بنادر هوشمند و اینترنت اشیاء - مطالعه ای چند وجهی
امید امین زاده - شهریور 99
در طول نیم قرن گذشته ، صنعت حمل و نقل دریایی، بارها و بارها خود را متحول و بازآفرینی کرده است؛ استفاده از کانتینرینگ، توسعه کشتی های عظیم حمل بار و تبادل داده های الکترونیکی میان آنها از نمونه های این امر است. با وجود پیشرفت های رخ داده در سنوات گذشته، بخش هایی از زنجیره ارزش و های عملیات بندری همچنان به استفاده از روش های سنتی و کاغذی وفادار است.
با این وجود تجارت جهانی و نوآوری دچار تحولات زیادی می شود. اندازه کشتی ها و حجم محموله های به طور فزاینده ای در حال افزایش است و این رشد تقاضا در میان مدت باعث فشار به بنادر می شود. تنها رهیافت قابل تصور برای برای تدام بقا، ارتقای بهره وری، حفظ مزیت های رقابتی، اثربخشی عملیاتی عبور از رهگذر نوآوری و ایجاد ذهنیت دیجیتال است. با نگاهی به مقالات و حضور در مجامع بین المللی بسیاری از بنادر مترقی را میبینیم که در حال دستیابی به موفقیت های دیجیتال هستند. فناوری هایی که تا چند سال پیش نوظهور محسوب می شدند هم اکنون به بلوغ رسیده اند و در حال ایجاد تغییرات شگرف و بنیادین در حوزه بنادر و دریانوردی شده اند. از میان این فناوری ها می توان به ابر پلتفرم های یکچارچه[1]، زیرساخت های ابری، اینترنت اشیاء و حسگرها، واقعیت افزوده[2]، انواع شناورهای خودران (حمل و نقل خودران)، فناوری بلاکچین و بزرگداده اشاره نمود.
بنادر و محیط آن شبکه ای پیچیده از عواملی چون حاکمیت بندری، پایانه ها، خطوط حمل و نقلی، شرکت های لجستیک و حل و نقل چند وجهی و انبارهای نگهداری بدل گشته است. اتخاذ یک فناوری یا نوآوری برای اینکه اثربخش و موفق باشد نمیتواند به تنهایی توسط هرکدام از این عوامل مورد پیگیری قرار گیرد بلکه به دلیل خاصیت شبکه ای آن بایستی در تعامل و از طریق پلتفرم های یکپارچه که باعث می شود ذینفعان با هم همکاری کنند شکل گیرد تا بتواند کارآیی کلی اکوسیستم بندری را ارتقاء دهند. (به شکل 1 مراجعه کنید) پلتفرم ها اجازه می دهند که ذی نفعان اشاره شده بتوانند بدون ایجاد زیرساخت ها یا تجهیزات جدید تجارت و سطح همکاری خود را توسعه دهند. لازم به ذکر است در بسیاری از موارد، این پلتفرم ها از طریق ارایه خدمات دیجیتال امکان خلق فرصت های درآمدی جدید را در اختیار بنادر قرار می دهند.
عمق اثر اتخاذ فناوری های هوشمند در بنادر می تواند بسیار قابل توجه باشد. به عنوان مثال، در بندر هامبورگ آلمان ، ابتکارات گسترده ای به منظور جهت اتصال و یکپارچگی میان ذی نفعان آغاز شده است که منجر به افزایش دو برابری ظرفیت این بندر - بدون تغییر در فضای آن - تا سال 2025، توام با کاهش هزینه های عملیاتی اپراتورها و هزینه های لجستیکی برای دارندگان بار می گردد.[3]
1. چگونه اینترنت اشیاء و فناوری های هوشمند منجر به تحول بندر می شوند؟
فن آوری های مورد استفاده در بنادر هوشمند، سامانه های چند منظوره مبتنی بر فناوری های دیجیتال از جمله اینترنت اشیاء هستند. به این شکل که ذینفعان حاضر در بندر می توانند برای پیکربندی مجدد عملکردهای اصلی خود و بهبود عملیات موجود و بازمهندسی و بازآرایی روشهای انجام کار - بدون سرمایه گذاری های اساسی در زیرساخت ها و تجهیزات جدید و یا توسعه فضای بندر استفاده کنند. لازم به ذکر است این موارد مستقل از فرایندهای سنتی فناوری اطلاعات مانند استانداردسازی داده و یا ادغام سیستم ها و خرید سامانه های اتوماسیون ترمینال است؛ حتی مطالعات و بررسی ها نشان می دهد این دست از اقدامات تاثیر شگرفی بر بهره وری عملیاتی یا افزایش ظرفیت نهایی بنادر ندارد.
در مقابل منظور از فناوری های هوشمند شامل سامانه یا سیستمهایی چند وجهی هستند که بر زیرساخت های اساسی بندری مانند حمل بار، مدیریت ترافیک، گمرک، اطمینان از ایمنی و نظارت بر مصرف انرژی متمرکز هستند و شکاف میان بازیگران اصلی بندر را رفع و مشارکت میان آن ها را تنظیم می کنند (شکل شماره 2 را مشاهده نمایید)
1.1. حوزه نخست : زیر ساخت هوشمند بندری
اینترنت اشیاء و حسگرهای هوشمند به سازمان بنادر و دریانوردی به عنوان حاکمیت بندر و اپراتورهای ترمینال کمک می کنند تا بتوانند به صورت موثر به ردیابی، پایش، مدیریت کارکرد و پایش وضعیت زیرساخت های فیزیکی و اماکنی که مدیریت می کنند را داشته باشند. حسگرهایی که در دیوارهای اسکله ای، سطوح جاده ها، خطوط راه آهن و پل ها تعبیه می شود می توانند داده های لحظه ای را در مورد شرایط عملیاتی آن ها را در لحظه انتقال و در صورت وقوع هر نوع رخداد آن ها مطلع نمایند. استفاده از اینترنت اشیاء و بهره گیری از حسگرها ضمن هزینه بسیار کم آن ها، نیاز به بازرسی های سالانه شدت کاهش دهد. همچنین داده هایی که این حسگرها ارائه می دهند به سازمان بنادر و دریانوردی کمک می کند تا برنامه ریزی دقیق تر به منظور پیشگیری از هرگونه مخاطره ای را صورت دهد و و هزینه های مترتب از تاخیر در اطلاع را کمینه نماید. هزینه مستقیم ناشی از وقوع مخاطرات و رخداد های نامطلوب و یا هزینه فرصت از دست رفته ناشی از کاهش ظرفیت بنادر در زمان غیر عملیاتی شدن زیرساخت ها بسیار زیاد است و نکته بسیار حائز اهمیت این است که هزینه تامین و تجهیز سیستم های اینترنت اشیاء که به منظور نظارت بر این زیرساخت ها می تواند مورد استفاده قرار گیرد کسری از خسارات مورد اشاره می باشد. این امر به معنای بازگشت نسبتاً سریع سرمایه گذاری (ROI) خصوصا برای زیرساخت هایی که ارزبری بالایی دارند می باشد.
1.2. حوزه دوم - هندلینگ بار (جابجایی و حمل و نقل)
سیستم های نظارت قابل اطمینان می توانند اطمینان حاصل کنند که جرثقیل ها و سایر وسایل حمل و نقل بار در راندمان اوج کار می کنند و به درستی نگهداری می شوند و به اپراتورهای ترمینال کمک می کنند تا افزایش حجم و بهبود بهره وری را کنترل کنند. تجهیزات حمل و نقل بار متصل این کار را در زمان واقعی انجام می دهد. یک ترمینال کانتینر در بندر والنسیا در اسپانیا در حال آزمایش چنین شبکه ای است. "جعبه های سیاه" که روی 200 دستگاه جرثقیل ، کامیون و لیفتراک در ترمینال نصب شده است ، اطلاعات مربوط به مکان ، وضعیت کارها و مصرف انرژی را جمع آوری می کند. سیستم اطلاعات را به موقع تجزیه و تحلیل می کند و آن را با کارمندان ترمینال برای شناسایی تنگناهای عملیاتی و آغاز اقدامات مناسب به اشتراک می گذارد. توسعه دهندگان نمونه اولیه تخمین می زنند که می تواند با کاهش زمان بیکار تجهیزات و به حداقل رساندن مصرف انرژی ، تا 10٪ از هزینه های عملیاتی خود را اصلاح کند.
1.3. حوزه سوم – حمل و نقل (ترافیک) چند وجهی
سیستم های نظارتی هوشمند خصوصا سیستم های مبتنی بر اینترنت اشیاء می توانند راندمان فعالیت جرثقیل ها و سایر وسایل حمل و نقل بار درون بندری خصوصا در نقاط پیک فعالیت بندر را افزایش داده و مدیریت موثرتری بر نگهداری بهینه آن ها در اختیار بهره بردار قرار دهند. این سیستم ها به اپراتورهای ترمینال کمک می کنند تا افزایش حجم و بهره وری را به راحتی کنترل و پایش کنند. هم اکنون سیستم های هوشمندی که از طریق اتصال هوشمند این تجهیزات عملیات هندلینگ بنادر را انجام می دهند در برخی از بنادر توسعه یافته در حال بهره برداری می باشد. به عنوان مثال یک ترمینال کانتینر در بندر والنسیا در اسپانیا در حال بهره برداری از چنین شبکه ای است. «حسگرهای هوشمند سیاه رنگی» روی 200 دستگاه جرثقیل، کامیون و لیفتراک در ترمینال نصب شده اند و اطلاعات مربوط به مکان، وضعیت کار و میزان مصرف انرژی آن ها را جمع آوری می کنند. پلتفرم اینترنت اشیاء این اطلاعات را جمع آوری و تجزیه و تحلیل می کند و بر مبنای مدل های طراحی شده شاخص ها و پیشنهاداتی را به عوامل بندری به منظور شناسایی تنگناهای عملیاتی و اقدامات متناسب ارسال می کند. پیش بینی شده است که با کاهش زمان بیکار تجهیزات هندلینگ بندری و کاهش انرژی مصرف شده توسط این تجهیزات می توان تا 10٪ از هزینه های عملیاتی را کاهش داد که عدد بسیار چشمگیری است[4].
1.4. حوزه چهارم – گمرکات و عوارض
علاوه بر جابجایی کارآمدتر کانیترهای باری، در بنادر مجوزهای واردات یا صادرات کالا و همچنین عملیات ترخیص گمرک و بسیاری از فرایندهای حاکمیتی و قانونی را در خصوص بار مورد پردازش قرار دهند. بررسی مستندات قانونی به دلیل ماهیت چند دستگاهی نیازمند مستندات و طی بروکراسی اداری می باشد و یکی از گلوگاه های اصلی به شما می رود. بنادر توسعه یافته اروپایی در حال آزمایش بلاک چین برای کاهش هزینه های مرتبط با اسناد حمل بار و پرداخت های گمرکی هستند. بلاکچین داده ها را به صورت توزیع شده و در چند مکان ذخیره می کند، روندها را تسریع می کند و خطر هر نوع جعل یا دستکاری اسناد حمل را غیر ممکن می سازد. فناوری بلاکچین نه تنها می تواند جایگزین بسیاری از تراکنش های مالی و نقل و انتقالات بانکی گردد بلکه اسناد تولید شده تحت این فناوری می تواند نه تنها ضد جعل و هر نوع دستکاری است بلکه به دلیل ماهیت توزیع شده و چند وجهی خود می توانند مشترکا میان هر دو سازمان یا ملیتی روی یک سیستم تولید و مورد بهره برداری قرار گیرند. چنین درجه آزادی و اطمینانی می تواند به خطوط حمل و نقل، بنادر و پایانه های دریایی و گمرکات کمک می کند تا به ازای هر کانتینر صدها دلار در مبدا و مقصد صرفه جویی نمایند. هم اکنون بهره گیری از این فناوری در بندر آنتورپ و روتردام، به منظور ارتقای امنیت کانتینتر ها و ردیابی بار در حال بهره برداری آزمایشی بلاکچین هستند[5].
1.5. حوزه پنجم – ایمنی و امنیت
یکی از بخش های مهم مدیریت و نظارت بر تامین ایمنی و امنیت زیرساختها، دارایی ها و نفرات می باشد. از سوی دیگر مدیریت تردد و صدور و ابطال مجوز ها بر اساس فنس های مجازی و فیزیکی... یکی از چالش های همیشگی مدیریت یک بندر است. در این میان فناوری های هوشمند که طی سال های اخیر مورد استقبال بنادر قرار گرفته است پردازش و آنالیز ویدیو و تصاویر دوربین های نظارتی در لحظه برای تشخیص انواع تخلفات، رخداد ها است؛ این سیستم ها با بهره گیری از فناوری های پایه ای یادگیری ماشین و هوش مصنوعی بر اساس رفتار و حرکت افراد، الگوی ها را شناسایی و تشخیص داده و در صورت وقوع هرنوع رفتار یا رخداد خارج از عرف یا پیش بینی از وقوع یک رخداد هشدارهای لازم به پرسنل امنیتی در قبال تهدید بالقوه صورت می پذیرد. بنادر توسعه یافته در حال ارتقای سیستم های کنترل تردد ورودی و خروجی خود هستند و استفاده از مشخصات بایومتریک در حال افزایش است.
از سوی دیگر استفاده از حسگرهای مدرن بیومتریک در ابزار آلات و اجرای رویه های ایمن بسیاری از نگرانی های کارگران رفع شده است به عنوان نمونه در صورتی که رویدادی در محوطه یا جاده های دسترسی رخ دهد اطلاعات رخداد توسط حسگرها دریافت و به رانندگان کامیون، هشدارهای لازم ارایه می گردد. چنین شبکه های حسگری مشابهی می توانند در تخلیه و بارگیری جرثقیل ها مورد استفاده قرار گیرد.
1.6. حوزه ششم – انرژی و محیط زیست
فناوری اینترنت اشیاء و ایجاد شبکه ای با اتصال تجهیزات و ماشین ها به یکدیگر می تواند در کاهش شدت مصرف انرژی موثر باشد، این امر همچنین تولید آلودگی ضایعات و انواع پسماندها را به صورت معناداری کاهش می دهد. ساده ترین نمونه ای آن می توان به سیستم های هوشمند روشنایی ترمینال و محوطه بندر اشاره نمود که با استفاده حسگرهای حرکتی تنها در مواقعی که وسایل نقلیه در مجاورت آنها قرار دارند روشنایی را تامین می کند. در بندر والنسیا چنین سیستمی نصب و در حال بهره برداری می باشد، اجرای این سیستم در این بندر میزان مصرف انرژی را 80٪ کاهش داد و هزینه سرمایه گذاری این سیستم را طی دو سال به طور کامل بازگرداند. در بندر هامبورگ در کلیه جاده های دسترسی آن سیستم روشنایی هوشمند با نتایج مشابه و به منظور کمینه سازی مصرف انرژی به اجرا در آمده است[6]. طی سالهای اخیر استفاده از پهبادها به عنوان جانشینی کم هزینه برای برای بازرسی تجهیزات، انجام گشت زنی و شناسایی لکه های روغن در راه های دسترسی و اعزام نیروی پاکسازی مورد استقبال قرار گرفته است.
مطالعات و بررسی ها نشان می دهد قریب اتفاق بنادر مطرح دنیا، اقتباس و بهره برداری از حداقل یکی از فناوری های نوظهور آغاز کرده اند، اما بندر های پیشرو، مانند هامبورگ، به صورت سیستماتیک و ساختار محور اقدام به اتصال سیستم های هوشمند بندری و تشکیل پلتفرمی هوشمند مشابه مشخصاتی که در مقدمه به آن اشاره شد را در دستور کار اجرا قرار داده اند. این نوع پلتفرم، داده ها را از حسگرها، تلفن های هوشمند همراه، بانکهای اطلاعاتی ذینفعان مختلف را در این پلتفرم ها تجمیع و در اختیار قرار گرفته اند. مدیریت بندر و سایر ذینفعان حاضر در بندر از این بندر با دریافت اطلاعات لحظه ای از ترافیک ورودی و خروجی بندر عملیات خود را بهبود می دهند. این بهبود نهایتا منجر به کاهش ترافیک و زمان توقف در محوطه و دروازه های ورودی و خروجی بندر می شود. از سوی دیگر این پلتفرم ها با دارا بودن عملکرد جغرافیایی (GIS) می توانند نرخ ورود کامیونهای ورودی را تحلیل و ترافیک و زمان توقف کامیون ها را بهینه نمایند.
علاوه بر موارد فوق الذکر، این پلتفرم ها، با تحلیل و پردازش دادههایی جمع آوری شده می توانند خدمات جدید را به مشتریان خود اعم از ذی نفعان حاضر در بندر و یا سایر ذی نفعان خارجی ارایه کرده و این خدمات می تواند به عنوان منابع درآمدی جدید برای بندر تلقی گردند. بنادر با جمع آوری و پردازش داده های لحظهای حرکت کامیون ها، اطلاعات بارگیری کشتی و داده های مربوط به عملیات محیط بندر (هندلینگ و ...) می توانند خدمتی تحت عنوان «دروازه دیررس یا Late Gate» را ارایه دهند. این نوع خدمات نوآورنه به شرکت های لجستیک اجازه می دهد که کانتینر های خالی را در انتهای روز کاری تحویل دهد. همچنین بنادر می توانند اطلاعات و داده های ترافیکی لحظه ای را به شرکتهای لجستیک و تدارکات که به دنبال بهینه سازی برنامه سفر خود هستند، به فروش برسانند. از سوی دیگر این پلتفرم ها می توانند پایه یک بازارگاه برای خرید، فروش و به اشتراک گذاری تجهیزات (اقتصاد مشارکتی) در زمانی که این تجهیزات مورد نیاز مالکانشان نیستند اجاره دهند.
مدیریت بندر و بالتبع سازمان بنادر و دریانوردی کشور مسئول توسعه استراتژیک بنادر هستند. این پلتفرم ها ضمن کاهش زمان صرف شده برای مدیریت امور روزمره، این فرصت را پیش رویش قرار می دهد تا منابع خود را صرف هماهنگی میان ذینفعان و هدایت نوآوری در راستای توسعه بنادر کشور نماید. هوشمندسازی بنادر تنها مسیر پیش رو برای کسب مزیت رقابتی پایدار نسبت به بنادر رقیب می باشد.
2.1. همه پروژه ها برای همه بنادر نیست –فاکتورهای انتخابی
بنادر انتخاب زیادی میان طیف گسترده ای از فن آوری ها و راهکارهای هوشمند دارند، اما این انتخاب بایستی همسو با اسناد و قوانین بالادستی و سیاست های سازمان بنادر و دریانوردی که منعکس کننده مسیر توسعه بنادر است باشد. بنادر به لحاظ جغرافیای خود، نقش بندر در تجارت کشور، سطح رقابت با سایر بنادر، نوع کارکرد و نقش آن در توسعه محلی با یکدیگر متفاوت هستند و هرکدام با چالش های مختص خود روبرو هستند. نیاز یک بندر که تجارت آن محدود به مناطق حومه و سرزمین های نزدیک است با بنادری که دروازه بینالمللی برای انتقال بار می باشند و به واسطه خطوط ریلی و جاده ای محموله های باری را از مناطق دور عبور می دهند کاملا متفاوت است. برخی بنادر نقش هاب لجستیک را دارند و بار در محدوده بندر باقی می ماند تا مجدادا تقسیم و به مقصد دیگری بازتوزیع می شود. این تفاوت ها نیازمند رهگذرهای متفاوتی در هوشمندسازی می باشد. سایر المان هایی که در انتخاب پروژه های هوشمند سازی بایستی لحاظ گردد عبارتند از اندازه و سطح عملیاتی، سطح بلوغ بندر و میزان رقابت آنها با بنادر اطراف (به شکل شماره 3 مراجعه نمایید
«بنادر در حال ظهور» به منظور تسهیل تجارت نیازمند فناوری هستند. اقتصادهای در حال توسعه در حال ایجاد بنادر جدید هستند تا رشد تجارت را سرعت بخشند. بسیاری از این بنادر جدید با سایر بنادر دیگر به رقابت خواهند پرداخت و تلاش می کنند تا محدودیت های بنادر رقیب را پوشش دهند. زیرساخت مدرن این فرصت را در اختیار آن ها قرار میدهد تا تا ظرفیت بیشتری را به وجود آورده و در حین توسعه زیرساخت های خود تسهیلات و فناوری های هوشمند را نیز در اختیار بگیرند. برای این بنادر جذب بیشتر بار اهمیت ویژه ای دارد و اجرای پروژه های های بندر هوشمند فعالیت بازیگران را تسهیل می کند. پلتفرمهای هوشمند بندری و پنجره واحد گمرکی، همانطور که پیشتر اشاره شد تبادل اطلاعات و هماهنگی میان ذینفعان را ساده می کنند. همچنین سیستم های کنترل تردد بیومتریک و سیستم های اسکن بار (X-RAY) نیز روند فعالیت گمرک را سرعت می بخشند.
در بنادری که اجرای «هاب تجارت محلی» را اولویت خود تعیین می کنند ارتقای بهرهوری اهمیت بیشتری پیدا میکند. بنادر کشورهای واقع در جنوب صحرای آفریقا، خاورمیانه و آمریکای جنوبی دروازه های اصلی برای تجارت محلی به منطقه خود هستند. بنابراین کسب مزیت رقابتی برای این بنادر از طریق کاهش هزینه های عملیاتی به منظور کاهش هزینه تمام شده کالای صادراتی و بالتبع آن افزایش صادرات محلی بسیار مهم است. پایانه های این بنادر با حجم بار رو به رشد و اندازه کشتی ها روبرو هستند. به منظور حفظ ظرفیت عملیاتی و پاسخگویی به تقاضا، استفاده از فناوری های بندر هوشمند باعث افزایش حجم کارایی و بهره وری با حفظ ظرفیت های زیرساختی موجود می شوند. به عنوان مثال بندر والنسیا به منظور تحقق اهداف ذکر شده از دو سیستم به منظور ردیابی و مدیریت هوشمند تجهیزات و همچنین سیستم های هوشمند مدیریتی با عنوان Energy-Efficient and Adaptive Management System (SEAMS) برای شناسایی و مدیریت تنگناهای عملیاتی در لحظه استفاده برد. حفظ پیوندهای هموار با جغرافیای محلی برای کاهش هزینه های تجارت امری ضروری است. به دلیل ماهیت محلی فعالیت این نوع بنادر حمل بار از طریق جاده بخش مهمی از زنجیره توزیع بار را تشکیل می دهد و بهینه سازی نقطه اتصال حمل و نقل جاده ای با حمل و نقل دریایی حائز اهمیت است لذا اجرای سیستم های هوشمند مدیریت دروازه ها و سیستم های تخصیص بهینه کامیون می توانند سرعت تردد در گیت های ورودی و ورودی را تسریع کنند.
مسئله اصلی برای بنادر بزرگ که دروازه های بین المللی کالا هستند بهینه سازی ترافیک در تقاطع میان مدهای حمل و نقل مسئله اصلی آن ها است. بنادر توسعه یافته از جمله مانند بنادر واقع در چین، اروپای شمالی و آمریکای شمالی و بنادر جنوب ایران مقادیر قابل توجهی محموله را به مقصد یا مبدا داخل مرزهای کشور و یا مناطق دوردست منتقل می کنند. بسیاری از این درگاه ها در مسیرهای تجاری با حجم بالا قرار دارند و کشتی های با اندازه های بسیار بزرگ بار را حمل می کنند. چنین حجم انبوه از بار به راحتی می تواند به در نقطه اتصال یا تغییر مد حمل و نقل تراکم بسیار زیادی را ایجاد کند. چنین بنادری می توانند با استفاده از فناوری ها و پلتفرمهایی که به منظور مدیریت و بهینه سازی لجستیک و ترافیک ترکیبی (میان مودی) تولید شده اند خود را کاملا متمایز کنند. بنادر با اجرای سیستم های تخصیص و تعیین وقت کامیون ها این هدف را محقق می کنند. بسیاری از بنادر سیستم های هوشمند تخصیص را در حد یک ترمینال اجرا کرده اند و سنگاپور و استرالیا در تمام بنادر خود در حال بهره برداری از این سیستم ها هستند. همچنین استفاده از سیستم های تلفیقی میان مودال که اتصالات ریل و بندر را در بر می گیرد نیز در کاهش هزینه های عملیاتی بندر بسیار موثر می باشد. به عنوان مثال بندر هامبورگ در حال ایجاد سکوی هوشمند ریلی است و روی این سکوها حسگرهایی تعبیه کرده است که وضعیت عملیاتی و همچنین سلامت زیرساخت های ریلی و اتصال آن به دریا را به صورت لحظه ای رصد و مدیریت می کند.
شهر های بندری به دلیل نزدیکی آن ها به شهر بایستی به تأثیرات زیست محیطی حاصل از فعالیت خود و مسئولیت اجتماعی توجه بیشتری بکنند. این بنادر علاوه بر مقابله با چالش هایی که پیشتر در خصوص بنادر متوسط و بزرگ اشاره شد، نیز روبرو هستند. بنادر پیشرو که در مناطق مهم شهری مانند شانگهای ، هامبورگ، سنگاپور، نیویورک و لس آنجلس قرار دارند در خصوص حفاظت از محیط زیست بایستی ملاحظات زیادی را رعایت کنند و در حین عملیات حداقل آلودگی، سر و صدا و آسیب به محیط زیست را ایجاد نمایند. همچنین به موجب ترافیک و ورود و خروج بار معضلات زیادی برای شهر ایجاد می کنند، لذا برای اینکه تدام حیات بندر در کنار شهر بزرگ پایدار بماند، بنادر بایستی تأثیر محیطی جابجایی بار را کنترل و کاهش دهند. فناوری های توسعه یافته در بنادر هوشمند به خوبی می تواند برای مدیریت و تأثیرات زیست محیطی ترافیک عبور بار در معابر و زیرساخت های شهر کمک کرده و الزامات امنیتی و امنیتی را بطور فزاینده ارتقا دهد. به عنوان مثال می توان به سیستم های درحال بهره برداری در بنادر در سنگاپور و هامبورگ برای نظارت بر ترافیک در جاده های دسترسی بندری اشاره کرد. آن ها با استفاده از اینترنت اشیاء و شبکه گسترده حسگرهای نصب شده در بندر روتردام، به صورت مستمر آلودگی هوا و آب را پایش می کنند؛ شایان ذکر است بنادر کمتر توسعه یافته از پهبادها برای این امر بهره می برند. داده هایی که این توسط این شبکه حسگری تولید می شود می تواند در پلتفرم های بندری تجمیع، پردازش و با سایر ذینفعان به اشتراک گذارده شود. در بنادر هامبورگ و آنتورورپ، چنین سکوهای داده نه تنها منجر به کاهش معنا دار اثرات زیست محیطی شده است بلکه منجر به ارتقای راندمان عملیاتی در سراسر اکوسیستم بندر شده اند.
2.2. بنادر هوشمند – رهیافتی برای منابع حدید درآمدی و خدماتی
همانطور که توضیح داده شد بیشتر مزایای هوشمندی بنادر و استفاده گسترده از فناوری اینترنت اشیاء نهایتا به سازمان بنادر، مقامات بندری و سایر ذی نفعان موجود در بندر کمک می کند تا نهایتا هزینه های عملیاتی را به صورت معناداری کاهش دهند و کارآمدتر عمل کنند، اما اجرای چنین پروژه هایی می تواند منجر به ارایه خدمات جدید مبتنی بر داده گردد. بنادر می توانند این خدمات را به مشتریان بالقوه، مانند شرکت های لجستیک و حمل بار، اپراتورهای ترمینال، پارک های لجستیک، انبارهای کانتینر و بازرگانان بفروشند.
استرالیا اپراتورهای ترمینال و انبارهای کانتینر اولین بندری بودند که با ارائه خدمات دیجیتالی برای شرکتهای حمل و نقل، درآمد جدیدی را برای بندر خلق کردند. پایانه های بندری و انبارهای استرالیا سیستم های تخصیص کامیون ها را ایجاد کردند و باعث کاهش ازدحام کامیون و زمان بازگشت کامیون ها بعد از تخلیه از چند ده ساعت به چند دقیقه شد. از آنجا که اجرای چنین سیستم هایی باعث افزایش بهره وری می شوند، شرکتهای حمل و نقل بار جاده ای حاضر به پرداخت هزینه برای رزرو و استفاده از سیستم هستند. در سنگاپور کامیون داران با استفاده از یک اپلیکیشن موبایل از داخل کابین کامیون خود برای تبادل اطلاعات با ترمینال و انبارهای کانتینر، در زمان صرفه جویی زیادی کردند. از سوی دیگر این سیستم ضمن ردیابی لخظه ای کامیون آن این اطلاعات را در اختیار مدیریت بندر قرار می دهد و صاحبان بار نیز می توانند با پرداخت هزینه ای برای نظارت بر موقعیت یک کانتینر و بار خود استفاده کنند.
اطلاعات ایجاد شده در سکوی داده اینترنت اشیاء و پلتفرم های هوشمند بندری یکی دیگر از منابع درآمد بالقوه برای بنادر است. در بندر هامبورگ شبکه اینترنت اشیاء و حسگرهای نصب شده برای ردیابی زیرساخت ها، ترافیک، داده های حمل و نقل کشتی و بارها استفاده می شود و انجمن SmartPORT اقدام به تجاری سازی آن ها برای فروش به اشخاص ثالث، استفاده می کند. بندر آنتورپ و یک شریک تجاری در حوزه اینترنت اشیاء بستر تبادل داده ای ایجاد کرهدند که داده های شرکت های حمل و نقل و بار، انبارها، گمرک و سایر بنادر را به منظور تجاری سازی و اشتراک؛ گردآوری و تجزیه و تحلیل می کند. این داده ها به ذی نفعان مختلف اجازه می دهد تا از این داده ها که شامل زمان ورود و خروج کشتی ها، وزن کانتینرها، زمان جمع آوری و دستورالعمل حمل و نقل با پرداخت آبونمان استفاده نمایند. چنین اطلاعاتی می تواند به مشتری داده کمک کند تا هزینه خود را از طریق برنامه ریزی بهتر کاهش دهد. این سرویس علاوه بر تأمین درآمد، لجستیک را کارامد تر و آلودگی های اگزوز کامیون در یکی از شلوغ ترین درگاه های اروپا را به شدت کاهش داده است: همچنین این سیستم کانتینرهای خالی موجود در انبارها را با تخصیص بهینه و فوری آن ها به مشتری را به کمترین حد خود رسانده است.
2.3. چگونگی انتخاب، اجرا و بهره برداری از پروژه های بندر هوشمند
هنگام انتخاب و اجرای پروژه های بندر هوشمند با انتخاب ها و گزینه های بسیار زیادی روبرو می شویم؛ بسیار از این پروژه ها در بنادر مختلف دنیا به اجرا در آمده اند. هر بندر به دلیل ویژگیهای خود منحصر به فرد است و انتخاب این که چه پروژه ای را به عنوان پروژه پرچمدار برای یک بندر انتخاب گردد نیازمند بررسی است. یکی از مهمترین متغیرها انتخاب فناوری/پروژه/سیستم ای است که بیشترین ارزش را برای بندر و بیشاری بهره سرمایه گذاری را داشته باشند. برای حداکثر رساندن بازده انتخاب از یک سو و کاهش منابع مالی و مدیریتی بایستی روی یک مجموعه محدود از برنامه ها تمرکز کرد. شکل زیر (شکل 4) به صورت کلی مدل مرجع انتخاب پرتفو یا مجموعه برنامه های هوشمندسازی را برای بنادر نشان می دهد.
2.3.1. برقراری اتصال میان اهداف بندر هوشمند با سیاست های توسعه بنادر کشور
انتخاب استراتژی هوشمند سازی و سبد پروژه های بندر هوشمند باید با واقعیت های بندر و سیاست ها و اهداف اصلی سازمان بنادر همسو باشد. این اهداف می تواند شامل افزایش ظرفیت بندر یا کاهش هزینه های عملیاتی، افزایش سهم بازار از طریق تسهیل تجارت و عملیات بندر راحت تر در مقایسه با بنادر رقیب یا استفاده از خدمات مبتنی بر داده باشد. برای تحقق این اهداف و یا ایجاد منابع جدید درآمدی، طرح بندر هوشمند باید متعهد به سیاست ها و راهبردهای ترسیم شده باشد.
ممکن است یک بندر از قبل استراتژی مدونی را تولید نکرده باشد اما می تواند با محک زدن عملکرد خود در برابر بنادر مشابه، تجزیه و تحلیل عملیات و مقایسه سهم بازار آن ها در مقابل وضعیت خود به راحتی اهدافی را ترسیم نماید. این فرایند می تواند شامل بررسی پارامترهای کلیدی مانند کل هزینه تمام شده برای تخلیه و بارگیری، تعرفه ها ، هزینه و کارایی حمل کشتی، هزینه های هندلینگ و هزینه های جانبی باشد. برای مقایسه هزینه کل حمل یک کانتینر، می توان از معیارهای از پیش تعریف شده از جمله هزینه درخواست و بارگیری کشتی، حمل بار ، نگهداری بار در بندر و حمل و نقل زمینی آن استفاده کرد. به عنوان مثال اگر این اطلاعات در مقایسه با سایر بنادر نشان دهد که هزینه های حمل و نقل محموله منجر به افزایش هزینه های کلی کانتینر شده است، این بندر می تواند پروژه های هوشمندسازی خود را به منظور ارتقای بهرهوری و کاهش هزینه تمام شده در حمل بار بکار بگیرد. اما اگر تفاوت اصلی مقایسه هزینه های حمل و نقل دریایی در هزینه های بالاتر برای انبارداری و حمل و نقل زمینی باشد، به منظور کسب بیشترین بازده می توان با اجرای انواع پروژه های تخصیص هوشمند کامیون، زمان توقف و انتظار کامیون ها و به تبع آن هزینه حمل و نقل را کاهش داد.
علاوه بر روش فوق که ناظر بر جمع آوری شاخص های اقتصادی و مالی بنادر است سازمان بنادر و دریانوردی می تواند از مدیریت بندر، اپراتورها، مدیران ترمینال و سایر ذی نفعان و نهاد های حاضر در بندر بخواهند که مشکلات اساسی که فکر می کنند باید برطرف شود و راهکار فناورانه خواهد داشت را توصیف کنند. بدیهی است که جمع آوری داده های کمی و کیفی یک بندر بسیار زمان بر است، اما نظر سنجی به نحوی که با دقت تهیه گردد می تواند یک استراتژی کلی و محورهای اصلی اجرای پروژه های بندر هوشمند را در جهت صحیح هدایت نماید.
2.3.2. شناسایی نقاط کلیدی که پروژه هوشمندسازی در صدد رفع آن است
بنادر در حوزه عملکردی خود دارای شکاف ها و معضلاتی هستند که اجرای پروژه بنادر هوشمند می تواند آن را برطرف کنند. لذا لازم است تا مناطقی که دارای عملکرد ضعیف هستند و یا نیاز به پیشرفت سریع دانرد دارند شناسایی شوند. البته در پس مشکلات شناسایی شده در برخی مواقع با دلایل ساختاری روبرو هستیم، برخی از این موارد مربوط عملکرد یا رفتارهای منابع انسانی و ترجیحات عوامل انسانی درگیر برای انجام کارها به روشهای خاص خود است.
تجربه نشان داده است که بیشتر مشکلات ساختاری مربوط به عدم کارآیی در فرایند حمل بار است. برای کشف مشکلات ساختاری، بنادر باید نحوه اجرای فرآیندهای موجود را بررسی کنند. بررسی دقیق زمان انجام امور و نحوه اجرای عملیات، تجزیه و تحلیل گلوگاه ها و نقص فرآیند می تواند ناکارآمدی ساختاری را کشف کرده و ایده های سریعی را برای رفع آنها با فن آوری های بندر هوشمند پیش رو قرار دهد.
البته که حل مشکلات رفتاری سخت تر است زیرا ریشه در تصمیمات و عملکرد افراد دارد. به عنوان مثال، ازدحام ترافیک در خارج از ورودی بنادر می تواند ناشی از هماهنگی ضعیف کامیون هایی باشد که برای تخلیه و بارگیری ورود می کنند و عدم تعادل میان بار و کامیون باشد. لازم است تا بنادر با فراهم کردن مشوق هایی که منابع انسانی را به انجام رفتارهای مطلوب ترغیب می کند تلاش کنند بر مشکلات رفتاری غلبه کنند. در محیطی که منابع انسانی زیادی مشغول فعالیت هستند، همسو سازی رفتارهای افراد با اهداف بندر رکن مهمی برای ارتقای کارایی می باشد.
مشاهده و بررسی عملیات از دیدگاه ذی نفعان مختلف بندر، می تواند مشکلات رفتاری را نشان دهد. اقداماتی چون ارتباط با مشتریان بندر مانند شرکت های حمل و نقل، صاحبان بار و همچنین شرکتهای لجستیکی، مصاحبه ها، نظرسنجی ها و مشاهدات دست اول می تواند کمک کند تا تجربه مشتری از مشکلات در ارایه خدمات را نشان دهد.
پس از شناسایی مشکلات، مشکلات اولویت بندی می شوند و برای رفع آن ها راهکارهای فناورانه ای که منجر به هوشمندی بندر می شود شناسایی می شوند. لازم است که هر راهکار متناسب به ارزشی که ایجاد می کند متناسب سازی شده و با سیاست های سازمان بنادر و دریانوردی نیز منطبق گردد.
2.3.3. تشکیل پرتفو پروژه های پرچمدار برای بنادر
همانطور که در بخش قبل اشاره شد، پس از شناسایی مشکلات اساسی ساختاری و رفتاری، فناوری های قابل دسترس و انجام ذیل سیاست هوشمند سازی بنادر شناسایی می شوند. البته ممکن است ما به ازای هر چالش پیش روی بندر راهکارها مختلفی بتوان متصور بود. به عنوان مثال برای کاهش تراکم ترافیک کامیون های وارد شده یا خارج شده از بندر، می توان حسگرهایی را روی سطوح جاده نصب کرد که اطلاعات میزان ترافیک را در لحظه جمع آوری و به اشتراک می گذارند. این اطلاعات برای بهینه سازی الگوریتم های تخصیص بهینه کامیون و همچنین بهینه سازی ترافیک بسیار مفید هستند. از سوی دیگر، این اطلاعات را می توان با استفاده از یک اپلیکیشن که روی تلفن همراه رانندگان نصب می شود به دست آورد؛ به این صورت که اپلیکیشن موقعیت جغرافیایی کامیون ها را به صورت خودکار جمع آوری و ارسال می کند و می توان محل استقرار کامیون منفرد را دریافت کرد. این دو مسیر به منظور کسب اطلاعات ترافیکی تردد کامیون ها، هر دو دارای جوانب مثبت و منفی هستند که باید با سایر متغیرهای دیگر مورد ارزیابی قرار گیرند تا مشخص شود کدام یک از این روش ها می تواند مناسب تر باشد.
مثال دیگر استفاده از نرم افزارهای خوانش پلاک است که بطور خودکار کامیون ها را هنگام عبور از دروازه ترمینال خوانش می کند. استفاده از این روش به طور گسترده در اروپا و ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد، اما همین روش اصلا برای کشور هند مناسب نمی باشد، زیرا به دلیل تنوع ظاهری پلاک کامیون های ایالات مختلف هند نمی توان از این روش برای شناسایی کامیون های ورودی به بندر استفاده نمود، لذا بنادر هند مجهز به سیستم شناسایی کامیون از طریق تگ های RFIDهستند.
اصولا یکی از اقدامات مهم در بررسی و تهیه لیست پروژه های بنادر هوشمند ضمن شناسایی مشکلات و سایر موارد گفته شده باید دید که سایر بنادر در کشورهای مختلف برای حل مشکلات مشابه به چه دست اقداماتی روی آورده اند و هرکدام از این راهکارها یا استفاده از پلتفرم ها چه چالش های عملیاتی و ملزوماتی به همراه دارد؛ زیرا لزوما اجرای موفقیت آمیز یک راهکار به معنای موفقیت آن در سایر بنادر نمی باشد.
برای افزایش شانس دستیابی به نتیجه مطلوب، بنادر باید سبدی از مجموعه پروژه های هوشمند سازی برای رفع مشکلات تهیه نمایند و همانطور که پیشتر نیز اشاره شد بندر هامبورگ برای رسیدگی به ازدحام جاده ها و مسیرهای منتهی به بندر چندین راهکار را در دستور کار دارد که از جمله می توان به انبار مجازی برای کاهش دفعات حمل کانتینرهای خالی توام با استفاده از حسگرهای مختلف برای دریافت داده های لحظه ای از جریان ترافیک اشاره کرد.
2.3.4. شناسایی و تعیین نحوه تامین فناوری یا اجرای پروژه (تولید یا تامین از داخل یا خرید خارجی پلتفرم)
یکی از سوالاتی که در اجرای پروژه های هوشمند سازی پیش روی بنادر قرار می گیرد این است بهترین روش اجرای پروژه چه است؟ آیا بایستی اقدام به تولید نرم افزار و راهکار سفارشی نمود یا راهکارهای تجربه شده را خرید نمود؟ بعد از پاسخ به این سوال نحوه اجرای پروژه و همچنین انتخاب فناوری مورد نیاز چگونه باید باشد؟ برای بنادر پیشرفته که از فناوری های روز کم بهره هستند شاید خرید راهکار سریعترین روش توسعه باشد اما هرکدام از این انتخاب ها محدودیت هایی به همراه دارند، خرید راهکارهای محدودیت هایی در ارتباط با امکاناتی که در اختیار قرار می دهند را به همراه خود دارند و همچنین یکپارچه سازی و ادغام فعالیت آن ها با سیستم های موجود نیز چالش به همراه دارد از سوی دیگر تنوع و طیف گسترده راهکارهای موجود می تواند سرعت استفاده و آزادی انتخاب بیشتری را به همراه داشته باشد.
اصولا بنادر بزرگ به منظور کسب مزیت رقابتی پایدار، در کشورهای توسعه یافته با توسعه دهندگان فناوری و مشاوران برای توسعه فناوری اختصاصی همکاری بلند مدت میکنند. ایجاد یک راه حل سفارشی لزوماً به معنای نوشتن یک نرم افزار از ابتدا نیست؛ بلکه می توان از ماژولهای آماده استفاده نمود و برنامه ها را به گونهای تنظیم کرد که متناسب با وضعیت منحصر به فرد بندر باشد. به هر صورت تصمیم گیری برای تولید راهکارهای هوشمند سازی بندر به جای خرید، بندر بایستی آن دست از سیستم هایی را در اولویت اجرا قرار دهد که برای او وجه تمایز زیادی در عملکرد به وجود می آورد و او را از رقبای خود متمایز می کند. راهکارهایی که تاثیر زیادی روی امر رقابت ندارند و یا به بلوغ کافی رسیده اند می توان به جای تولید، خرید نمود. البته راهکار سومی نیز پیش روی بنادر وجود دارد و آن مشارکت و همکاری با استارتاپ ها و کسب و کارهای کوچک، چابک و نوآور است، روتردام و سنگاپور از جمله بنادر پیشرو هستند که به صورت خیلی جدی این به این روش به عنوان سیاستی بلند مدت روی آورده اند.
2.3.5. پیاده سازی رویکردی چابک برای مدیریت ریسک و اجرای پروژه ها
اتخاذ هر نوع فناوری بندر هوشمند شامل مخاطرات مخصوص خود است. در زمان بهره برداری سیستم های نرم افزاری می توانند با اشکال روبرو شوند و پس از بهره برداری نیز ممکن است آنطور که انتظار بوده عمل نکند یا ممکن است بهره برداری از آن ها به دلایل مختلف با مقاومت کاربران برای تغییر سیستم روبرو شود. همچنین راه اندازی راهکارهای هوشمند نیز ممکن است بیش از انتظار هزینه داشته باشد و یا نتایج قابل انتظار با تاخیر زمانی محقق شوند. اجرای پروژه های بندر هوشمند مانند ایجاد شبکه اینترنت اشیاء و نصب حسگرها، سیستم های هوشمند مدیریت ترمینال و سیستم های تخصیص کامیون بعضا گران، پیچیده و اجرای نامناسب آن ها منجر به اختلال در عملیات شود – چنین واقعیت هایی توسط سایر بنادر که به سمت هوشمند سازی حرکت کرده اند نیز مشاهده شده است. برخی از بنادر بلافاصله بعد از اجرای پروژه های هوشمند سازی بهره وری کمتری در مقایسه با قبل از اجرای آن مشاهده کرده اند و ارتقای کارایی بلافاصله اتفاق نمی افتد. به همین منظور برای کمینه کردن ریسک و مخاطرات هوشمند سازی، بنادر اجرای چنین پروژه هایی بایستی به صورت چند مرحله ای صورت پذیرد و تنها پس از اجرای هر مرحله برای اجرای مراحل بعد تصمیم گیری می شود. البته پیشنهاد شده است که ابتدا پر مخاطره ترین جنبه یک پروژه هوشمند سازی آزمایش شود. اگر این مرحله با موفقیت روبرو شود می تواند نشانه خوب برای اجرای موفقیت آمیز پروژه و مراحل بعدی باشد.
به منظور کاهش مخاطرات پروژه هوشمندسازی، راه دیگر استفاده از مفهوم حداقل محصول قابل استفاده یا MVP است به این معنی که برای پروژه های هوشمند سازی سریعا اولین نمونه آزمایشی تهیه شده و در محیط عملیاتی مورد آزمایش قرار می گیرد و سپس در ادامه قابلیت ها و ویژگی های جدید به آن اضافه می گردند. این روش کمک می کند که تمایل و مقاومت کاربران مورد محک قرار گیرد و تدابیر لازم برای افزایش انگیزه کاربران نیز لحاظ گردد.
3. سخن آخر
کانال پاناما در اواخر قرن بیستم تجارت دریایی جهانی را متحول کرد و استفاده از ظروف فولادی -کانیتر های حمل بار – نقطه شروع دوره مدرن حمل و نقل دریایی بود. امروزه نیز بندر هوشمند و اینترنت اشیاء عصر دیجیتال حمل و نقل دریایی را شکل می دهد. بنادر سراسر جهان - از بنادر کوچک در اقتصادهای نوظهور گرفته تا بزرگترین مراکز تجاری جهان – برای تا بارورتر و کارآمد تر شدن چاره ای جز حرکت به سمت فناوریهای بندر هوشمند را ندارند. این فناوری ها هستند که اجازه ارایه خدمات بهتر به مشتری و ایجاد جریان جدید درآمد را می دهند. بنادری که به جلو حرکت نمی کنند در معرض خطر رقیبانی هستند که هر روز هوشمندتر می شوند. انتخاب نقطه شروع از اهمیت زیادی برخوردار است و شناسایی چالش های موجود و رفع این مشکلات با استفاده از فناوری اینترنت اشیاء و پروژه بندر هوشمند بهترین نقطه شروع است.
[1] Connected Platforms (Seamless Operations)
[2] Augmented Reality
[3] برای مشاهده برنامه توسعه بندر هامبورگ و انقلاب دیجیتالی آن به لینک زیر می توانید مراجعه کنید
https://www.hamburg-port-authority.de/fileadmin/user_upload/port-development-plan2025.pdf
[4] برای مطالعه بیشتر به لینک های زیر مراجعه نمایید
https://www.ship-technology.com/features/smart-ports-increasing-efficiency-cutting-costs/
[5] برای مطالعه بیشتر به لینک های زیر رجوع کنید
[6] https://www.osborneclarke.com/insights/smart-traffic-and-light-management-trialled-at-port-of-hamburg/
مطلبی دیگر از این انتشارات
مهاجرت ابری! چیستی، مزایا و هزینهها (قسمت سوم)
مطلبی دیگر از این انتشارات
نقش قانونگذاری و نگاه راهبردی در حوزه هوش مصنوعی
مطلبی دیگر از این انتشارات
مشارکت شهروندی: از حرف تا عمل