给宁波舟山港装上“智慧大脑”

采写|郭娟

交通领域，集装箱码头的生产要素非常复杂，试举一例：

一辆货船驶入码头，按照预先的“排班”，它要先找到泊位停靠，随后就有RTG（橡胶轮胎门式起重机）将货船上的集装箱卸下，直至所有集装箱被RTG移动到合适的“堆场”（集装箱堆放的地方），空船离开。

另一边，等候在码头外的集卡（集装箱卡车）在同步得知货物达港后，无感通过码头闸口（类似自驾车过收费站），依据集装箱的定位，沿着规划好的路径取货。另外，堆场里存放的集装箱，有整齐码放五层的，也有只放二、三、四层的，集卡开进堆场，目标集装箱放在最底下，如果堆放位置没能恰到好处，又增加“翻箱率”的问题……

港口作业的复杂性，需要各要素高度协同，否则会乱做一锅粥，尤其是在丰水期，货多船多集卡多，协同起来问题更复杂，因此，港口管理者历来重视运用信息技术手段来辅助管理，以提升运作效率。

当自研的“大脑”不够聪明

宁波舟山港股份有限公司（下文简称“宁波舟山港”），是浙江省沿海港口的运营主体，目前主要负责宁波舟山港、温州港、嘉兴港、台州港及义乌陆港的港口运营管理。2021年，宁波舟山港货物吞吐量12.24亿吨，连续13年位居全球第一，因此被称为“全球第一港”。【1】

取得这样成绩的背后，与宁波舟山港“数字强港”的战略分不开，长期以来，它以数字化转型作为港口发展的主要引擎。数字化转型对于港口而言意义重大，不仅是由于港口生产要素过于复杂而产生的自发行为，同时，数字化转型也参与构建了现代化港口核心竞争力的硬实力。

这也与我国的经济转型大方向一致，例如在我国，党的十九大就提出，“要推动互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合”，“建设网络强国、数字中国、智慧社会”。港口的数字化转型，数字化在港口经济转型升级中处于引擎地位。【2】

“当前，港口经济竞争力已不仅仅是‘以量取胜’，更多地取决于运营的高效、生态圈的活力和对外开放的程度，而这些，从技术支撑而言，在一定程度上取决于其数字化建设水平”，浙江省海港投资运营集团、宁波舟山港集团党委书记、董事长毛建宏撰文指出。【3】

“对一个码头来说，核心竞争力在于它的枢纽位置，地理位置优越性，属于客观因素，不能改变”，阿里云首席架构师李飞分析，“从主观上，能够保证作业效率不断提升，确保大型船舶公司与港口达成长期合作，也能巩固它的枢纽位置，从这个角度来说，宁波舟山港过去十年研发的这套自主可控的系统，功不可没。”

李飞提及的“十年研发、自主可控”的系统，也叫TOS，它是“码头操作系统”的英文缩写，又被称为“码头大脑”，为整个港口有序运转最核心的信息系统。宁波舟山港走了一条先用别人的TOS，而后用自研TOS替换的道路，这是为什么呢？

据了解，宁波舟山港早期使用的TOS，为美国Navis公司提供，这家公司位于美国加尼福利亚州，成立于1988 年，是全球首家提供自动化集装箱码头管理系统的公司。

但Navis至今没在中国内陆地区设立据点，主要的办公室多位于美国和欧洲，离内地最近的办公室在中国香港。这意味着，它没有实时保障的本土化团队，为一种异地运维模式，一旦发生宕机，沟通协调成本较高，码头生产也随之受到影响。【4】

另外，由于Navis起步早，积累了这个领域的先进技术，随着服务对象的增多，也让其拥有了全球港口大量的数据库，但反过来看，这也给信息安全埋下隐患，“美国这家供应商实时可以登录它所服务的集装箱码头的核心系统去做调试和查看数据”，李飞透露。

如果将信息系统比作“鞋”，适不适合，只有作为使用企业的“脚”知道。总之，宁波舟山港通过自主研发的TOS系统，在后来也很好地支撑了它的发展，也实现了软件的自主可控，但到了2019年的时候，他们还是发现了“天花板”。

“天花板”表现在，港口的自研“大脑”是有了，但不够“聪明”（智慧）——由于缺少算法规划，一个作业的执行，需要人工输入指令，而算法最大的价值就在于替代人工、解放人力和提高效率；另外，跑在各条线的数据由于指标没统一，导致做一个简单的报表，都需要数据人员进行“临时取数”……

这些不足的根源在于，这套系统的参与者，都是懂业务的港口人，他们实现了将港口的作业业务流程通过软件固化下来，然而，这个团队缺乏算法工程师、数据科学家，而要让“大脑”变得更智能，则更依赖于大数据和算法的运用。

2019年左右的宁波舟山港，急于解决这个核心问题。

与阿里云的“双向奔赴”

2020年底，一场会议在宁波梅山港的某宾馆举行，主办方为宁波舟山港，参会方则有国内比较知名的港口解决方案提供商、专业高校以及互联网公司。

显然，这场为期四十天的闭门会议，宁波舟山港是奔着寻到更合适的合作伙伴而来，其中一个实力雄厚的软件厂商带来了“全自动化码头”的解决方案让人眼前一亮，最终却因不符合宁波舟山港的战略规划而被淘汰。

国内，以青岛港、上海连山港为代表的港口实现了“全自动集装箱码头”而被广泛关注，“全自动”意味着作业场所无人化，由数字信号来控制集装箱的装卸和搬运存储，在运营效率上带来质的提升。

但在业界，全自动码头又被称为“贵族码头”，至今没能推广开来，而只有少数几个大港口在使用，这是因为，全自动码头的技术含量极高，需要进行大量的技术积累，包括工艺上、装备上以及本身的控制技术，都很难一蹴而就，只有财力十分雄厚的港口才能负担得起。【5】

宁波舟山港结合自身情况，综合评估后也发现，全自动码头前期投入成本巨大，后续回收成本的压力更大，另外，这种模式的运营成本也属于高投入。此外，舟山宁波港旗下的五个港口，有大港，也有小港，且前期已经实现了车辆通道无人化、远程智能理货等功能，也就是它在自动化、无人化上已经有先期投入。

所以，宁波舟山港最终把侧重点放在改变现有码头的瓶颈和不足上，这个思路好比“旧房翻新”，而“全自动化码头方案”则代表了推倒重来，也意味着成本压力和时间的再次投入。

阿里云是这场选型会议中互联网公司的代表，四十天的闭门会议，经过反复论证，阿里云拿出一套关于宁波舟山港的“顶层设计方案”，其中最为核心的部分便是“港口大脑”，在这份方案中，“港口大脑”有一个正式的名称——“智能云调度平台”，正是这个核心部分打动了宁波舟山港。

李飞回忆，2019年的时候阿里云与宁波舟山港也有零星接触，当时他和团队就有一个判断，港口是全球贸易非常关键的节点和枢纽，它要和国际非常大的船舶公司合作，业务也很复杂，“也就是说，港口的业务决定了它的信息化系统建设应该比较完善。”

“如果阿里云去接手这个项目的话，宁波舟山港已经有了不错的基础数据”，李飞分析，“只是这些数据散落在不同的地方，他们之间的逻辑关系没有形成一个比较好的映射，我们去做的事情，就是让它现有的、通过感知获取的数据得到更好的治理。”

另外，算法人才也是宁波舟山港的技术团队所缺乏的，到了人工智能大行其道的今天，“算法最大的价值和意义是进一步替代人工”。假如要调度一辆集卡从A点到B点取货，如果没有算法，控制员会输入相应指令到操作系统里，实现调度；但如果使用算法，在预先设计好的算法路线中，这些操作完全由机器替代，解放了人力，还让作业现场的调度做到7乘以24小时不休班，也叫“指间不空”。

总之，阿里云的大数据和算法能力，正好补足宁波舟山港此前自研TOS系统不够“聪明”的短板，双方的合作，算是一拍而合。

互联网经验赋能智慧港口建设

数据和算法，好比一对孪生兄弟，阿里云为宁波舟山港设计的“智能云调度平台”，是根据港口的实际情况，挖掘它现有资源的能力，以达到最大化释放港口业务价值的目的。

这个平台立足于港口全局，实现各作业要素全天候、全时候的运作。李飞透露，此前，宁波舟山港也试着和某些高校联手尝试全局设计，但都体现在点线面上的效果，因为要做全局设计，首先需要整合和梳理各种数据，仅仅这个数据处理能力，就是一个不低的门槛。

在阿里云刚入场初期，就发现，跑在各系统里的数据指标不统一，这样带来的后果，就是当需要数据支撑业务的时候，需要数据工程师在系统里“临时取数”，这在无形中增加了他们的工作量。因为取数是企业运营的一个基础，为了维持企业正常运转，再小的企业也需要做出四张报表：利润表、资产负债表、现金流量表及所有者权益变动表，如果企业要做营销，还必须通过取数来做营销分析、监控和评估，诸如此类太多了。【6】

“所以，我们建这个智能调度平台，从一开始就定了一个基调，一定要实现数据业务输入的标准化和服务化的目标”，经过一段时间的梳理，阿里云将宁波舟山港的数据，梳理出一条主数据线，然后构建了数据中台和数据仓库这样一个整体架构，形成各种主题库和专题库，主要面向车船厢设备和人这几个层面。这样设计的结果，让数据的抽取变得便于操作，业务人员都能上手，而不必每次提取数据都需要经数据科学家。

阿里云的数据处理能力，应该是经历过自身业务的“极限锤炼”，每年的电商大促、以及它在交通、智慧城市等领域的技术应用，都积累了相应的经验，采访中，李飞透露，阿里云的方案能够说服宁波舟山港，是把之前对于智慧城市的一些实际案例搬出来作为例子。

例如在城市领域，阿里云有TOCC（交通运行检测调度中心）的建设经验，它是对一个城市内部的各种资源的管理和调度，并结合各种落地案例，在“优化调度的项目中，已经沉淀出来一个产品，叫做‘运筹优化工具包’，既有落地时团队磨合，也预先有方法论。

另外，基于海量数据的算法模型，也是阿里云身上互联网的经验落地到港口管理的应用中，例如，调动集卡去堆场的场景，和网约车的场景很相近，另外，“饿了么快递的配送调度算法也应用到港口码头上来，因为这二者有相似性，场景相似，规模也相似”，李飞透露。

饿了么事关三方：骑手、商家和用户，码头也有三方：现场操作员、堆场和集卡；饿了么有送餐高峰期，中午12点，傍晚6点，港口也有高峰期，不是由码头来确定，而是由船务公司的船期来定；饿了么背后的算法规划，用餐高峰期，北京望京的业务量最高，就可以从邻近的东坝调度骑手，骑手从商家取货到将餐品送给用户，这里面有最优算法以提高效率；港口调度集卡到最繁忙的地方来，到给装卸货提供最优路径规划等。

总之，饿了么对于订单匹配+路径规划，与港口的集卡调度，例如货物匹配到最佳集装箱堆场，在装卸过程中的路径规划，这样的核心场景二者是类似的。只不过，码头遇到的情形会更复杂，如天气、港口计划性、港口靠泊时间、配送时间段作业，也同样需要找到最优解而不是纯靠人工判断。

李飞说，“合作之初，我们类比了饿了么调度平台的算法方案，也恰恰是因为这一点，打动了对方。”

不止于智慧大脑

就这样，从2020年底初步决定阿里云为合作伙伴，到走完招标流程，从2021年的6月，一直持续到2022年的3月，“九个月里，我们完成了一个庞大系统的构建，从算法到各个模块，再到走完测试，直到一期得到验收”，阿里云CBM李华杰（花名：月庭）透露。

而经过测试，智能云调度平台的上线直接提升了效率，例如，集装箱吞吐能力提升6%，桥吊单机效率（提升）5%，港口的岸边效率、平面运输效率、堆场效率、整体生产运行效率可整体提升5%以上，集卡等待时间、通过时间可缩短8%以上，除此之外，船控调度的人员配置预估可减少20%。

这些数据大多是个位百分数的提升，它的实际价值到底有多大呢？李飞举例道，作业效率5%的提升，对于集卡来说属于“质的飞跃”，从定性的维度来看，智能云调度平台的搭建“实现了真正意义上的有人无人集卡作业的一个混编模式”，从定量的角度来说，“提升5%，意味着宁波舟山港10个泊位提升5%，每年多出0.5个泊位的作业存储能力，两年增加一个泊位的作业存储能力。一个泊位的成本建设大概在10个亿，提升5%，意味着每两年帮它节约10个亿。”

这场合作，除了智能云调度平台处于核心地位外，阿里云还帮助宁波舟山港布局了“全域感知”，将北斗技术应用到集卡的定位上，获得实时的方位；搭建了“港口一张图”，是在智能云调度平台的基础上，利用可视化和大数据技术，为港口调度人员提供清晰直观的管理界面；正在落地的“车路协同”项目，是在现有智能集卡的基础上，提升它的协同效率……

全球有95%的港口仍属于传统码头作业模式”，李飞表示，宁波舟山港与阿里云的此次成功合作，提供了“智能化思路改造传统码头”的又一个成功打样。

（本文由郭娟原创采写，原文发表于钛媒体·阿里云合作出版的《云栖战略参考》）