近年来，国际经济贸易整体形势低迷，在船舶大型化、航运联盟化、运输干线网络化的国际集装箱运输形势冲击下，港口间同质化竞争严重，港口企业议价能力明显削弱，资源利用效率降低，传统装卸模式存在的作业效率瓶颈、港口内外部协同不佳、环境污染、劳动力资源匮乏、人力成本飙升等问题日益凸显。为顺应时代发展，众多港口开始转变思路，构建长期竞争优势，绿色、智能、安全、可持续性成为港口发展主旋律。由于传统作业模式提升空间有限，越来越多的国际化大港开始探索集装箱码头自动化建设，智慧港口建设成为各大港口转型升级的重要途径之一，也是港口发展的必然选择。智慧化建设可以提升港口内外部协同，提升生产作业的综合效率和安全性，加强管控能力，实现本质安全，促进港口绿色健康发展。
大连集装箱码头有限公司（以下简称“DCT”）以国有企业数字化转型行动为指引，探索适合自身发展的智慧港口升级方案，创新性地提出智能操作、智慧运营、智链生态、智感环境的“四智”理念体系和顶层设计，采用传统码头边生产、边建设、边改造的新模式，开展并完成基于数字化转型的传统集装箱码头“四智”港口关键技术研究和应用。
项目目标基于数字化转型的传统集装箱码头“四智”港口关键技术研究与应用项目从数字化转型角度出发。数字化转型的精髓是以客户需求为“主导者”，从外部需求倒逼内部变革。相应地，企业发展的价值观和战略导向要从过去产能驱动转变为数据驱动，要积极推动管理模式、业务模式、服务模式的创新。
项目研究区块链应用创新和智联创新（如5G通信、物联网、人工智能等）等2个深入创新，搭建数字基建、业务基建、人才基建等3层体系，聚焦智能操作、智链生态、智慧运营、智感环境“四智”体系，夯实数字基建和业务基建，强化物流供应链协同，推动贸易物流便利化，以期实现“效率更高、服务更好、成本更低、人才更多、事故更少”等目标。
项目创新点为使智能算法、物联网、区块链等技术与智能操作、智慧运营、智链生态、智感环境4大核心领域建设内容相匹配，DCT开展智能算法、自动化、人工智能、区块链、港口生态圈、智感环境等传统集装箱码头智慧升级关键技术研究，提供传统码头智慧港口升级样板。项目创新点主要包括以下4个方面：
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创建适用于自动化码头与传统码头双运行模式的生产计划调度人机协同规则引擎模型，研发自动化轨道吊抛物线作业新工艺，提出“集卡预约+潮汐可变车道+配额场桥协同”的精细化作业模式，实现码头作业的智能操作，提高码头运营效率。
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提出P3管理矩阵和7A管理模式，并据此搭建码头运营管理全覆盖、全流程、全链接深度管理平台，实现码头管理的智慧运营。
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构建资源全共享、客户全链接、监管全联动的宽领域港口数字生态圈，制定与客户间的数据传输标准，建立码头服务的智链生态，提高服务效率。
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研发环境、能耗、设备设施运行状态等多源数据融合的中枢管控平台，建立风险预警预报判断模型，实现节能减排和降本增效。
项目整体建设分为智能操作、智慧运营、智链生态、智感环境、数字基建和自动化改造等6个部分内容，深入创新应用区块链、5G通信、北斗、物联网、人工智能、大数据等技术，实现生产智能化、运营智慧化、服务便捷化。“四智”项目系统框架见图1。
3.1 智能操作
项目实施集装箱码头操作系统（CTOS），通过建设智慧计划调度系统，以智能泊位、智能配载、智能调度等算法为辅助，进行岸边装卸、水平运输、堆场作业的智能调度，通过服务资源全要素连接与协同，以最佳的资源配置实现整场作业最优化。项目以设备自动化改造为手段，建设智慧闸口、智慧岸边装卸、智慧堆场装卸、智慧水平运输等子系统，实现全流程作业自动化，不断提高码头操作效率和对外服务能力，改善口岸营商环境。
3.2 智慧运营
基于码头“定位、目标、激励”的管理模式，在大数据和智能算法的技术底座支撑下纵向压缩、横向集成，优化管理流程和工作流程、强化过程控制、构建算法模型、深入挖掘数据价值，实现操作运营、人事管理、财务管理、资产管理、安全管理、市场管理的全面覆盖、过程透明可控、决策科学智能的智慧化运营管理模式。
3.3 智链生态
依托口岸EDI数据平台，基于大数据、人工智能、互联网、区块链及移动互联网等技术，积极探索“互联网+港口”的服务模式，面向船公司、船代、货主、货代、码头、场站、车队等用户，实现港口业务从“线下到线上”，构建能够精准匹配客户服务需求的一站式港口对外服务窗口，撬动港口相关产业生态的聚集，搭建港口生态数字网络，实现港航物流价值链重塑。
3.4 智感环境
融合GIS、BIM、IoT等技术，对1100余项数据（涉及码头水、电、空气、气象、潮汐等的5大类环境要素）进行集成，在此基础上进行全面感知和智能控制，打造数字孪生智慧体，实现节能减排、降本增效并逐步走出一条港口绿色低碳之路。
3.5 数字基建
以5G通信、人工智能、北斗、物联网、大数据等技术为核心，面向世界一流智慧港口建设，重构全新技术栈底座，建设一套完善的边缘计算平台，实现安全、可靠、便捷的云端平台。通过有线网、光纤网络、4G LTE无线网和5G专网组合建设高速、可靠的通信网络。通过建设智能化的前端设备，建成图像智能分析平台，结合人工智能、模式识别、机器学习等手段实现现场和人员智能管理。通过融合定位实现车辆位置实时感知，为未来的持续变革和优化提供技术支撑。
3.6 设备自动化
通过岸桥、轨道吊等设备改造，引入无人集卡车队，优化远控岸桥设备工况，优化远控岸桥设定参数；提升自动化生产运营管理人员的适配能力，优化智能调度和智能装卸系统功能，优化单车运行工况和车辆调配逻辑；持续推动无人集卡实船作业，节省有人集卡配置成本；实现码头自动化全场景作业模式，全面提升现场作业的自动化水平和智能化程度；减少人员配置数量，改善工作环境，提高码头综合运行效率。
4 项目特点在“四智”建设中，通过流程优化和数据链接，将生产、管理、服务和环境相融合。融合生产，将传统作业模式与自动化作业模式相融合；融合管理，将7A管理模式与优化流程相融合；融合服务，将港口服务与物流服务相融合；融合环境，将环境要素与管控系统相融合。依托自动化、数据平台、5G通信、物联网等技术，实现业务创新与技术创新的统一。
基于数字化转型的传统集装箱码头“四智”港口建设项目将集装箱码头为核心的港口物流生态打造成为智慧港口建设的新模式，功能更全面；形成“智生产、慧管理、链服务、协环境”一体的智慧港口运营模式，场景更丰富；为港口行业贡献传统码头升级边建设边改造、硬技术+软实力的特色新模式，具有推广价值。
关键技术5.1 多层级结构的新一代智能码头操作系统及融合专家思想与智能算法的规则引擎技术
新一代智能码头操作系统（CTOS）基于云网算力、平台技术、应用场景、人机交互等多层级结构，整合全方位的数据链条，贯穿整个业务流程，为生产计划、作业组织、实施效果、客户画像打造一套涵盖泊位、船舶、堆场、资源等在内的多维度、全方位辅助决策系统，全面实现码头最优管理和运营。构建融合专家思想与智能算法的规则引擎技术模型，实现业务经验与智能决策的有机结合，解决自主学习决策模型的不确定性，推动码头智能操作的创新实施。
5.2 P3管理矩阵和7A管理模式驱动的管理孪生数智经营决策技术
项目利用P3管理矩阵和7A管理模式构建孪生数智经营决策平台，全面实现全覆盖、全连接、全流程的“三全”精益管理以及专家思想、数据辅助、人机协同的“三阶”数智决策。通过大数据分析与应用，打造指标—策划—过程—评价—激励的管理平台，精确定位问题原因，为科学决策提供依据。
5.3 基于区块链的区域协同技术及宽领域港口数字生态圈
基于区块链技术构建船岸电子签单平台，基于宽领域港口数字生态圈打造区港业务协同平台，促进港口集疏港作业多方协作，实现口岸资源全共享、客户全连接、监管全联动，打造港口社区服务平台，整体提升口岸服务能力。
5.4 多源数据融合的数字孪生及中枢管控技术
融合GIS、BIM、IoT+三维仿真等技术，建立码头智慧融合体，实现“一张图”管理，通过多源异构数据融合搭建码头的全三维虚拟现实环境，精准还原码头设施、装卸设备、堆场等所有生产要素，实现港区实时生产与静态环境的全貌展示，并通过实时算法跟踪，对生产服务异常进行预警，及时解决影响服务的异常因素。通过物联网技术，对港口空气质量、气象信息、环境数据等进行智能感知和预警，对港口设施进行全生命周期的智能检测，为企业降本增效提供数字化智能化的支撑，最终实现“绿色、低碳”港口建设目标。
应用效果项目完成了135项系统功能的流程优化、模式创新。2023年，数字化转型助力DCT高质量发展，公司在安全、效率、服务、效益等4个核心价值领域均得到进一步优化和提升。系统上线以来取得效果：安全方面，隐患整改周期压缩32%；效率方面，岸桥单机综合效率提升8%，单船作业效率提升15%，车辆在港时间缩短17%；服务方面，电子放箱放货率98%，货方网上计费率95%；效益方面：单箱变动成本下降7.7%，综合能源单耗减少21.8%。