對于港口和海運(yùn)業(yè)來說，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需要使用智能解決方案，這些解決方案能夠提高管理終端的可見性和敏捷性，有效利用基礎(chǔ)設(shè)施，降低承運(yùn)商成本，并控制運(yùn)營的復(fù)雜性。除了這些關(guān)鍵能力以外，港口企業(yè)還必須探索可借鑒的其他行業(yè)創(chuàng)新，以加速自身轉(zhuǎn)型。

在《升華洞察》之前刊載的文章《基于模型打造港口的虛擬孿生》中，分享了達(dá)索系統(tǒng)與Oxand合作，打造法國勒阿弗爾港（Port of Le Havre）虛擬孿生的故事。

本文作為港口系列的第2篇，將分享達(dá)索系統(tǒng)的港口虛擬孿生體驗(yàn)解決方案以及DELMIA港口規(guī)劃和優(yōu)化解決方案如何提供必要的功能，使得港口和海運(yùn)業(yè)公司能夠在這一競爭領(lǐng)域中占據(jù)領(lǐng)先地位。本文內(nèi)容取材于《達(dá)索系統(tǒng)DELMIA運(yùn)營系列講座：未來港口》。

DELMIA是達(dá)索系統(tǒng)旗下針對智能制造和智能建造的品牌，全稱為“Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application（數(shù)字化企業(yè)精益制造交互式應(yīng)用）” 的字母縮寫。DELMIA品牌的使命是幫助開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，將虛擬和現(xiàn)實(shí)世界帶入無縫體驗(yàn)。DELMIA的智能解決方案套件使各行業(yè)能夠開發(fā)其運(yùn)營模型，這些模型不僅僅是數(shù)字渲染，而是基于數(shù)學(xué)和物理定律，映射真實(shí)的虛擬世界。

DELMIA 使客戶能夠在虛擬環(huán)境中定義、規(guī)劃、模擬和執(zhí)行其全球生產(chǎn)流程，幫助他們重新構(gòu)想其運(yùn)營和供應(yīng)鏈流程。

首先，前所未有的大變局導(dǎo)致港口行業(yè)主要發(fā)展趨勢。分析師們正在談?wù)撐宸N趨勢，包括：1）更加關(guān)注提高生產(chǎn)力的空間戰(zhàn)略；2）提高運(yùn)營靈活性的智能技術(shù)，引入安全性和重新調(diào)整員工規(guī)模；3）用于協(xié)作的互聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)，將集裝箱供應(yīng)商、碼頭運(yùn)營商、港口公司、物流公司連接起來，作為一個(gè)同步的生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行。

4）可持續(xù)發(fā)展舉措正在真正成形并獲得動(dòng)力。這對港口運(yùn)營的清潔和可再生能源、收集環(huán)境數(shù)據(jù)和分析的傳感器網(wǎng)絡(luò)等項(xiàng)目非常重要，能夠幫助了解港口對環(huán)境的影響以及這些可持續(xù)發(fā)展項(xiàng)目的功效。

5）轉(zhuǎn)向包括云在內(nèi)的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，將其作為改善、提高和推動(dòng)運(yùn)營效率和成本節(jié)約的手段。這些是全球新冠疫情之后我們看到的趨勢。

引領(lǐng)新常態(tài)。疫情之后的世界，并沒有立即恢復(fù)到疫情之前。對于港口來說，反而增加了對敏捷的需要。這不僅是轉(zhuǎn)型，而是加速的轉(zhuǎn)型，港口如何為未來的顛覆做好準(zhǔn)備，在保證合規(guī)的前提下，帶來運(yùn)營的靈活性和敏捷性。

連接技術(shù)正在幫助港口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和搭建物聯(lián)網(wǎng)，業(yè)界已經(jīng)開始意識到智能港口或未來港口的價(jià)值，物聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化正試圖為港口引入工業(yè) 4.0的最佳實(shí)踐。有些人將其定義為港口 4.0，因?yàn)樗耆勺詣?dòng)化和智能的動(dòng)態(tài)計(jì)劃驅(qū)動(dòng)。

哪些是港口面臨的核心挑戰(zhàn)？上圖中顯示的這些都是挑戰(zhàn)，而且顯然這些挑戰(zhàn)早已存在。疫情、軍事沖突、貿(mào)易沖突和封鎖禁運(yùn)所帶來的各種挑戰(zhàn)使運(yùn)營復(fù)雜性增加、收入減少、成本壓力增加。這里并沒有強(qiáng)調(diào)安全、健康等方面，盡管這些因素對世界貿(mào)易也具有重要意義。

港口并不總是能夠達(dá)到部署最新技術(shù)的期望。它們采用自動(dòng)化的速度比倉庫甚至礦業(yè)公司等同類行業(yè)還要慢。現(xiàn)在這種情況肯定正在改變。我們已經(jīng)看到，為了應(yīng)對其中的一些挑戰(zhàn)，一些港口開始向自動(dòng)化和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施過渡。

港口對一個(gè)國家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)來講，絕對是無可爭議的重要。它們是每年價(jià)值數(shù)萬億美元商業(yè)游戲的關(guān)鍵參與者。但我們也能看到，就未來港口本身的技術(shù)支持而言，與同類行業(yè)相比，它們在采用智能技術(shù)方面略顯落后。我們也看到一個(gè)趨勢就是：現(xiàn)在它們的轉(zhuǎn)變速度比以往任何時(shí)候都快。

未來的港口即使不是完全自動(dòng)化，也幾乎完全自動(dòng)化。這個(gè)轉(zhuǎn)型的旅程是由虛擬孿生、仿真模型、機(jī)器人和Cobots（協(xié)作機(jī)器人）支持的。協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施、動(dòng)態(tài)調(diào)度、人工智能、高級分析和預(yù)測性維護(hù)，甚至包括 AGV 自動(dòng)車輛，都將成為推動(dòng)這一變革的關(guān)鍵技術(shù)。而這一變革最終將遍及整個(gè)港口生態(tài)系統(tǒng)，而不僅僅是港口本身。這些是未來港口的使能技術(shù)。接下來讓我們一一來看數(shù)字技術(shù)如何真正幫助港口企業(yè)邁向未來。

基于模型的港口

在達(dá)索系統(tǒng)的3DExperience 平臺上，港口企業(yè)利用基于模型的企業(yè)來啟用未來港口。通過虛擬孿生體驗(yàn)，將虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的力量結(jié)合起來，其中人員、流程、資產(chǎn)甚至設(shè)備都可以在虛擬世界中聚集在一起。更進(jìn)一步，企業(yè)可以使用這些虛擬技術(shù)來控制現(xiàn)實(shí)中的運(yùn)營。

通常來說，大多數(shù)港口當(dāng)局的工作內(nèi)容不是創(chuàng)建新的綠色港口或新港口，他們必須在規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)施方面與現(xiàn)有港口共存。

在3DEXPERIENCE 平臺上，港口可以通過現(xiàn)有 2D 繪圖或使用具備激光掃描能力的達(dá)索系統(tǒng)第三方合作伙伴來掃描港口現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，以創(chuàng)建現(xiàn)有港口的3D 虛擬孿生。點(diǎn)云或信息點(diǎn)對于 3DEXPERIENCE 平臺非常重要，用于在港口虛擬孿生中實(shí)現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)表達(dá)。

空間與資源優(yōu)化仿真

圖中展示的是虛擬資產(chǎn)，一旦港口有了這種虛擬孿生體驗(yàn)，包括多種資源優(yōu)化的模擬、陸側(cè)運(yùn)輸?shù)挠行Ч芾?，可以為港口運(yùn)營商和碼頭運(yùn)營商改善服務(wù)，有效利用城市港口的有限空間提供巨大的價(jià)值。

下面的視頻中展示的是混合模擬，結(jié)合了交通物流建模和離散事件模擬，用于陸側(cè)港口規(guī)劃和交通條件的演變，并引入了許多港口場景。

港口閉環(huán)內(nèi)部車輛以及進(jìn)入港口的外部車輛都很復(fù)雜，并且沒有明確定義的交通法規(guī)。模擬結(jié)果顯示，在DELMIA提供的決策支持系統(tǒng)中，港口運(yùn)營商實(shí)際可以評估多個(gè)港口場景以實(shí)現(xiàn)卓越港口運(yùn)營。并總結(jié)出管理港口流量的監(jiān)管政策，這是通過在虛擬孿生上使用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪M模型來定義未來的港口物流場景。

精益協(xié)同管理

精益協(xié)同對于提高運(yùn)營績效非常重要，這是港口治理的一個(gè)關(guān)鍵要素，也是港口生態(tài)系統(tǒng)中必須連接每個(gè)參與者的地方。船舶、集裝箱、隧道港口運(yùn)營商、跟蹤公司、物流公司都將使用港口大屏中簡單易用的3D 體驗(yàn)進(jìn)行連接，并作為一個(gè)同步生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行。3DEXPERIENCE平臺提供了交互式環(huán)境，模擬企業(yè)的自然會議，復(fù)制白板筆和便簽這種交互手段，允許任何人通過消除孤島來提高生產(chǎn)力。

從下面的視頻中可以看到，訪問遠(yuǎn)端內(nèi)容是非常容易的事情。包括將手動(dòng)加權(quán)引入數(shù)字平臺也是對數(shù)字技術(shù)的最佳利用。在3DEXPERIENCE平臺上，港口經(jīng)理、主管和操作員都可以使用這種精益原則來無縫協(xié)作，利用這些原則可以互動(dòng)、集思廣益、頭腦風(fēng)暴，討論可能出現(xiàn)的問題，縮小潛在更因分析的范圍，從而無縫跳轉(zhuǎn)到我們之前看到的3D 內(nèi)容。

類似的3D 模型在這里用于假設(shè)分析，港口企業(yè)可以使用此3D 內(nèi)容來使港口工人的健康狀況、安全組織以及起重機(jī)維護(hù)等情況可視化，并采用更安全的措施。這展示出協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施可以如何幫助港口公司提高運(yùn)營效率。

港口碼頭優(yōu)化

就整個(gè)港口和港口碼頭的優(yōu)化而言，完整的規(guī)劃和優(yōu)化通常包括根據(jù)船舶的可用性來確定、規(guī)劃特定船舶、起重機(jī)、AGV的碼頭順序。達(dá)索系統(tǒng)DELMIA QUINTIQ就包含了這樣的算法驅(qū)動(dòng)解決方案，可用于評估計(jì)劃選項(xiàng)并實(shí)時(shí)確定變更對 KPI 的影響， AGV 和起重機(jī)等資源的可見性，以及規(guī)劃和優(yōu)化利用率的能力，這些要素都是提升港口運(yùn)營績效的關(guān)鍵。

在DELMIA QUINTIQ中通過工具欄處理請求，由中央控制和指揮中心通過自動(dòng)化界面進(jìn)行處理。然后，規(guī)劃人員運(yùn)行一個(gè)自動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)，其中 80% 的規(guī)劃是通過 QUINTIQ 算法自動(dòng)完成的，這極大地減少了創(chuàng)建計(jì)劃所需的時(shí)間，同時(shí)提高了結(jié)果的質(zhì)量和圖形表示效果。

港口優(yōu)化的大屏上顯示的KPI包括：運(yùn)輸時(shí)間表、運(yùn)輸信息或運(yùn)輸系統(tǒng)的處理周期，甚至是起重機(jī)、AGV、勞動(dòng)力等資源的優(yōu)化，它們將被作為此集成規(guī)劃和優(yōu)化工具的一部分。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與執(zhí)行監(jiān)控

港口運(yùn)營正在朝著自動(dòng)化、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和執(zhí)行監(jiān)控的方面邁進(jìn)。利用虛擬孿生體驗(yàn)，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，港口運(yùn)營商可以監(jiān)控、分析 AGV 和起重機(jī)等資產(chǎn)性能，甚至碳排放輸出，作為港口可持續(xù)發(fā)展主題的一部分。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可用于監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)和狀況，在工作的同時(shí)檢測潛在的故障，這就是我們在上面看到的控制塔應(yīng)用程序，港口運(yùn)營商可以在虛擬的3D世界中有效監(jiān)控港口運(yùn)營的性能，整體設(shè)備的效率，甚至能源消耗。

上面的視頻中顯示了監(jiān)控整個(gè)航運(yùn)供應(yīng)鏈的人員、流程和資產(chǎn)的最佳方式。實(shí)時(shí)收集、分析數(shù)據(jù)的好處包括提升客戶體驗(yàn)、保障勞動(dòng)力需求、保障港口運(yùn)營的安全性、提升生產(chǎn)力、降低成本。同時(shí)使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，也作為虛擬孿生體驗(yàn)的一部分。具有虛擬孿生體驗(yàn)的未來港口可以在 3D 情境、信息技術(shù)和運(yùn)營技術(shù)（即 IT 和 OT）中進(jìn)行虛擬驗(yàn)證。這里的情境化發(fā)生在虛擬孿生體驗(yàn)上，它由系統(tǒng)建模、模擬分析、數(shù)據(jù)完整性支持，其中導(dǎo)入管理器可以為企業(yè)帶來實(shí)時(shí)體驗(yàn)，幫助定義未來港口的虛擬體驗(yàn)。

上圖是一個(gè)具體的智能創(chuàng)新的例子，這也是未來港口的一部分。NextLogic使用了DELMIA QUINTIQ優(yōu)化解決方案，為鹿特丹港內(nèi)的所有集裝箱駁船運(yùn)輸提供優(yōu)化服務(wù)。在業(yè)務(wù)價(jià)值方面，NextLogic使鹿特丹港能夠利用等待時(shí)間來增加吞吐量，提高容量利用率、準(zhǔn)時(shí)性。

在價(jià)值方面，上圖顯示了從整體技術(shù)解決方案循環(huán)回到 3DEXPERIENCE平臺最初的、改變游戲規(guī)則的功能，以及它們?nèi)绾螢闊o縫治理做出貢獻(xiàn)。這些都是3DEXPERIENCE平臺的關(guān)鍵價(jià)值。

3DEXPERIENCE平臺的開放性，對數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的支持，是標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性的關(guān)鍵，也是港口運(yùn)營穩(wěn)定的關(guān)鍵。這可以通過 3DEXPERIENCE 平臺、透明度和可見性來實(shí)現(xiàn)，這些已經(jīng)成為整個(gè)港口治理的重要組成部分。

3DEXPERIENCE平臺帶來的高效港口運(yùn)營，其標(biāo)志是提供可見性和透明度并利用決策支持自動(dòng)化。場景模擬以及預(yù)測分析幫助港口運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)了靈活性、高效率和盈利增長。

未來港口是一個(gè)旅程，虛擬孿生可以完成的事情很多。哪些先做？哪些后做？很多港口客戶會對數(shù)字加速未來港口旅程的排序提出諸如此類的問題。根據(jù)達(dá)索系統(tǒng)與多個(gè)行業(yè)和多個(gè)垂直領(lǐng)域合作的經(jīng)驗(yàn)，沒有硬性規(guī)定一定要按哪個(gè)特定的順序開始才好。最好的決定是通過既定的咨詢方法來抉擇。正如本文所展現(xiàn)的，通過價(jià)值咨詢方法，我們能夠得到對港口現(xiàn)狀更深入的了解，更好地定義利用虛擬孿生體驗(yàn)引入未來港口的旅程。