上海文景：数字港航供应链创新服务平台
一、单位简介
（一）开发单位简介
上海文景信息科技有限公司，2012年成立，软件企业，高新技术企业，上海市专精特新企业，专注于提供一站式智慧物流信息化服务，主要包括：智慧港航、多式联运、智慧陆港（场站）、智慧供应链等。公司坚持自主创新，建立起以软件为核心的服务体系，全部产品均为自主研发，已取得数十项软著和专利，通过ISO9001、lSO27001、CMMI3级等认证。
作为国内智慧港航领域信息化建设领头羊，公司产品和解决方案在全国30个省市的上百家物流企业/物流枢纽得到成功运用，包括上海港、宁波舟山港、唐山曹妃甸港、深圳港、广州港、青岛港、天津港、北部湾港、营口港等多个大型港口，并与国家铁路集团、中国交通通信信息中心、华为、中移动、中远海运、腾讯云、阿里云、百度云等知名企业，以及中国科学院、上海交通大学、上海大学、上海海事大学等高校和科研院所建立起长期战略合作，先后承担了上海市信息化发展专项、上海市科技创新行动计划、云南省重点科技专项计划等多项重点科研项目，荣获中物联科技进步一等奖、中国港口科技进步二等奖、上海市科技进步三等奖、上海软件核心竞争力企业、上海软件和信息技术服务业高成长百家企业等多项荣誉。
（二）应用单位简介
曹妃甸港物流发展有限公司是曹妃甸港集团旗下专业从事港口物流的控股子公司。公司整合了曹妃甸港集团港口物流资源，拥有得天独厚的口岸物流优势，经营范围涵盖公路运输、铁路运输、租船订舱、国际船舶代理、国际货运代理、船舶供应、仓储加工、期货交割、保税仓储、大宗商品贸易等全方位综合物流业务，荣膺“4A级物流企业”等多项行业荣誉称号。
公司以“打造具有核心竞争力的全供应链综合物流服务商”为愿景，坚持“平台化战略、数字化转型、集约化服务”的发展思路，创新供应链服务模式，延伸港口服务链条，完善港口服务功能。公司利用5G、云计算、物联网等新一代信息技术，整合物流全产业链资源，重塑商业发展新关系，通过搭建曹妃甸数字港航平台、智能网络货运平台、多式联运管理平台、对外贸易综合服务四大平台，打造全面感知、互联互通、安全可靠、智能绿色、开放创新的智慧港口，重构多边界、系统化的港口物流生态圈。
二、项目背景及意义
国外港口发展起步较早，其社会化、系统化、信息化发展水平较为成熟，各项基础设施以及智能设备的应用率较高。伴随着新一轮科技革命和产业变革，业务模式变革和创新成为世界各大港口的发展方向。当前，通过现代科技与港口业务深度融合，重构多边界、系统化的港口生态圈，打造智能、高效的智慧港口，是21世纪现代港口赢得战略主动的重要举措。新加坡港、鹿特丹港、迪拜港、釜山港等国际知名港口的智能化与数字化应用已位于世界领先水平，通过完善信息化基础设施建设，为港区、码头、堆场、船舶进出港、商务运作等价值链协同提供完备的基础支撑。
我国港口发展起步较晚，随着我国“一带一路”倡议的深入推进，国家对“一带一路”沿线国家和地区的投资额持续增长，港口、航运、贸易行业在倡议带动下共同发展，焕发出新活力。其中，港口是城市及周边地区重要的基础设施，更是全球资源配置枢纽和区域经济增长引擎，对我国腹地经济发展和社会进步影响举足轻重。
近年来，京津冀、长三角、以及粤港澳大湾区建设过程中，均对各大港口提出了“要打造世界一流的智慧港口、绿色港口”的要求。今年颁布的国家“十四五”规划中，也明确提出“要加快建设世界级港口群，加快推动数字产业化，在智能交通、智慧物流等重点领域开展试点示范。”为各地港口发展指明了方向，智慧港航建设势在必行。
然而，港口和航运业的数字化转型面临巨大压力。亚洲国家制造业迅猛发展，港口和航运业的重心也逐渐向东方转移，面对市场新变化带来的挑战与机遇，港口和航运业发展面临的竞争压力和困难明显增多，外部环境日趋复杂严峻，结构调整阵痛凸显，整个港口航运业竞争日趋激烈，尤其是港口和航运业务间的资源协同问题亟待解决。此外，港口和航运产业链信息严重不对称，传统国际船舶代理模式技术手段落后，与船东依旧采用邮件沟通，交易效率低下、数据交换渠道不畅，缺乏统一的信息平台对港口货物动态和船舶作业计划进行有效跟踪，港口船舶相关业务协同效率不高，货物与船舶资源的合理利用难度加大。
本项目“数字港航供应链创新服务平台”正是在这样的背景下应运而生。项目基于区块链、大数据、云计算、移动互联网等先进技术集成应用创新，提出独具特色的“数字港航船舶集疏运业务协同新模式”，致力于为港口、船东、船代等港航核心作业单位提供高效、协同、共享的数字港航供应链一站式解决方案，并通过曹妃甸港、天津港、宁波舟山港、广州港等港口进行创新应用示范，以试点先行和成功经验带动港航领域供应链上各企业创新发展，加强港航资源整合，打造互联互通、资源共享、业务协同的智慧港口，重构多边界、系统化的港航生态圈，带动行业技术进步和产业创新发展。
本项目应用区块链、大数据、云计算等先进信息技术，主要用于港航集疏运业务协同的全程数字化供应链管理，平台服务面广、数据准确、操作便捷，达到同类成果国际先进水平。尤其是在曹妃甸港的落地应用，首次推出针对大宗散货的数字港航平台，填补了国内相关领域空白，起到了带头示范作用。
三、项目创新示范内容
（一）服务模式创新
【传统模式】
传统的港口船舶集疏运模式效率低下，船务、口岸、港区作业方面由于数据存在不同的信息系统中，导致信息协同性较弱、信息传递及时性和准确性不高。船代业务必须分别安排代理人到港区现场进行人工填写信息，再返回本公司输入到本地业务系统内；尽管部分公司拥有了自己的信息系统，但也需要通过登录不同单位的系统进行船舶计划报送、申请或获取，码头再根据报送的计划进行现场作业安排，整体业务链条冗长、复杂性程度与人工成本较高。
此外，由于缺乏统一的信息共享渠道，政府监管部门对港口业务数据获取的及时性与准确性较低，加上费用结算的规范性和统筹管理难度加大，监管整体效果难以保障。
【创新模式】
在项目启动前，我们研究了国内外先进模式，做了同类产品对比分析，在业务模式与系统功能上，处于行业领先地位的有2018年全球最佳货代Flexport公司、以及国内E-PORTS平台等。它们支持船舶委托方和船舶代理方在线询价、报价、签约、交易、服务全程监控和评价，去掉了中间环节，这样就提升了船代的获客能力、降低了营销成本，提高了传统船舶代理服务的信息透明度和沟通效率。
在借鉴国内外先进经验的同时，本项目提出独具特色的基于资源协同共享、信息互联互通的“数字港航集疏运业务协同新模式”。该模式能够大幅度简化码头与船代之间的数据交互难度与沟通层级，全面整合港口企业、物流代理、服务机构、及监管部门的分散资源，增强港口资源利用与调配能力；不仅为港口与航运企业提供了创新一站式信息交换和资源共享方式，更通过企业之间的信息共享和信任建立，促进港口航运供应链上各参与方的协同与政府监管，以开放化、可信任的数据协同平台来连接各方，打造全面感知、互联互通、资源共享、业务协同、安全可靠、智能绿色的智慧港口，从而重构多边界、系统化的港航生态圈，形成合作伙伴的多赢、共赢与价值分享。
（二）技术集成创新
本项目充分应用区块链、大数据、云计算等先进技术，建立起了一整套分布式智慧港口船舶集疏运数据交换、共享和业务协同模型、技术体系和软硬件解决方案，通过无缝对接业务链上各核心企业和监管机构的管理系统，打通数据沟通渠道，通过源头数据上链的方式来保证数据的真实性与高效传输，能够有效解决“可信问题”（可信数据、可信监管）和“信息孤岛”等数据交换与资源共享难题，促进港航企业与行业进步。
n 集成应用区块链的点对点、分布式账本、REST接口、智能合约、零知识证明等多项核心技术，来建立一整套分布式船舶集疏运数据交换、共享和业务协同模型，并形成标准技术体系和解决方案，高效解决港口船舶集疏运各业务环节中的数据孤岛、中心化平台瓶颈、流程协同低效等传统技术无法解决的难题。
n 支持大数据智能分析与监控，采用大数据分布式计算方法再结合云技术，整合船公司、船代、港口企业、贸易企业、货代、海关等各方资源，采集了货物交易、物流、监管等大量数据。通过预处理、存储管理、大数据分析挖掘、大数据安全和大数据可视化等技术手段，实现集疏运业务的高效协同作业，同时，基于大量、真实的业务数据，提供科学、可靠的多维度数据分析，促进经营决策和企业发展。
n 采用云计算思想自主研发和搭建的SaaS云应用软件平台和B/S架构，将硬件、平台和应用进行虚拟化，将可伸缩、弹性、共享的物理和虚拟资源池以按需自服务的方式供应和管理，并提供网络访问的模式，充分整合和高效利用计算和存储资源，实现优势互补，可以提供全新且灵活的信息化服务，并能够更快速、更有效的启动和扩展服务，提高了部署的灵活性。
n 支持北斗、GPS、GIS、AIS等先进定位技术集成，可获取实时、全天候和全球性的物流动态信息服务，将货物和船舶、车辆等可追踪运输载体绑定，通过可视化的界面直观了解货物的运输动态。
（三）应用创新
本项目从供应链角度出发，创新内贸船舶服务与国际船舶代理服务，提出国内领先的数字船代概念，利用平台资源丰富、整合度高、效率高、准确性强等优势，将船舶统一调度与船舶规范的统一申报功能纳入一站式平台，提高国际船代与港口的业务协同效率，以强大的竞争力进军国际船舶代理市场。
本项目创新实现了内外贸航线建设与应用。平台在传统内外贸航线建设方案的基础上，加以流程改造革新，将传统租船订舱、船舶信息发布、实时状况查询等转移到统一线上服务，大幅提高内外贸航线运营的便捷性。同时探索内外贸航线建设的智能安排、智能优化，将内外贸航线利用率优化到最佳状态，并且以直观的可视化图表等数据工具，为新航线建设、老航线优化提供重要参考。
本项目提供统一的数据接口服务，与海关、口岸等监管系统高效实时对接。平台利用丰富的协同指导功能，实现海关监管放行信息及视频监控信息共享，提升监管信息标准化、规范化和自动化，促进港口、航运企业与政府监管单位、联检单位实现协同共享、互联互通。此外，将纸质的舱单票据通过电子化的方式形成标准、统一、规范的电子单据，在提升港航业务标准化程度的同时，大幅减少纸质单据的打印和跑单成本，推进港航生态圈的绿色、高效发展。
四、项目建设与实施
（一）市场需求
随着我国经济的不断发展，尤其是从跨境贸易方面来看，受到“一带一路”战略的积极带动作用，沿海港口的国际海运运输需求不断增加，促进了国内港口及航运业务的突破和转型；另一方面，港口业务由于受到业务链条长、管理机构多等因素影响，船舶、码头与运输需求间的信息链不通畅，众多企业仍然采用较为传统人工制单、邮件确认等方式进行船期计划、码头作业计划的安排与沟通，在沟通效率与信息传递效率方面亟待提升。
目前，国内港航管理系统尚处于初级发展阶段，尤其是针对船舶集疏运、无船承运人、船舶代理相关的管理系统发展较缓，在港航资源整合与共享等方面则略显不足，与供应链上下游其他单位的数据对接也较少，不足以支撑现代化智慧港航业务的高速发展。
2020年初，新冠肺炎疫情突袭，给港航业带来了重大影响，全球三大航运联盟：2M、海洋联盟和THE联盟，正在缩减其运营规模，部分航运集团的亚欧航线业务遭受的跌幅为超过20%以上，港口和船舶资源整合利用迫在眉睫。同时，本次疫情主要通过接触与飞沫传播，为减少人员直接接触与面对面沟通，港航业务信息化转型进程加速。通过网上受理、无人在线申请等“云服务”形式，能够打造高效、有序、绿色的智慧港航作业模式，加强线上办事、在线服务与资源共享能力，保护现场作业人员与客户安全，降低病毒传播风险。
本项目产品起点高，从港口与航运供应链体系整体层面出发，集成应用了区块链、大数据、云计算等技术，能够将港航业务核心管理环节与码头、货主、船舶、代理、港务局、电子口岸等信息资源全面融合，实现现场作业的高效协同与集中管理，创新支持航线资源整合与船货匹配功能，弥补了目前国内在无船承运人智慧协同软件领域的空白。
本项目核心目标客户定位：面临港航业务协同发展瓶颈、急需统筹利用码头、船舶等各项资源、进一步提升信息化水平的传统大型港航集团；以及被赋予新时代发展使命的、需要融合现代化技术手段和资源优势，打造数字港航的新兴型港航标杆企业。
（二）技术路线
本项目平台采用B/S模式，界面友好、美观。使用.NET C#语言开发，整个平台采用MVC框架，前端UI采用easyUI框架，交互采用Http协议。微信移动端、可使用混合模式开发，降低Android与IOS两种操作系统的开发复杂度。
1、基于区块链的技术架构
本项目平台集成应用了区块链的点对点、分布式账本、REST接口、智能合约、零知识证明等多项核心技术，主体框架总体架构如下图所示，图中左侧为业务的技术架构，右侧为区块链融入的技术架构。
n 区块链持久层：由区块链管理节点和分布式部署的认证节点构成。区块链认证节点负责将关键业务数据保存至区块链中，区块链管理节点针对企业或联盟内部应用场景需求增加权限管理功能。
n 智能合约层：对底层区块链数据层封装，包含了从智能合约开发到维护过程的所有常用功能。通过合约接口上层服务层可以便捷地调用防伪智能合约，从而实现将关键多式联运业务数据保存至区块链网络。
n 服务层：防伪服务的业务逻辑实现层，通过调用智能合约实现了数据存证、数据验证、历史查询、数据查检等各项防伪服务功能。
n 通用功能模块：为外部系统用户提供防伪功能，用户可以直接通过前端界面展示层，登录使用这些功能，并对保存到区块链上的文件进行验真。
2、基于大数据的平台架构
本项目平台拥有强大的大数据平台为数据处理、集成和服务做支撑，能够实现多维度精细化的统计分析，秒级数据处理速度以及实时采集建模,并支持私有化部署。通过预处理、存储管理、大数据分析挖掘、大数据安全和大数据可视化等技术手段，实现了多式联运业务中各环节参与单位间的作业动态共享和高效协同，构建起一个跨系统、多元异构、实时联动的大数据服务平台。
3、基于SaaS云应用的使能平台
本项目采用SaaS云端应用的虚拟化技术，将硬件、平台和应用进行虚拟化，将可伸缩、弹性、共享的物理和虚拟资源池以按需自服务的方式供应和管理，并提供网络访问的模式，充分整合和高效利用计算和存储资源，实现优势互补，提高了部署的灵活性。
4、基于微服务的EDI/API数据交换中心
本项目采用基于微服务的EDI/API数据交换技术，实现与各类外部系统进行对接（船公司、船代、码头、车队、海关等），使现有信息流动标准化、规范化和自动化，实现了平台内部之间以及与外部单位系统之间的数据互联互通。
（三）建设规模与内容
1、数字港航集疏运新型业务协同模式研究
目前，大部分港口尚无统一的业务办理平台。港区海关、海事、边检、船供、修船等作业单位均有各自的业务系统，船代业务必须分别安排代理人到港区现场进行人工填写信息或通过传真电邮、登录不同的系统进行船舶计划报送、申请或获取，再返回本公司输入到本地业务系统内。
在口岸方面，缺少一个统一的费用结算和支付平台。码头、船供、修船等各种业务费收和监管机构没有统一的结算和支付系统，都是单点结算和转账支付，在费用的规范性管理急需提升。
在港区作业现场方面，缺乏现场实况监控平台，对于码头船舶靠离、装卸货、船舶供应等现场操作不能即时掌握记录，再加上各码头的船舶管理系统存在业务缺项和业务、数据标准不统一等问题，导致数据传递及时性、准确性较低，事后责任追究困难。
综上所述，宏观上，由于港口缺少一个统一的业务信息管理平台，各码头自主经营、独立核算，码头公司间存在同质化竞争，资源和船货分配不均，船舶、物流成本较高；港区业务整体把控较难，缺乏宏观数据基础支撑，对于港口规划和决策手段粗放。微观上，由于各码头系统相对独立，港口计划和作业实况反馈滞后，造成港口无法统一调度港口资源；各码头服务水平、收费标准和计费模式不统一，单据多头提交、多渠道获取数据也增加了业务的复杂程度。
本项目提出了独具特色的数字港航集疏运新型业务协同模式，与传统模式相比，新模式从供应链角度出发，能够提供一站式船务代理和船舶资源调度与跟踪服务，统一对接各码头、船舶、船供、修船公司以及海关、海事和边检等监管单位，将港口数据资源进行规整、集聚并由平台进行统一指令派发，大幅提升码头与船舶的作业协同效率与作业信息的互联互通。进而通过港航业务的优化整合，利用区块链、大数据、云计算等先进技术，全面提升业务数据采集、处理和存储的标准性与准确性，形成数字化平台，不仅可以同时向货主、货代公司提供船期、船舶动态、港口作业动态等信息查询和服务，更能为港口、航运规划，地区经济发展等提供各类统计、大数据决策支持、以及相关增值服务。
2、数字港航供应链创新服务平台研发
本项目平台以区块链、大数据、云计算等先进技术为依托，打造现代化港航集疏运业务体系，规范船公司、船代各业务操作流程，建立公共、智能、全面的公共信息服务窗口，为港航生产业务部门构建透明、高效的跨部门信息服务与流程优化，为上下游企业提在线信息互动，为港航集团的统一管理、科学决策和资源利用提供有力依据，为政府监管部门提供可追溯、可监测、可预警的高协同监管信息服务。
本项目平台围绕一站式企业服务门户、数字港航集疏运业务协同、数据协同共享管理、可视化政府统一监管、增值服务这五条主线（五个子平台）展开，优化了港航集疏运业务流程，将传统货代、船代业务转到线上，创新实现数字货代、数字船代与内外贸航线整合，重构了智慧港航集疏运管理体系；同时通过标准化的数据接口与港口船舶业务核心单位及上下游企业进行数据对接，提高数据覆盖率和准确率，以IT带动企业经营管理持续提升。
其中：
【数字港航集疏运业务协同子平台】
此为本项目研发的核心内容，它是数字港航集疏运业务总受理、总调度平台，能够根据货源需求、航线资源、船舶计划与作业动态，依据诸如货源地就近（货物集散成本）、泊位空闲、堆场和机械适用等条件和原则，形成算法模型，选择最适合作业码头安排船舶靠泊和装卸作业，最大化整合港航各环节资源，全面提升港航业务协同能力。该子平台还为整个港口船舶集疏运业务提供统一指挥、调度、监控的智能管控工具，将传统船舶业务、船代业务、航线业务进行数字化突破创新，加强港航资源整合，提升了业务协同性。
此部分功能主要包括：船舶服务、数字船代、船舶事务处理、航线管理、无船承运人、船货匹配、电子运单管理、统一结算与支付等。
该子平台通过统一的收费标准、规范的计费模式，对辖区内各种船舶的港务费、服务费、代理费等费用进行在线对账和结算，利用第三方支付平台的优势，提升支付的便捷性与多样性。平台还创造性地引入了可视化作业监控功能，该功能通过对接北斗卫星导航系统、GPS、AIS等系统准确获取船舶实时定位信息，并对信息进行快速、准确、集中处理，结合监控大屏提供智能、准确、直观的航道信息数据服务，根据船舶实时定位、轨迹等信息查看船舶作业动态，融合先进的算法来优化航线方案、智能避碰辅助，为集团决策提供有效支撑。
【一站式企业服务门户子平台】
该子平台能够为客户提供便捷、可靠、安全的在线操作服务，通过门户网站，可以在线进行业务预约和船舶申报，并实时掌握船舶动态，对订单物流进行全程跟踪，同时可为客户提供更多数据增值等个性化服务，客户无需再登录其他系统即可完成港口船舶集疏运相关一系列业务操作。模块功能主要包括：用户中心服务、在线业务服务、公共信息服务、数据增值服务、移动应用服务等。
【数据共享协同管理子平台】
该子平台整合了港航核心业务数据，利用大数据分析算法对其进行高效的收集、加工、分析和存储，结合标准化的数据管理、数据集成和数据仓储，能够对平台庞大的数据进行统一、规范、高效、智能的收集、处理、分析与反馈，再利用直观的可视化工具，可呈现智能、真实、有效的业务数据与分析统计结果。系统功能主要包括：船舶基础数据协同共享、航线基础数据协同共享、物流基础数据协同共享、监管基础数据协同共享、企业基础数据协同共享、供应链金融数据协同共享等。
【可视化政府统一监管子平台】
该子平台通过可视化监管技术为港航监管部门打造以规范监管、精准监管、协同监管、信用监管为核心的“互联网+监管”体系，全面提升港航治理体系和治理能力现代化水平。子平台与港口船舶集疏运相关业务应用系统对接联动，形成标准、数据、检查、管制、预警等全方位业务协同与互联互通。系统功能主要包括：作业可视化监管、物流可视化监管、通关可视化监管、企业服务监管、统一视频监控等。
【增值服务子平台】
该子平台利用大量真实的交易数据与高质量用户保有量，通过大数据分析技术，构建风险管控体系，可为客户提供多元化的船舶后市场以及供应链金融服务，并与业内专业、模式成熟的银行、保险、保理等金融机构达成合作，帮助客户提供多元化的融资渠道。系统功能主要包括：航运保险、船舶交易、外轮供应、贸易融资、舱单融资等。
（四）项目实施
本项目平台建设集中在2020-2021上半年，建设内容已全部完成，包括五个子平台：一站式企业服务门户、数字港航集疏运业务协同、数据协同共享管理、可视化政府统一监管、增值服务子平台。
（五）项目难点及解决方案
由于港航供应链涉及众多业务操作单位，各单位的业务流程、数据格式和数据标准均不同，尤其是信息化水平不一，在平台业务流程设计以及统一数据对接方面面临较大困难。
本项目经过与港口、船代、船公司、货代等多个单位进行大量沟通与调研后，抽丝剥茧，厘清了港航供应链的核心业务流程与关键业务痛点，通过统一标准化的数据接口规范来实现港口与各业务单位系统间的数据传递，接口数据格式上兼容EDIFACT、XML、JSON等主流数据格式，确保全面获取所需数据，打通数据交换渠道，实现港航供应链上核心业务数据的互联互通。
五、项目效果
通过本项目平台研发和产业化推广应用，不仅形成了代表行业水平并具有自主知识产权、市场竞争力较强的软件产品和服务，更推动了智慧港口向绿色、高效、节能方向发展。
本项目创新提出数字化港航集疏运业务协同模式，将传统的线下操作模式转移到线上实现，通过区块链、大数据等先进技术应用，实现了港航物流供应链信息互联互通与资源利用最大化；通过可靠、准确、及时的信息服务，为监管部门提供可追溯、可监测、可预警的高协同监管手段，促进监管治理能力提升。
此外，通过本项目平台进行物流单据电子化推行后，形成的电子运单大幅减少了企业纸质票据的填制、打印和传递，减少了纸张浪费和人工跑单成本，推进了无纸化业务办理，推动了绿色港口建设和发展，真正实现了以IT带动港航企业经营管理水平不断提升。
目前本项目平台已在曹妃甸港、天津港、宁波舟山港、广州港等十余家大型港口及其相关的航运企业进行成功应用，带动用户企业信息化管理水平不断提升，并在曹妃甸港建立应用示范基地，形成“灯塔效应”，以典型案例来带动行业进步和创新发展。
