基于物聯網技術應用的集裝箱冷鏈運輸數字化

郭健飛

集裝箱運輸方式問世不足百年，在古老的航運業中屬于后起之秀。20世紀50年代，集裝箱之父馬爾科姆·麥克萊恩（Malcolm Mclean）經過數十年的潛心鉆研發明了現代集裝箱的雛形儲裝箱，解決了困擾航運業幾百年的船舶裝卸效率低和載貨能力小的歷史難題。隨著集裝箱在公路、鐵路、海路和航空運輸領域的廣泛應用，跨境和跨模式運輸效率大幅提升，從而引發全球運輸業的顛覆性變革。由此可見，集裝箱運輸先天就帶有大膽創新和應用的基因。如今，在物聯網技術飛速發展的背景下，智慧家居、智慧城市、智慧學堂和電子警察應運而生，航運數字化也不再是新鮮話題。本文針對傳統冷藏集裝箱（以下簡稱“冷箱”）運輸存在的痛點，結合物聯網技術發展歷程及其在冷箱運輸領域的應用情況，提出基于物聯網技術應用的智能冷箱解決方案，并探討智能冷箱解決方案驅動下的集裝箱冷鏈運輸數字化。

1 傳統冷箱運輸存在的痛點

（1）運輸信息的即時性和透明度較低。在傳統冷箱運輸過程中，雖然大多數集裝箱班輪運輸公司能夠向客戶提供主要運輸節點的冷箱位置信息和時間信息，但冷箱溫度和冷機工作狀態依然主要采用堆場和碼頭人工定時巡檢的方式來查看，導致各相關方難以遠程獲取冷箱運輸的實時信息，不僅影響冷藏貨物運輸品質，而且一旦發生貨損，難以厘清責任。

（2）因箱內實際溫度偏離設定溫度而導致的貨損事故占比較高。冷箱運輸具有與普通集裝箱運輸相同的點多、線長、面廣的特點，往往涉及發貨人裝箱、起運地公路運輸、碼頭操作、海上運輸、鐵路運輸、鐵路站點操作、目的地公路運輸、收貨人拆箱等多個環節。在此過程中，冷箱需要經歷多次插拔電操作和復雜的運輸環境，人為操作失誤和冷機故障導致冷箱未及時通電制冷的情況時有發生。在缺乏有效的遠程實時監控手段的情況下，由于無法及時發現冷箱異常斷電和冷機故障等問題，必然導致貨損發生。根據北英保賠協會的統計：海運貨損理賠案件大多與冷藏貨物有關，其中實際溫度偏離設定溫度是導致冷藏貨物發生貨損的最主要原因。

2 物聯網技術發展歷程及其在冷箱運輸

領域的應用情況

2.1 物聯網技術發展歷程

物聯網技術的創新應用最早可以追溯至20世紀80年代，其創意源于一群年輕人對一杯可樂的樸素需求。1982年，美國卡內基梅隆大學計算機科學學院的研究生們將可樂售貨機連接至互聯網，以便通過互聯網來了解售貨機的備貨情況。這是目前可以追溯到的最早的將非計算機設備連接到互聯網的案例，被認為是物聯網的雛形。

1999年，美國麻省理工學院教授凱文·艾什頓（Kevin Ashton）在面向寶潔公司的一場演講中首次正式提出“物聯網”這一術語。物聯網指實現可感知設備與可獨立尋址的物體互聯互通的網絡。接入物聯網的設備必須可以尋址才能具備唯一的身份，從而發起與其他設備的對話。

隨著物聯網技術的快速發展，接入物聯網的設備數量越來越多。思科公司認為：當接入物聯網的設備數量比網民數量還多時，物聯網時代也就到來了。調查數據顯示：2003年，物聯網設備數量與網民數量的比值為0.08;到2010年，這一比值達到1.84;此后，物聯網設備數量呈爆發式增長態勢。參照思科公司對物聯網時代的定義及相關統計數據，物聯網時代來臨于2008―2009年。

2.2 物聯網技術在冷箱運輸領域的應用情況

物聯網時代來臨后，全球主流集裝箱班輪運輸公司積極研發物聯網技術，并將其應用于冷箱運輸領域：馬士基航運用將近10年的時間實現物聯網在冷箱中的全覆蓋;東方海外從2009年開始研發集裝箱物聯網;中遠集運（現中遠海運集運）與上海海事大學于2012年底開始合作開展冷鏈物聯網研究項目，雙方于2019年共同孵化專注于航運物聯網研究的上海海聯智通信息科技有限公司。

根據德魯里發布的數據：2019年，全球冷箱物聯網設備安裝率約為23%;到2024年，預計全球將有約120萬TEU冷箱搭載物聯網設備，占全球冷箱總量的比例約為60%;到2030年，預計全球冷箱物聯網設備安裝率將達到80%左右。搭載物聯網設備的冷箱不僅能夠遠程發送位置、溫度和濕度等信息，而且能夠遠程感知人類指令，仿佛具備主動溝通的能力，因此被稱為“智能冷箱”。

3 基于物聯網技術應用的智能冷箱解決

方案

基于物聯網技術應用的智能冷箱解決方案（見圖1）并非簡單地在冷箱上安裝物聯網設備，而是以物聯網技術為基礎，綜合應用數據采集、數據通信、網絡連接、信息交互和數據應用等技術，解決特定場景下的冷箱運輸痛點，提升用戶對運輸信息的掌控能力，其主要內容包括：（1）采用合適的傳感器采集數據，涉及物聯網設備硬件設計;（2）采用合適的通信協議實現物物對話，涉及物聯網設備軟件設計;（3）采用合適的網絡實現數據傳輸、交互和存儲，涉及平臺選型和搭建;（4）基于場景展示并應用數據，涉及平臺持續開發和優化。

4 智能冷箱解決方案驅動下的集裝箱冷鏈運輸數字化

2016年，麥肯錫提出“供應鏈4.0”概念。供應鏈4.0也就是下一代數字化供應鏈，其核心是通過數據的廣泛采集和充分利用使資源得到最大程度的釋放和最有效的利用。數字化供應鏈基于物理世界中無處不在的傳感器實現廣泛連接，為用戶提供全方位的數據和信息。在此基礎上，用戶對供應鏈開展全方位分析，從而持續優化供應鏈的效率和成本：（1）通過分析和預測縮短供應鏈周期，提高供應鏈對需求的響應速度;（2）通過實時感知需求變化，使組織決策更加靈活、更有彈性;（3）貼合市場需求，更加細膩地解決“最后一公里”問題;（4）通過提升信息的即時性和透明度，實現決策層與執行層以及上游與下游信息對稱，從而使供應鏈逐漸獲得自我調整和準確行動的機制;（5）通過上下游更加有效的聯動協作，持續提高供應鏈的效率。

智能冷箱解決方案大大提升用戶對集裝箱冷鏈運輸信息的掌控能力，使集裝箱冷鏈具備與數字化供應鏈相同的特征，驅動集裝箱冷鏈向數字化方向發展，最終實現溫度全程可控、運輸全程透明、品質遠程保障、冷鏈全程可溯、各方高效協同（見圖2）。

（編輯：張敏 收稿日期：2021-05-12）