数字化加速时刻，天津港解锁了“天工开物”新篇

Posted 2021-10-28 脑极体

在诸多基础技术中，有一个重要而隐秘的存在：求解器。

上个世纪开始，求解器就被用于复杂数学问题的计算与决策，大到战争中的作战部署，小到码头集装箱的调配管理。求解器成为各行各业优化业务、提升工作效率和资源利用率的幕后英雄，可以算是名副其实的“产业重器”。

随着数字化进程的加快，许多业务场景都产生了海量的数据，让计划工作变得前所未有地复杂。因此，求解器也需要与时俱进。

9月23日的华为全联接2021上，华为云重磅发布了“天筹”AI求解器。当AI与求解器碰撞在一起，会给政企数字化转型带来哪些新的价值？作为数字技术基石中的基石，AI求解器会是新的国之重器吗？

我们从天筹AI求解器已经落地的场景——天津港出发，看世界前十的港口如何在数字化浪潮中，书写“天工开物”的新篇。

天工人代：天津港的数字化航程

宋应星的《天工开物》中，“天工”一词最初的含义“天工人其代之”，意思就是，人的责任是完成天的事功，也就是时代和国家赋予的使命。

那么，对于天津港来说，需要完成怎样的“天工”呢？

我们知道，海运贸易量占全球贸易总量90%，海运业也是国内经济与国际市场互通有无的窗口之一。而天津港作为北方的航运中心，是京津冀协同发展的重要支撑，自然也在国家战略大局中占有重要地位。

与此同时，天津港也面临着三个具体的“重担”：

1.当下之重。目前，天津港对外，同200多个国家和地区的800多个港口保持航运贸易往来，集装箱班轮航线达到131条，每月航班550余班；对内，辐射力腹地面积近500万平方公里，占全国52%。这也使得港口作业尤其繁忙，往来船舶众多，而有些船舶的离港时间比较着急，有些船舶离岗时间比较晚，如果没有安排好作业计划，很可能出现拥堵的情况，造成经济损失。

2.未来之重。天津港将充分发挥京津冀协同发展的重要支撑，服务“一带一路”，起到现代化的国际航运枢纽作用。目前年吞吐量达到了4.5亿吨，集装箱吞吐量近2千万箱，未来将会再创新高。面对未来如此庞大的业务体量，更加考验天津港的统筹规划优化能力。

3.数字之重。为了更好地提供服务、不断升级，天津港也在积极探索“智慧港口”的道路， 5G技术、自动驾驶集装箱卡车、智能堆场车道、智能车路协同系统、电子运单、网上结算等等功能都开始落地应用。

欲善其事，计划先行。天津港在探索智能、绿色、枢纽港口的道路上，发现在单机效率达到极限后，需要基于全局的统筹计划，进行全链路协同，才能最大化调动所有资源。

以前天津港主要是通过人工方式来进行泊位计划、岸桥作业计划、配载计划、堆场计划等。但随着业务规模的增多，这种计划方式变得十分耗时耗力，如果涉及到全局调优，就需要考虑千万种约束条件和变量，这仅靠人力也很难将所有因素都考虑充分，各个计划之间没有联动，无法做到全局协同。人工方式整个计划做完需要耗时24小时，一旦现场情况出现临时变动，很难适时调整。这种计划模式，越来越不适配大规模数字化带来的资源高效规划配置的需求了，也让港口运转、效益提升变得滞缓。

想要横渡数字之海，预先做好业务规划，就需要引入一项根技术——求解器。

工善其事：智能时代的解题利器

求解器（solver）到底是什么？简单来说，就是数学规划软件，用于实现复杂规划决策问题的算法求解。当数学模型涉及到百万级、千万级变量，就必须借助求解器软件来计算了。

对于产业来说，求解器的好处很明显，统筹全局，能够找到资源配置的最佳方式、最优决策。数字化之路上，没有求解器这把利器是万万不行的，但并不是每个企业都能用好它。目前来看，企业使用求解器主要存在几个障碍：

1.没得用。

求解器属于运筹学这样的基础学科，技术壁垒高、研发难度大。既需要数学基础，还要具备软件工程能力，这样的人才十分稀缺，所以很长一段时间里，国内都很少有人开发高性能商用求解器，企业只能选择成本高的海外产品，或者一些开源软件，不能处理大规模的计算。

2.用不好。

求解器在产业方面主要被用来解决优化问题，需要针对千万级变量的复杂问题进行求解，要求极高的性能；企业业务状态、数据实时变动，求解速度如果跟不上，会影响业务运转效率。

3.不会用。

对很多企业来说，求解器的使用门槛也很高，甚至可能根本没人会用。首先要把一个现实的业务问题，转换成求解器可以理解的数学问题，就需要专业人士。对于专业人才搜寻，就已经难倒了不少企业。如果要将求解器用到港口计划平台，往往需要在求解器外层层封装，变成容易被调用的API应用，企业才能够使用，这又会增加不少额外的成本。

这就是为什么求解器已经很早出现了，很多港口使用的计划方式，依然是Excel表或者其他的简易方式。

而就在这一条基础跑道上，华为云刚刚迈出了重要的一步。

开物之道：华为云的求解思路

《易经》中提到，“夫易开物成务，冒天下之道”，变化催生了物品，成就了事物，这是涵盖天地的“道”。明晓了产业变化，了解了天津港的数字困境和应用求解器的现实难点，自然就需要有人来改变和“开物”了。

天津港与华为云携手，引入更符合智能时代需求的天筹AI求解器，助力港口计划调度的全局优化。从中，我们可以看到两种开物思维：

1.AI以致用。

前面提到，求解器在产业数字化进程中的核心问题就是“用”，而AI本身又是一项致用性技术，二者的结合水到渠成，华为云天筹AI求解器，是首个商用的AI求解器。

首先，对于天津港来说，天筹AI求解器要能够支撑千万级规模的问题求解，满足国际性港口在当下和未来的规划需求，为此华为云也进行了大量技术研发，利用分布式并行加速技术，让天筹AI求解器的速度即便在亿级规模的问题求解也能最高提升了100 倍。

其次，通过AI技术将产业问题变成求解器能够理解的数学问题。华为云在上层搭建了智能化套件，企业可以用自然语言描述，自己想要在什么场景下、解决哪些路径问题或优化问题，AI就能自动识别这是哪一类数学问题，并将它编程翻译输出给底层的求解器。

另外，天筹可以用人工智能对相关问题自动分类，为不同场景的问题配置最佳参数和策略，从而加速求解过程，求解效果也更好。借助AI的自适应调优，让求解效率最高提升了30%。

AI与求解器的结合，降低了求解器的使用门槛，提升了规划能力，未来华为云天筹AI求解器将帮助天津港实现跨越式发展。基于华为云天筹AI求解器赋能的智能港口计划平台，完成整个计划仅仅需要10分钟，对比原来传统规划时间24小时，计划速度提升144倍。

2.服务以致远。

更智能的计划方式，最终就是为了实现港口资源利用率最大化，服务好港口的客户，提升港口运转效率。

天津港股份有限公司的副总裁吴强表示：AI求解器赋能的智能计划平台，可实现全链路协同，最大化地调动所有资源。使设备利用率提高15%，堆场翻倒率降低20%，大幅度地提升了港口运转效率和作业效率，进而缩短船舶在港时间。通过全局优化，真正地实现了天津港资源调度最大化。

造化神秀：数字时代的大国工匠

一组埃森哲最新的全球调研数据显示，从2018年到2021年，全球的8300家标杆企业中，全面地拥抱数字化技术的前10%的企业，相比后25%的企业，营收增速快了5倍。可以预见，借助数字化来提质增效，已经成为千行百业的必然选择。

但是，提质增效虽是结果、目的，但它的实现还需要更细致的工具图，一步步指引产业，打开数字化项目成功的关键点。华为云天筹AI求解器，正是这样的“工具”。

从这个角度看，华为云和天津港的探索，正在书写一段大国工匠的故事：

1.画图。深深扎根在产业场景，梳理产业逻辑和需求，才能够层层剥离出求解器这样的基础痛点，将行业Konw-How与AI结合，画出产业技术升级的细节图。

2.造器。积极布局商用求解器，并引入AI等新技术，改变了求解器的商业格局。除了大型制造业，金融、物流、零售等各行各业的领军企业，都需要AI求解器来帮助实现全局协同和资源调度。

3.试炼。在寻求解决方案的过程中，华为始终坚持“自己的降落伞自己先跳”，保证了技术产品落地产业时更加可靠可用。以华为南方工厂为例，就基于AI求解器进行生产排班，实现了超大规模计划排产，库存齐套率提升37%，每年能节省巨大资金。

所谓匠心，或许就是没有捷径，没有妥协，一步一脚印地锻造出数字时代的神兵利器。也正是这样细致入微的“工匠精神”，才能夺天工造化，让更多天津港这样的领先企业，在“十四五”开局之年，开启新的时代征途。