Multi-purpose ports’ efficient and sustainable operation relies on seamless coordination and decision-making among multiple organizations. This paper underscores the critical importance of forecasting resource and infrastructure utilization for informed operational, tactical, and strategic decision-making. The proposed approach draws on digital twin technology to enable collaborative decision-making by modeling complex port environments to enable shared situational awareness among stakeholders. Illustrated through a collaborative project involving the RISE Research Institutes of Sweden, National University of Singapore, Grieg Connect, Umeå University, Kvarken Ports Umeå, and INAB, we propose a digital twin design to empower the port as a decision- maker in multi-organizational settings to proactively plan and optimize its utilization of present and future resources. 

Forsknings- och innovationsprojektet Digitaliserade sammodala hållbara transportkedjor avser en nationell förstärkning till deltagandet i CEF-projektet FEDeRATED, vilket initierats av DTLF (Digital Transport and Logistics Forum). Sverige har inom FEDeRATED haft ett ansvar för WP3 Living labs, där 23 europeiska Living Labs har ingått. För att erhålla en tydlig och mätbar resultathemtagning har det svenska projektet möjliggjort en fördjupning i de demonstrationsstudier som bedrivits i tio svenska Living Labs. Genom denna organisering har projektet haft en unik möjlighet att koppla samman svenska förutsättningar och behov till en bredare internationell valideringsstudie som initierats av Europeiska kommissionen. Till rapporten hör följande delrapporter:

1.      A Data-sharing Case for SME, Last-mile Delivery Actors (DaLab)

2.      Better Terminal Flow (BetTerFlow)

3.      Data Shared Between Distributors to the City of Helsingborg (2TransCity)

4.      Energiledningssystem för anläggningar, Byggbranschens Elektroniska Affärsstandard (ELSA/BEAst)

5.      Multimodal Information Sharing (MMIS)

6.      Optimized Cargo Operations by Cargo Owner Integration (OptiPort)

7.      Rail-Road Terminal Collaborative Decision Making (RRTCDM)

8.      RFID in Rail

9.      Ship’s Arrival and Departure Information Xchange (SADIX)

10.    Sustainable Intermodal Chain (SIMC)

The global supply chain and logistics industry is a self-organizing ecosystem consisting of numerous actors that work together to move goods from end to end. The different stakeholders involved are usually interdependent organizations, like freight forwarders, carriers, terminals, and homeland security agencies and information exchange between them is required to coordinate the activities along the individual transport chains. However, the exchange of information has often been analog, flawed, late, and incomplete. New circumstances, like unprecedented supply chain disruptions, new regulatory requirements around greenhouse gas (GHG) emissions, and generally growing shipper expectations create an urgent need for improved data sharing between actors. New technologies, like digital platforms, networks, and architectures as well as social media, mobile, analytics, cloud, and internet of things (SMACT) have brought some improvements, but not the required holistic digital perspective required or expected. Averages and approximations are usually insufficient to close data gaps, e.g., only primary data allows for accurate GHG emission calculations. Primary data sharing is widely seen as the missing piece of the puzzle. Primary data is data from the source providing an accurate state and picture of a situation. Primary data sharing at scale requires a new form of digital collaboration. We propose a rethink of digital collaboration as a means for broader primary private data sharing for complete end-to-end datasets and data quality, particularly focusing on the sharing of data associated with both transport plans and progress made in the respective movements of goods for more better disruption and carbon footprint management through more accurate calculations of estimated times of arrival (ETA) and GHG emissions. We introduce an example for digital collaboration in end-to-end supply chains that is focusing specifically on primary data sharing. The new thinking around digital collaboration manifests itself in the Virtual Watch Tower / VWT initiative (www.virtualwatchtower.org). In 2022, RISE and Singapore Maritime Institute signed a collaboration agreement focused on innovation in shipping. The VWT initiative is the first collaborative project under the umbrella of this partnership. The VWT is led by RISE, A*STAR, and VTT. VWT is a community-driven, digitally empowered initiative, a cargo owner-driven, and terminal-centric approach for improved supply chain management. It is the users themselves who co-create and co-evolve the solution that they need. The initiative aims to create a community that shapes the digital tool (VWTnet) they need to reach the required higher levels of visibility. This, through primary data sharing across the supply chain ecosystem and between actors (VWT Users) participating in individual end-to-end transports (VWT Shipments). The VWT serves as an object of research to hone the new thinking and understand the implications of its implementation. 

Projektet har genom demonstration utvärderat nyttan av digitalisering och digital samverkan mellan järnvägssystemets aktörer för att åstadkomma en samlad lägesbild och därmed ge involverade aktörer bättre beslutsunderlag. Projektet har samlat aktörer för att samskapa och utvärdera konceptet StationCDM (Station Collaborative Decision Making). Konceptet bygger på att i realtid utbyta data om aktörers intentioner och faktiska progress i syfte att förbättra koordination och effektivitet i järnvägssystemet. Projektets fokus har varit resandetåg mellan Hagalund - Stockholm – Göteborg. Målet har varit att utvärdera nyttan av digital samverkan genom att analysera olika användningsfall, vilka ska inspirera aktörer att dela överenskommen data i realtid och på ett standardiserat sätt, och se på vilka sätt det åstadkommer högre punktlighet, bättre planeringsförmåga och förbättrad arbetsmiljö. I projektet har metoden LivingLab Approach använts för att utveckla och utvärdera, de av involverade aktörerna identifierade användningsfallen, för digital samverkan. Metod innebär att utvecklat koncept är väl förankrat hos involverade aktörer och visar fördelarna med ett digitaliserat järnvägssystem, vilket ger aktörer möjlighet att växa i digital mognad och innovationsförmåga. Ett exempel på resultat är från användningsfallet PLANKAN, där tågbildningen vid Hagalund sker i samråd mellan aktörerna Trafikverket och SJ. De planerade spåren och tiderna för ankomst samt avgång Hagalund kan genom PLANKAN visas i en gemensam lägesbild och där ändringar görs i realtid. Det har medfört en markant minskning av telefonerande och e-mailande mellan aktörerna då det i snitt görs över 150 ändringar per dygn av spår och tidpunkter. Även råd och riktlinjer för framtida implementation av StationCDM-koncept har utarbetats.

o Projektet har bidragit med en samsyn mellan aktörerna av vad som kan och behöver utbytas i form av data i syfte att åstadkomma en samlad lägesbild, uppbyggd av aktörers intentioner, omplaneringar, faktisk status för aktiviteter i och kring Malmö Gods Bangård, MGB. Genom att skapa bättre beslutsunderlag baserat på konceptet YardCDM (Yard Collaborative Decision Making), i realtid bidrar detta till förbättrad samordning och effektivitet på MGB. MGB är en komplex järnvägsnod - dels pga att det är en säckbangård, har en kombiterminal samt att MGB trafikeras av intermodala tåg till och från Danmark. Målet har varit att utvärdera nyttan av digital samverkan genom att analysera olika användningsfall genom demonstratorer, vilket ska inspirera aktörer att dela data i realtid på ett standardiserat sätt, och se på vilka sätt de bidrar till bättre samordning och effektivitet. Metoden LivingLab Approach har använts för att utveckla och testa olika koncept/användningsfall för digital samverkan. Konceptet YardCDM har utvecklats i samverkan med involverade aktörer på MGB, vilket leder till ett väl förankrat koncept som visar fördelarna med ett digitaliserat järnvägssystem, och ger aktörer möjlighet att växa i digital mognad och innovationsförmåga. Ett exempel på resultat är från användningsfallet LOKVÄXLING, där lokväxlaren digitalt via en smartphone erhåller ”sin loklista” och i den kan utföra sina arbetsuppgifter och löpande rapportera arbetsmomenten. På detta sätt blir alla som behöver realtidsinformation kring loken informerade löpande t.ex. personal på MGB men även den centrala lokledningen för de olika operatörerna t. ex. green cargo. Tidigare skrev lokväxlaren ut listan på ett papper i det så kallade ”blå huset” och kunde sedan först efter både en och två timmar vara tillbaka och mata in aktuell status på den datorn. Även råd och riktlinjer för framtida implementation av YardCDM-koncept har utarbetats.

In this chapter, the authors discuss the transformation of ports into micro energy hubs supplying both ships and port infrastructure, and surrounding areas such as industrial zones, communities, and cities with power. They present a framework for guiding ports on how to fully develop their energy node capabilities and play a role as model energy nodes that will demonstrate and influence the pace of decarbonization locally, regionally, and globally. 

Transportsystemet står inför en enorm utmaning då trycket på genomförandet av hållbara operationer aldrig varit större. Enligt IEA står transportsektorn för 16% av det totala koldioxidutsläppet i världen som med nödvändighet måste minska för att vi ska kunna lämna efter oss en planet med resurser för framtida generationer. Utmaningen kräver att alla delar av transportsystemet gör sitt bidrag, oavsett om det handlar om transportoperatörer, transportnoder, myndigheter på såväl lokal, regional som global nivå och tvärs samtliga transportslag. Det slutar dock inte där, det är lika viktigt att de som konstruerar olika typer av lastbärare och fordon för både gods- och persontransporter också beaktar den energi som förväntas vara tillgänglig i rätt kvantitet och till rätt pris. Energiproducenter behöver också tillgodose att efterfrågade energibärare produceras och finns att tillgå vid rätt plats och i tillräcklig kvantitet då den behövs. Detta är i linje med de behov av insatser som Sveriges regering lyfter inom transporteffektivitet, hållbara förnybara drivmedel samt energieffektiva fordon och fartyg, för att reducera Sveriges territoriella CO2 utsläpp i linje med de globala målen. En viktig del av transportsystemet är hamnar som har fönster mot flera olika transportslag och utgör multimodala noder som förväntas ombesörja en så sömlös övergång mellan olika transportslag som möjligt, såsom till/från sjö, järnväg och väg. Svenska hamnar är inget undantag, utan i Sverige med sin längsta europeiska kustremsa behöver Sveriges hamnar också etablera tillräcklig kapabilitet för att hantera såväl inhemska transportbehov som förväntade transporter för import och export på ett hållbart sätt. Hamnar står inför utmaningen att både bedriva sina operationer på ett så hållbart sätt som möjligt genom nyttjande av fossilfri energi, att förse besökare med fossilfria energibärare, och att balansera sitt nyttjande och distribution av hållbar energi med de behov som omgivningen har. Organisationer med lastbilar, tåg, och fartyg som besöker en transportnod, däribland hamnar, förväntar sig att de kan försörjas med viss energi. Transportnoder kan således inte bara betraktas utifrån att vara en effektiv omlastningspunkt, utan behöver också betraktas utifrån den roll som transportnoden har och kan komma att ta i den del av energisystemet som relaterar till transportsystemet. Hamnar som transportnoder behöver således etablera en förmåga som energinod. I föreliggande projekt har trender beaktats för utvecklingen inom olika transportslag, intervjuer genomförts med svenska hamnar samt en enkätundersökning genomförts riktad till en majoritet av Sveriges hamnar. I projektet identifieras att de viktigaste drivkrafterna för hamnarnas hållbarhets- och omställningsarbete är kundkrav, kostnadsbesparingar, hamnens interna målsättning (ofta baserad på ägarnas krav och vision) samt regelverk. Slutsatsen är att Sveriges hamnar har en stark ambition att utveckla sin förmåga som energinod för olika roller. Samtidigt råder en villrådighet om vilka satsningar som skulle ge störst effekter för hamnens verksamhet. Viktigt att notera är också att olika hamnar har olika förutsättningar och roller i transportsystemet, beroende på dess geografiska placering, storlek och typ av gods / passagerare som hanteras. Samtidigt görs stora investeringar i Sveriges hamnsystem, för att proaktivt utveckla en kapabilitet att möta dagens och morgondagens transportbehov, särskilt i ljuset av den omflyttning som sker från vägbundna transporter till järnväg och sjö. Det är vanligt att hamnar etablerar inlandsterminalskapabilitet, d v s skapar förmåga för omlastning mellan tåg och väg där inte någon sjötransport behöver vara inblandad. Många av Sveriges järnvägsoperatörer ser hamnar som strategiska noder i järnvägssystemet. Dessutom det är tydligt från intervjuerna, vilket även styrks av enkätsvar, att respondenterna anser att otillräckliga finansiella medel, höga kostnader och skatt, omogen teknik, infrastruktur, effekt, standardisering, kompetens, och politisk otydlighet är de största utmaningar som påverkar svenska hamnars roll i hållbarhets- och omställningsarbete. Baserat på genomförd trend- och nulägesanalys föreslås en mognadsmodell som rådgivande för hamnens proaktiva utveckling av sin energinodskapacitet. Denna modell tar utgångspunkt i att hamnen etablerar en energistrategi som tar höjd för nödvändiga samarbeten och investeringar som de både blir tvingade till genom regelverk, påverkade av genom beslut och själva har rådighet över. Hamnarna är tydliga med att huvudverksamheten är att utgöra en transportnod, men att de, för att möjliggöra en omställning mot ett hållbart transportsystem, också behöver ge utrymme för andra aktörer, såsom energiproducenter och energidistributörer att bedriva sin verksamhet relaterat till hamnens geografiska område. Således behöver det kluster av aktörer som ingår i hamnen som nod expanderas till att också innefatta producenter och distributörer av energi. Hamnens energistrategi är rådgivande för att hamnen skall kunna etablera en förmåga som säkerställer att de krav som hamnens operationer, hamnens besökare och hamnens roll med sin geografiska placering, möts. Föreslagen mognadsmodell riktar uppmärksamhet just till dessa nivåer av förmåga och skapar grunder för formuleringen av en proaktiv strategi för den enskilda hamnens roll i transportsystemets energiomställning. En viktig grund blir då att simulera framtida energibehov, såsom inom elförsörjnings- och eldistributionsområdet, men även för andra energibärare, varför detta projekt föreslår ett fortsättningsprojekt där förväntade energibehov kan simuleras och bli rådgivande för strategi, samverkan och investering för Sveriges hamnar. En sådan simuleringsmodell bygger på hamnens digitala förmåga att fånga och använda data från operationer för att säkerställa att hamnen bidrar till transporteffektivitet, användning av hållbara förnybara drivmedel samt energieffektiva fordon och fartyg. Samspelet mellan hamnen som energinod och transportbärares kapabilitet att drivas på hållbar energi samt energiproducenters/energidistributörers förmåga att tillhandahålla fossilfri energi, utgör grunden till fossilfria transporter. Fossilfria väg-, järnvägs- och sjötransporter kan således inte etableras utan att ta hänsyn till alla ingående komponenter. I denna nödvändiga transformation har hamnar och andra transportnoder en nyckelroll.

For centuries, the maritime industry has continually upgraded its information sources and processing capabilities to improve safety, efficiency, and reliability. The global positioning system and satellite communication have become essential information sources for modern navigation in the digital era. Today, shipping is a capital, energy, and information-intensive industry. This article introduces the discipline of Maritime Informatics, which studies the application of information systems to increasing the efficiency, safety, and ecological sustainability of the world’s shipping industry. The shipping industry's future depends on digitisation, digital data exchange standards, collaborative decision-making, and spatial-temporal analytics.

To overcome the challenges that the maritime sector faces, the future must embody more efficient and effective collaboration. This cannot realistically be achieved without further digitalisation. This chapter identifies the principal tensions and opportunities that impact the inevitable and ongoing digitalisation process that is underway in the maritime transportation sector. The chapter also identifies the trends of development at large and those associated with the key stakeholders that are involved in global maritime operations. The digital trends emerging in shipping companies, ports with its actors, authorities and associations, and movements that are being made by diverse digital solution providers, within and outside the maritime domain are also identified. The discussion takes the point of view that shipping is a global phenomenon enabled by ship movements creating a global network of sea transport facilitated by ports. Achieving higher levels of collaboration through digitalisation requires that tools and systems are interoperable by adopting harmonised open standards. It requires the use of standardised formats and standardised interfaces for communication, building upon commonly agreed definitions of phenomena and processes associated with port call operations. The chapter closes with a brief discussion on the emergence of “smart” ports and “smart” ships, which rely heavily of digitalisation, collaboration and the continuous sharing of and access to relevant data.

Maritime transports are to be regarded as a self-organized ecosystem (Kay et al., 1999) characterized by sub-optimization where historically each actor to has optimized its own operations, often giving rise to inefficiencies as a whole. In recent years however, digital transformation has challenged this by providing means for enhanced transparency in data sharing and situational awareness, enabling better coordination and improved efficiency on the whole (Lind et al. 2018a). Digital transformation drives the possibilities of creating new value by enabling higher degrees of connectivity between actors, digitally twin physical objects, drawing patterns of behaviour based on extensive sets of historical data, as well as harmonizing data sharing through standardized interfaces and communication protocols (e.g. Almirall and Casadesus-Masanell 2010; Gassman et al. 2010; Lakhani et al. 2006). To break existing patterns of behaviour and to avoid the creation of proprietary solutions that feed sub-optimization, there is a need for new inspiration and perspectives that capitalize on the opportunities that digital transformation provides. From an open innovation point of view, this means that innovators both having experience from the sector as well as from other sectors would come together, come up with, and provide new applications not previously possible or never thought about before. A core capability that the ecosystem needs to develop and ensure is data streams made accessible for those that can provide new applications aimed for the single actor and/or clusters of actors, within or outside the maritime sector (Lind et al. 2018).This has also been one of the objectives for Port Collaborative Decision Making (PortCDM), which is a concept that provides guidelines and standards for the data exchange within and between ports, between ships and ports, and between ports and hinterland operators (Lind et al 2018). Such data exchange is necessary if enhanced efficiency during port call operations is to be achieved but also facilitates open 

innovation within the maritime sector. In order to realise that potential, a purposive transfer of knowledge between the established actors and potential new service providers has to be established (Chesbrough 2006). We therefore set out to explore How can open innovation intermediaries accelerate acquisition in an ecosystem through the management and throughput of knowledge transfer?We address the question through a longitudinal study by applying an action research approach involving actors from the local port and students from three bachelor programs. Before we describe the specifics of the research methodology, we outline our theoretical framework in terms of how knowledge transfer can be framed within an open innovation ecosystem. After the research methodology we detail the five iterations and then discuss the effect on knowledge transfer within the ecosystem. Finally, we conclude and give directions on future research.