图片来源：北京时间
在数据推动全球科技蓬勃发展的背景下，港航业也加快了数字化转型的步伐。港口作为航运系统的重要节点，有责任率先探索新兴技术在港口应用的可能性，通过建立港口长期规划的方式发挥引领作用，带动和指导上下游及配套产业完成转型。在全球各港口提出的方案中，新加坡港推出的2030年下一代港口规划（NGP 2030）具有很高的参考价值。
一、新加坡港发展现状
新加坡港西临马六甲海峡的东南侧，扼守太平洋及印度洋之间的航运要道，区位优势显著。伴随着新加坡的殖民统治时期、独立后的多次经济结构调整等历史变革，新加坡港抓住集装箱运输的发展机遇，通过积极扩建集装箱码头发展中转业务，迅速发展成为世界级的集装箱中转枢纽港。据新加坡海事及港务管理局（MPA）公布信息显示，2019年新加坡港的集装箱吞吐量同比增长1.6%至3720万标准箱，全球排名第二。新加坡港与世界123个国家的600多个港口建立业务联系，拥有200多个航线通往世界各地，其高密度和全方位的航线保证了新加坡作为国际中转枢纽港的地位。
图1 新加坡港集装箱吞吐量
数据来源：新加坡海事和港务局，上海国际航运研究中心整理
在航运联盟的布局变动和区域港口的激烈竞争态势下，新加坡港的枢纽港地位不断受到威胁。首先，同样位于马六甲海峡的丹戎帕拉帕斯港、巴生港等正分阶段建造、升级港口设施，欲与新加坡港争抢东南亚的中转货源；其次，东亚地区的中国港口发展迅猛，上海港、宁波舟山港的货物吞吐量相继超过新加坡港；最后，从欧洲鹿特丹港率先发起的自动化集装箱码头的趋势已经在全球蔓延，多港的自动化码头已建成并投入使用。总而言之，目前全球枢纽港正在转型，通过在基础设施和技术应用上进行投资，提高港口效率。
新加坡相关部门已经达成共识，虽然船舶大型化的趋势已接近尾声，但自动化、智能化的趋势即将袭来，如果港口无法适应船舶发展的需要，经由该港的货物必将向其他港口转移，部分因此聚集于此的物流、贸易、船舶服务等配套产业和现代服务业也可能逐渐向外转移，将对港口的地位造成不可逆的影响。新加坡港虽取得了巨大成就，但也面临着其他港口可能不存在的挑战，比如陆地和海洋空间的限制、较高的运营成本以及劳动力短缺问题等。因此，新加坡需要规划港口未来发展以保持竞争力，从而维持其国际航运中心的地位。
二、NGP 2030规划概要
新加坡港提出NGP 2030规划应对全球港口竞争。2015年10月22日，新加坡海事和港口管理局（MPA）首席执行官安德鲁·谭（AndrewTan）提出了“2030年下一代港口”的愿景，描绘了新加坡港的未来图景。NGP 2030用以指导新加坡港口的总体规划和发展，旨在利用新一代技术来提高港口的效率和土地利用率，并保障港口作业安全性。NGP 2030以大士港智能港口建设为核心，将各类先进的港口技术应用于大士港，主要包括自动化码头、智能船舶交通管理系统和港口数字化社区，并关注清洁能源的使用、港口水域生态保护和港城协调发展等可能存在的问题，努力打造一个稳定高效、可持续发展的未来港口。
图2 NGP 2030规划：大士港——一个智能和可持续的港口
图片来源：新加坡海事和港务局《Next Generation Port 2030 Initiative: Tuas, an Intelligent and Sustainable Port》
NGP 2030规划正逐渐丰富与推进落实中，并成为新加坡海事发展规划的重要组成部分。自NGP 2030于2015年提出至今，新加坡港相关管理机构与利益相关者密切协商，基于NGP 2030的设想制定了一系列战略规划和发展路径，并与新加坡国内外的相关研究机构展开合作，陆续开启了各个项目的研发设计与建设建造工作，目前已取得了初步成果。
表 新加坡战略规划大事记
三、以大士港为核心的港口生态圈建设
大士港建成后将成为全球最大的单体码头。新加坡政府于2013年正式公布大士港（Tuas）建设规划，计划在30年内通过四个阶段的施工，建成占地面积1330多公顷、年吞吐量6500万标准箱的综合港口。截至目前，大士港已开始了第二阶段的施工。港口将从2021年起逐步开放，届时将有两个泊位投入运营。到2027年，丹戎巴葛（Tanjong Pagar）、吉宝（Keppel）和布拉尼（Brani）的集装箱业务将转移到大士港；到2040年，即该项目的预定完成日期，巴西班让（Pasir Panjang）码头也将得到整合。
图3 新加坡港口整合示意图
图片来源：IAPH《Constructing A Resilient Port Of The Future Singapore’S Next Generation Port》
大士港是NGP 2030的核心。建成后的大士港将成为世界上最大的单体码头，6500万标箱的设计通过能力将在码头区域以及港口水域引入巨大的货运量与交通量，如果无法进行妥善处理，将使港口的产能无法得到充分利用，甚至陷入停滞。因此，大士港的挑战不仅在于建造巨大规模的码头，还在于要确保整个港口的设计能够保证稳定、高效的运营。NGP 2030中规划在大士港的智能化基础上构建港口生态圈。首先，大士港的建造规划从码头建设工程、智能化港口以及环境生态保护等多个角度综合考虑，设计建造一个稳定高效、可持续发展的港口。同时，大士港还将建立高效流动的物流集疏运系统，将港口与新加坡西部地区的工业区和未来创新区融合，形成生态协同效应，既能够提高码头集疏运效率，增强供应链的协调性，从而促进大士和裕廊地区工业的发展，同时可以减少集疏运对城市交通的压力，进而减少造温室气体排放。
四、大士港的“未来感”剖析
1、港口建造技术应用
新加坡的陆地与海洋面积有限，除了集装箱码头外，石油化工码头、邮轮客运码头、造船厂以及其他滨海用地都有着相互竞争的用地需求。因此，大士港应用许多先进的码头建造技术，并综合考虑现在、未来港口生态圈的各种需求，努力打造一个可持续发展的码头。
填海造地，根据未来需求设计码头。码头布局上，大士港将使用指形突码头的设计方案，充分考虑未来船舶尺寸的变化，最大化利用陆地与水域空间，确保有足够的泊位长度，充足的转向点以及最少23米的水深，并通过仿真验证可实现最长450米或更长的船舶挂靠。建造方案上，大士港使用了沉箱技术，首先在陆上工地建造预制的超大箱形混凝土结构，再将其运到海上沉入水中，作为港区的地基。沉箱的建造方案相较于传统打桩有很多优点：首先，沉箱可以建造深厚的基底，可提高码头结构的质量；其次，预制拼装的建造工艺具有很高的效益和效率性，可以在减少成本的同时缩短工期；最后，由于不需要大规模运输材料，可以减少对环境的污染，工人也能有更好的工作环境。
集思广益，结合城市需求集约化利用土地。由于受陆地可用空间的制约，大士港自提出规划以来便不断探索土地的集约化使用方案，比如于2015年提出双层集装箱码头的设想（上层开设集装箱货运站、物流枢纽等港口相关的工业，下层为集装箱堆场）。此外，NGP中还提及未来在大士港附近为工作人员提供“商业住宅区”的可能性，还考虑在满足港口地上空间的装卸作业、工业和其他用途需要的同时，制定共用设施服务总体规划为地下公共交通预留空间，避免未来可能发生的空间冲突。
开拓创新，发挥研发能力开拓性解决困难。建造如此规模的码头绝非容、易事，期间需要不断解决各类难题，但大士港都能通过开拓性方案解决。比如面对沉箱建造方案对施工工艺的高要求，大士港建造中不仅高标准完成施工，还开发了其他五项创新，其中包括设计和制造名为“TEMAROCK”的专用船舶，使施工操作更安全、使用人力更少、材料浪费减少并且沉箱安装时间减少了50％。此外，为了减少对进口沙石的依赖，大士港充分利用航道疏浚、地铁站及隧道等工程挖掘的泥土，并通过预制垂直排水管、多种填充材料组合使用的方法，克服了因这些填装材料松软而未来可能造成的地面沉降的困难，节约了大量成本。
2、港口智能设计应用
智能化是大士港的核心。目前新加坡港相关管理机构已成立PSA Living Lab基金以及其他扶持政策，探索基于数据分析、AI等新兴技术的自动化、智能化技术在港口的应用，本文主要从全自动化码头、智能船舶交通系统、港口社区平台三个角度展开。
自动化技术将是大士港运营的关键。首先，大士港将配置自动化双车码头起重机、轨道式龙门吊、自动导向车以及卡车闸口等港口自动化机械与设施，通过光学摄像机、激光传感器等传感器与智能管理系统连接，将实现操作设备的自动化与远程控制。其次，在自动化、远程控制的基础上实现更多智能化功能，比如通过使用无人机替代人工完成含潜在危险的工作，如高空维修和故障评估等；比如通过大数据分析实现港口设备的预测性和规范性维护，预防潜在故障；比如使用下一代港口建模和仿真卓越中心（C4NGP）分析自动化港口设备的作业数据，应用仿真分析和人工智能技术得到最大化利用港口生产力的方案。最后，为实现港口自动化、智能化运营，新加坡港进行了大量基础设施建设，如5G通信网络和智能电网建设。未来，各种自动化技术将不断创新应用，但在大士的实际运营之前，将主要在巴西班让码头进行试验。
下一代船舶交通管理系统（Next Gen VTMS）保障大士港水域的船舶交通安全。NG VTMS是应对海事改革计划（MTP）中提出在“海上战略空间和海事交通管理”重点领域提高海事研发能力的成果，其在原有的船舶交通信息系统（VTIS）的基础上进行改造，积极对标e-navigation等国际标准，并研究开发和测试应用船舶交通管理领域的新运营理念和新兴技术。未来，NG VTMS将在2025年应用于大士港，应对大士港运营带来的巨大交通压力，保障大士港水域的船舶航行安全，提高海事操作效率。NG VTMS除了基础的交通管理功能外，还能通过智能算法实现港口水域交通热点预测、潜在碰撞危险探测等应用，并通过向船舶提供预警来预测并避免发生事故。
图4 “下一代船舶交通管理系统”系统架构
图片来源：新加坡海事和港务局《Next Generation Vessel Traffic Management System》
港口社区平台共享关键数据，提高决策效率。为实现NGP 2030的目标，MPA启动了一些港口数字化方案，通过建立港口社区平台共享港口关键操作数据，为相关方提供决策支持，从而提高港口的运作效率。其中主要的数字化方案包括digital PORT@SG和JIT规划和协调系统。
Digital PORT@SG是新加坡海上监管和港口服务交易的一站式门户，负责抵港、离港船舶的审批。目前的第一阶段用户可以从一个应用程序填写MPA、移民和检查点管理局和国家环境局这三个机构所需16份报表。未来digitalPORT@SG将连接更多港口系统（如Portnet、裕廊港在线等），实现危险品申报等更加丰富的功能，也可能与JIT规划和协调系统连接，提供更多功能。
JIT规划和协调系统是为实现高效共享信息而生的公共平台。各类如船舶的预抵信息、引航员登船信息都会在平台上实时更新，共享给得到授权的利益相关方（如港务局、船舶代理等），便于他们提前进行沟通采取正确决策，合理规划和使用港口资源。此外，泊位、引航员、拖船、燃料驳船以及其他港口服务的可用性信息也将在JIT系统中共享，以便船舶合理调整航行速度或路线，在合适的时间到达。
3、港口绿色生态发展
新加坡绿色海事倡议（MSGI）指导下一代港口绿色发展。MSGI 是MPA于2011年7月编制的一项倡议，计划5年内投资1亿新元，帮助减轻港口、船舶及相关活动对环境造成的污染。MSGI目前已经经过两次延长，内容随着政策和科技的发展不断演变，目前主要包括绿色船舶、绿色港口、绿色能源科技和绿色意识四个项目，从不同的角度指导港口的绿色发展。
图5 新加坡绿色海事倡议（MSGI）主要项目
图片来源：IAPH《ConstructingA Resilient Port Of The Future Singapore’S Next Generation Port》
大士港建成后将直接应用各种成熟的绿色技术。倡议提出至今，内容不断丰富完善，各类技术应用也不断发展成熟，部分已经逐步试验与应用，比如裕廊港基于太阳能建造的智能电网，在MSGI绿色能源项目的支持下的新加坡LNG加注设施。未来，在MSGI的支持下，电动港作船、船舶漏油检测与监控系统等各类绿色科技将持续不断发展，并在现有的码头上试验与完善。因此，大士港落成后将直接部署最高标准的、成熟的绿色技术，使大士港成为一个可持续发展的绿色智慧港口。
五、从NGP 2030到未来港口发展的思考
在智慧港口发展百家争鸣的时代，博采众家之长才是王道。新加坡NGP 2030规划对于我国港口的规划发展具有很强的借鉴意义：
1、智慧港口是下一代枢纽港口的必然趋势
在信息技术、智能技术高速发展的背景下，“智慧港口”已成为港口行业的共识，全球主要集装箱港口均投身于智慧港口的规划与建设。
首先，智慧港口是发展智慧物流、智慧城市的要求。随着人口红利逐渐消失，依赖人力的物流行业正努力从劳动密集型向技术密集型转变，从传统模式向智慧物流升级。港口作为现代物流的关键节点，港口物流供应链服务平台是智慧物流平台中的重要组成部分，港口的数字化水平很大程度上决定了智慧物流的水平。
最后，智慧型港口将成为区域枢纽港的必要条件。在船舶大型化趋势中，港口通过建设、升级港口设施以匹配船舶的需求，从而获得竞争优势以及集装箱枢纽港的地位。在船舶大型化趋势的尾声，智能化、自动化船舶将对港口发起新考验，拥有区位优势且发展智慧港口的，其枢纽港地位将得到强化，从而得以在枢纽港的基础上继续发展配套产业与现代航运服务业，维持发展的可持续性。
2、港口发展规划应注重与城市的协同发展
港口作为港口城市恃殊的资源禀赋，在城市经济发展初期中担任重要的角色，新加坡港的发展充分体现了“依港而生，因港而兴”。在新加坡独立后的四次经济结构转型中，港口与城市相互联系十分紧密：港口提供的货运服务保障了城市经济转型的顺利实施，使高附加值的现代服务业和技术密集型制造业的集聚效应得到充分发挥，而城市经济发展为港口提供了充足的货物运输需求，支撑港口企业进行设施设备升级与配套产业发展。但随着城市中心城区的扩张和港口的发展，港口与城市的边界开始出现交集，港口集疏运对城市环境和资源占用的压力与日俱增。因此，新加坡在“2019年总体规划”中提出将循环利用土地的指导方针，开发利用城市码头外迁后空置的土地，将大南部滨水区纳入城市住宅、商业和景观规划，重新建造一个未来概念的南部滨海新城。从新加坡港的案例中，可以发现城市与港口空间布局将发生以下变化：
首先，港口功能空间将向深水岸线迁移。船舶大型化对城市产业发展有明显的正向促进作用，且全球围绕超级枢纽港地位的竞争不断加剧，未来港口空间上都将逐步向河流入海口处转移，建造深水码头。所以，城市在发展制定土地使用规划时，应更注重深水岸线资源的保护，为未来港口的迁移预留充足的深水岸线，不急功近利，因其他经济活动成效快就将优质岸线资源挪作他用。
其次，港口空间更加注重集约化利用。集约利用土地、岸线资源，可减少港口活动对土地资源的占用，节省出来的土地可为作为重要生产要素投入城市其它产业的发展，带动城市经济的増长及进出口货运量的增加。实现土地的集约化利用，可通过先进的信息技术和码头流程再造，或引进国外先进的技术和管理经验，提髙港口的通过效率，最大程度的改善港口的运行环境。此外，对港口布局的的长期规划，可使港口生产作业的的转移顺利衔接，避免因港口阶段性通过能力不足对港口竞争力造成不可逆的影响。
3、国际航运中心建设离不开强大的港口支撑
发达的港口是建设国际航运中心的基础。港口产业产生大量经济效益，提供大量就业岗位，有利于维护社会稳定。同时，会给城市带来浓厚的航运氛围，有利于港航业对人才的吸引，从而帮助航运中心发展。伦敦也曾经是欧洲地区的枢纽港，伦敦国际航运中心也曾经伴随着港口的发展而壮大，只不过当货物运输需求逐步转移后，伦敦留下了高端航运服务业和知识型航运服务业，这并不是伦敦的主动选择，而是历史发展自然形成的。
各大国际航运中心都认识到港口的支撑作用。伦敦、香港为改变吞吐量持续下跌的窘境，把目光重新放在传统港航业上并采取各种措施挽回颓势，伦敦2012年开始建造伦敦门户港（LondonGateway），香港成立“香港海港联盟”，希望能以此提升港口集装箱运输业务的竞争力。新加坡大士港的规划则是未雨绸缪之举，提前对可能造成港航业务量下降的问题进行考虑与规划设计，可以避免未来出现同样的窘境。
4、港口社区平台是智慧港口重要组成部分
智慧港口对港口信息平台提出了更高的要求。港口是现代物流网络中的重要节点和枢纽，对于物流、商流、资金流、人流具有强大的集聚效应，其作用和意义已经远远超出了其本身对于国际贸易和国际海运的基本服务功能。现今，港口信息化平台主要是通过对内的经营管理信息系统和对外的电子数据互换（EDI）系统实现无纸化，而部分较为先进的半自动和全自动则实现了信息系统与港口机械化的结合，拥有更高的智能化水平。但在智慧港口建设的背景下，港口信息平台需要更进一步发展。
建设港口社区平台发挥“群体智慧”。港口信息化平台的发展经历了信息孤岛、交换互联、整合重构多个阶段，具备了较高的信息化水准。港口社区平台则在此基础上进一步发展，扩大与整个航运业务链条的参与者之间连接的广度和深度，通过统一的协调平台建立信息资源的共享互通，从而在全航运产业链上体现出“群体智慧”，例如新加坡大士港将通过JIT系统，通过与船舶共享港口关键运营数据帮助船舶优化航行决策。
港口社区平台会出现中小企业数字化不平等的问题。数字化不平等不仅指获取物理设备和互联网的差异，而且也指利用信息通讯技术（ICT）所需的文化认知资源的欠缺。不同企业间创新能力的不均衡分布，将在产业内形成“双重经济”的不良趋势：高端创新、技术先进和高生产率的大企业继续高度发展，而传统的低生产率企业继续落后。继而，薄弱环节的低效率将影响整个海运链条。对于这个问题，新加坡贯彻“共同体”的理念，通过PIER71计划扶持初创企业、建立数字化转型委员会帮助中小型企业转型等方式，实现包容性增长，让所有海运参与者都有机会获得科技进步的成果。
5、智慧港口对复合型人才的需求不断提高
智慧港口需要复合型人才的支持。随着港口数字化进程不断推演，港口的作业设备与作业流程将发生巨大的变革，因此对港口设计、管理和操作人员的素质要求也将发生改变，对拥有跨学科知识复合型人才的需求将不断提高。比如工程师需要更多地了解IT治理和网络安全问题、运营和业务人员需要掌握数据分析方法以充分了解业务运作情况辅助决策。但目前而言，港口行业的各个领域还是相对孤立的，各个职能部门的人员仅执行所负责部分的操作，未来恐怕难以迎接自动化、数字化流程的变革。
港航业对高端人才的吸引力较弱。在智能港口的建设中涉及大量人工智能、数据分析等新兴技术的应用，需要大量专业人在投身其中。但港航业历史悠久，产业链条与网络绵长复杂，新兴技术在行业内应用需要对行业进行流程结构再造，有较长的研发周期。同时，港航运输服务与直接产生经济效益的资本运作距离较远，在现阶段高端人才紧缺的环境下，难以吸引他们加入。
应将对港航复合型人才的培养提上日程。新加坡港采取校企合作的方式，由新加坡港务集团（PSA）与新加坡科技设计大学（SUTD）签署谅解备忘录，定向培养培养数据科学、信息通信和工程技术等专业的人才，满足未来大士港设计与运营的人才需求。此外，港航企业内部培训选拔、设立专项培养基金等方式也能有所助益。中国港口仍处于高速发展期，众多港口争相发展智慧港口，未来对复合型的人才也会大大增长，因此应更加注重人才的培养，为未来港口做好准备。
六、结语
尽管新加坡港长期因其优越的地理位置而受益，但其成为全球枢纽港的卓越地位并非偶然，新加坡政府及海事管理部门敏锐的洞察力、长远眼光和及时落实及调整的执行力也发挥了至关重要的作用。新加坡的NGP 2030规划，不仅是为了建造一个全球最大、最先进的码头，同时也是一个立足现在、反思过去并重新思考港口未来发展的机会。通过全面的思考与规划设计，新加坡已描绘出未来下一代港口的美好愿景，在规划中融入创新性和可持续性的关键特征，为全球产业链向东南亚转移的趋势做好了准备，努力成为全球供应链中的关键节点。
中国港口近年来发展较快，且积极参与“一带一路”倡议，不断深化国际合作，也给“一带一路”沿线国家带去成熟的运营经验，充分展示了作为航运大国的实力。但在中国港口“走出去”过程中，也应该借鉴其他港口在战略规划、港口运营等方面的优秀经验，结合中国港口实际情况将这些经验融入港口发展规划，为中国港口迈向世界一流助力。
