息資資源實(shí)現(xiàn)現(xiàn)充分匯匯聚和及及時(shí)共享享，使各各個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的業(yè)務(wù)務(wù)協(xié)同運(yùn)運(yùn)作成為為可能，，同時(shí)也也滿足用用戶對(duì)于于信息完完整、準(zhǔn)準(zhǔn)確、及及時(shí)和便便捷地獲獲取需求求（單一窗窗口）。一站式服務(wù)集裝箱智慧物流平臺(tái)功能框架業(yè)務(wù)辦理電子閘口信息更新信息驗(yàn)證APP移動(dòng)端接口交互信息儲(chǔ)存數(shù)據(jù)交互Web網(wǎng)頁(yè)端訂艙數(shù)據(jù)獲取集卡調(diào)度派單堆場(chǎng)掃碼提箱集裝箱數(shù)據(jù)采集電子進(jìn)閘場(chǎng)位動(dòng)態(tài)采集集裝箱箱號(hào)識(shí)別集裝箱驗(yàn)殘視頻監(jiān)控/對(duì)講智能派位自動(dòng)車牌識(shí)別自動(dòng)抬桿司機(jī)接單小票打印信息查詢碼頭危品箱查詢碼頭箱狀態(tài)查詢司機(jī)備案查詢集卡備案查詢集卡派單信息查詢?cè)O(shè)備交接單信息查詢集裝箱物流動(dòng)態(tài)查詢國(guó)內(nèi)外智智慧港口口的發(fā)展展趨勢(shì)3、中遠(yuǎn)海海運(yùn)港口口的新布布局超過(guò)8500萬(wàn)載重噸噸/114艘，排名名世界第第一；集裝箱船船隊(duì)排名名世界第第四；全球集裝裝箱碼頭頭超過(guò)46個(gè)；泊位數(shù)超超過(guò)190個(gè)；集裝箱吞吞吐量9000萬(wàn)TEU，排名世世界第二二

全球化時(shí)時(shí)代的船、港、、貨：船舶是是載體，，港口是是航運(yùn)的的中轉(zhuǎn)樞樞紐，貨貨物轉(zhuǎn)移移的時(shí)空空需求，，是全球球貿(mào)易賴賴以存在在的根本本。國(guó)內(nèi)外智智慧港口口的發(fā)展展趨勢(shì)4、港口運(yùn)運(yùn)營(yíng)的新新愿景單機(jī)設(shè)備智能化裝卸作業(yè)高效化資源利用最佳化信息應(yīng)用整體化工業(yè)4.0———從智慧港港口到智智能裝卸卸示例：云云平臺(tái)架構(gòu)構(gòu)下危險(xiǎn)險(xiǎn)貨物集裝箱安安全監(jiān)管協(xié)同同服務(wù)平臺(tái)分類管理理、全程程跟蹤、、實(shí)時(shí)監(jiān)監(jiān)控、信信息共享享云平臺(tái)架架構(gòu)下基基于知識(shí)識(shí)的協(xié)同同服務(wù)基于物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的可可視化實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控控集裝箱供供應(yīng)鏈安安全監(jiān)管管技術(shù)與與系統(tǒng)傳統(tǒng)港口口向智慧慧型港口口的轉(zhuǎn)型型應(yīng)用和發(fā)展港口裝卸專業(yè)化、智能化技術(shù)：1、支持集裝箱碼頭向智能化方向發(fā)展，推廣應(yīng)用碼頭生產(chǎn)組織營(yíng)運(yùn)仿真與預(yù)演技術(shù)，推廣以智能計(jì)劃與調(diào)度為核心的流程重組，推廣應(yīng)用集裝箱碼頭自動(dòng)化裝卸技術(shù)、集裝箱物流全程實(shí)時(shí)在線監(jiān)控技術(shù)。2、鼓勵(lì)大宗干散貨碼頭裝卸作業(yè)推廣應(yīng)用智能化控制技術(shù)。鼓勵(lì)液體散貨碼頭推廣應(yīng)用自動(dòng)化裝卸技術(shù)。推廣應(yīng)用港口裝卸輸送設(shè)備變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

3、鼓勵(lì)應(yīng)用單機(jī)設(shè)備安全保護(hù)和運(yùn)行狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)技術(shù)、基于自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的港口機(jī)械在線健康監(jiān)測(cè)技術(shù)。應(yīng)用和發(fā)展港口作業(yè)管控一體化技術(shù)、港口柔性工藝技術(shù)。支持發(fā)展港口機(jī)械輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)、控制能耗與排放設(shè)計(jì)技術(shù)、低耗料低污染低排放制造技術(shù)。現(xiàn)代港口的發(fā)展方向是：1）建設(shè)智慧型港口系統(tǒng)2）傳統(tǒng)港口智能化改造現(xiàn)代港口口定義現(xiàn)代港口:是具有水陸聯(lián)運(yùn)設(shè)備和條件，供船舶安全進(jìn)出和停泊的運(yùn)輸樞紐,是水陸交通的集結(jié)點(diǎn)，工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和外貿(mào)進(jìn)出口物資的集散地,也是國(guó)際物流全程運(yùn)輸與國(guó)際貿(mào)易的服務(wù)中心和服務(wù)基地。智慧港口定義義以信息物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystems）為結(jié)構(gòu)框架，通過(guò)高新技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，使物流供給方和需求方共同融入集疏運(yùn)一體化系統(tǒng)；極大提升港口及其相關(guān)物流園區(qū)對(duì)信息的綜合處理能力和對(duì)相關(guān)資源的優(yōu)化配置能力；智能監(jiān)管、智能服務(wù)、自動(dòng)裝卸成為其主要呈現(xiàn)形式，并能為現(xiàn)代物流業(yè)提供高安全、高效率和高品質(zhì)服務(wù)的一類新型港口。智慧港口口（smartport）：智能商務(wù)物流園區(qū)代理鐵路海關(guān)稅收其他部門檢驗(yàn)檢疫貨主公路金融保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)船公司智能政務(wù)自主裝卸智能管理智慧港口口功能構(gòu)構(gòu)成智能泊位調(diào)度智能堆場(chǎng)管理智能閘口自主裝船作業(yè)自主取料作業(yè)堆料智能作業(yè)設(shè)備智能監(jiān)管區(qū)域智能監(jiān)管電子商務(wù)平臺(tái)（合約）智能船舶管理海水霧化抑塵智能商務(wù)智能閘口智能堆場(chǎng)智能泊位控制自主裝卸智能安全管理綠色環(huán)保貨物智能監(jiān)管生態(tài)抑塵…智慧型干干散貨碼頭示例例：火車運(yùn)輸汽車運(yùn)輸船只靠泊船只離港以干散貨貨出口為為例船舶運(yùn)輸進(jìn)閘口堆料作業(yè)面簽合同入庫(kù)船舶手續(xù)申報(bào)裝船作業(yè)取料作業(yè)人工泊位調(diào)度人工設(shè)備維護(hù)人工安全巡視人工貨物監(jiān)管智慧港口主要要形態(tài)特特征全面感知是所有深層次智能化應(yīng)用的基礎(chǔ)，智能監(jiān)測(cè)的結(jié)果是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的全面數(shù)字化。包括現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)集成管理（篩選、質(zhì)量控制、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)整合）。一，全面面感知智慧港口主要要形態(tài)特特征

智能決策是在基礎(chǔ)決策信息感知收集的基礎(chǔ)上，明確決策目標(biāo)及約束條件，對(duì)復(fù)雜計(jì)劃、調(diào)度等問(wèn)題快速做出有效決策。二，智能能決策智慧港口主要要形態(tài)特特征自主裝卸是在智能決策基礎(chǔ)上，設(shè)備自主識(shí)別確定裝卸對(duì)象、作業(yè)目標(biāo)，并安全、高效、自動(dòng)完成作業(yè)任務(wù)。三，自主主裝卸搬搬運(yùn)智慧港口主要要形態(tài)特特征

全程參與，即是通過(guò)云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使港口相關(guān)方可以隨時(shí)隨地利用多種終端設(shè)備，全面融入統(tǒng)一云平臺(tái)。通過(guò)廣泛聯(lián)系，深入交互，使港口綜合信息平臺(tái)能最大限度優(yōu)化整合多方需求與供給，使各方需求得到即時(shí)響應(yīng)。四，全程程參與智慧港口主要要形態(tài)特特征港口可持續(xù)創(chuàng)新是通過(guò)港口相關(guān)方的廣泛參與和深入交互，通過(guò)港口管理者與智能信息系統(tǒng)的人機(jī)交互，智能信息系統(tǒng)的自主學(xué)習(xí)，使得港口具備持續(xù)創(chuàng)新和自我完善的功能，是智慧港口最主要特征之一。大眾創(chuàng)新用戶創(chuàng)新開(kāi)放創(chuàng)新協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)創(chuàng)新自學(xué)習(xí)自組織人機(jī)交互五，持續(xù)續(xù)創(chuàng)新智慧港口口主要技技術(shù)支撐撐一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)，指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。港口應(yīng)用用：貨物物電子標(biāo)標(biāo)簽智慧港口口主要技技術(shù)支撐撐二、移動(dòng)動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)(MobileInternet,簡(jiǎn)稱MI)是一種通過(guò)智能移動(dòng)終端，采用移動(dòng)無(wú)線通信方式獲取業(yè)務(wù)和服務(wù)的新興業(yè)態(tài)，包含終端、軟件和應(yīng)用三個(gè)層面。從信息獲取到基于信息的服務(wù)鏈接互動(dòng)共享微信訂艙手機(jī)支付實(shí)時(shí)監(jiān)控港口應(yīng)用用：移動(dòng)動(dòng)智能終終端應(yīng)用用智慧港口口主要技技術(shù)支撐撐三、云計(jì)計(jì)算技術(shù)術(shù)云計(jì)算（CloudComputing），是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與服務(wù)方式，通過(guò)這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。港口云計(jì)算中心政府監(jiān)管系統(tǒng)船貨代系統(tǒng)集疏運(yùn)一體化系統(tǒng)碼頭業(yè)務(wù)系統(tǒng)物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)港口應(yīng)用用：港口云計(jì)計(jì)算中心心智慧港口口主要技技術(shù)支撐撐四、大數(shù)據(jù)技術(shù)大數(shù)據(jù)（Bigdata），或稱巨量數(shù)據(jù)、海量數(shù)據(jù)、大資料，指的是所涉及的數(shù)據(jù)量規(guī)模巨大到無(wú)法通過(guò)人工，在合理時(shí)間內(nèi)整理成為人類所能解讀的信息。必須借由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、比對(duì)、解析方能得出客觀結(jié)果大數(shù)據(jù)推動(dòng)全球物流業(yè)進(jìn)入新紀(jì)元分析預(yù)測(cè)知識(shí)發(fā)現(xiàn)智能商務(wù)利用大數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算全球船舶、港口、貨物之間的時(shí)空關(guān)系，從而推算出船舶活動(dòng)情況、貨物流動(dòng)情況以及港口作業(yè)情況，以數(shù)據(jù)為中心，以全球化的國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸為研究對(duì)象，提供面向金融期貨、宏觀經(jīng)濟(jì)、商品貿(mào)易以及航運(yùn)咨詢領(lǐng)域的決策情報(bào)。港口應(yīng)用用：智能能監(jiān)管、、智能商商務(wù)、智智能服務(wù)務(wù)智慧港口口主要技技術(shù)支撐撐五、人工工智能技技術(shù)人工智能（ArtificialIntelligence,AI）也稱為機(jī)器智能，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，主要研究應(yīng)用人工方法和技術(shù)，模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能。人工智能應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涉及問(wèn)題求解、深度學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)、模式識(shí)別、機(jī)器人學(xué)等領(lǐng)域。智能泊位計(jì)劃智能場(chǎng)地計(jì)劃智能設(shè)備調(diào)度最合理的船舶在港時(shí)間最恰當(dāng)?shù)膱?chǎng)內(nèi)翻箱最小化的運(yùn)輸成本港口應(yīng)用用：智能能計(jì)劃與與調(diào)度智慧港口口主要技技術(shù)支撐撐六、系統(tǒng)統(tǒng)仿真與與預(yù)演技技術(shù)系統(tǒng)仿真是一門研究系統(tǒng)建模與仿真理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用的綜合性科學(xué)技術(shù)。預(yù)演技術(shù)是對(duì)具體生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程的整體性動(dòng)態(tài)描述。港口應(yīng)用用：碼頭頭生產(chǎn)預(yù)預(yù)演智慧港口口主要技技術(shù)支撐撐七、虛擬擬現(xiàn)實(shí)（（VR）與增強(qiáng)強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR))

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）是綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，生成可交互的三維環(huán)境，并能提供沉浸感覺(jué)的技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是通過(guò)設(shè)備識(shí)別判斷將虛擬信息疊加在以識(shí)別物為基準(zhǔn)的某個(gè)位置，并顯示在設(shè)備屏幕上，可實(shí)時(shí)交互虛擬信息，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互。危貨堆場(chǎng)場(chǎng)監(jiān)控及及應(yīng)急處處置智慧港口口主要技技術(shù)支撐撐八、設(shè)備備智能診診斷與評(píng)評(píng)估（智能運(yùn)維維）

設(shè)備智能診斷與評(píng)估就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與專家知識(shí)對(duì)人與設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷其是否正常，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)分析其產(chǎn)生的原因、部