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港口数字化协同下的船舶港口通行效率优化策略1

港口数字化协同下的船舶港口通行效率优化策略

摘要

随着全球贸易的持续增长和航运业的快速发展，港口作为物流网络的关键节点，其

运营效率直接影响整个供应链的效能。本研究聚焦于港口数字化协同背景下船舶港口

通行效率的优化策略，通过系统分析当前港口运营现状、识别关键瓶颈问题，构建了一

套基于数字孪生、物联网、人工智能等先进技术的协同优化体系。报告首先梳理了国内

外港口数字化发展的政策环境与行业趋势，然后深入剖析了影响船舶通行效率的多维

因素，包括港口基础设施、作业流程、信息共享机制等。在此基础上，提出了涵盖数据

采集、智能调度、协同决策三个层面的技术解决方案，并设计了分阶段实施路径。研究

结果表明，通过数字化协同手段，预计可使船舶平均在港时间缩短1520%，港口吞吐能

力提升1015%，同时降低碳排放约812%。本报告还详细分析了实施过程中的潜在风险

及应对措施，并提出了相应的政策建议和保障机制，为港口数字化转型提供了理论参考

和实践指导。

引言与背景

全球航运业发展趋势

全球航运业作为国际贸易的主要载体，近年来呈现出规模化、联盟化和数字化三大

发展趋势。根据联合国贸易和发展会议(UNCTAD)发布的《2023年海运述评报告》，全

球海运贸易量在2022年达到110亿吨，预计到2027年将增长至130亿吨，年均增长

率约3.4%。与此同时，船舶大型化趋势明显，24000TEU级超大型集装箱船已投入运

营，这对港口基础设施和作业效率提出了更高要求。在这种背景下，港口作为海陆运输

的转换枢纽，其通行效率成为制约整个航运网络效能的关键因素。

港口数字化转型的迫切性

传统港口运营模式面临诸多挑战：信息孤岛现象严重、作业流程缺乏协同、资源

调度不够智能等。根据国际港口协会(IAPH)的调查数据，全球约60%的港口仍采用

半自动化或手动作业方式，导致船舶平均在港时间长达2436小时。相比之下，新加坡

港、鹿特丹港等数字化程度较高的港口已将这一时间缩短至1218小时。我国交通运输

部《智慧港口建设指南》明确提出，到2025年，沿海主要港口要基本实现数字化、网

络化、智能化运营。因此，研究港口数字化协同下的通行效率优化策略具有重要的现实

意义和战略价值。

港口数字化协同下的船舶港口通行效率优化策略2

研究意义与目标

本研究的意义在于：一是探索数字化技术如何赋能港口运营，提升船舶通行效率；

二是构建港口多主体协同机制，打破信息壁垒；三是为我国港口转型升级提供可操作的

实施方案。研究目标包括：建立港口通行效率评价指标体系；开发基于数字孪生的港口

仿真平台；设计多智能体协同调度算法；形成一套完整的港口数字化协同优化解决方

案。通过这些目标的实现，最终推动港口运营从经验驱动向数据驱动转变，从单点优化

向系统协同转变。

研究概述

研究范围与边界

本研究聚焦于集装箱港口的船舶通行效率优化问题，涵盖船舶进港、靠泊、装卸、

离港等全流程环节。研究范围包括：港口基础设施的数字化改造、作业流程的智能化升

级、多主体信息协同机制构建等方面。研究边界限定为港口内部运营优化，不涉及航道

整治、港口扩建等硬件工程。研究对象选取我国沿海主要集装箱港口，特别是年吞吐量

超过1000万TEU的大型港口，这些港口面临的通行效率问题更为突出，数字化需求

也更为迫切。

核心问题界定

通过前期调研和文献分析，本研究将核心问题界定为三个方面：一是信息不对称导

致的资源浪费，如船舶到港时间不确定、堆场拥堵等；二是作业流程缺乏协同造成的效

率损失，如岸桥、集卡、堆场设备调度不匹配；三是决策滞后引发的服务质量下降，如

应急响应不及时、计划调整滞后等。这些问题相互关联，形成了一个复杂的系统问题，

需要从整体角度进行优化设计。

研究方法与技术路线

本研究采用理论分析与实证研究相结合的方法，具体包括：文献研究法梳理国内外

相关成果；案例分析法总结先进港口经验；数学建模法构建优化模型；仿真实验法验证

方案有效性。技术路线分为四个阶段：第一阶段开展现状调研和问题诊断；第二阶段进

行理论构建和模型开发；第三阶段实施系统测试和方案优化；第四阶段进行成果总结和

推广建议。整个研究过程遵循”问题导向理论创新技术突