港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用――以青島港（集團）有限公司為例

耿增濤 湯雪 劉迅 邵明杰

近年來，在“一帶一路”倡議的推動下，青島港（集團）有限公司（以下簡稱“青島港”）貨物吞吐量和集裝箱吞吐量穩(wěn)健增長。2018年青島港完成貨物吞吐量4.86億t，完成集裝箱吞吐量1 932萬TEU;同時，集裝箱班輪航線數(shù)量也呈增長趨勢，據(jù)近期統(tǒng)計已達160余條。在內(nèi)陸服務(wù)方面，青島港已開通包括國際班列線路在內(nèi)的40余條貨運班列線路，形成巨大的鐵路運輸線網(wǎng)。在此背景下，為了提升主營業(yè)務(wù)作業(yè)效率和保障生產(chǎn)作業(yè)安全，提升對外服務(wù)形象，青島港開發(fā)出集生產(chǎn)調(diào)度、業(yè)務(wù)管控和分析決策為一體的港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合利用船舶自動識別系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動端等技術(shù)，將碼頭生產(chǎn)作業(yè)監(jiān)控、船舶調(diào)度、貨物集疏運、碼頭堆場布局、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、碼頭基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、費率等業(yè)務(wù)管理協(xié)同化，實現(xiàn)作業(yè)調(diào)度和數(shù)據(jù)標準統(tǒng)一化，促進港口生產(chǎn)和業(yè)務(wù)管控現(xiàn)代化、智能化，為港口管理層科學(xué)決策提供技術(shù)支持。

1 港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)簡介

如圖1所示，港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)以提升主營業(yè)務(wù)作業(yè)效率、保障生產(chǎn)作業(yè)安全、服務(wù)各單位發(fā)展為目標，融合港口、海事、引航、拖船形成“四位一體”，實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標準統(tǒng)一及與各相關(guān)方的業(yè)務(wù)協(xié)同。港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)應(yīng)用船舶自動識別系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析、移動端應(yīng)用等技術(shù)，形成集碼頭作業(yè)監(jiān)控、船舶調(diào)度、集疏運、碼頭堆場、數(shù)據(jù)分析、氣象水文等于一體的協(xié)同在線指揮業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)，從而實現(xiàn)青島港業(yè)務(wù)操作統(tǒng)一化和管理決策科學(xué)化。港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)包括眾多子系統(tǒng)，其需要與各個子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，以便統(tǒng)計、分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從而為管理層決策提供依據(jù)。

1.1 代碼統(tǒng)一管理系統(tǒng)

代碼統(tǒng)一管理系統(tǒng)對港口生產(chǎn)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一編碼和下發(fā)，形成統(tǒng)一的共享數(shù)據(jù)資源庫和標準。數(shù)據(jù)資源的共享為各個統(tǒng)計分析系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，也為大數(shù)據(jù)分析初步梳理數(shù)據(jù)，使各項數(shù)據(jù)更加有效，從而為決策分析提供支持。

1.2 基于船舶自動識別系統(tǒng)的船舶管控系統(tǒng)

基于電子海圖的船舶自動識別系統(tǒng)（或船舶交通管理系統(tǒng)）是涵蓋船舶代理、海事監(jiān)管、船舶作業(yè)計劃、引航調(diào)度、拖船調(diào)度等的綜合船舶管控系統(tǒng)，是包括船舶作業(yè)申報、船舶靠離泊計劃、船舶作業(yè)計劃、船舶作業(yè)動態(tài)等的船舶調(diào)度系統(tǒng)，能夠動態(tài)顯示在港船舶作業(yè)信息，全方位管控船舶在港動態(tài)信息。

1.3 基于生產(chǎn)作業(yè)的實時統(tǒng)計分析系統(tǒng)

基于生產(chǎn)作業(yè)的實時統(tǒng)計分析系統(tǒng)覆蓋集裝箱、件雜貨、干散貨、液體化學(xué)品、物流服務(wù)等，能夠快速形成統(tǒng)計信息，便于生產(chǎn)調(diào)度指揮人員及時掌握生產(chǎn)作業(yè)動態(tài)。

1.4 中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的功能為：及時掌握進口集裝箱、件雜貨、干散貨、液體化學(xué)品等的流向，按航線、港口、船公司、箱屬公司、承運人等分國際監(jiān)管、國際轉(zhuǎn)運、國際中轉(zhuǎn)等明確一程船和二程船箱量，按船公司、承運人、貨主等明確干散貨、件雜貨、液體化學(xué)品轉(zhuǎn)運流量和流向，實現(xiàn)全港區(qū)內(nèi)資源統(tǒng)一協(xié)調(diào)支配及中轉(zhuǎn)船統(tǒng)一調(diào)度。

1.5 商務(wù)計費管控系統(tǒng)

建立基于統(tǒng)一客戶管理的商務(wù)計費管控系統(tǒng)，規(guī)范港口主營業(yè)務(wù)作業(yè)流程，實現(xiàn)商務(wù)、作業(yè)、合同、貨物交付全流程管控。

1.6 基于地理信息系統(tǒng)的堆場管理系統(tǒng)

建設(shè)覆蓋青島港四大港區(qū)堆場和室內(nèi)倉庫資源等的堆場管理系統(tǒng)，系統(tǒng)信息包括庫場位置、面積、性質(zhì)、最大存貨量等?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)的堆場管理系統(tǒng)有助于計劃員結(jié)合生產(chǎn)實際，分析并及時調(diào)整生產(chǎn)布局，優(yōu)化作業(yè)管理架構(gòu)。

1.7 基于全程物流跟蹤的集疏運管理系統(tǒng)

建設(shè)基于全程物流跟蹤的集疏運管理系統(tǒng)，采集各港區(qū)碼頭鐵路、公路、水路和管道四路集疏運計劃和運量等動態(tài)信息，按照時間、流向、貨主、貨種等不同維度對四路集疏運情況進行統(tǒng)計分析，為碼頭現(xiàn)場作業(yè)布局、運輸方式調(diào)整、市場攬貨、客戶服務(wù)提供信息支持和決策依據(jù)。

1.8 客戶貨源分析系統(tǒng)

客戶貨源分析系統(tǒng)廣泛采集并整合港口客戶、貨物裝卸、生產(chǎn)作業(yè)過程、物流集疏運等信息和港航外部市場對標數(shù)據(jù)，通過港口數(shù)據(jù)共享和深度利用，形成市場和港口運營績效分析體系，以幫助運營管理決策，推動港口戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。

2 港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)

如圖2所示，港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)采用基于Spring Cloud的微服務(wù)架構(gòu)，其架構(gòu)設(shè)計主要考慮以下因素：（1）系統(tǒng)包含多個相對獨立的子系統(tǒng);（2）日常訪問量和并發(fā)量較大，需要考慮負載均衡;（3）所有客戶端均通過同一網(wǎng)關(guān)地址訪問后臺服務(wù)，網(wǎng)關(guān)通過路由配置來判斷統(tǒng)一資源定位器請求的處理服務(wù)，請求轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用負載均衡;（4）所有服務(wù)由統(tǒng)一的注冊中心注冊;（5）服務(wù)之間需要相互訪問;（6）及時處理服務(wù)調(diào)用錯誤和其他異常情況，防止因單個服務(wù)問題而導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，因此需要設(shè)置斷路器;（7）需要監(jiān)控服務(wù)狀態(tài)及調(diào)用開銷，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化系統(tǒng)效率。針對其業(yè)務(wù)特點和技術(shù)特點，港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)主要采用以下組件。

（1）Nginx服務(wù)器 用作反向代理服務(wù)器和負載均衡服務(wù)器，根據(jù)配置的調(diào)度策略為用戶返回相應(yīng)的請求服務(wù)結(jié)果。

（2）Zuul服務(wù)網(wǎng)關(guān) Zuul的主要功能構(gòu)件為路由器和過濾器，其是各種服務(wù)的統(tǒng)一入口，同時提供監(jiān)控、授權(quán)、安全、調(diào)度等服務(wù)，還可以通過擴展Zuul Filter在執(zhí)行操作之前實施檢查。

（3）Sleuth鏈路追蹤 Sleuth為服務(wù)調(diào)用提供鏈路追蹤，以便了解服務(wù)請求過程和服務(wù)處理耗時，進而梳理各個微服務(wù)間的調(diào)用關(guān)系。

（4）Turbine集群管理 Turbine的功能是監(jiān)控集群的請求量，確定系統(tǒng)的請求高峰期，從而找出系統(tǒng)短板。

（5）Hystrix斷路器 若單個服務(wù)因網(wǎng)絡(luò)或自身原因而出現(xiàn)問題，在調(diào)用該服務(wù)時就會出現(xiàn)線程阻塞;此時，若大量請求涌入，小服務(wù)程序或服務(wù)連接器的線程資源被消耗完畢后會導(dǎo)致服務(wù)器癱瘓，進而給整個微服務(wù)系統(tǒng)造成災(zāi)難性后果。Hystrix斷路器具有熔斷功能，能夠阻止分布式系統(tǒng)中的聯(lián)動故障，提高整個分布式系統(tǒng)的彈性。

（6）Consul服務(wù)治理 Consul是一個高可用分布式系統(tǒng)，包含多個組件，其在微服務(wù)架構(gòu)中是為基礎(chǔ)設(shè)施提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)和服務(wù)配置的工具。

（7）Config配置管理 引入Spring Cloud Config配置管理，將外部配置文件集中放置在Git倉庫，并新建一個管理配置文件的Config服務(wù)器。當(dāng)在維護過程中需要更改配置時，只須在本地更改后推送到遠程倉庫即可。所有服務(wù)實例都可以通過Config服務(wù)器獲取配置文件，每個服務(wù)實例就相當(dāng)于配置服務(wù)的客戶端。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，配置服務(wù)端可以進行集群部署。

3 港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)流程及實施效果

3.1 船舶管控系統(tǒng)流程

船舶管控系統(tǒng)流程主要分為船舶代理、海事審批、布局調(diào)整、公司調(diào)度、船舶運營等5個板塊，各個板塊之間的關(guān)系如圖3所示。船舶管控系統(tǒng)的作用在于實時監(jiān)控船舶在港情況及當(dāng)前作業(yè)情況，該系統(tǒng)流程的實施效果如圖4所示。

3.2 中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)流程

如圖5所示，中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)在合理調(diào)度資源的基礎(chǔ)上，統(tǒng)一管理港口集裝箱中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)，以便各相關(guān)公司提前安排作業(yè)計劃，為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

3.3 集裝箱吞吐量變化趨勢

青島港各碼頭集裝箱吞吐量變化趨勢如圖6所示。通過各碼頭集裝箱吞吐量變化趨勢圖可以實時掌握港口集裝箱吞吐量變化情況，從而為港口管理層決策提供數(shù)據(jù)支撐。

3.4 系統(tǒng)審計日志

系統(tǒng)審計日志（見圖7）的作用在于記錄系統(tǒng)操作日志，便于相關(guān)人員查看系統(tǒng)操作記錄以及查找、分析相應(yīng)問題或故障。

3.5 費率管控界面

費率管控界面（見圖8）的作用在于為港口管控碼頭公司合同費率提供平臺，由港口相關(guān)管理部門對碼頭公司制訂的費率進行審批。

4 結(jié)束語

港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)集成船舶管控系統(tǒng)、費率管控系統(tǒng)、中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、代碼管控系統(tǒng)、基于地理信息系統(tǒng)的堆場管理系統(tǒng)、客戶貨源分析系統(tǒng)、基于全程物流跟蹤的集疏運系統(tǒng)、基于生產(chǎn)作業(yè)的實時統(tǒng)計分析系統(tǒng)等8大子系統(tǒng)，實現(xiàn)港口業(yè)務(wù)管理模式創(chuàng)新，便于港口資源的合理調(diào)配，有利于實現(xiàn)港口生產(chǎn)和業(yè)務(wù)管控的現(xiàn)代化、智能化，在提升港口業(yè)務(wù)管控能力和水平方面具有重要意義。此外，港口綜合業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)形成的業(yè)務(wù)規(guī)則具有通用性，便于推廣應(yīng)用，其市場前景十分光明。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2019-10-15）