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        交通大數(shù)據(jù)環(huán)境下的集裝箱業(yè)務(wù)應(yīng)用研究

        2023-11-14 20:57:26蘆志英嚴(yán)妍吳慶巖
        運(yùn)輸經(jīng)理世界 2023年20期
        關(guān)鍵詞:集裝箱碼頭港口

        蘆志英、嚴(yán)妍、吳慶巖

        (1.桂林電子科技大學(xué)建筑與交通工程學(xué)院,廣西 桂林 541004;2.桂林電子科技大學(xué)基建處,廣西 桂林 541004)

        0 引言

        集裝箱運(yùn)輸是指將貨物集合組裝至集裝箱運(yùn)輸單元后,運(yùn)用大型載運(yùn)、裝卸工具完成集裝箱及其內(nèi)部貨物的運(yùn)輸任務(wù)、裝卸搬運(yùn)作業(yè)的一種運(yùn)輸方式,是實(shí)現(xiàn)貨物運(yùn)輸“門(mén)到門(mén)”服務(wù)的重要手段。當(dāng)前,集裝箱運(yùn)輸由單一種運(yùn)輸方式發(fā)展到多式聯(lián)運(yùn),由國(guó)內(nèi)聯(lián)運(yùn)發(fā)展到國(guó)際聯(lián)運(yùn),充分展現(xiàn)出其優(yōu)越性。在集裝箱多式聯(lián)運(yùn)中,由各相關(guān)負(fù)責(zé)部門(mén)相互配合、協(xié)力完成運(yùn)輸全過(guò)程。其中,集裝箱港口是集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)。近年來(lái),我國(guó)集裝箱港口吞吐量總體上處于穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),為應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的集裝箱作業(yè)需求,需要高效利用碼頭的資源設(shè)施,提高集裝箱中轉(zhuǎn)作業(yè)水平。

        交通運(yùn)輸部印發(fā)的《推進(jìn)綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要(2020—2025 年)》中指出,要以數(shù)據(jù)資源賦能交通發(fā)展,推動(dòng)大數(shù)據(jù)與綜合交通運(yùn)輸深度融合,有效構(gòu)建綜合交通大數(shù)據(jù)中心體系,為加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)提供有力支撐[1]。該綱要說(shuō)明,數(shù)據(jù)賦能交通運(yùn)輸快速發(fā)展的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。港口企業(yè)和相關(guān)運(yùn)輸企業(yè)借助大數(shù)據(jù)提取集裝箱多式聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵信息,可使相關(guān)業(yè)務(wù)流程更加智能化和透明化,有利于提高集裝箱運(yùn)營(yíng)管理能力,優(yōu)化資源配置,節(jié)約人力及車(chē)輛運(yùn)營(yíng)成本,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,推動(dòng)集裝箱業(yè)務(wù)快速發(fā)展,提高集裝箱多式聯(lián)運(yùn)在物流行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

        1 大數(shù)據(jù)概述

        大數(shù)據(jù)(big data)或稱(chēng)巨量資料,指的是所涉及的資料量規(guī)模巨大到無(wú)法通過(guò)目前主流軟件工具,在合理時(shí)間內(nèi)達(dá)到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策、具有參考價(jià)值的資訊。IBM 提出大數(shù)據(jù)包括大量(Volume)、高速(Velocity)、多樣(Variety)、低價(jià)值密度(Value)、真實(shí)性(Veracity)等“5V”特點(diǎn)。研究機(jī)構(gòu)Gartner 將大數(shù)據(jù)定義為這樣的一種信息資產(chǎn)——需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來(lái)適應(yīng)海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。麥肯錫則將大數(shù)據(jù)定義為一種規(guī)模大到在獲取、存儲(chǔ)、管理、分析方面大大超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具能力范圍,具有海量規(guī)模、快速流轉(zhuǎn)、多樣類(lèi)型和低價(jià)值密度等特點(diǎn)的一類(lèi)數(shù)據(jù)集合。

        總體來(lái)看,大數(shù)據(jù)真正的意義在于通過(guò)對(duì)這些“大”數(shù)據(jù)的快速、高效處理,為重要決策提供支持。因此,從某種意義上來(lái)說(shuō),運(yùn)用大數(shù)據(jù)為企業(yè)運(yùn)營(yíng)提供支持的關(guān)鍵,在于提高對(duì)數(shù)據(jù)的“加工能力”,將低價(jià)值密度的數(shù)據(jù)“增值”。提升大數(shù)據(jù)的“價(jià)值”,比獲得更大量的數(shù)據(jù)更重要。對(duì)集裝箱多式聯(lián)運(yùn)企業(yè)而言,對(duì)所獲取的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理,以供運(yùn)營(yíng)決策參考,是提升自身核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。

        2 集裝箱多式聯(lián)運(yùn)

        眾所周知,海運(yùn)承擔(dān)了全球90%以上的貨物運(yùn)輸量,集裝箱海運(yùn)是集裝箱多式聯(lián)運(yùn)流轉(zhuǎn)過(guò)程體系的重要組成部分,集裝箱港口是集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)。為提高集裝箱中轉(zhuǎn)作業(yè)水平,諸多港口堆場(chǎng)調(diào)度作業(yè)中應(yīng)用了GPS 和GPRS 技術(shù);港口設(shè)備的實(shí)時(shí)安全監(jiān)控領(lǐng)域廣泛使用光纖傳感技術(shù);一些港口開(kāi)始嘗試在港口生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)能使集裝箱碼頭變得越來(lái)越“聰明”[2]。

        公路集裝箱運(yùn)輸是鐵路車(chē)站、港口和機(jī)場(chǎng)集散物資的重要手段,是集裝箱多式聯(lián)運(yùn)“門(mén)到門(mén)”不可缺少的重要組成部分。據(jù)調(diào)查,我國(guó)公路集裝箱運(yùn)輸過(guò)程中車(chē)輛平均空載率約為37%。究其原因在于在公路集裝箱運(yùn)輸貨源組織過(guò)程中,普遍存在分散化和無(wú)序化等不合理現(xiàn)象。分析集卡車(chē)隊(duì)運(yùn)行大數(shù)據(jù),有助于暢通公路集裝箱運(yùn)輸信息交互,提升集卡車(chē)隊(duì)的綜合利用率。鴨嘴獸公司的“國(guó)際集裝箱道路運(yùn)輸企業(yè)大數(shù)據(jù)中心”建設(shè),有助于推進(jìn)公路集裝箱數(shù)字化服務(wù)高地的形成。

        向空運(yùn)發(fā)展是集裝箱多式聯(lián)運(yùn)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。然而,由于受到飛機(jī)艙位的限制,除了在大型飛機(jī)的貨艙中可使用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱,普通飛機(jī)中可使用的箱形均為非標(biāo)準(zhǔn)集裝箱,這給航空業(yè)開(kāi)展集裝箱多式聯(lián)運(yùn)帶來(lái)了困難。因此,在航空業(yè)開(kāi)展集裝箱運(yùn)輸,需要開(kāi)發(fā)適用的全套設(shè)施設(shè)備及組織機(jī)構(gòu)等[3]。

        3 大數(shù)據(jù)在集裝箱領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用

        大數(shù)據(jù)技術(shù)在集裝箱運(yùn)輸領(lǐng)域有許多發(fā)明專(zhuān)利,有力地促進(jìn)了集裝箱業(yè)務(wù)的高效發(fā)展。如劉瑞等[4]發(fā)明了一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)可軌跡定位的新型集裝箱,包括集裝箱本體、支撐塊和移動(dòng)單元。支撐塊固接在集裝箱體的底部;移動(dòng)單元設(shè)置在集裝箱體的側(cè)壁;移動(dòng)單元包括矩形塊、滾輪、限位塊和一號(hào)桿。借助移動(dòng)單元,可將集裝箱體移動(dòng)到指定位置,然后進(jìn)行裝貨。張士和[5]發(fā)明了一種基于大數(shù)據(jù)與區(qū)塊鏈的集裝箱運(yùn)輸模式。運(yùn)輸過(guò)程主要包括以下步驟:其一,收集港口船公司與工廠間的集裝箱進(jìn)出口業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);其二,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及區(qū)塊鏈為運(yùn)輸方匹配出最佳的業(yè)務(wù)三方運(yùn)輸模式。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析,將每一條獨(dú)立的、呆板的貨源信息優(yōu)化設(shè)計(jì)成最佳的運(yùn)輸方案,賦予集裝箱運(yùn)輸新含義,通過(guò)三方匹配運(yùn)輸業(yè)務(wù),能夠有效避免運(yùn)輸方運(yùn)輸工具空載的現(xiàn)象,而且對(duì)運(yùn)輸鏈上的各個(gè)運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)均能起到積極作用,實(shí)現(xiàn)共贏。唐樹(shù)華[6]等設(shè)計(jì)了一種基于大數(shù)據(jù)的集裝箱運(yùn)輸管理系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化集裝箱的裝卸方式、改變集裝箱的形態(tài)等方式,提高集裝箱運(yùn)輸效率。前述方式的成果體現(xiàn)在以下兩個(gè)專(zhuān)利中:“一種集裝箱用箱式高效率裝卸裝置”(CN211110883U)設(shè)計(jì)了一種新的集裝箱裝卸裝置,通過(guò)該裝置的使用可有效加快集裝箱的裝卸速度、方便集裝箱的使用;“雙拼集裝箱飛翼柜”(CN213139920U)則設(shè)計(jì)了一種雙拼集裝箱飛翼柜,方便將兩個(gè)集裝箱柜拼接在一起。

        目前,有許多基于大數(shù)據(jù)的人工智能預(yù)測(cè)模型,如深度學(xué)習(xí)模型,能使集裝箱運(yùn)輸更加高效。參數(shù)越多,模型學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)量便越多,泛化能力便越強(qiáng)。

        準(zhǔn)確預(yù)測(cè)貨車(chē)到達(dá)集裝箱碼頭的時(shí)間,是一項(xiàng)關(guān)鍵但復(fù)雜的工作。有學(xué)者提出了一種結(jié)合門(mén)控循環(huán)單元(GRU)和全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FCNN)的深度學(xué)習(xí)模型,利用融合技術(shù)對(duì)貨車(chē)日抵港量進(jìn)行預(yù)測(cè)[7]。該模型能有效分析序列和截面數(shù)據(jù)集。該模型的優(yōu)勢(shì)在于能將影響交通量的新參數(shù),如船舶相關(guān)信息、到達(dá)工作日和天氣條件,納入卡車(chē)到達(dá)的長(zhǎng)時(shí)間序列。采用我國(guó)南方某領(lǐng)先集裝箱港口的真實(shí)大數(shù)據(jù),測(cè)試模型性能,測(cè)試結(jié)果對(duì)指導(dǎo)港口交通管理有重要意義。該測(cè)試結(jié)果揭示了特定船舶出口集裝箱到達(dá)與集裝箱堆場(chǎng)(CY)關(guān)閉時(shí)間的關(guān)系,且該模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率較已有模型的準(zhǔn)確提高了20%以上,能更真實(shí)地反映現(xiàn)實(shí)情況。

        堆場(chǎng)作為集裝箱碼頭的重要子系統(tǒng),提升其作業(yè)效率有利于提高集裝箱碼頭的服務(wù)水平。其中集裝箱堆場(chǎng)空間的合理分配是提升集裝箱港口效率的關(guān)鍵之一,對(duì)于降低碼頭的運(yùn)營(yíng)成本、促進(jìn)港口物流的發(fā)展有重要意義。羅鐘元等[8]從數(shù)據(jù)角度出發(fā),利用大數(shù)據(jù)技術(shù)預(yù)測(cè)出口集裝箱到達(dá)堆場(chǎng)的時(shí)間,進(jìn)而為集裝箱空間分配策略提供數(shù)據(jù)支撐。采用2019 年某碼頭生產(chǎn)數(shù)據(jù)集中的堆場(chǎng)收箱數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行清洗和預(yù)處理后,使用決策樹(shù)回歸、隨機(jī)森林回歸和k近鄰回歸模型建立集裝箱到達(dá)堆場(chǎng)時(shí)間的預(yù)測(cè)模型。其中隨機(jī)森林回歸模型在擬合精度和誤差上較決策樹(shù)回歸和k 近鄰回歸模型表現(xiàn)更佳,其擬合度為0.799,RMSE 為1.8。對(duì)模型分析后,得出影響集裝箱到達(dá)堆場(chǎng)時(shí)間的主要影響因素有所屬船ID、總重、卸貨港和進(jìn)港月份。

        連峰等[9]基于大數(shù)據(jù)挖掘的方法估算了鐵路車(chē)站間OD 客流,調(diào)查分析了鐵路乘客對(duì)高鐵和普鐵的選擇偏好,確定了高鐵開(kāi)通后普鐵線路客運(yùn)的供需關(guān)系與均衡性,把普鐵線路上的客流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的旅客列車(chē)列數(shù),以此計(jì)量各普鐵路段的通過(guò)能力;評(píng)估各普鐵路段的總通過(guò)能力,基于扣除系數(shù)法計(jì)算普鐵各路段剩余的貨運(yùn)能力,并進(jìn)一步在普鐵線網(wǎng)上根據(jù)集裝箱進(jìn)港量確定集裝箱班列樞紐站的候選集;將候選樞紐站的班列發(fā)車(chē)頻率作為離散的內(nèi)生變量,基于現(xiàn)實(shí)中的干線公路網(wǎng)絡(luò)和普鐵網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建樞紐站選址和發(fā)班頻率優(yōu)化模型,并通過(guò)求解模型確定集裝箱鐵路集港服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo);以上海港和寧波港及其腹地為案例進(jìn)行數(shù)值分析。計(jì)算結(jié)果表明:在案例空間范圍內(nèi)的普鐵運(yùn)輸線上,日均通過(guò)能力最小為79列,最大為137 列:基于普鐵各路段剩余的貨運(yùn)能力,計(jì)算得出各集裝箱班列樞紐站的日均發(fā)班頻率最小為6 列,最大為19 列;由計(jì)算得到的普鐵路段上的流量可以看出,鐵路運(yùn)送到上海港和寧波港的日均集裝箱量分別為13677、12094TEU,分別占2 個(gè)港口日均到達(dá)總量的25%和33%,相比以前5%~7%的占比,有大幅度增加。

        隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的不斷推進(jìn),國(guó)際集裝箱港口吞吐量穩(wěn)步上揚(yáng)。與此同時(shí),勞動(dòng)力資源匱乏加劇,勞動(dòng)力成本不斷上漲,集裝箱碼頭運(yùn)營(yíng)壓力加劇。為此,需要推動(dòng)集裝箱碼頭自動(dòng)化,以提高碼頭裝卸作業(yè)效率與效益。大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷成熟為集裝箱碼頭自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)提供了技術(shù)支撐;集裝箱碼頭作業(yè)所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)則為大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用提供了現(xiàn)實(shí)可能。

        段宗貝[10]基于廈門(mén)遠(yuǎn)海自動(dòng)化碼頭生產(chǎn)作業(yè)的實(shí)際情況,對(duì)自動(dòng)化碼頭作業(yè)過(guò)程的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行分析,在借鑒國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)評(píng)價(jià)模式以及分析自動(dòng)化碼頭作業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)碼頭運(yùn)營(yíng)優(yōu)化綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,提出基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的碼頭作業(yè)優(yōu)化配置策略。

        目前,大部分集裝箱碼頭采用碼頭生產(chǎn)系統(tǒng)及其接口程序作為主要的作業(yè)評(píng)估手段。然而,這種評(píng)估手段只能對(duì)系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理、分析,并不能真實(shí)、全面地挖掘出集裝箱碼頭作業(yè)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題,更不能在企業(yè)的成本管理中發(fā)揮作用。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中,經(jīng)驗(yàn)主義對(duì)操作決策起主導(dǎo)作用,缺少碼頭作業(yè)分析系統(tǒng)對(duì)投入的機(jī)械設(shè)備、人力成本等因素的綜合分析,因而難以提高船舶作業(yè)效率。因此,有必要構(gòu)建船舶作業(yè)評(píng)估及成本管理系統(tǒng),細(xì)化分析作業(yè)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵數(shù)據(jù),合理配置機(jī)械設(shè)備,優(yōu)化業(yè)務(wù)流程和裝卸工藝,達(dá)到機(jī)械、人力、效率和利潤(rùn)的最佳平衡點(diǎn),實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的粗放管理向精細(xì)化管理的轉(zhuǎn)變,更加深刻、直觀地反映集裝箱碼頭整體生產(chǎn)情況?;诖髷?shù)據(jù)技術(shù)的碼頭作業(yè)評(píng)估與成本管理系統(tǒng),能夠通過(guò)對(duì)碼頭關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)數(shù)據(jù)的提取、整理、分析等相關(guān)操作,量化反映碼頭生產(chǎn)組織過(guò)程和作業(yè)效率,實(shí)現(xiàn)港口高效、高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。

        自2008 年以來(lái),面對(duì)復(fù)雜的市場(chǎng)形勢(shì)和同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的雙重壓力,利用現(xiàn)有設(shè)備并結(jié)合信息數(shù)據(jù)采集及分析手段不斷突破創(chuàng)新,已經(jīng)成為碼頭提升自身競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。楊志新[11]提出一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)協(xié)同的多主體模型,針對(duì)集裝箱船舶作業(yè)評(píng)估及成本管理問(wèn)題進(jìn)行分析,結(jié)合作業(yè)評(píng)估與成本管理的重要影響因素,將系統(tǒng)與相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析手段相結(jié)合后應(yīng)用到碼頭生產(chǎn)作業(yè)中。該模型所構(gòu)建的集裝箱船舶作業(yè)評(píng)估及成本管理系統(tǒng),在降低港口物流作業(yè)成本、實(shí)現(xiàn)碼頭與客戶的互饋互動(dòng)、提高碼頭核心競(jìng)爭(zhēng)力等方面起到了積極作用。

        4 結(jié)語(yǔ)

        大數(shù)據(jù)技術(shù)在集裝箱海陸空運(yùn)輸領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,為集裝箱多式聯(lián)運(yùn)實(shí)現(xiàn)高度集約化提供了無(wú)限可能,對(duì)推動(dòng)集裝箱碼頭全面智能化、陸??占b箱運(yùn)輸現(xiàn)代化及建設(shè)現(xiàn)代化發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展有重要意義。相關(guān)部門(mén)和單位要抓住歷史機(jī)遇,加快引進(jìn)吸收、開(kāi)發(fā)創(chuàng)新、集成改進(jìn)的步伐,力爭(zhēng)在集裝箱多式聯(lián)運(yùn)領(lǐng)域取得以大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)新突破,促進(jìn)集裝箱多式聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù)更加優(yōu)質(zhì)高效,提高自身的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

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