水運(yùn)工程智慧港口建設(shè)工業(yè)講義附圖豐富

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)展背景德國(guó)工業(yè)為什么一枝獨(dú)秀關(guān)鍵需求領(lǐng)域：《高科技戰(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)雜程度工業(yè)革命1.018世紀(jì)末1784工業(yè)革命2.020世紀(jì)初電力廣泛應(yīng)用蒸汽機(jī)工業(yè)革命3.0電子、IT、工業(yè)機(jī)器人工業(yè)革命4.0信息物理系統(tǒng)高新技術(shù)發(fā)展的必然

工業(yè)4.0

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

新硬件時(shí)代智能化環(huán)境嵌入式計(jì)算機(jī)智能工廠(chǎng)智能手機(jī)智能卡90%的計(jì)算機(jī)都是嵌入式多個(gè)計(jì)算機(jī)：1個(gè)用戶(hù)1個(gè)計(jì)算機(jī)：1個(gè)用戶(hù)PC中央計(jì)算機(jī)1個(gè)計(jì)算機(jī)：多個(gè)用戶(hù)基于物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)的智能環(huán)境發(fā)展過(guò)程工業(yè)4.0——從智慧工廠(chǎng)到智慧港口Industry4.0——德國(guó)高科技戰(zhàn)略計(jì)劃兩大主題：智慧工廠(chǎng)、智能生產(chǎn)智慧工廠(chǎng)重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)（→智慧港口）智能生產(chǎn)主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)、3D打印以及增材制造等技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等（→自主裝卸、智能服務(wù)）智慧港口的增值功能——面向供應(yīng)鏈的服務(wù)服務(wù)庫(kù)硬件無(wú)關(guān)抽象服務(wù)硬件相關(guān)設(shè)備控制現(xiàn)場(chǎng)層創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享-理念創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下的可持續(xù)發(fā)展-模式更安全、更舒適、更環(huán)保、更高效-目標(biāo)新業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)型發(fā)展的要求中國(guó)制造2025推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”便捷交通、促進(jìn)智能交通發(fā)展推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)政治經(jīng)濟(jì)的政策驅(qū)動(dòng)公路水路交通運(yùn)輸主要技術(shù)政策……國(guó)內(nèi)外智慧港口的發(fā)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)易服務(wù)國(guó)內(nèi)外智慧港口的發(fā)展趨勢(shì)1《智慧港口帶動(dòng)未來(lái)貿(mào)易》2016我們必須意識(shí)到，港口企業(yè)已很難單純依靠碼頭裝卸服務(wù)謀求利潤(rùn)增長(zhǎng)?！爸腔鄹劭凇笔羌ヂ?lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和碼頭自動(dòng)化技術(shù)為一體的，多邊界屬性的，一個(gè)系統(tǒng)化大港口生態(tài)圈。它代表著未來(lái)港口的發(fā)展方向，孕育著新的機(jī)會(huì)和可能性。貿(mào)易便利化！國(guó)內(nèi)外智慧港口的發(fā)展趨勢(shì)2、智慧港口物流平臺(tái)通過(guò)智慧港口平臺(tái)建設(shè)，將碼頭生產(chǎn)作業(yè)與對(duì)外物流服務(wù)無(wú)縫對(duì)接，將海運(yùn)集裝箱業(yè)務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息資源實(shí)現(xiàn)充分匯聚和及時(shí)共享，使各個(gè)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)協(xié)同運(yùn)作成為可能，同時(shí)也滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于信息完整、準(zhǔn)確、及時(shí)和便捷地獲取需求（單一窗口）。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(chē)牌識(shí)別自動(dòng)抬桿司機(jī)接單小票打印信息查詢(xún)碼頭危品箱查詢(xún)碼頭箱狀態(tài)查詢(xún)司機(jī)備案查詢(xún)集卡備案查詢(xún)集卡派單信息查詢(xún)?cè)O(shè)備交接單信息查詢(xún)集裝箱物流動(dòng)態(tài)查詢(xún)國(guó)內(nèi)外智慧港口的發(fā)展趨勢(shì)3、中遠(yuǎn)海運(yùn)港口的新布局超過(guò)8500萬(wàn)載重噸/114艘，排名世界第一；集裝箱船隊(duì)排名世界第四；全球集裝箱碼頭超過(guò)46個(gè)；泊位數(shù)超過(guò)190個(gè)；集裝箱吞吐量9000萬(wàn)TEU，排名世界第二

全球化時(shí)代的船、港、貨：船舶是載體，港口是航運(yùn)的中轉(zhuǎn)樞紐，貨物轉(zhuǎn)移的時(shí)空需求，是全球貿(mào)易賴(lài)以存在的根本。國(guó)內(nèi)外智慧港口的發(fā)展趨勢(shì)4、港口運(yùn)營(yíng)的新愿景單機(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——從智慧港口到智能裝卸示例：云平臺(tái)架構(gòu)下危險(xiǎn)貨物集裝箱安全監(jiān)管協(xié)同服務(wù)平臺(tái)分類(lèi)管理、全程跟蹤、實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息共享云平臺(tái)架構(gòu)下基于知識(shí)的協(xié)同服務(wù)基于物聯(lián)網(wǎng)的可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控集裝箱供應(yīng)鏈安全監(jiān)管技術(shù)與系統(tǒng)傳統(tǒng)港口向智慧型港口的轉(zhuǎn)型應(yīng)用和發(fā)展港口裝卸專(zhuān)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(xiàn)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(xiàn)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)?，F(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(lèi)新型港口。智慧港口（smartport）：智能商務(wù)物流園區(qū)代理鐵路海關(guān)稅收其他部門(mén)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功能構(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…智慧型干散貨碼頭示例：火車(chē)運(yùn)輸汽車(chē)運(yùn)輸船只靠泊船只離港以干散貨出口為例船舶運(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)管智慧港口主要形態(tài)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，全面感知智慧港口條主要啦形態(tài)及特征

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，威智能繩決策智慧港口助主要赴形態(tài)瘡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，自亮主裝卸悠搬運(yùn)智慧港口主雕要形態(tài)貧特征

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，全喂程參與智慧港口主勵(lì)要形態(tài)丘特征港口可持續(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(hù)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，持妨續(xù)創(chuàng)新智慧雞港口騎主要幻玉技術(shù)痛支撐一、乓物聯(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)小用：貨撈物電子錄標(biāo)簽智慧鋸港口咸主要坊技術(shù)饒支撐二、移秀動(dòng)互聯(lián)拌網(wǎng)技術(shù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)(MobileInternet,簡(jiǎn)稱(chēng)MI)是一種通過(guò)智能移動(dòng)終端，采用移動(dòng)無(wú)線(xiàn)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)額用：移省動(dòng)智能脹終端應(yīng)魄用智慧白港口車(chē)主要聾技術(shù)摟支撐三、云難計(jì)算技規(guī)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)港口寫(xiě)應(yīng)用命：港口云炸計(jì)算中雪心智慧箱港口占主要框技術(shù)眾支撐四、大數(shù)據(jù)技術(shù)大數(shù)據(jù)（Bigdata），或稱(chēng)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(lèi)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(guān)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(guān)經(jīng)濟(jì)、商品貿(mào)易以及航運(yùn)咨詢(xún)領(lǐng)域的決策情報(bào)。港口曉應(yīng)用霧：智步能監(jiān)彩管、疲智能航商務(wù)異、智敞能服紙務(wù)智慧魄港口冠主要掉技術(shù)企支撐五、人逃工智能你技術(shù)人工智能（ArtificialIntelligence,AI）也稱(chēng)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(zhuān)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)排用：智梯能計(jì)劃均與調(diào)度智慧港尖口主要粉技術(shù)支壞撐六、蹤蝶系統(tǒng)鋼仿真堤與預(yù)疑演技救術(shù)系統(tǒng)仿真是一門(mén)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。港口貝應(yīng)用紗：碼率頭生挪產(chǎn)預(yù)少演智慧歌港口勺主要趕技術(shù)幸支撐七、攝虛擬?，F(xiàn)實(shí)當(dāng)（VR）與增斃強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(A腹R)

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。危貨堆鎮(zhèn)場(chǎng)監(jiān)控材及應(yīng)急候處置智慧港敵口主要軟技術(shù)支舒撐八、設(shè)犯?jìng)渲悄芴咴\斷與哈評(píng)估（智能脈運(yùn)維）

設(shè)備智能診斷與評(píng)估就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與專(zhuān)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、部位和嚴(yán)重程度，并預(yù)報(bào)其發(fā)展趨勢(shì)。

港口栽應(yīng)用瓣：設(shè)敞備遠(yuǎn)絲式程監(jiān)架控智慧否港口到主要番技術(shù)漆支撐九、裝蝴卸機(jī)器竹視覺(jué)與公自主控裂制裝卸機(jī)器視覺(jué)是通過(guò)非接觸的傳感器自動(dòng)地接收和處理一個(gè)真實(shí)物體的圖像，獲得裝卸所需信息；自主控制則實(shí)現(xiàn)在此基礎(chǔ)上的信息處理、決策和自動(dòng)裝卸控制。裝卸過(guò)意程智能聾識(shí)別與悶自主控仇制智慧港襖口主要織技術(shù)支旦撐十、憂(yōu)港口詳綠色摟能源略系統(tǒng)港口綠色能源系統(tǒng)主要是引導(dǎo)港口運(yùn)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)零排放、零污染和能源的高效、綜合利用。港口陷綠色摩能源鉤與高辨效利附用規(guī)劃節(jié)能模型港口設(shè)備配置子系統(tǒng)港口物流規(guī)劃子系統(tǒng)港口節(jié)能規(guī)劃方案概念開(kāi)發(fā)理論（CDT）規(guī)劃節(jié)能模塊港口節(jié)能營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)港口智能調(diào)度子系統(tǒng)港口智能計(jì)