工業(yè)40與智慧港口建設培訓課件

工業(yè)4.0與智慧港口建設宓為建

上海海事大學SHANGHAIMARITIMEUNIVERSITY工業(yè)4.0與智慧港口建設宓為建上海海事大學SHANGHA工業(yè)4.0發(fā)展背景德國工業(yè)為什么一枝獨秀關鍵需求領域：《高科技戰(zhàn)略2020》（1）氣候/能源（2）保健/營養(yǎng)（3）交通（4）安全（5）通信？工業(yè)4.0發(fā)展背景德國工業(yè)為什么一枝獨秀關鍵需求領域：《高科時間復雜程度工業(yè)革命1.018世紀末1784工業(yè)革命2.020世紀初電力廣泛應用蒸汽機工業(yè)革命3.0電子、IT、工業(yè)機器人工業(yè)革命4.0信息物理系統(tǒng)高新技術發(fā)展的必然

工業(yè)4.0

工業(yè)互聯(lián)網

新硬件時代時間復雜程度工業(yè)革命1.018世紀末1784工業(yè)革命2.02智能化環(huán)境嵌入式計算機智能工廠智能手機智能卡90%的計算機都是嵌入式多個計算機：1個用戶1個計算機：1個用戶PC中央計算機1個計算機：多個用戶基于物聯(lián)網與服務的智能環(huán)境發(fā)展過程智能化環(huán)境嵌入式計算機智能工廠智能手機智能卡90%的計算機都工業(yè)4.0——從智慧工廠到智慧港口Industry4.0——德國高科技戰(zhàn)略計劃兩大主題：智慧工廠、智能生產智慧工廠重點研究智能化生產系統(tǒng)及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現（→智慧港口）智能生產主要涉及整個企業(yè)的生產物流管理、人機互動、3D打印以及增材制造等技術在工業(yè)生產過程中的應用等（→自主裝卸、智能服務）工業(yè)4.0——從智慧工廠到智慧港口Industry4.0—智慧港口的增值功能——面向供應鏈的服務服務庫硬件無關抽象服務硬件相關設備控制現場層智慧港口的增值功能服務庫硬件無關硬件相關現場層創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享-理念創(chuàng)新驅動下的可持續(xù)發(fā)展-模式更安全、更舒適、更環(huán)保、更高效-目標新業(yè)態(tài)轉型發(fā)展的要求創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享-理念創(chuàng)新驅動下的可持續(xù)發(fā)展-模中國制造2025推進“互聯(lián)網+”便捷交通、促進智能交通發(fā)展推進“互聯(lián)網+”行動的指導意見政治經濟的政策驅動公路水路交通運輸主要技術政策……中國制造2025推進“互聯(lián)網+”便捷交通、促進智能交通發(fā)展推國內外智慧港口的發(fā)展趨勢—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易服務國內外智慧港口的發(fā)展趨勢—新加坡3D港口多層碼頭布局綜合物流國內外智慧港口的發(fā)展趨勢1《智慧港口帶動未來貿易》2016我們必須意識到，港口企業(yè)已很難單純依靠碼頭裝卸服務謀求利潤增長。“智慧港口”是集互聯(lián)網、物聯(lián)網和碼頭自動化技術為一體的，多邊界屬性的，一個系統(tǒng)化大港口生態(tài)圈。它代表著未來港口的發(fā)展方向，孕育著新的機會和可能性。貿易便利化！國內外智慧港口的發(fā)展趨勢1《智慧港口帶動未來貿易》2016國內外智慧港口的發(fā)展趨勢2、智慧港口物流平臺通過智慧港口平臺建設，將碼頭生產作業(yè)與對外物流服務無縫對接，將海運集裝箱業(yè)務各個環(huán)節(jié)的信息資源實現充分匯聚和及時共享，使各個節(jié)點的業(yè)務協(xié)同運作成為可能，同時也滿足用戶對于信息完整、準確、及時和便捷地獲取需求（單一窗口）。一站式服務集裝箱智慧物流平臺功能框架業(yè)務辦理電子閘口信息更新信息驗證APP移動端接口交互信息儲存數據交互Web網頁端訂艙數據獲取集卡調度派單堆場掃碼提箱集裝箱數據采集電子進閘場位動態(tài)采集集裝箱箱號識別集裝箱驗殘視頻監(jiān)控/對講智能派位自動車牌識別自動抬桿司機接單小票打印信息查詢碼頭危品箱查詢碼頭箱狀態(tài)查詢司機備案查詢集卡備案查詢集卡派單信息查詢設備交接單信息查詢集裝箱物流動態(tài)查詢國內外智慧港口的發(fā)展趨勢2、智慧港口物流平臺通國內外智慧港口的發(fā)展趨勢3、中遠海運港口的新布局超過8500萬載重噸/114艘，排名世界第一；集裝箱船隊排名世界第四；全球集裝箱碼頭超過46個；泊位數超過190個；集裝箱吞吐量9000萬TEU，排名世界第二

全球化時代的船、港、貨：船舶是載體，港口是航運的中轉樞紐，貨物轉移的時空需求，是全球貿易賴以存在的根本。國內外智慧港口的發(fā)展趨勢3、中遠海運港口的新布局超過8500國內外智慧港口的發(fā)展趨勢4、港口運營的新愿景國內外智慧港口的發(fā)展趨勢4、港口運營的新愿景工業(yè)4.0——從智慧港口到智能裝卸示例：云平臺架構下危險貨物集裝箱安全監(jiān)管協(xié)同服務平臺分類管理、全程跟蹤、實時監(jiān)控、信息共享云平臺架構下基于知識的協(xié)同服務基于物聯(lián)網的可視化實時監(jiān)控集裝箱供應鏈安全監(jiān)管技術與系統(tǒng)工業(yè)4.0——從智慧港口到智能裝卸示例：云平臺架構下危險貨物傳統(tǒng)港口向智慧型港口的轉型應用和發(fā)展港口裝卸專業(yè)化、智能化技術：1、支持集裝箱碼頭向智能化方向發(fā)展，推廣應用碼頭生產組織營運仿真與預演技術，推廣以智能計劃與調度為核心的流程重組，推廣應用集裝箱碼頭自動化裝卸技術、集裝箱物流全程實時在線監(jiān)控技術。2、鼓勵大宗干散貨碼頭裝卸作業(yè)推廣應用智能化控制技術。鼓勵液體散貨碼頭推廣應用自動化裝卸技術。推廣應用港口裝卸輸送設備變頻驅動技術。

3、鼓勵應用單機設備安全保護和運行狀態(tài)智能監(jiān)測技術、基于自動控制系統(tǒng)數據的港口機械在線健康監(jiān)測技術。應用和發(fā)展港口作業(yè)管控一體化技術、港口柔性工藝技術。支持發(fā)展港口機械輕量化設計技術、控制能耗與排放設計技術、低耗料低污染低排放制造技術?，F代港口的發(fā)展方向是：1）建設智慧型港口系統(tǒng)2）傳統(tǒng)港口智能化改造傳統(tǒng)港口向智慧型港口的轉型應用和發(fā)展港口裝卸專業(yè)化、智能化技現代港口定義現代港口:是具有水陸聯(lián)運設備和條件，供船舶安全進出和停泊的運輸樞紐,是水陸交通的集結點，工農業(yè)產品和外貿進出口物資的集散地,也是國際物流全程運輸與國際貿易的服務中心和服務基地?，F代港口定義智慧港口定義以信息物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystems）為結構框架，通過高新技術的創(chuàng)新應用，使物流供給方和需求方共同融入集疏運一體化系統(tǒng)；極大提升港口及其相關物流園區(qū)對信息的綜合處理能力和對相關資源的優(yōu)化配置能力；智能監(jiān)管、智能服務、自動裝卸成為其主要呈現形式，并能為現代物流業(yè)提供高安全、高效率和高品質服務的一類新型港口。智慧港口（smartport）：智慧港口定義以信息物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalS智能商務物流園區(qū)代理鐵路海關稅收其他部門檢驗檢疫貨主公路金融保險機構船公司智能政務自主裝卸智能管理智慧港口功能構成智能商務物流園區(qū)代理鐵路海關稅收其他部門檢驗檢疫貨主公路金融智能泊位調度智能堆場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)設備智能監(jiān)管區(qū)域智能監(jiān)管電子商務平臺（合約）智能船舶管理海水霧化抑塵智能商務智能閘口智能堆場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：火車運輸汽車運輸船只靠泊船只離港以干散貨出口為例船舶運輸進閘口堆料作業(yè)面簽合同入庫船舶手續(xù)申報裝船作業(yè)取料作業(yè)人工泊位調度人工設備維護人工安全巡視人工貨物監(jiān)管智能泊位調度智能堆場管理智能閘口自主裝船作業(yè)自主取料作業(yè)堆料智慧港口主要形態(tài)特征全面感知是所有深層次智能化應用的基礎，智能監(jiān)測的結果是現場數據的全面數字化。包括現場物聯(lián)網、遠程傳輸網絡以及數據集成管理（篩選、質量控制、標準化和數據整合）。一，全面感知智慧港口主要形態(tài)特征全面感知是所有深層次智能化應用的基礎，智智慧港口主要形態(tài)特征

智能決策是在基礎決策信息感知收集的基礎上，明確決策目標及約束條件，對復雜計劃、調度等問題快速做出有效決策。二，智能決策智慧港口主要形態(tài)特征智能決策是在基礎決策信息感知收智慧港口主要形態(tài)特征自主裝卸是在智能決策基礎上，設備自主識別確定裝卸對象、作業(yè)目標，并安全、高效、自動完成作業(yè)任務。三，自主裝卸搬運智慧港口主要形態(tài)特征自主裝卸是在智能決策基礎上，設備自主識別智慧港口主要形態(tài)特征

全程參與，即是通過云計算、移動互聯(lián)網技術的應用，使港口相關方可以隨時隨地利用多種終端設備，全面融入統(tǒng)一云平臺。通過廣泛聯(lián)系，深入交互，使港口綜合信息平臺能最大限度優(yōu)化整合多方需求與供給，使各方需求得到即時響應。四，全程參與智慧港口主要形態(tài)特征全程參與，即是通過云計算、移動互聯(lián)網智慧港口主要形態(tài)特征港口可持續(xù)創(chuàng)新是通過港口相關方的廣泛參與和深入交互，通過港口管理者與智能信息系統(tǒng)的人機交互，智能信息系統(tǒng)的自主學習，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。五，持續(xù)創(chuàng)新智慧港口主要形態(tài)特征港口可持續(xù)創(chuàng)新是通過港口相關方的廣泛參與智慧港口主要技術支撐一、物聯(lián)網技術物聯(lián)網(InternetofThings)，指的是將各種信息傳感設備，如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置與互聯(lián)網結合起來而形成的一個巨大網絡。港口應用：貨物電子標簽智慧港口主要技術支撐一、物聯(lián)網技術物聯(lián)網(Internet智慧港口主要技術支撐二、移動互聯(lián)網技術移動互聯(lián)網(MobileInternet,簡稱MI)是一種通過智能移動終端，采用移動無線通信方式獲取業(yè)務和服務的新興業(yè)態(tài)，包含終端、軟件和應用三個層面。從信息獲取到基于信息的服務港口應用：移動智能終端應用智慧港口主要技術支撐二、移動互聯(lián)網技術移動互聯(lián)網(Mobil智慧港口主要技術支撐三、云計算技術云計算（CloudComputing），是一種基于互聯(lián)網的應用與服務方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計算機和其他設備。港口應用：港口云計算中心智慧港口主要技術支撐三、云計算技術云計算（CloudCom智慧港口主要技術支撐四、大數據技術大數據（Bigdata），或稱巨量數據、海量數據、大資料，指的是所涉及的數據量規(guī)模巨大到無法通過人工，在合理時間內整理成為人類所能解讀的信息。必須借由計算機對數據進行統(tǒng)計、比對、解析方能得出客觀結果大數據推動全球物流業(yè)進入新紀元港口應用：智能監(jiān)管、智能商務、智能服務智慧港口主要技術支撐四、大數據技術大數據（Bigdata）智慧港口主要技術支撐五、人工智能技術人工智能（ArtificialIntelligence,AI）也稱為機器智能，是計算機科學的一個分支，主要研究應用人工方法和技術，模仿、延伸和擴展人的智能，實現機器智能。人工智能應用領域廣泛，涉及問題求解、深度學習、專家系統(tǒng)、模式識別、機器人學等領域。港口應用：智能計劃與調度智慧港口主要技術支撐五、人工智能技術人工智能（Artific智慧港口主要技術支撐六、系統(tǒng)仿真與預演技術系統(tǒng)仿真是一門研究系統(tǒng)建模與仿真理論、方法、技術及應用的綜合性科學技術。預演技術是對具體生產作業(yè)過程的整體性動態(tài)描述。港口應用：碼頭生產預演智慧港口主要技術支撐六、系統(tǒng)仿真與預演技術系統(tǒng)智慧港口主要技術支撐七、虛擬現實（VR）與增強現實(AR)

虛擬現實（VR）是綜合利用計算機圖形系統(tǒng)和各種現實及控制等接口設備，生成可交互的三維環(huán)境，并能提供沉浸感覺的技術。增強現實（AR）是通過設備識別判斷將虛擬信息疊加在以識別物為基準的某個位置，并顯示在設備屏幕上，可實時交互虛擬信息，實現虛實結合、實時交互。危貨堆場監(jiān)控及應急處置智慧港口主要技術支撐七、虛擬現實（VR）與增強現實(AR)智慧港口主要技術支撐八、設備智能診斷與評估（智能運維）

設備智能診斷與評估就是通過網絡與專家知識對人與設備的狀態(tài)進行監(jiān)測，判斷其是否正常，當出現異常時分析其產生的原因、部位和嚴重程度，并預報其發(fā)展趨勢。

港口應用：設備遠程監(jiān)控智慧港口主要技術支撐八、設備智能診斷與評估（智能運維）智慧港口主要技術支撐九、裝卸機器視覺與自主控制裝卸機器視覺是通過非接觸的傳感器自動地接收和處理一個真實物體的圖像，獲得裝卸所需信息；自主控制則實現在此基礎上的信息處理、決策和自動裝卸控制。裝卸過程智能識別與自主控制智慧港口主要技術支撐九、裝卸機器視覺與自主控制智慧港口主要技術支撐十、港口綠色能源系統(tǒng)港口綠色能源系統(tǒng)主要是引導港口運營的各個環(huán)節(jié)實現零排放、零污染和能源的高效、綜合利用。港口綠色能源與高效利用規(guī)劃節(jié)能模型港口設備配置子系統(tǒng)港口物流規(guī)劃子系統(tǒng)港口節(jié)能規(guī)劃方案概念開發(fā)理論（CDT）規(guī)劃節(jié)能模塊港口節(jié)能營運系統(tǒng)港口智能調度子系統(tǒng)港口智能計劃子系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)協(xié)同節(jié)能全能體技術（HOLON）營