基于智能集装箱系统的海运供应链

    近年来，集装箱运输不断发展完善，并发挥自身的优势成为世界货物运输最主要的方式。根据海关的统计，世界上90%的货物用集装箱运输，在美国，差不多一半的进口货物（按价值计算）是使用集装箱船运抵的。每年约有700万TEU的集装箱货物在美国港口卸货。但是，随着世界海运供应链的发展，对货物运输的实时性、可控性和安全性的要求越来越高，现有集装箱运输系统存在的缺陷，如无法实现实时作业、无法随时获知货物的情况、无法随时确定集装箱在整条供应链中所处的位置等，也越来越多地制约了世界海运供应链的发展。

一、智能集装箱系统简介
    现存的海运供应链系统存在明显的缺陷，无法满足世界运输界对集装箱运输的安全性日益增高的要求。集装箱的智能化为这一现状提供了很好的契机，基于智能集装箱系统的海运供应链成为新的发展趋势。
    1.智能集装箱概念
    所谓“智能集装箱”通常是在设备的外部和内部均使用或者加装多个主动RFID产品，包括一张电子封条，一张传感器封条，这些标签可以贴在运输货物的集装箱上，而这些标签能够随时将集装箱的一些关键信息如位置、安全状况、灯光、温度和湿度的变化传送给读取器网络，现场负责人管理当地读取器网络，收集、过滤获得RFID的信息，并将有效信息输送到TSS系统（Transportation Security System交通安全信息系统）。发货人通过TSS系统，不用开箱就可以实现货物的追踪，了解货物的及时方位、状态和安全状况。
    2.构成智能集装箱的关键技术
    （1）RFID技术
    RFID技术的原理非常简单。在具体应用中，RFID技术系统包括TSS系统的导入、RFID无线射频硬件建置以及由某单位提供集装箱现场作业信息转换成TSS系统对外接口信息等三部分及其整合。RFID技术可以检测的相关信息有：
    安全性信息：是否载有爆炸性物质，核物质，放射性物质，化学物质等危险性货物，是否有人藏匿，是否存在非法开箱行为；
    运输信息：集装箱箱门开、关状态，集装箱是否满载、部分装载或者空箱，集装箱的位置；
    设备信息：电池状态，集装箱自身状态及集装箱安全设备的状态。
    （2）卫星技术
    一般来说，有两种广义的GPRS（全球定位通信）卫星系统，即低轨道卫星系统和高轨道卫星系统。低轨道卫星和高轨道卫星都可以跟踪和确认集装箱在供应链中的位置，但低轨道卫星的优势在于它可以与调频信号类似的频率低成本地传送窄带数据，并传送声音和图像信号。最关键的是，低轨道卫星提供的接收盲点较少，并可以使用不可见的天线，在全球反恐的大局势下，这对供应链系统的安全性更为有利。高轨道卫星的缺陷在于接收盲点较多，安装在运输工具上的天线是可见的。可见的天线似无大碍，但是却给那些想要劫持破坏集装箱的非法分子提供了可乘之机。
    卫星技术只能帮助确定集装箱在供应链中所处的位置，无法探测到集装箱的具体状况。所以，只有将RFID技术和卫星通信技术有效结合，才能真正增强全球供应链的安全性，才能真正体现智能集装箱系统的“智能性”。
    （3）人力因素
    通常人们总是更多地关注于高新技术的应用，而忽略了人力在智能集装箱系统中的重要地位和作用。没有人力的有效操作，仅使用RFID和卫星技术的智能集装箱系统缺乏完整性和可控性。
    对于一个智能集装箱系统来说，在集装箱运输的起运点须有现场负责人检查集装箱所载货物的情况，确定舱单的准确性，并启动RFID和卫星技术系统，最后监督集装箱的封装。而在集装箱运输的目的地也要有相应的现场负责人，双方必须通力合作完成智能集装箱系统中的监控工作和安全作业。
    智能集装箱系统通常存在一个RFID技术的激活密码，负载了舱单信息和其他如使用系统的终端代理的身份确认等信息。这个安全电子密码是用来从公司的物流系统向集装箱安全设备传送和输入有用信息的。因此，负责键入这个电子密码以激活系统的人员也是智能集装箱系统中不可或缺的要素。
    3.智能集装箱系统的作业流程
    智能集装箱系统目前还没有真正广泛应用，如想在海运行业内推广，还要进行现有系统集装箱改造，新设备加装，技术网络构建等诸多步骤的努力。现仅以在门到门运输模式下，对现有系统加装RFID设备的简单模式为例，说明智能集装箱系统的作业流程(参见图1)。
    ⑴发货人端
    在发货人端，出口集装箱装箱完成作业后，须在集装箱上加装RFID 电子标签并以手持终端机启动RFID电子标签（参见图2），再由集装箱运输公司将集装箱运往码头集装箱堆场。
    ⑵集装箱装船港
    待集装箱进入港口后，系统透过RFID读取器实时记录集装箱到达的时间与集装箱的安全状态，并实时将信息以GPRS传输方式传送至TSS系统。同时，必须通过网络登录事先预设的账户，并在TSS 系统上维护测试集装箱的舱单资料。
    集装箱进场信息经过码头集装箱场的港口管理系统确认后，集装箱场的集装箱监控作业就开始由RFID 监控读取器进行全程监控。当集装箱开始装船作业时，架设在船边的龙门起重机上的RFID读取器记载集装箱装船作业的时间，同时确认该集装箱的安全状态，确保装船的集装箱为安全状态，之后集装箱船即经海运路线驶往目的港。
    ⑶集装箱卸船港
    集装箱船进港停靠码头后，经由卸货用龙门起重机将集装箱调至集装箱场后，由现场的安全作业人员以手持终端机取得集装箱到港的信息。
    ⑷收货人端
    在门到门运输模式下，集装箱被直接运送到收货人所在位置。收货人在收到集装箱之后，直接剪断电子标签的插拴，完成集装箱的安全旅程。

二、智能集装箱系统给海运供应链带来的变革
    智能集装箱系统给海运供应链带来的变革是全面且具体的。例如入侵者试图割破或钻破集装箱旁边的铁板，其行动过程中所产生的光线和振动，会触发集装箱内的感应器，它会将有关可能入侵的信息，通过互联网或是其他途径发布示警。将来再加上额外的感应器，智能集装箱还可以感应化学品、辐射或是爆炸品所残留的痕迹。下面从成本收益的角度来分析一下智能集装箱系统可能为海运供应链带来的变革。
    1.引入RFID技术的智能集装箱带来的收益
    A.T.Kearney公司针对全球25家最大的进口商和出口商（包括消费品、化工产品、自动化和高科技产品）的物流代理进行了一次广泛调查，调查结果表明海运供应链面临的最大问题是集装箱安全和库存管理，并且特别指出了对于全球集装箱运输的供应链的及时与安全性，RFID技术已经超出了简单的自动损害提示问题，还具备其他诸多优点：如降低库存量；减少缺货；减少订货与交货期差异；提高生产正常运行时间；降低管理费用和成本；防止偷盗；防止集装箱丢失等等。
    除了A.T.Kearney的调查，其他报告同样也指出了将RFID技术用于集装箱所能带来的巨大收益。例如，世界最大的商务咨询和系统集成公司Bearing-Point公司代表美国贸易和发展协会，去年分析了使用Savi科技公司提供的RFID技术进行曼谷和西雅图之间集装箱运输的项目，发现通过RFID方案，能够降低海关手续费用，提高运送的效率，降低库存和防范偷盗等。另外，斯坦福大学的研究也表明使用Savi科技公司的RFID集装箱解决方案能为货运人带来收益，每次集装箱运输的收益可为400~1800美元。
    2.智能集装箱系统为海运供应链带来的变革
    集装箱智能化所带来的变革，可以体现在海运供应链的所有节点上，为所有供应链的参与者带来更多的收益。对于供应链中的货主、托运人和承运人来说，他们不用支付比现存集装箱系统更多的运输成本，就可以随时获知货物情况，享受智能集装箱系统带来的安全性和及时性等方面的变革；对于供应链上的港口和货运站来说，智能集装箱系统的使用可以减少人力雇佣，进而节约大量的人力成本，并同时节约大量的港口和货运站监控成本；而对于供应链的隐性参与者———保险公司来说，智能集装箱所带来的供应链安全性和可视性的改善减少了他们的后顾之忧，进而保险公司可以承诺给使用智能集装箱系统的承保者25%左右的保费折扣或降低保费，并有潜在的能力为现在不提供担保的危险或贵重货物承保，这样也间接提高了保险公司的收益。

三、推动智能集装箱系统发展的政策和建议
    1.政府实行强制推动
    因为海运供应链中有很多参与者，往往都会互相推卸责任，不会自行在自己的供应链中使用集装箱追踪科技。因此，政府部门的强制性要求，在某种程度上起着关键的推动作用。
    我国商业司长杜紫军表示，“911”事件后，欧美等国对海空运安全非常重视，各国都在将RFID技术导入海运安全上，我国也应积极和国际接轨。未来旅客、行李不但可快速通关；运用RFID技术的智能集装箱也可以在自由贸易港区和海关间通行无阻。有了政府部门的强制性推动，辅以有关政策的制定和实施标准的推行，智能集装箱系统的广泛应用指日可待。
    2.推行统一的技术标准
    当前制约RFID发展的最大障碍就是技术标准。全球现有117个针对数据交换的协议标准。协议过多泛滥，导致术语不统一，限制了标准在实践中的完善。更重要的是，目前缺乏全球共同遵守的权威统一的标准。RFID技术贯穿了集装箱在海运供应链中的整个流动过程，所以，集装箱安全设备所涉及到的RFID技术的有关标准必须适应供应链中的不同国家和地区的需要。没有统一的技术标准，再完善的设备也难有用武之地。
    为了促进国际海运的发展，智能集装箱系统的应用是必然趋势，因此RFID技术的国际标准化问题也应尽快提到日程上来。这需要世界各国政府和海运组织的通力协作和共同努力。美国联邦通信委员会已于2004年6月23日通过最终议案，同意改进无线电调频系统以推进海运智能集装箱的发展。与此同时，美国联邦通信委员会采取措施增强了最大允许通信强度，并将无线发射频率增加至433兆赫兹，以方便海运智能集装箱的使用。
    3.加速技术研发和产业推广
    智能集装箱系统的发展不仅与政府部门的强制性要求、实施标准、企业合作、网络完善等因素有关，也与RFID技术的不断完善有关。目前需要克服的难题有，在港口环境如何快速读取信息以及如何把适当的货物信息传递给用户。只有能够把货物信息安全有效传递到终端用户的公司，才能在智能集装箱市场立脚，把准确的海运信息存入企业管理系统也有着巨大的商业价值。这些难题随着RFID技术的不断发展和完善将得到有效的解决。
    同时，我们必须清楚地认识到：智能集装箱系统能否广泛地应用到海运供应链中，产业能不能接受是关键。所以，针对海运业的智能集装箱系统的测试和实验应该加大力度进行。2005年1月，通用电气的子公司通用电气安全集团（GE Security）发布了一套针对集装箱安全市场的电子系统，并和中集合作完成了第一次跨海运输的商业测试。与此同时，GE正在全球范围内的港口安装RFID读写器和软件，全力推广智能集装箱系统的相关技术，力图使这些技术成为集装箱行业的一个新的标准。

四、结论
    将智能集装箱系统应用于海运供应链系统，可以明显弥补现存海运供应链的缺陷，提高供应链管理的效率，给整条供应链带来显著的效益。但是，因为技术研发和产业推广上的不足，智能集装箱系统尚未得到广泛应用。所以，加强政府政策推动，完善技术研发和加大产业推广的力度，成为推动智能集装箱系统在海运供应链中应用的当务之急。