Ứng dụng công nghệ bản sao kỹ thuật số (Digital twins) cho ngành hàng hải

Nguồn: Maritime Cyber Insurance

Lựa chọn ra quyết định

Ra quyết định là hoạt động trung tâm của tất cả các tổ chức và những người ra quyết định sử dụng các mô hình giải thích hoặc mô hình nguyên nhân-kết quả, nội sinh hoặc ngoại sinh. Họ quyết định dựa trên dự đoán về những tác động hay hệ quả của các can thiệp của mình.

Việc ra quyết định thường được cải thiện bằng cách chia sẻ mở các mô hình quyết định với các đồng nghiệp và hiệu chỉnh chúng với dữ liệu. Giá trị của một mô hình quyết định thường được xác định bởi chất lượng và độ rộng của dữ liệu được sử dụng để tạo và hiệu chuẩn. Internet of Things (IoT) sẽ là nguồn dữ liệu thời gian thực để xây dựng mô hình và đánh giá thực tế.

Mô hình quyết định đơn giản và phổ biến nhất dựa trên sự liên kết đo lường giữa các biến trong một tập dữ liệu.

Một cách tiếp cận tiên tiến hơn là kiểm tra các can thiệp trước khi thực hiện, chẳng hạn như với các nghiên cứu và thí nghiệm thí điểm, nhằm xác nhận một mô hình nguyên nhân trước khi nhân rộng ra một phạm vi lớn hơn. Các thí nghiệm ngẫu nhiên đã được áp dụng để kiểm tra các nguyên tắc kinh tế quan trọng, và những người đề xuất chính đã được trao giải thưởng Nobel kinh tế năm 2019.

Vấn đề với các biện pháp can thiệp là một số không hoạt động và có thể gây hại cho các đối tượng, chẳng hạn như gây nguy hiểm cho sự bền vững tài chính (ví dụ đầu tư cơ sở hạ tầng cho một cảng nhưng khả năng sinh lời lại thấp hơn dự định).

Cách tiếp cận nghiêm ngặt nhất để ra quyết định là xây dựng mô hình toán học hoặc sinh hóa có độ chính xác cao, hoặc bản sao kỹ thuật số, về môi trường quan tâm và mô phỏng một loạt các can thiệp có thể. Điều này cho phép xác định các tác dụng phụ, chẳng hạn như nếu chúng ta làm x thay vì y. Những mô hình như vậy không gây hại cho con người hoặc tự nhiên và cung cấp một nền tảng khái niệm cho việc ra quyết định cho các hoạt động kinh doanh bền vững trong tương lai.

Các tiêu chuẩn áp dụng digital twin (Bản sao kỹ thuật số)

Theo truyền thống, các nhà kinh tế sử dụng mô hình hóa dữ liệu để hiển thị thành phần cốt lõi trong một tiêu chuẩn và để đảm bảo tính tương thích giữa các tiêu chuẩn. Theo sau là những nỗ lực xác định các giao diện được tiêu chuẩn hóa để giao tiếp, được gọi là API (Giao diện giao thức ứng dụng).

Bây giờ, chúng ta cần nhận ra rằng dữ liệu có vai trò kép: xử lý giao dịch và phân tích dữ liệu, chẳng hạn như dữ liệu được hỗ trợ bởi bản sao kỹ thuật số. Do đó, bản sao kỹ thuật số là một trường hợp sử dụng khác cần được hỗ trợ bởi các luồng dữ liệu số được tiêu chuẩn hóa bằng các API được tiêu chuẩn hóa. Chúng ta cần thiết kế lại các quy trình kinh doanh để hỗ trợ việc tạo ra dữ liệu có nguồn gốc IoT cần thiết cho việc tạo và vận hành bản sao kỹ thuật số, để chúng trở thành công cụ mạnh mẽ để phân tích và giảm thiểu quản lý rủi ro, cũng như hỗ trợ ra quyết định hiệu quả.

Để chuẩn bị cho kỷ nguyên của bản sao kỹ thuật số, các cơ quan tiêu chuẩn hóa, như UN / CEFACT, GS1, WCO và DCSA đã phát triển các khối xây dựng khác nhau để hỗ trợ khái niệm bản sao kỹ thuật số, cụ thể là mô hình dữ liệu Container thông minh UN / CEFACT và hạ tầng kết nối DCSA IoT. Các tiêu chuẩn bổ sung vẫn cần thiết để xây dựng và triển khai đầy đủ các bản sao kỹ thuật số. Các tiêu chuẩn cần phục vụ cả các giao dịch của ngày hôm nay và bản sao kỹ thuật số của tương lai.

Ví dụ về các trường hợp sử dụng công nghệ bản sao kỹ thuật số cho lĩnh vực hàng hải

Kết nối kỹ thuật số là một cơ hội cho sự cải thiện của ngành hàng hải. Có thể dự đoán các nguy cơ tiềm ẩn và tạo ra thiết kế tối ưu, tăng cường an toàn và hiệu quả vận hành trong lĩnh vực hàng hải. Công nghệ bản sao kỹ thuật số có thể giúp ngành hàng hải đẩy nhanh quá trình số hóa và chuyển sang kỷ nguyên mới hiện đại, hiệu quả, an toàn và bền vững.

Các lĩnh vực có thể sẽ được hưởng lợi từ công nghệ bản sao kỹ thuật số trong lĩnh vực hàng hóa là tối ưu hóa đội tàu, tối ưu hóa các cảng biển, tối ưu hóa chuỗi cung ứng và tăng cường sự hợp tác giữa các bên liên quan.

Tối ưu hóa đội tàu

Thông thường, một công ty vận chuyển phục vụ nhiều khách hàng cùng một lúc và khách hàng có thể sử dụng các công ty vận chuyển khác nhau cùng một lúc. Do đó, một công ty vận tải cần duy trì và đạt được khả năng cạnh tranh bằng cách tối ưu hóa đội tàu của mình và khả năng chuyên chở hàng hóa.

Nhu cầu phân tích độ nhạy này có thể được đáp ứng bằng công nghệ bản sao kỹ thuật số dựa trên các dự đoán trong quá khứ, hiện tại và các giao dịch trong tương lai. Công nghệ bản sao kỹ thuật số có thể tạo ra cơ sở cho việc ra quyết định chiến lược bằng cách thử nghiệm nhiều tình huống khác nhau cho các mô hình thương mại và đội tàu vận chuyển.

Hơn nữa, ứng dụng công nghệ bản sao kỹ thuật số để tối ưu hóa đội tàu cũng có thể giúp ra quyết định vận hành trong các bối cảnh khác nhau, ví dụ khi điều kiện thời tiết tạo ra tình huống cá biệt khiến các tùy chọn khác nhau cần phải được xem xét nhanh chóng để tránh các tổn thất lớn cả về người và của.

Tối ưu hóa cảng, bến (terminal)
Hiệu quả hoạt động của cảng phụ thuộc vào việc cân bằng cung và cầu một cách linh hoạt và tích hợp trong toàn bộ hệ thống giao thông. Một cảng biển phụ thuộc vào luồng hàng hóa đi và đến liên tục và hành khách đến và đi từ cảng bằng các phương tiện vận chuyển khác nhau cũng như cách thức họ tương tác với các bên liên quan.

Để hoạch định chiến lược, các nhà điều hành cảng và các đối tác của mình cần nắm bắt lịch sử và dự đoán các xu hướng/tình huống thương mại trong tương lai bằng cách sử dụng công nghệ digital twins . Một mô hình như vậy nên kết hợp các tham số và mối quan hệ khác nhau để làm cơ sở cho các quyết định chiến lược của họ, chẳng hạn như đầu tư vào cơ sở hạ tầng, thiết kế cảng và công suất của các terminal. Thông thường, các câu hỏi mà một mô hình như vậy phải giải quyết là cần bao nhiêu terminal cho cảng để đáp ứng mục tiêu đúng giờ hoặc cần bao nhiêu không gian sân bãi để cho phép các khách hàng khác nhau lưu trữ hàng hóa của họ khi hàng hóa di chuyển giữa các dịch vụ vận chuyển...

Bản sao kỹ thuật số, được cung cấp bởi nhiều luồng dữ liệu thời gian thực và cơ sở dữ liệu lịch sử, cũng là một công cụ lập kế hoạch hoạt động để điều phối và đồng bộ hóa các hoạt động của cảng. Đó có thể là nền tảng thiết yếu cho các quy trình hỗ trợ sử dụng hiệu quả xe tải, xe lửa và cơ sở hạ tầng cho các nhu cầu đa dạng khác.

Nhận thức tình huống: ngắn hạn và dài hạn

Chủ sở hữu hàng hóa, người vận chuyển và khách hàng cuối cùng đều tìm kiếm nâng cao khả năng hiển thị và dự đoán về tình trạng vận chuyển hàng hóa trong quá trình di chuyển từ nơi xuất phát đến điểm đến. Để nâng cao nhận thức tình huống cho các nhóm đối tượng này, có thể xem xét liên kết song song của các bản sao kỹ thuật số có liên quan để phân tích kỹ lưỡng hậu quả của sự chậm trễ trong cung cấp dịch vụ (vận tải, kho bãi, bốc xếp, xử lý hàng...) trong một thời gian nhất định, từ đó cập nhật, phân tích tình huống và đưa ra các điều chỉnh kịp thời. Ví dụ, nếu khâu xếp hàng bị chậm 15 phút thì sẽ gây ra những hậu quả như thế nào cho những khâu sau đó trong mỗi kịch bản khác nhau về thời tiết, khung giờ hạn chế vận chuyển, thời gian nghỉ của nhân công...

Ngoài ra, đây cũng là một công cụ để khảo sát tiến độ và hiệu quả các khoản đầu tư cơ sở hạ tầng trên một mạng lưới các cảng, với sự tương tác thường xuyên giữa các bên liên quan và giúp họ nhận thức tình huống tron gdài hạn. Điều này cho phép họ hợp tác đưa ra quyết định để vì các mục tiêu chung của hệ sinh thái, ví dụ như giảm thiểu phát thải tại các cảng. Một hệ sinh thái tương tác phức tạp ngày càng vượt quá khả năng nhận thức của con người, do đó, cần phải xây dựng và sử dụng các mô hình toán học có độ trung thực cao cho phép họ nhận thức được tình trạng của hiện tại và tương lai.

Tối ưu hóa các luồng container trong chuỗi cung ứng đầu cuối

Gần đây, các container thông minh hỗ trợ các chuẩn kết nối IoT đã được giới thiệu trong lĩnh vực hàng hải, và mở ra triển vọng khắc phục những sự cố, tổn thất vẫn thường xảy ra trong ngành vận tải đường biển.

Các luồng dữ liệu được tạo bởi các container thông minh là một đầu vào có giá trị để tối ưu hóa đội tàu, tối ưu hóa cổng và thiết bị đầu cuối và nhận thức tình huống như đã được xây dựng trước đó. Các container đi qua nhiều trung tâm vận chuyển và được quản lý bởi các hãng khác nhau (cùng loại và khác loại) trong chuỗi cung ứng .

Bản sao kỹ thuật số để tối ưu hóa chuỗi cung ứng sẽ cung cấp cho người mua vận chuyển và điều phối viên cơ hội để tối ưu hóa việc lựa chọn phương thức vận chuyển và tuyến đường để phục vụ khách hàng của họ. Điều này sẽ tăng cường mối quan hệ chiến lược của họ với các nhà sản xuất, vận tải, như tàu sân bay và trung tâm trung chuyển. Hơn nữa, công nghệ bản sao kỹ thuật số sẽ là cơ sở để tối ưu hóa dòng chảy của các container rỗng. Các container được kết nối điện tử sử dụng trong chuỗi cung ứng thông minh là một ứng dụng nữa của công nghệ bản sao kỹ thuật số.

Những nhóm có kiến ​​thức sâu rộng về từng thành phần, như nhà sản xuất cầu trục, nhà thiết kế cơ sở hạ tầng cảng và nhà thiết kế tàu, cần phát triển hoặc tư vấn phát triển mô hình chuẩn của các thành phần trong chuỗi cung ứng.

Các mô hình kỹ thuật số được tiêu chuẩn hóa của tất cả các thành phần trong ngành vận chuyển sẽ tạo ra hiệu suất vốn cao hơn thông qua hoạt động phân tích và ra quyết định chiến lược dựa trên phân tích.

Các phiên bản vật lý của tất cả các thành phần cần phải có các cảm biến nhúng tạo ra luồng dữ liệu được tiêu chuẩn hóa để hiệu chỉnh mô hình kỹ thuật số liên quan.

Hoạt động hiện tại và nhu cầu trong tương lai có thể được hướng dẫn bởi công nghệ bản sao thuật số với điều kiện các tác nhân trong ngành hàng hải hợp tác với nhau để chuẩn hóa các luồng dữ liệu số và mô hình hóa các thành phần trong chuỗi cung ứng.