工业40与智慧港口建设

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,工业,4.0,与智慧港口建设,宓为建,上海海事大学,SHANGHAI MARITIME UNIVERSITY,工业,4.0,发展背景,德国工业为什么一枝独秀,关键需求领域：,高科技战略,2020,（,1,）气候,/,能源,（,2,）保健,/,营养,（,3,）交通,（,4,）安全,（,5,）通信,？,时间,复杂程度,工业革命,1.0,18,世纪末,1784,工业革命,2.0,20,世纪初,电力广泛应用,蒸汽机,工业革命,3.0,电子、,IT,、工业机器人,工业革命,4.0,信息物理系统,高新技术发展的必然,工业,4.0,工业互联网,新硬件时代,智能化环境,嵌入式计算机,智能工厂,智能手机智能卡,90%,的计算机都是嵌入式,多个计算机：,1,个用户,1,个计算机：,1,个用户,PC,中央计算机,1,个计算机：多个用户,基于物联网与服务的,智能环境发展过程,工业,4.0,从智慧工厂到智慧港口,Industry 4.0,德国高科技战略计划,两大主题：,智慧工厂、智能生产,智慧工厂,重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现,（,智慧港口）,智能生产,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动、,3D,打印以及增材制造等技术在工业生产过程中的应用等,（自主装卸、智能服务）,智慧港口的增值功能,面向供应链的服务,服务库,硬件无关,抽象服务,硬件相关,设备控制,现场层,创新、协调、绿色、开放、共享,-,理念,创新驱动下的可持续发展,-,模式,更安全、更舒适、更环保、更高效,-,目标,新业态转型发展的要求,中国制造,2025,推进“互联网,+,”便捷交通、促进智能交通发展,推进“互联网,+,”行动的指导意见,政治经济的政策驱动,公路水路交通运输主要技术政策,国内外智慧港口的发展趋势,新加坡,3D,港口,多层码头布局,综合物流园区,上下畅通物流,保税贸易服务,国内外智慧港口的发展趋势,1,智慧港口带动未来贸易,2016,我们必须意识到，港口企业已很难单纯依靠码头装卸服务谋求利润增长。,“智慧港口”是集互联网、物联网和码头自动化技术为一体的，多边界属性的，一个系统化大港口生态圈。它代表着未来港口的发展方向，孕育着新的机会和可能性。,贸易便利化！,国内外智慧港口的发展趋势,2,、智慧港口物流平台,通过智慧港口平台建设，将码头生产作业与对外物流服务无缝对接，将海运集装箱业务各个环节的信息资源实现充分汇聚和及时共享，使各个节点的业务协同运作成为可能，同时也满足用户对于信息完整、准确、及时和便捷地获取需求,（单一窗口）,。,一,站,式,服,务,集装箱智慧物流平台功能框架,业务办理,电子闸口,信息更新,信息验证,APP,移动端,接口交互,信息储存,数据交互,Web,网页端,订舱数据获取,集卡调度派单,堆场扫码提箱,集装箱数据采集,电子进闸,场位动态采集,集装箱箱号识别,集装箱验残,视频监控,/,对讲,智能派位,自动车牌识别,自动抬杆,司机接单,小票打印,信息查询,码头危品箱查询,码头箱状态查询,司机备案查询,集卡备案查询,集卡派单信息查询,设备交接单信息查询,集装箱物流动态查询,国内外智慧港口的发展趋势,3,、中远海运港口的新布局,超过,8500,万载重吨,/114,艘，排名世界第一；,集装箱船队排名世界第四；,全球集装箱码头超过,46,个；,泊位数超过,190,个；,集装箱吞吐量,9000,万,TEU,，排名世界第二,全球化时代的,船、港、货,：船舶是载体，港口是航运的中转枢纽，货物转移的时空需求，是全球贸易赖以存在的根本。,国内外智慧港口的发展趋势,4,、港口运营的新愿景,单机设备智能化,装卸作业高效化,资源利用最佳化,信息应用整体化,工业,4.0,从智慧港口到智能装卸,示例：云,平台架构下危险货物,集装箱安全,监管协同服务,平台,分类管理、全程跟踪、实时监控、信息共享,云平台架构下基于知识的协同服务,基于物联网的可视化实时监控,集装箱供应链安全监管技术与系统,传统港口向智慧型港口的转型,应用和发展港口装卸专业化、智能化技术：,1,、,支持集装箱码头向智能化方向发展，,推广应用码头生产组织营运仿真与预演技术，推广以智能计划与调度为核心的流程重组，,推广应用集装箱码头自动化装卸技术、集装箱物流全程实时在线监控技术。,2,、鼓励大宗干散货码头装卸作业推广应用智能化控制技术。鼓励液体散货码头推广应用自动化装卸技术。推广应用港口装卸输送设备变频驱动技术。,3,、鼓励应用单机设备安全保护和运行状态智能监测技术、基于自动控制系统数据的港口机械在线健康监测技术。应用和发展港口作业管控一体化技术、港口柔性工艺技术。支持发展港口机械轻量化设计技术、控制能耗与排放设计技术、低耗料低污染低排放制造技术。,现代港口的发展方向是：,1,）建设智慧型港口系统,2,）传统港口智能化改造,现代港口定义,现代港口,:,是具有水陆联运设备和条件，供船舶安全进出和停泊的,运输枢纽,是水陆交通的集结点，工农业产品和外贸进出口物资的集散地,也是,国际物,流全程运输与国际贸易的服务中心和服务基地。,智慧,港口定义,以信息物理系统（,Cyber-Physical Systems,）为结构框架，通过,高新技术,的创新应用，使物流供给方和需求方共同融入,集疏运一体化,系统；极大提升港口及其相关物流园区对信息的综合处理能力和对相关资源的优化配置能力；智能监管、智能服务、自动装卸成为其主要呈现形式，并能为现代物流业提供,高安全,、,高效率,和,高品质服务的一类新型港口,。,智慧港口（,smart port,）：,智能商务,物流园区,代理,铁路,海关,税收,其他部门,检验检疫,货主,公路,金融保险机构,船公司,智能政务,自主装卸,智能管理,智慧港口功能构成,智能泊位调度,智能堆场管理,智能闸口,自主装船作业,自主取料作业,堆料智能作业,设备智能监管,区域智能监管,电子商务平台（合约）,智能船舶管理,海水雾化抑尘,智能商务,智能闸口,智能堆场,智能泊位控制,自主装卸,智能安全管理,绿色环保,货物智能监管,生态抑尘,智慧型干散货,码头示例：,火车运输,汽车运输,船只靠泊,船只离港,以干散货出口为例,船舶运输,进闸口,堆料作业,面签合同,入库,船舶手续申报,装船作业,取料作业,人工泊位调度,人工设备维护,人工安全巡视,人工货物监管,智慧,港口主要形态特征,全面感知是所有深层次智能化应用的基础，智能监测的结果是现场数据的全面数字化。包括现场物联网、远程传输网络以及数据集成管理（筛选、质量控制、标准化和数据整合）。,一，全面感知,智慧,港口主要形态特征,智能决策是在基础决策信息感知收集的基础上，明确决策目标及约束条件，对复杂计划、调度等问题快速做出有效决策。,二，智能决策,智慧港口主要形态特征,自主装卸是在智能决策基础上，设备自主识别确定装卸对象、作业目标，并安全、高效、自动完成作业任务。,三，自主装卸搬运,智慧,港口主要形态特征,全程参与，即是通过云计算、移动互联网技术的应用，使港口相关方可以随时随地利用多种终端设备，全面融入统一云平台。通过广泛联系，深入交互，使港口综合信息平台能最大限度优化整合多方需求与供给，使各方需求得到即时响应。,四，全程参与,智慧港口主要形态特征,港口可持续创新是通过港口相关方的广泛参与和深入交互，通过港口管理者与智能信息系统的人机交互，智能信息系统的自主学习，使得港口具备持续创新和自我完善的功能，是智慧港口最主要特征之一。,大众创新,用户创新,开放创新,协同创新,系统创新,自学习,自组织,人机交互,五，持续创新,智慧港口主要技术支撑,一、物联网,技术,物联网,(Internet of Things),，指的是将各种信息传感设备，如射频识别,(RFID),装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。,港口应用：货物电子标签,智慧港口主要技术支撑,二、移动,互联网,技术,移动互联网,(Mobile Internet,简称,MI),是一种通过智能移动终端，采用移动无线通信方式获取业务和服务的新兴业态，包含终端、软件和应用三个层面。,从信息,获取,到基于信息的,服务,链接,互动,共享,微信订舱,手机支付,实时监控,港口应用：移动智能终端应用,智慧港口主要技术支撑,三、云计算技术,云计算（,Cloud Computing,），是一种基于互联网的应用与服务方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备。,港口云计算中心,政府监管系统,船货代系统,集疏运一体化系统,码头业务系统,物流仓储系统,港口应用：,港口云计算中心,智慧港口主要技术支撑,四、大,数据技术,大数据（,Big data,），或称巨量数据、海量数据、大资料，指的是所涉及的数据量规模巨大到无法通过人工，在合理时间内整理成为人类所能解读的信息。必须借由计算机对数据进行统计、比对、解析方能得出客观结果,大数据推动全球物流业进入新纪元,分析预测,知识发现,智能商务,利用大数据，实时计算全球,船舶、港口、货物,之间的时空关系，从而推算出船舶活动情况、货物流动情况以及港口作业情况，以数据为中心，以全球化的国际贸易运输为研究对象，提供面向金融期货、宏观经济、商品贸易以及航运咨询领域的决策情报。,港口应用：智能监管、智能商务、智能服务,智慧港口主要技术支撑,五、人工智能技术,人工智能（,Artificial Intelligence,AI,）也称为机器智能，是计算机科学的一个分支，主要研究应用人工方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能，实现机器智能。人工智能应用领域广泛，涉及问题求解、,深度学习,、专家系统、模式识别、机器人学等领域。,智能泊位计划,智能场地计划,智能设备调度,最合理的船舶在港时间,最恰当的场内翻箱,最小化的运输成本,港口应用：智能计划与调度,智慧港口主要技术支撑,六、系统仿真与预演技术,系统仿真是一门研究系统建模与仿真理论、方法、技术及应用的综合性科学技术。预演技术是对具体生产作业过程的整体性动态描述。,港口应用：码头生产预演,智慧港口主要技术支撑,七、虚拟现实（,VR,）与增强现实,(AR),虚拟现实（,VR,）是综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，生成可交互的三维环境，并能提供沉浸感觉的技术。增强现实（,AR,）是通过设备识别判断将虚拟信息叠加在以识别物为基准的某个位置，并显示在设备屏幕上，可实时交互虚拟信息，实现虚实结合、实时交互。,危货堆场监控及应急处置,智慧港口主要技术支撑,八、设备智能诊断与评估（,智能运维,）,设备智能诊断与评估就是通过网络与专家知识对人与设备的状态进行监测，判断其是否正常，当出现异常时分析其产生的原因、部位和严重程度，并预报其发展趋势。,港口应用：设备远程监控,智慧港口主要技术支撑,九、装卸机器视觉与自主控制,装卸机器视觉是通过非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像，获得装卸所需信息；自主控制则实现在此基础上的信息处理、决策和自动装卸控制。,装卸过程智能识别与自主控制,智慧港口主要技术支撑,十、港口绿色能源系统,港口绿色能源系统主要是引导港口运营的各个环节实现零排放、零污染和能源的高效、综合利用。,港口绿色能源与高效利用,规划节能,模型,港口设备配置子系统,港口物流规划子系统,港口节能,规划方案,概念开发理论,（,CDT,）,规划节能模块,港口节能营运系统,港口智能调度子系统,港口智能计划子系统,软硬件系统,协同节能,全能体技术,（,HOLON,）,营运节能模块,能量储能,技术,飞轮储能,技术,超级电容,技术,其它节能,新