大數(shù)據(jù)技術(shù)在港口生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

文/王維圳 曾文浩

港口作為世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易交互的接口，在促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中具有十分重要的地位。隨著近年來貿(mào)易總額的不斷增加，港口的業(yè)務(wù)范圍也在不斷拓寬，石油、鐵礦、集裝箱以及散雜貨等的吞吐量整體呈現(xiàn)上漲趨勢，不斷增加的商業(yè)貿(mào)易在為港口帶來機(jī)遇的同時(shí)，也對港口的生產(chǎn)管理產(chǎn)生了極大的壓力，這就要求港口必須提升自身的生產(chǎn)運(yùn)營效率，提升信息化程度，以應(yīng)對不斷出現(xiàn)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。然而，隨著港口信息化技術(shù)的普及，在港口生產(chǎn)管理過程中所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)隨之而來，這些數(shù)據(jù)如果不能得到妥善和充分的利用，不僅會(huì)給港口生產(chǎn)管理人員帶來極大的負(fù)擔(dān)，也會(huì)造成港口信息化資源的極大浪費(fèi)，從而使港口信息化建設(shè)的效果受到限制，無法達(dá)到預(yù)期的理想成果。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)的特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是今年來興起的新型技術(shù)，由于其具有高效采集、處理、分析海量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，在等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息安全、電子商務(wù)、信息處理等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。面對信息化建設(shè)不斷發(fā)展與健全的現(xiàn)代社會(huì)，海量的數(shù)據(jù)集合已經(jīng)成為一種常態(tài)，面對這種情況，使用常規(guī)的技術(shù)手段和軟件工具已經(jīng)無法在短時(shí)間、大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效的捕捉、管理和處理操作，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)對當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，是各行各業(yè)取得產(chǎn)業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新所不可或缺的手段。

2 港口生產(chǎn)管理的大數(shù)據(jù)環(huán)境分析

港口的生產(chǎn)管理過程，主要包括港口物資集散及運(yùn)輸過程中的煤炭生產(chǎn)過程、油品生產(chǎn)過程、鐵礦生產(chǎn)過程、散雜貨生產(chǎn)過程以及相應(yīng)的能源生產(chǎn)過程等內(nèi)容。由于港口的吞吐量不斷上漲，這些生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也不斷膨脹，如生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)要求、微信計(jì)劃、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、海上交通指揮等生產(chǎn)過程中的管理信息采集，也需要使用相應(yīng)的、較為先進(jìn)的技術(shù)，才能夠保證采集過程的穩(wěn)定性以及信息的有效性。而在這些海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，相關(guān)人員需要完成運(yùn)輸管理、檔案管理、合同管理、調(diào)度管理、維修管理、財(cái)務(wù)管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理、物資管理等工作，由于港口生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜性，這些工作往往具有跨系統(tǒng)、跨專業(yè)、跨網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，因此對港口的生產(chǎn)效率的提高產(chǎn)生了極大的阻礙。為了最大化港口的生產(chǎn)效率、科學(xué)化港口的生產(chǎn)排布以及使港口生產(chǎn)過程具有可追溯可推演的特點(diǎn)，需要以相應(yīng)的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以中央控制為核心，在港口建立自動(dòng)化生產(chǎn)管理機(jī)制與智能輔助決策機(jī)制等大數(shù)據(jù)處理機(jī)制，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘以及數(shù)據(jù)分析工作，最大化的擺脫常規(guī)港口中人為因素對生產(chǎn)作業(yè)所帶來的干擾，以提高港口的生產(chǎn)效率，提升港口對生產(chǎn)過程的監(jiān)管力度，同時(shí)消除生產(chǎn)中的安全隱患，為港口的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。在將完成數(shù)據(jù)處理等工作后，使用大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，將物資生產(chǎn)過程、能源生產(chǎn)過程以及設(shè)備管理過程等內(nèi)容的全面監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)的手段展示出來，以確保生產(chǎn)管理人員能夠?qū)Ω劭诘纳a(chǎn)過程做到全面掌控，并制定合理的生產(chǎn)管理計(jì)劃，從而在降低管理維護(hù)成本的同時(shí)，提高物資和設(shè)備等各類資源的使用效率，提高港口生產(chǎn)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益。

3 港口生產(chǎn)管理的大數(shù)據(jù)實(shí)際應(yīng)用

在港口的生產(chǎn)管理中充分使用大數(shù)據(jù)技術(shù)，在生產(chǎn)的檔案管理、運(yùn)輸管理、調(diào)度管理、合同管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理、財(cái)務(wù)管理、維修管理等過程中，首先可以采用大數(shù)據(jù)采集技術(shù)，如Hadoop的Chukwa，Cloudera的Flume，F(xiàn)acebook的Scribe等技術(shù)，獲得多種類型的數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，以便后續(xù)處理；然后通過大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，如hbase、hive、sqoop等大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、Flume分布式、Zookeeper、Kafka等大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、Mahout、Spark、storm等大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)，對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)清洗和挖掘，去除無效的、冗余的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析；最后，利用JReport、Style Intelligence、python等大數(shù)據(jù)技術(shù)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，方便港口管理人員對港口生產(chǎn)過程產(chǎn)生直觀、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，輔助相關(guān)人員做出更加準(zhǔn)確且更有成效的決策。本文從港口機(jī)械設(shè)備運(yùn)營維修管理、港口碼頭安全行駛規(guī)劃、港口防走私三個(gè)方面舉例論述大數(shù)據(jù)技術(shù)在港口生產(chǎn)管理中的應(yīng)用。

4 港口機(jī)械設(shè)備運(yùn)營維修管理

在現(xiàn)代化的港口生產(chǎn)管理中，通常使用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備完成貨物的裝卸、運(yùn)輸、分揀等工作。為了確保港口以高效、安全、穩(wěn)定的狀態(tài)進(jìn)行生產(chǎn)管理工作，通常在這些設(shè)備上安裝攝像頭、電流監(jiān)測元件、高度測量元件等配件，方便用戶遠(yuǎn)程掌握上述設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。同時(shí)，這些機(jī)械設(shè)備的維護(hù)和管理也需要高度自動(dòng)化，由于港口中各類吊機(jī)、運(yùn)載設(shè)備、倉儲(chǔ)設(shè)備繁多，導(dǎo)致了港口機(jī)械設(shè)備運(yùn)營維修管理相關(guān)的數(shù)據(jù)量非常大，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)對該問題進(jìn)行分析，能夠有效的總結(jié)港口機(jī)械設(shè)備故障的歷史規(guī)律，為管理人員提供參考，并智能提供數(shù)據(jù)分析服務(wù)及故障咨詢服務(wù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，首先需要收集港口機(jī)械設(shè)備的各類數(shù)據(jù)，包括設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、設(shè)備作業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)、設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)、設(shè)備故障數(shù)據(jù)、設(shè)備保養(yǎng)數(shù)據(jù)以及常規(guī)維護(hù)措施數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，然后上上述數(shù)據(jù)匯聚到港口大數(shù)據(jù)中心，使用針對性設(shè)計(jì)的算法對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和挖掘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，從大量數(shù)據(jù)中獲得港口機(jī)械設(shè)備的最優(yōu)運(yùn)營維修管理方案，并為港口機(jī)械設(shè)備管理人員提供設(shè)備檢修時(shí)間預(yù)測、設(shè)備使用壽命與更換預(yù)測、設(shè)備故障類型原因智能分析以及設(shè)備智能自動(dòng)修理等服務(wù)，進(jìn)而保障港口穩(wěn)定運(yùn)行，提高港口生產(chǎn)效率。

5 港口碼頭安全行駛規(guī)劃

港口是海運(yùn)與陸運(yùn)、空運(yùn)、鐵運(yùn)的鏈接樞紐，在港口中進(jìn)行的煤炭、石油、散雜貨、集裝箱等貨物的裝卸活動(dòng)非常繁多，且需要通過自動(dòng)導(dǎo)引車、集裝箱卡車等運(yùn)輸設(shè)備在港口內(nèi)部實(shí)現(xiàn)大量貨物在碼頭、倉庫、鐵路、公路、機(jī)場間的轉(zhuǎn)移和運(yùn)輸，同時(shí)由于每個(gè)港口都是根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際地理環(huán)境進(jìn)行的針對性建設(shè)，因此每個(gè)港口的實(shí)際交通情況各不相同。為了最大化港口內(nèi)運(yùn)輸?shù)男?，可以使用大?shù)據(jù)技術(shù)對港口內(nèi)運(yùn)輸車輛進(jìn)行分析，進(jìn)而制定碼頭安全行駛規(guī)劃，在保證安全的前提下，降低各類貨物的存儲(chǔ)運(yùn)輸成本。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)制定碼頭安全行駛規(guī)劃，首先需要搜集各類車輛所能夠裝載的貨物類型，如煤炭、石油、集裝箱、散雜貨等，明確運(yùn)輸不同貨物的安全距離，并通過攝像頭、車載感知設(shè)備等傳感器，統(tǒng)計(jì)所有港口內(nèi)運(yùn)輸車輛的運(yùn)行軌跡，然后采用聚類算法或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以速度分布、距離分布、路段分布、位置分布等為約束條件，對港口內(nèi)運(yùn)輸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到港口中需要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控的區(qū)域，并根據(jù)分析出的區(qū)域類型，采用針對性的處理手段。對于易超速路徑，采用增加減速桿、限速標(biāo)語等措施；對于緩慢行駛的區(qū)域，綜合各類傳感器獲得該區(qū)域的監(jiān)控資料，并派出排查人員，分析并排除道路故障；對于沒有特殊情況的常規(guī)區(qū)域，綜合利用歷史數(shù)據(jù)，確定該類區(qū)域的最佳行駛速度、最佳行駛路線，并利用通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)導(dǎo)航。

6 港口防走私

走私問題是飽受社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)問題，切實(shí)影響到了港口的收入、聲譽(yù)以及安全等多方面問題。傳統(tǒng)手段往往采用人力手動(dòng)完成港口貨物的檢查及檢驗(yàn)，具有耗時(shí)長、成本高等特點(diǎn)。使用大數(shù)據(jù)技術(shù)協(xié)助完成港口防走私管理，是傳統(tǒng)手段的有力輔助，能夠有效減少海關(guān)人員的重復(fù)勞動(dòng)工作，并提升港口防走私檢查工作的覆蓋范圍，進(jìn)而有效減少港口內(nèi)的走私情況。

港口防走私所涉及到的數(shù)據(jù)非常繁多，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決該問題時(shí)，需要收集被分析港口的進(jìn)出口提單數(shù)據(jù)、買家身份與資產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)、賣家身份與資產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)、買家貨物采購數(shù)據(jù)、賣家產(chǎn)品供應(yīng)數(shù)據(jù)、市場分析相關(guān)數(shù)據(jù)，并將上述信息匯聚到港口大數(shù)據(jù)中心，結(jié)合實(shí)時(shí)的市場行情，綜合歷史港口的買賣相關(guān)數(shù)據(jù)，利用算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，將買家和買家進(jìn)行分類，并針對每類買家分析貨物采購規(guī)律，針對每類買家分析產(chǎn)品供應(yīng)規(guī)律，然后將港口中正在發(fā)生的交易與所分析出的規(guī)律進(jìn)行實(shí)時(shí)比對，鎖定其中的異常交易數(shù)據(jù)，并結(jié)合海關(guān)人員的查驗(yàn)工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)測貨物走私案件的功能。

7 結(jié)論

在港口的生產(chǎn)管理中使用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠有效降低管理維護(hù)成本，提高物資和設(shè)備等各類資源的使用效率，進(jìn)而提高港口生產(chǎn)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益。本文分析了港口生產(chǎn)管理的大數(shù)據(jù)環(huán)境，論證了大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠在港口貨物集散、運(yùn)營維護(hù)等方面帶來極大便利，并從港口機(jī)械設(shè)備運(yùn)營維修管理、港口碼頭安全行駛規(guī)劃、港口防走私等方面論證了港口中的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，證明了大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠有效提高港口生產(chǎn)管理效率。