圖片來源：北京時間
在數據推動全球科技蓬勃發展的背景下，港航業也加快了數字化轉型的步伐。港口作為航運系統的重要節點，有責任率先探索新興技術在港口應用的可能性，通過建立港口長期規劃的方式發揮引領作用，帶動和指導上下游及配套產業完成轉型。在全球各港口提出的方案中，新加坡港推出的2030年下一代港口規劃（NGP 2030）具有很高的參考價值。
一、新加坡港發展現狀
新加坡港西臨馬六甲海峽的東南側，扼守太平洋及印度洋之間的航運要道，區位優勢顯著。伴隨著新加坡的殖民統治時期、獨立后的多次經濟結構調整等歷史變革，新加坡港抓住集裝箱運輸的發展機遇，通過積極擴建集裝箱碼頭發展中轉業務，迅速發展成為世界級的集裝箱中轉樞紐港。據新加坡海事及港務管理局（MPA）公布信息顯示，2019年新加坡港的集裝箱吞吐量同比增長1.6%至3720萬標準箱，全球排名第二。新加坡港與世界123個國家的600多個港口建立業務聯系，擁有200多個航線通往世界各地，其高密度和全方位的航線保證了新加坡作為國際中轉樞紐港的地位。
圖1 新加坡港集裝箱吞吐量
數據來源：新加坡海事和港務局，上海國際航運研究中心整理
在航運聯盟的布局變動和區域港口的激烈競爭態勢下，新加坡港的樞紐港地位不斷受到威脅。首先，同樣位于馬六甲海峽的丹戎帕拉帕斯港、巴生港等正分階段建造、升級港口設施，欲與新加坡港爭搶東南亞的中轉貨源；其次，東亞地區的中國港口發展迅猛，上海港、寧波舟山港的貨物吞吐量相繼超過新加坡港；最后，從歐洲鹿特丹港率先發起的自動化集裝箱碼頭的趨勢已經在全球蔓延，多港的自動化碼頭已建成并投入使用。總而言之，目前全球樞紐港正在轉型，通過在基礎設施和技術應用上進行投資，提高港口效率。
新加坡相關部門已經達成共識，雖然船舶大型化的趨勢已接近尾聲，但自動化、智能化的趨勢即將襲來，如果港口無法適應船舶發展的需要，經由該港的貨物必將向其他港口轉移，部分因此聚集于此的物流、貿易、船舶服務等配套產業和現代服務業也可能逐漸向外轉移，將對港口的地位造成不可逆的影響。新加坡港雖取得了巨大成就，但也面臨著其他港口可能不存在的挑戰，比如陸地和海洋空間的限制、較高的運營成本以及勞動力短缺問題等。因此，新加坡需要規劃港口未來發展以保持競爭力，從而維持其國際航運中心的地位。
二、NGP 2030規劃概要
新加坡港提出NGP 2030規劃應對全球港口競爭。2015年10月22日，新加坡海事和港口管理局（MPA）首席執行官安德魯·譚（AndrewTan）提出了“2030年下一代港口”的愿景，描繪了新加坡港的未來圖景。NGP 2030用以指導新加坡港口的總體規劃和發展，旨在利用新一代技術來提高港口的效率和土地利用率，并保障港口作業安全性。NGP 2030以大士港智能港口建設為核心，將各類先進的港口技術應用于大士港，主要包括自動化碼頭、智能船舶交通管理系統和港口數字化社區，并關注清潔能源的使用、港口水域生態保護和港城協調發展等可能存在的問題，努力打造一個穩定高效、可持續發展的未來港口。
圖2 NGP 2030規劃：大士港——一個智能和可持續的港口
圖片來源：新加坡海事和港務局《Next Generation Port 2030 Initiative: Tuas, an Intelligent and Sustainable Port》
NGP 2030規劃正逐漸豐富與推進落實中，并成為新加坡海事發展規劃的重要組成部分。自NGP 2030于2015年提出至今，新加坡港相關管理機構與利益相關者密切協商，基于NGP 2030的設想制定了一系列戰略規劃和發展路徑，并與新加坡國內外的相關研究機構展開合作，陸續開啟了各個項目的研發設計與建設建造工作，目前已取得了初步成果。
表 新加坡戰略規劃大事記
三、以大士港為核心的港口生態圈建設
大士港建成后將成為全球最大的單體碼頭。新加坡政府于2013年正式公布大士港（Tuas）建設規劃，計劃在30年內通過四個階段的施工，建成占地面積1330多公頃、年吞吐量6500萬標準箱的綜合港口。截至目前，大士港已開始了第二階段的施工。港口將從2021年起逐步開放，屆時將有兩個泊位投入運營。到2027年，丹戎巴葛（Tanjong Pagar）、吉寶（Keppel）和布拉尼（Brani）的集裝箱業務將轉移到大士港；到2040年，即該項目的預定完成日期，巴西班讓（Pasir Panjang）碼頭也將得到整合。
圖3 新加坡港口整合示意圖
圖片來源：IAPH《Constructing A Resilient Port Of The Future Singapore’S Next Generation Port》
大士港是NGP 2030的核心。建成后的大士港將成為世界上最大的單體碼頭，6500萬標箱的設計通過能力將在碼頭區域以及港口水域引入巨大的貨運量與交通量，如果無法進行妥善處理，將使港口的產能無法得到充分利用，甚至陷入停滯。因此，大士港的挑戰不僅在于建造巨大規模的碼頭，還在于要確保整個港口的設計能夠保證穩定、高效的運營。NGP 2030中規劃在大士港的智能化基礎上構建港口生態圈。首先，大士港的建造規劃從碼頭建設工程、智能化港口以及環境生態保護等多個角度綜合考慮，設計建造一個穩定高效、可持續發展的港口。同時，大士港還將建立高效流動的物流集疏運系統，將港口與新加坡西部地區的工業區和未來創新區融合，形成生態協同效應，既能夠提高碼頭集疏運效率，增強供應鏈的協調性，從而促進大士和裕廊地區工業的發展，同時可以減少集疏運對城市交通的壓力，進而減少造溫室氣體排放。
四、大士港的“未來感”剖析
1、港口建造技術應用
新加坡的陸地與海洋面積有限，除了集裝箱碼頭外，石油化工碼頭、郵輪客運碼頭、造船廠以及其他濱海用地都有著相互競爭的用地需求。因此，大士港應用許多先進的碼頭建造技術，并綜合考慮現在、未來港口生態圈的各種需求，努力打造一個可持續發展的碼頭。
填海造地，根據未來需求設計碼頭。碼頭布局上，大士港將使用指形突碼頭的設計方案，充分考慮未來船舶尺寸的變化，最大化利用陸地與水域空間，確保有足夠的泊位長度，充足的轉向點以及最少23米的水深，并通過仿真驗證可實現最長450米或更長的船舶掛靠。建造方案上，大士港使用了沉箱技術，首先在陸上工地建造預制的超大箱形混凝土結構，再將其運到海上沉入水中，作為港區的地基。沉箱的建造方案相較于傳統打樁有很多優點：首先，沉箱可以建造深厚的基底，可提高碼頭結構的質量；其次，預制拼裝的建造工藝具有很高的效益和效率性，可以在減少成本的同時縮短工期；最后，由于不需要大規模運輸材料，可以減少對環境的污染，工人也能有更好的工作環境。
集思廣益，結合城市需求集約化利用土地。由于受陸地可用空間的制約，大士港自提出規劃以來便不斷探索土地的集約化使用方案，比如于2015年提出雙層集裝箱碼頭的設想（上層開設集裝箱貨運站、物流樞紐等港口相關的工業，下層為集裝箱堆場）。此外，NGP中還提及未來在大士港附近為工作人員提供“商業住宅區”的可能性，還考慮在滿足港口地上空間的裝卸作業、工業和其他用途需要的同時，制定共用設施服務總體規劃為地下公共交通預留空間，避免未來可能發生的空間沖突。
開拓創新，發揮研發能力開拓性解決困難。建造如此規模的碼頭絕非容、易事，期間需要不斷解決各類難題，但大士港都能通過開拓性方案解決。比如面對沉箱建造方案對施工工藝的高要求，大士港建造中不僅高標準完成施工，還開發了其他五項創新，其中包括設計和制造名為“TEMAROCK”的專用船舶，使施工操作更安全、使用人力更少、材料浪費減少并且沉箱安裝時間減少了50％。此外，為了減少對進口沙石的依賴，大士港充分利用航道疏浚、地鐵站及隧道等工程挖掘的泥土，并通過預制垂直排水管、多種填充材料組合使用的方法，克服了因這些填裝材料松軟而未來可能造成的地面沉降的困難，節約了大量成本。
2、港口智能設計應用
智能化是大士港的核心。目前新加坡港相關管理機構已成立PSA Living Lab基金以及其他扶持政策，探索基于數據分析、AI等新興技術的自動化、智能化技術在港口的應用，本文主要從全自動化碼頭、智能船舶交通系統、港口社區平臺三個角度展開。
自動化技術將是大士港運營的關鍵。首先，大士港將配置自動化雙車碼頭起重機、軌道式龍門吊、自動導向車以及卡車閘口等港口自動化機械與設施，通過光學攝像機、激光傳感器等傳感器與智能管理系統連接，將實現操作設備的自動化與遠程控制。其次，在自動化、遠程控制的基礎上實現更多智能化功能，比如通過使用無人機替代人工完成含潛在危險的工作，如高空維修和故障評估等；比如通過大數據分析實現港口設備的預測性和規范性維護，預防潛在故障；比如使用下一代港口建模和仿真卓越中心（C4NGP）分析自動化港口設備的作業數據，應用仿真分析和人工智能技術得到最大化利用港口生產力的方案。最后，為實現港口自動化、智能化運營，新加坡港進行了大量基礎設施建設，如5G通信網絡和智能電網建設。未來，各種自動化技術將不斷創新應用，但在大士的實際運營之前，將主要在巴西班讓碼頭進行試驗。
下一代船舶交通管理系統（Next Gen VTMS）保障大士港水域的船舶交通安全。NG VTMS是應對海事改革計劃（MTP）中提出在“海上戰略空間和海事交通管理”重點領域提高海事研發能力的成果，其在原有的船舶交通信息系統（VTIS）的基礎上進行改造，積極對標e-navigation等國際標準，并研究開發和測試應用船舶交通管理領域的新運營理念和新興技術。未來，NG VTMS將在2025年應用于大士港，應對大士港運營帶來的巨大交通壓力，保障大士港水域的船舶航行安全，提高海事操作效率。NG VTMS除了基礎的交通管理功能外，還能通過智能算法實現港口水域交通熱點預測、潛在碰撞危險探測等應用，并通過向船舶提供預警來預測并避免發生事故。
圖4 “下一代船舶交通管理系統”系統架構
圖片來源：新加坡海事和港務局《Next Generation Vessel Traffic Management System》
港口社區平臺共享關鍵數據，提高決策效率。為實現NGP 2030的目標，MPA啟動了一些港口數字化方案，通過建立港口社區平臺共享港口關鍵操作數據，為相關方提供決策支持，從而提高港口的運作效率。其中主要的數字化方案包括digital PORT@SG和JIT規劃和協調系統。
Digital PORT@SG是新加坡海上監管和港口服務交易的一站式門戶，負責抵港、離港船舶的審批。目前的第一階段用戶可以從一個應用程序填寫MPA、移民和檢查點管理局和國家環境局這三個機構所需16份報表。未來digitalPORT@SG將連接更多港口系統（如Portnet、裕廊港在線等），實現危險品申報等更加豐富的功能，也可能與JIT規劃和協調系統連接，提供更多功能。
JIT規劃和協調系統是為實現高效共享信息而生的公共平臺。各類如船舶的預抵信息、引航員登船信息都會在平臺上實時更新，共享給得到授權的利益相關方（如港務局、船舶代理等），便于他們提前進行溝通采取正確決策，合理規劃和使用港口資源。此外，泊位、引航員、拖船、燃料駁船以及其他港口服務的可用性信息也將在JIT系統中共享，以便船舶合理調整航行速度或路線，在合適的時間到達。
3、港口綠色生態發展
新加坡綠色海事倡議（MSGI）指導下一代港口綠色發展。MSGI 是MPA于2011年7月編制的一項倡議，計劃5年內投資1億新元，幫助減輕港口、船舶及相關活動對環境造成的污染。MSGI目前已經經過兩次延長，內容隨著政策和科技的發展不斷演變，目前主要包括綠色船舶、綠色港口、綠色能源科技和綠色意識四個項目，從不同的角度指導港口的綠色發展。
圖5 新加坡綠色海事倡議（MSGI）主要項目
圖片來源：IAPH《ConstructingA Resilient Port Of The Future Singapore’S Next Generation Port》
大士港建成后將直接應用各種成熟的綠色技術。倡議提出至今，內容不斷豐富完善，各類技術應用也不斷發展成熟，部分已經逐步試驗與應用，比如裕廊港基于太陽能建造的智能電網，在MSGI綠色能源項目的支持下的新加坡LNG加注設施。未來，在MSGI的支持下，電動港作船、船舶漏油檢測與監控系統等各類綠色科技將持續不斷發展，并在現有的碼頭上試驗與完善。因此，大士港落成后將直接部署最高標準的、成熟的綠色技術，使大士港成為一個可持續發展的綠色智慧港口。
五、從NGP 2030到未來港口發展的思考
在智慧港口發展百家爭鳴的時代，博采眾家之長才是王道。新加坡NGP 2030規劃對于我國港口的規劃發展具有很強的借鑒意義：
1、智慧港口是下一代樞紐港口的必然趨勢
在信息技術、智能技術高速發展的背景下，“智慧港口”已成為港口行業的共識，全球主要集裝箱港口均投身于智慧港口的規劃與建設。
首先，智慧港口是發展智慧物流、智慧城市的要求。隨著人口紅利逐漸消失，依賴人力的物流行業正努力從勞動密集型向技術密集型轉變，從傳統模式向智慧物流升級。港口作為現代物流的關鍵節點，港口物流供應鏈服務平臺是智慧物流平臺中的重要組成部分，港口的數字化水平很大程度上決定了智慧物流的水平。
最后，智慧型港口將成為區域樞紐港的必要條件。在船舶大型化趨勢中，港口通過建設、升級港口設施以匹配船舶的需求，從而獲得競爭優勢以及集裝箱樞紐港的地位。在船舶大型化趨勢的尾聲，智能化、自動化船舶將對港口發起新考驗，擁有區位優勢且發展智慧港口的，其樞紐港地位將得到強化，從而得以在樞紐港的基礎上繼續發展配套產業與現代航運服務業，維持發展的可持續性。
2、港口發展規劃應注重與城市的協同發展
港口作為港口城市恃殊的資源稟賦，在城市經濟發展初期中擔任重要的角色，新加坡港的發展充分體現了“依港而生，因港而興”。在新加坡獨立后的四次經濟結構轉型中，港口與城市相互聯系十分緊密：港口提供的貨運服務保障了城市經濟轉型的順利實施，使高附加值的現代服務業和技術密集型制造業的集聚效應得到充分發揮，而城市經濟發展為港口提供了充足的貨物運輸需求，支撐港口企業進行設施設備升級與配套產業發展。但隨著城市中心城區的擴張和港口的發展，港口與城市的邊界開始出現交集，港口集疏運對城市環境和資源占用的壓力與日俱增。因此，新加坡在“2019年總體規劃”中提出將循環利用土地的指導方針，開發利用城市碼頭外遷后空置的土地，將大南部濱水區納入城市住宅、商業和景觀規劃，重新建造一個未來概念的南部濱海新城。從新加坡港的案例中，可以發現城市與港口空間布局將發生以下變化：
首先，港口功能空間將向深水岸線遷移。船舶大型化對城市產業發展有明顯的正向促進作用，且全球圍繞超級樞紐港地位的競爭不斷加劇，未來港口空間上都將逐步向河流入海口處轉移，建造深水碼頭。所以，城市在發展制定土地使用規劃時，應更注重深水岸線資源的保護，為未來港口的遷移預留充足的深水岸線，不急功近利，因其他經濟活動成效快就將優質岸線資源挪作他用。
其次，港口空間更加注重集約化利用。集約利用土地、岸線資源，可減少港口活動對土地資源的占用，節省出來的土地可為作為重要生產要素投入城市其它產業的發展，帶動城市經濟的増長及進出口貨運量的增加。實現土地的集約化利用，可通過先進的信息技術和碼頭流程再造，或引進國外先進的技術和管理經驗，提髙港口的通過效率，最大程度的改善港口的運行環境。此外，對港口布局的的長期規劃，可使港口生產作業的的轉移順利銜接，避免因港口階段性通過能力不足對港口競爭力造成不可逆的影響。
3、國際航運中心建設離不開強大的港口支撐
發達的港口是建設國際航運中心的基礎。港口產業產生大量經濟效益，提供大量就業崗位，有利于維護社會穩定。同時，會給城市帶來濃厚的航運氛圍，有利于港航業對人才的吸引，從而幫助航運中心發展。倫敦也曾經是歐洲地區的樞紐港，倫敦國際航運中心也曾經伴隨著港口的發展而壯大，只不過當貨物運輸需求逐步轉移后，倫敦留下了高端航運服務業和知識型航運服務業，這并不是倫敦的主動選擇，而是歷史發展自然形成的。
各大國際航運中心都認識到港口的支撐作用。倫敦、香港為改變吞吐量持續下跌的窘境，把目光重新放在傳統港航業上并采取各種措施挽回頹勢，倫敦2012年開始建造倫敦門戶港（LondonGateway），香港成立“香港海港聯盟”，希望能以此提升港口集裝箱運輸業務的競爭力。新加坡大士港的規劃則是未雨綢繆之舉，提前對可能造成港航業務量下降的問題進行考慮與規劃設計，可以避免未來出現同樣的窘境。
4、港口社區平臺是智慧港口重要組成部分
智慧港口對港口信息平臺提出了更高的要求。港口是現代物流網絡中的重要節點和樞紐，對于物流、商流、資金流、人流具有強大的集聚效應，其作用和意義已經遠遠超出了其本身對于國際貿易和國際海運的基本服務功能?，F今，港口信息化平臺主要是通過對內的經營管理信息系統和對外的電子數據互換（EDI）系統實現無紙化，而部分較為先進的半自動和全自動則實現了信息系統與港口機械化的結合，擁有更高的智能化水平。但在智慧港口建設的背景下，港口信息平臺需要更進一步發展。
建設港口社區平臺發揮“群體智慧”。港口信息化平臺的發展經歷了信息孤島、交換互聯、整合重構多個階段，具備了較高的信息化水準。港口社區平臺則在此基礎上進一步發展，擴大與整個航運業務鏈條的參與者之間連接的廣度和深度，通過統一的協調平臺建立信息資源的共享互通，從而在全航運產業鏈上體現出“群體智慧”，例如新加坡大士港將通過JIT系統，通過與船舶共享港口關鍵運營數據幫助船舶優化航行決策。
港口社區平臺會出現中小企業數字化不平等的問題。數字化不平等不僅指獲取物理設備和互聯網的差異，而且也指利用信息通訊技術（ICT）所需的文化認知資源的欠缺。不同企業間創新能力的不均衡分布，將在產業內形成“雙重經濟”的不良趨勢：高端創新、技術先進和高生產率的大企業繼續高度發展，而傳統的低生產率企業繼續落后。繼而，薄弱環節的低效率將影響整個海運鏈條。對于這個問題，新加坡貫徹“共同體”的理念，通過PIER71計劃扶持初創企業、建立數字化轉型委員會幫助中小型企業轉型等方式，實現包容性增長，讓所有海運參與者都有機會獲得科技進步的成果。
5、智慧港口對復合型人才的需求不斷提高
智慧港口需要復合型人才的支持。隨著港口數字化進程不斷推演，港口的作業設備與作業流程將發生巨大的變革，因此對港口設計、管理和操作人員的素質要求也將發生改變，對擁有跨學科知識復合型人才的需求將不斷提高。比如工程師需要更多地了解IT治理和網絡安全問題、運營和業務人員需要掌握數據分析方法以充分了解業務運作情況輔助決策。但目前而言，港口行業的各個領域還是相對孤立的，各個職能部門的人員僅執行所負責部分的操作，未來恐怕難以迎接自動化、數字化流程的變革。
港航業對高端人才的吸引力較弱。在智能港口的建設中涉及大量人工智能、數據分析等新興技術的應用，需要大量專業人在投身其中。但港航業歷史悠久，產業鏈條與網絡綿長復雜，新興技術在行業內應用需要對行業進行流程結構再造，有較長的研發周期。同時，港航運輸服務與直接產生經濟效益的資本運作距離較遠，在現階段高端人才緊缺的環境下，難以吸引他們加入。
應將對港航復合型人才的培養提上日程。新加坡港采取校企合作的方式，由新加坡港務集團（PSA）與新加坡科技設計大學（SUTD）簽署諒解備忘錄，定向培養培養數據科學、信息通信和工程技術等專業的人才，滿足未來大士港設計與運營的人才需求。此外，港航企業內部培訓選拔、設立專項培養基金等方式也能有所助益。中國港口仍處于高速發展期，眾多港口爭相發展智慧港口，未來對復合型的人才也會大大增長，因此應更加注重人才的培養，為未來港口做好準備。
六、結語
盡管新加坡港長期因其優越的地理位置而受益，但其成為全球樞紐港的卓越地位并非偶然，新加坡政府及海事管理部門敏銳的洞察力、長遠眼光和及時落實及調整的執行力也發揮了至關重要的作用。新加坡的NGP 2030規劃，不僅是為了建造一個全球最大、最先進的碼頭，同時也是一個立足現在、反思過去并重新思考港口未來發展的機會。通過全面的思考與規劃設計，新加坡已描繪出未來下一代港口的美好愿景，在規劃中融入創新性和可持續性的關鍵特征，為全球產業鏈向東南亞轉移的趨勢做好了準備，努力成為全球供應鏈中的關鍵節點。
中國港口近年來發展較快，且積極參與“一帶一路”倡議，不斷深化國際合作，也給“一帶一路”沿線國家帶去成熟的運營經驗，充分展示了作為航運大國的實力。但在中國港口“走出去”過程中，也應該借鑒其他港口在戰略規劃、港口運營等方面的優秀經驗，結合中國港口實際情況將這些經驗融入港口發展規劃，為中國港口邁向世界一流助力。
