The promotion strategy of maritime digital transformation
許修豪（交通部運輸研究所簡任研究員）
王怡婷（交通部運輸研究所副研究員）
海運數位化為航運界長期討論的議題，近年大型航商陸續自行開發數位化管理平台，許多國家港口也建立自己的港口管理系統。然整體而言，海運界的數位化發展緩慢，以往研究調查顯示，其阻礙包括數位化的投資回收期太長、新技術與現行作業的整合困難、人員因應數位化的培訓方式不明等。本文蒐集國外航港數位化相關資料，並以政府角度推動台灣航港產業數位化發展為目標，找出貨櫃運輸流程中可採用之措施，最後以層級分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）進行專家問卷，並提出相關建議。
一、前言
各類產業因其特性各異，其數位化發展進程存在大幅落差，哈佛商業評論（2016）透過數位資產（ASSETS：公司在數位軟硬體的投資（硬體、軟體、數據和IT服務方面投資））、數位使用（USAGE：公司與客戶和供應商間數位化互動的程度（數位支付、營運管理系統））、數位勞動力（LABOR：員工透過數位工具提高生產力的程度）等3面向，評估各類產業之數位化程度，詳圖1。其中，運輸物流與倉儲業（Transportation and Warehousing）整體仍處於低數位化發展階段，其在數位資產方面如同其他資本密集型產業，多著重於實體資產的投資；在數位使用方面，公司與客戶和供應商間數位交易、商業流程、市場行銷之數位化較差；在數位勞動力方面，如同其他勞力密集型產業，多僅止於提供數位工具給員工，在工作流程數位化方面仍較差。
然而根據Drewry（2018）的調查顯示，航港產業因長期以來數位化低落，造成營運成本增加。以2017年全球貨櫃航運業營運規模為例，整體收入高達1,660億美元，運輸超過2.07億TEU貨櫃，在此過程中產生超過12.6億張貨運發票需進行發放、核實、支付和核對。此間因付款自動化偏低和流程缺乏信任所造成的額外成本，全年約344億美元，詳表1。海運運輸鏈中的數據傳遞，普遍存在低效率、高成本，而主要相關課題，包括缺乏自動化、數據不一致性，對行業各參與者（航商、貨代、NVOCC、貨主）所增加的成本，以小型業者受影響最大。
探討航港產業數位進程較慢，牽涉到硬體（設備投資）難題，亦即由於航港產業硬體設施投資成本太高，導致投資報酬率不如預期的問題。麥肯錫（2018）研究比較全自動碼頭與傳統碼頭在營運支出與生產力的差異，結果顯示全自動碼頭在營運支出部分，企業原先預期可降低25%～55%，但實際卻僅下降15%～35%，在生產力部分，企業原本預期可增加13%～35%，實際卻反而下降7%～15%，因此營運商面臨無法克服初期資本支出的高負擔，而這主要來自部分障礙（按重要性降序排列）包括：需時間培養專業人員能力、數據質量和數據分析不足以有效地運行自動化港口、碼頭各操作間尚無法無縫的協作，以及碼頭未在自動化前簡化流程，因此在自動化系統配置後，許多流程過程仍很繁複，也因此造成更多異常狀況。
整體而言，相較其他產業，運輸物流與倉儲業仍處於低數位化發展階段。航港產業在硬體設施面之數位化投資成本太高，但投資報酬率低，軟體面則存在數位化低落，增加營運成本，相關航港數位化方面之研究則仍在起步中。
圖1 各類產業數位化程度
資料來源：哈佛商業評論（2016）
表1 全球貨櫃航運產業因自動化低與缺乏信任產生的成本
| 議題 | 成本類別 | 年成本（美元；百萬） |
| 自動化程度低 | 信用成本（credit cost） | 1.6 |
| 交易成本（Transactioncost） | 30.7 | |
| 缺乏信任 | 憑單據付款（cash against documents） | |
| 呆帳成本（cost of bad debt） | 2.1 |
資料來源：Drewry（2018）
二、國際重要海運數位化推動概況
航港物流中有關數位化應用主要可包含整合平台、智慧港口災害管理、船舶即時動態、櫃場調度及機器人應用等6種類型，（Anita等人，2019），詳表2。其中之倡議者涵蓋政府部門與私部門業者，而其中政府部門主導倡議之類型主要為建構整合平台及智慧港口2大類。然而要達到整合平台及智慧港口目的，亦即達到數位轉型需具足自動化、數位化及標準化等3個管理面措施，且此3措施間彼此環環相扣。
表2 目前航港數位化主要應用類型
| 類型 | 名稱 | 主要內容 | 倡議者 |
| 整合平台 | Integrated Trade
Platform |
連接陸側貨櫃物流供應鏈的整合平台，使所有參與者能安全、即時的交換有關貨物跨境運輸事件，基於區塊鏈和雲端技術開發。 | 新加坡港務集團 （PSA）、
IBM-Maersk |
| 智慧港口 | Smart ports | 完全由AI 驅動的自動化港口，透過物聯網、大數據和5G，促進先進自動化分析和決策流程管理。 | 鹿特丹港務局 |
| 櫃場調度 | Smart Vehicle Booking Systems （VBS） | 通過AI管理高度複雜性、識別性的貨櫃場調度作業，協助貨櫃卡車進出，降低排隊時間。 | Maersk |
| 船舶即時動態 | ForSee | 透過全球前30大航商提供的航線數據及5年的船舶自動識別系統（AIS）數據，系統化即時預測船隻是否按時抵達。 | CargoSmart |
| 機器人 | Drone ships | 發展不需要船員並可遠程控制的船舶技術。 | Rolls-Royce |
| Robotics （unmanned cranes, warehouse robots） | 開發自動化機械和機器人，承擔勞動密集型或危險性的任務。 | DHL | |
| 災害管理 | AI based disaster management | 透過數據建模，以確定船舶在港口關閉或遭遇自然災害時的處置。 | Maana |
資料來源：Anita Gurumurthy等人（2019）。
對中小企業來說數位轉型門檻較高，因此新加坡政府於2018年提出「海上運輸產業轉型地圖（Sea Transport Industry Transformation Map，ITM）」計畫，目的是降低中小企業參與數位轉型的門檻，先從管理及商業流程數位化著手，再逐步導入生產流程自動化，最終達中小企業全面數位化的願景。
在港口自動化部分，使用數位工具來優化貨櫃港口和碼頭的流程，已成為航港產業關注之議題，也紛紛思考投入導入自動化、5G、物聯網等新興科技改善營運及生產流程。其中荷蘭鹿特丹港務局於2018年提出「數位發展模型（Digital Maturity Model）」，並啟動相關計畫，透過導入各種軟硬體技術及設施，希望在2025年完成「港內航運聯網（Connected Shipping）」之願景。
最後須考量的是標準化，數據及介面的標準化是港口數位化的基礎，透過建立統一和標準化的數據交換協定（unified and standardized data exchange protocols），才能使所有參與者能夠共享數據，對此國際港口協作決策委員會（International Port Collaborative Decision MakingCouncil，IPCDMC）推動「港口協作決策（Port Collaborative Decision Making，PortCDM）」計畫，目標即使透過資訊格式標準化，來協調船舶靠港流程更有效率。
以下將分別就此3計畫分述如下。
1、新加坡「海上運輸產業轉型地圖」（Sea Transport Industry Transformation Map, ITM）
著重在海運貿易整合平台可以新加坡港務集團（PSA）推動的航港數位化為例，然而在成功推動整合平台之前，所有參與在物流供應鏈中的關係人需先能達到安全且即時的交換數據。因此新加坡海事及港務管理局（MPA）於2018年開始與業界、工會和其他政府機構合作，推出了海上運輸產業轉型地圖（Sea Transport Industry Transformation Map，ITM）。
在ITM架構下，率先於2019年啟動digitalPORT@SG第一階段，為海上監管和港口服務交易的一站式窗口，把多達16個單獨的表單合併到一個應用程序中，用戶將能夠通過單一窗口獲得3個監管機構—MPA、移民管理局、國家環境局—對所有抵離船舶的批准。同時積極協助中小型（SME）企業導入海運業數字化計畫（Sea Transport Industry Digitalisation Plan，IDP）。新版ITM在2022年新加坡海事週（SMW）上發布，稱為ITM 2025，制定4項戰略：
- 確保新加坡為全球供應鏈關鍵節點：透過通用數據標準和系統間介接彈性，加強海事群聚的協同合作能力，進而提高全球供應鏈的效率和彈性。從海運銷售到網絡規劃、航行作業到貨物裝卸、從技術管理到船員管理，海事產業藉由數位化為客戶提供無縫服務。在海運生態系統層面，因資訊能以標準化格式透過開放、可信、安全的平台迅速共享，進一步簡化新加坡與國外海事價值鏈參與者間之溝通。
- 構建創新生態系，並積極開拓深具成長潛力的領域：鼓勵開放式創新並推動海事技術發展，提升海事營運效率、安全性和可持續性。
- 支持海事中小企業和初創企業。
- 培養一支專業能與未來接軌的海事勞動力：培育各類具備未來技能的數位人才，各類數位人才透過新產品及服務開發，利用其專業知識與技能，確保提供供應鏈數位化的各種解決能力。
在此值得一提的是為推動ITM計畫所編撰的「新加坡海事數位化手冊」（Maritime Digitalization Playbook），此數位化手冊目的在提供其海事產業利用數位化和創新來獲得新的成長機會，透過該手冊讓中小型企業系統化的執行數位化計畫。該手冊主體分為3部分，首先是挖掘（Discovery）－概述新加坡各海事部門的數位化狀態、其次是框架（Framework）－提供數位化轉型架構，指導各類海事產業如何完成數位化、最後是資源（Resource）介紹各種可用的政府支持資源。
在這3大部分下，另針對4個海事子行業，包括定期貨櫃航線航商、船舶管理業、船舶經紀業及港勤等部門，分別為其編撰實用附件及國際案例，協助其在數位化過程擬定執行步驟。該附件首先提供數位化加速指數（Digital Acceleration Index，DAI），讓企業自我評估數位化程度，接著透過一份可編輯的數位化轉型提案模板（指南），協助企業準確規劃數位化路徑，最後透過政府資源，一步步導向數位化經營。
2、鹿特丹港「數位發展模型（Digital Maturity Model）」
碼頭數位化過程既困難又復雜，須要分階段一步步完成，鹿特丹港務局（The Port of Rotterdam Authority）提出了數位發展模型，定義了4個「成熟度級別」，在各級別下闡述各級別下的數位化態樣及步驟，規劃鹿特丹港如何發展交換訊息機制，以應付當前數位發展趨勢。
- 第1級別－個別的數位化：
由於港口運作中包含許多利害關係人，只有當所有參與者都各自數位化其流程後，才可能讓運作更有效率。在階段需發展港口管理系統，用以管理船舶抵離港、泊位安排，貨物吊掛等流程數位化工作。再加上結合資料科學與其他技術，例如船舶自動辨識系統（AIS）技術及港內設置感測器，讓碼頭資產管理更有效率。另外碼頭自動化可利於數位資料蒐集，如此以讓港口運作更節省成本且更安全。
- 第2級別－結合港口社群：
當每個參與者都各自數位化其操作流程後，接著在港口社群間便可以進行數位資訊交流，最佳的情況是個別系統可以連結到單一平台，讓港口操作變成一個單一個體（single entity）。鹿特丹港港口社群（Port Community System，PCS）規劃，是以資訊安全（Security）為首要原則，建立在中立、可靠基礎上，作為港口社群間資料交換平台，進一步提供更多附加價值給港口社群。港口主管機關在這中間可以扮演一個中立角色（neutral platform），設計資料擁有者跟掌控資料使用者權限的安排，提供做為B2G及B2B的溝通平台，讓彼此間可更緊密合作。
- 第3級別－物流鏈可以結合內陸：
進入此一級別後，內陸參與者也將加入港口社群溝通群組中。從PCS資訊獲得的資料，例如船舶抵離港資訊（ETA/ATA及ETD/ATD），可分享給內陸集散站、櫃場、承運人或其他關係人，讓內陸參與者即時得知貨物或船舶靠港資訊，有助於及早安排。貨主可以更便利於安排貨物，例如轉換其他運具或轉運點，可以選擇更便利的運輸路線，以及預估運輸時間。甚至可聯繫承運人或在其他物流鏈上的轉運站。在貨物追蹤上，整個物流鏈的參與者可以即時知道貨物的現況，位置及批次。對於港口及這些內陸經營人，數位資訊的分享可以擁有競爭優勢，縮短轉運時間、可靠的內陸運輸、更低成本。對於潛在的客戶，可促使他們使用港口轉運。彼此間更瞭解彼此需求，以及客戶需求。
然而值得一提的是，此階段與內陸參與者的數位資料傳輸，只有在有所有利害關係人間契約協議有關的標準、規則與標準、定義都很明確下，才有可能運作的順利。
- 第4級別－擴大到國際間層級：
在此一階段慰留的數位資訊要擴大，可提供跨國際訊息交換。如此，能達到更有效率的安排不同運具間的使用，以提高整體物流系統中各參與者利益。貨主與承運人可更準確規劃，追蹤貨物與船的流向。港口與碼頭可以更準確預測船舶抵離港時間，更有效利用碼頭空間與資源。同樣也有利於環境友善，過去因無法準確預估船舶靠泊時間，散雜貨承運人常常下錨在外港，造成不必要的汙染及高成本，若可以透過即時資訊傳遞，可透過降低航行速度，在抵達港口時可立即安排靠港及卸貨。
荷蘭鹿特丹港務局近年來著重在以港口為出發點的數位化發展，該計畫預計於2025年實現航運自駕，如同無人駕駛車一樣，讓入港船隻可以自動航行在港內水道，鹿特丹港務局及阿姆斯特丹港務局於2009年共同合資成立的「Portbase」公司，將目標放在如何達到最佳的資訊分享。透過各種技術結合部分，例如人工智慧及物聯網，讓更多參予者可獲得與應用各種可得的資訊，例如船舶位置、貨物狀態、船員資料等，讓整個物流流程更透明、可預測，以改善全球港口效率。
3、國際港口協作決策委員會推動「港口協作決策（PortCDM）」計畫
目前多數碼頭自動化系統，仍是透過整合各子系統和解決方案，而非完整的端到端（End to End）自動化系統。但要達到碼頭自動化利益最大化，需先有標準化的系統，其中一元素是「開放應用介面」，讓碼頭營運商客製化其所需，以及讓第三方易於開發易與原自動化系統相互操作的產品，這有利於碼頭持續擴增軟體，進行功能擴充。當碼頭營運商、系統服務商、第三方軟體開發商要進行合作時，需要一個開放的自動化介面，因此「標準」顯得更重要。
為實現各方訊息即時傳遞，所有參與者都可以利用數據資料共享來改善強化供應鏈，PortCDM組織目的在建立標準化的訊息傳遞，共享訊息包括港口船舶靠泊的訊息、服務和數據管理。Port-CDM主要受到航空領域所推動的機場協調整合決策（Airport Collaborative Decision Making，A-CDM）系統之啟發，透過建立統一和標準化的數據交換協議，進行資訊的即時分享。
PortCDM不是在要求流程改變，而是希望通過更廣泛地協作，讓海運生態系統中的所有參與者，能提供高質量及近乎即時的數據，透過建立統一和標準化的數據交換協定，使所有參與者能夠共享形成共同意識狀態，例如IMO S211（靠港格式標準化），標準化船舶抵離的位置和時間，讓船到港、港到船、碼頭到碼頭，以及碼頭參與者到碼頭參與者間，進行數據交換，有助於有效協調船舶靠港。
2019年在北歐與地中海共9個港口進行實證，顯示具有相當大發展潛力。PortCDM透過相關利益方數據共享，強化合作及更可靠的海上運輸網絡運作，以確保整個海運鏈（泊位－泊位）透明度為目標，以達到在港口內，促進所有成員間即時運行資訊，提供運營商（船舶和內陸運輸車輛）服務；在船舶營運商和港口間，提供2者之計畫和實際流程的持續更新；在港口成員和內陸運輸營運商間，提供2者之計畫和實際流程的持續更新；在到、離港間，與下一個靠泊港口共享情境通知。
三、台灣航港發展資訊化之推動架構
在推動台灣航港產業數位化發展上，為瞭解政府角度可著力之方向及各類政策工具，本節透過魚骨圖以腦力激盪方式，找出貨櫃運輸端到端（Endto End）流程中，各相關業者及各類系統可採用之措施，詳圖2。台灣航港產業多屬中小型，國內雖有充沛的資通信科技（ICT）產業為奧援，但要國內各海運產業直接結合ICT提升數位化，仍有其難度，政府仍需思考透過各類政策工具，協助並促進航港產業提升數位化。基於此，本文以層級分析法進行專家問卷，針對政府機關（不含港務公司）、港務公司、航運業者（船舶運送、船務代理、海運承攬運送、貨櫃集散站經營業等）、港口業者、學界、公協會或顧問公司等領域，具有多年工作經驗，且熟知航港作業流程之工作者，以Ｇoogle表單進行問卷調查，共發放問卷18份，回收14份。
經以AHP計算各面向及評估要項之權重值與排序，詳表3。整體而言，航港屬國際化產業，其數位化之推動，政府除在本身建置之相關系統增進其效率及系統串聯性外，亦需應產業之需求及意願，採協助角度促使業者進行數位化。問卷過程中，專家亦提出航運港口均屬國際貿易一環，其數位化應接軌國際，推動主體宜由業者為主，公部門為輔，至公部門則應由具實質公權力者參與，以因應進行法規調適之意見。
圖2 推動台灣航港數位化發展魚骨圖
表3 推動台灣航港發展資訊化各面向及評估要項之權重值與排序
| 目標第1層 | 第2層評估面向 | 權重 | 排序 | 第3層評估要項 | 權重 | 排序 | 總權重 | 總排序 |
| 推動台灣航港發展數位化 | A.業者企業內部數位化（含物流鏈中各級業者資訊系統建置） |
0.32
|
1
|
A1.補助企業進行系統建置 | 0.28 | 2 | 0.091 | 3 |
| A2.提供企業資訊系統（軟體）樣板 | 0.15 | 4 | 0.049 | 10 | ||||
| A3.提供與ICT業者媒合平台 | 0.30 | 1 | 0.095 | 2 | ||||
| A4. 辦理標竿學習活動並推動優質數位企業認證 | 0.27 | 3 | 0.086 | 6 | ||||
| B.港口端作業數位化（含船舶監理作業、港口社群系統（PCS）、碼頭操作系統（TOS）） |
0.25
|
3
|
B1.推動資料與介接標準化 | 0.34 | 1 | 0.087 | 5 | |
| B2.提供數位創新場域與ICT業者媒合平台 | 0.14 | 4 | 0.035 | 13 | ||||
| B3.獎勵碼頭營運業者數位投資 | 0.19 | 3 | 0.048 | 11 | ||||
| B4. TPNet與MTNet功能精進並串聯整合既有資訊平台 | 0.33 | 2 | 0.084 | 7 | ||||
| C.關務端作業數位化（含因應數位化之法規簡化及增修） |
0.30 |
2 |
C1. 因應數位化之關務相關法規簡化及增修 | 0.28 | 3 | 0.083 | 8 | |
| C2.提供關務資料與介接標準化 | 0.30 | 2 | 0.089 | 4 | ||||
| C3.關港貿單一窗口（CPT）功能精進及串聯整合既有資訊平台 | 0.42 | 1 | 0.124 | 1 | ||||
| D.國際物流運輸數位化 |
0.13 |
4 |
D1.政府主導資料與介接標準化 | 0.15 | 3 | 0.020 | 14 | |
| D2.積極參與國際制定標準組織與聯盟 | 0.33 | 2 | 0.043 | 12 | ||||
| D3.串聯航港機關/產業建構共同數位整合平台 | 0.51 | 1 | 0.067 | 9 |
資料來源：本文整理。
四、結論與建議
國際航港產業目前仍處於低數位化發展階段，相關研究仍在起步。國際相關組織均積極推動資訊格式標準化及資訊即時共享。為引導台灣航港產業數位化發展，政府應系統性進行相關數位化現況調查，並提供產業數位化發展具體架構及作法。
航港機關（構）應系統性蒐集國外航港數位化發展現況及趨勢，並調查蒐整台灣航港產業數位化現況及其需求，進而研擬台灣航港產業數位程度之評估架構，以量化方式評定釐清各類產業之數位化程度，並以國際標準接軌為目標，盤點航運、港口、關務等港航相關作業流程之資訊與文件等。
總而言，航港數位化非一蹴可及，航港機關（構）應研提台灣航港產業數位化發展長期藍圖，擬定政府部門推動之策略及步驟。
參考資料
- 哈佛商業評論（2016）Which Industries Are the Most Digital (and Why)? https://hbr.org/2016/04/a-chart-that-shows-which-industries-are-the-most-digital-and-why（檢索日期：2022/7/21）。
- 麥肯錫（2018）The future of automated ports, https://www.mckinsey.com/industries/travel-logistics-and-infrastructure/our-insights/the-future-of-automated-ports（檢索日期：2022/7/21）。
- Drewry (2018) Invoicing and payment processes in global container shipping: ready for disruption? https://www.cadenadesuministro.es/wp-content/uploads/2018/05/Drewry-Facturacion-y-Procesos-de-Pago.pdf.
- Gurumurthy, A., &Bharthur, D. (2019). Impact of Digitalisation in the Ports Sector. Artificial Intelligence In India, 5.
- Jan Gardeitchik (2019). Moving towards a global network of ports. Port Technology Ed.116.
RSS訂閱