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港口智能化 驶入 自动驾驶新蓝田

2020/12/26 9:37:25 来源:

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日前笔者从天津港集团获悉,天津港获得天津市交通委的批复,将建设港口自动驾驶示范区,为北方国际航运枢纽建设和京津冀海上门户建设贡献“津港智慧”。为此,天津港集团将组建50辆以上规模的自动驾驶车队,建设自动驾驶车队调度管理系统,搭建港口交通云控制平台,构建港口自动驾驶标准体系,制定港口自动驾驶安全管理办法,全面提升港口自动化运输水平。

据辰韬资本旗下智驾基金最近在北京发布的港口自动驾驶赛道研究报告(以下简称“报告”)显示,截止到2019年,在我国100万TEU吞吐量以上的集装箱码头,共配置了6000-8000 辆内集卡,拥有约15000-20000名内集卡司机。理论上,这一细分场景的自动驾驶升级将带来数十亿人民币的产值。

集卡司机的高昂成本给港口运营带来的成本压力驱使自动驾驶成为港口降本增效的新蓝田。

港口无人化需求明显 

集卡行业招工门槛高,用人成本高,很多港口运输司机面临着老龄化问题,同时又很难补充年轻力量,加上安全问题,港口运输对无人化替代的需求非常明显。

据了解,目前内集卡司机成本(含工资和社保)平均约15-20万元/年,并且逐年上涨。按此标准计算,我国大中型集装箱码头每年仅用于内集卡司机的人工成本大概在22-40亿元间。

不仅如此,其次,集卡司机需要至少A2 等级以上的驾驶证外加若干年安全驾驶经验,是技术要求较高的职业。但集卡司机利润薄,行业竞争压力大,外部环境稍微有一些变动,集卡司机就可能出现停车歇业的情况,因此,我国集卡司机处于短缺状态。

对于港口企业来说,在面临人工成本的同时,还面临着人员短缺难招聘的情况,管理成本也随之进一步提升。在无特殊外因的情况下,港口通常需要24小时运营。这就意味着司机不得不多班倒,也更容易产生疲劳驾驶的现象造成安全隐患。

辰韬资本智驾基金合伙人萧伊婷透露,中国吞吐量排名前30的港口,在2019年占到了全球吞吐量的57.8%,规模非常之大,也意味着中国对港口自动驾驶技术的需求很强烈。

港口,正在成为自动驾驶角逐的新战场。西井科技COO章嵘指出,未来几年,港口的水平运输驾驶将从单车的智能向自动驾驶车队转变,5G的建设将帮助自动驾驶感知变得更智能,这将开放更多的运营模式,港口无人化进程将明显提速。这将带来巨大的机遇,同时也是巨大的挑战。

商业化落地加速 

12月14日11时8分,在宁波舟山港金塘港区大浦口集装箱码头2号泊位,加入混编作业的无人集卡上的集装箱,被桥吊抓起后稳稳地装上靠泊码头的“达飞蓬特雷西纳 ”轮。至此,宁波舟山港无人集卡编组实船测试已累计完成集装箱运输量5000标准箱,有力验证了宁波舟山港股份有限公司信通公司自主研发的n-TOS系统无人集卡自动化调度模块在码头应用的显著成效。

近两年,自动驾驶开始在部分特定应用场景率先商业化落地,港口、矿场这类细分领域也逐步向自动驾驶打开了市场大门。而在智慧港口升级大趋势下,无人驾驶运输在港口的应用也会快速普及。

近两年来国内涌现出了包括西井科技、主线科技、斯年智驾等港口自动驾驶公司,三一重工、经纬恒润等汽车产业公司也在积极布局。此外,像是元戎启行这种主做L4级无人出租车的公司,也在将自动驾驶技术“下放”到港口领域,推出了无人集卡。

2017 年年初,上汽红岩的自动驾驶卡车立项,集成了众多合作伙伴,包括应用场景的客户,比如西井科技、上港集团等。上汽红岩为洋山港定制的智能无人驾驶牵引车,已先期在珠海港投入运营,在广州南沙港试运行。

早在2018年1月,西井科技与广东珠海港完成全球首辆港区作业无人集卡的第一箱作业。随后西井科技推出了自研的全时无人重卡产品Q-Truck,进入整车领域2019年8月份Q-Truck已经进行小批量量产。2020年,Q-Truck车队已落地泰国最大的商业港口林查班码头,正在日夜运营中。据章嵘透露,从目前的投放运营的Q-Truck车队实际运营效果来看,不仅降低了能耗,也降低了人力成本,在大幅提升作业安全系数的同时,还大大提升了港口的效率与效益。

2018 年 2 月,中国重汽、主线科技及天津港集团联合签署天津港智能自动驾驶港口集装箱纯电动牵引车研发与示范运营项目。同年 4 月,中国重汽自动驾驶电动卡车在天津港开启试运营。

2018 年 4 月,图森对外发布全球首个基于完全自有车辆的港区内部集装箱卡车车队自动驾驶测试视频,宣布进入港内集装箱卡车自动驾驶运输市场。

2019 年 4 月,吉利新能源商用车集团与畅行智能签署港口自动驾驶车辆战略合作协议:双方将在港口自动驾驶领域进行合作,共同推出国内首辆混合动力自动驾驶集卡车,同时也是国内首辆自动驾驶采用量产方案的前装商用车。

而在此前,畅行智能提供的自动驾驶解决方案的集装箱卡车已经在宁波和江苏的港口开展试运营和测试开发等活动。

目前,提供港口自动驾驶解决方案,并在港口进行自动驾驶测试和运营服务的角色,包括自动驾驶科技公司、传统工程机械公司、传统汽车电子公司等(其中以自动驾驶科技公司为主)。主要包括:自动驾驶科技公司——西井科技、主线科技、斯年智驾、畅加风行、飞步科技、牧月智能、元戎启行、图森未来传统工程机械公司——三一海工、振华重工汽车电子公司——经纬恒润。

今年以来,除了主线科技之外,自动驾驶企业在商业化进程中多次迎来实质性进展。而与此同时,在疫情与物流需求的催化下,自动驾驶也迎来了新的机遇。就在11月,自动驾驶公司嬴彻科技和图森未来分别宣布获得融资,嬴彻科技表示将加速在L3级别自动驾驶重卡量产和商业化运营方面的进程。

12月4日,主线科技与科技型专业化物流服务商全球捷运物流集团(以下简称“全球捷运”)在12月3日签署战略合作协议。根据协议,双方将携手打造一个港口智慧物流全方位产业合作平台,结合全球捷运智能物流信息系统和主线科技智能驾驶运输系统,共同推进港口智慧物流新技术的应用实践。这也就意味着,继11月2日主线科技宣布向宁波舟山港完成交付13台无人驾驶卡车商业订单后,其商业落地探索进一步加速。

主线科技CEO张天雷表示,主线科技深刻理解港口智慧物流运输市场的强烈需求,通过自研核心无人驾驶技术得到客户信赖与市场认可。未来将与全球运捷率先填补国内港口智慧物流运输的市场空白。

据悉,目前主线科技已经在智慧港口场景实现无人驾驶技术的规模商业化,与天津港、宁波舟山港、招商港口妈湾智慧港等大型港口枢纽企业建立合作,并打造了全球规模最大的港口无人驾驶卡车车队。

而全球捷运成立于2007年,专注于国际物流各环节的数字化垂直运营及细分行业端到端解决方案。全球捷运物流方案及数字化平台应用于天津港、青岛港、上海临港普洛斯物流园、宁波港及盐田等港口及郑州、西安、重庆等内陆物流枢纽。作为方案支持配套,集团在国内港口和内陆枢纽都配备集装箱场站、仓库、拖车及专业团队。

在萧伊婷看来,对于自动驾驶来说,载人为主的无人出租车、载货为主的干线物流技术虽然前景美好,但是距离量产落地,分别需要5~8年、10年以上的时间,而港口、矿山等封闭场景则有望在2~3年内落地。

港口需要什么样的自动驾驶

章嵘认为,自动驾驶的商业化需要充分结合场景来实现,而无人驾驶集卡在港口智能化运输场景下的推动,需要放在智慧港口的全局化方案中来看。

以宁波舟山港股份有限公司信通公司自主研发的n-TOS系统无人集卡自动化调度模块为例,该模块用于“指挥”无人集卡在码头进行常态化作业。该模块能够实时读取生产作业指令数据,综合考虑作业工作点的优先等级,并根据无人集卡实时位置、电量、附近设备繁忙度等状态信息,结合港区其他作业设备任务状态和设备实时反馈信息,通过智能匹配模型和最优路径算法计算,为无人集卡指派最佳作业任务,保障重点作业路供给,使无人集卡具备与传统集卡无区别化作业的能力。

在全球智慧港口升级趋势下,将云计算、大数据、物联网、移动互联网、智能控制等新一代信息技术在港口运输领域的应用,可实现集装箱装卸设备、散货装卸设备、港口调度、货物运输、航运消息等各个环节的智能化。

根据建设方案,天津港港口自动驾驶示范区将加速港口自动驾驶商用化进程,形成具备丰富应用场景的示范应用平台,推动港口物流运输全面自动化、智能化,实现自动驾驶多场景串联,打造智慧港口与智慧物流的综合示范区。据悉,2020年10月,天津港集装箱码头实现了首次集装箱传统码头无人自动化改造全流程实船系统测试,集成物联网、人工智能、5G技术、云技术等多种技术的无人自动化集装箱场桥、无人驾驶电动集装箱卡车、无人智能解锁站和无人集装箱岸桥完成了规模化成组应用。

在西井科技的智慧解决方案中,可为用户提供智慧堆场(WellYard)、智慧闸口(WellGate)、智慧岸桥(WellCrane)和港区AI安防监控系统等产品,这类产品与其无人驾驶系统一起,共同服务与智慧港口的各项业务流程。

从西井科技的运营经验来看,在港口集装箱码头水平运输这一场景中,只有单车能力的自动驾驶解决方案并不能满足目前智慧码头的实际需求。

“客户需要的是从上层调度和中台系统来实现车队级别的无人集装箱运输服务。”章嵘表示。“只有将港口码头的实现场景中多套用户设备与无人系统之间的联合打通,最终实现一个真正的无人智能码头。”

据介绍,现阶段港口集装箱码头水平运输自动化解决方案主要分为三种:自动导引运输车AGV(Automatic Guided Vehicle)、无人跨运车ASC(Autonomous Straddle Carrier)和无人驾驶集卡。

这其中,AGV的成本非常重,单车的制造成本可能要350-400万元,另外由于AGV技术比较成熟,港口需要把整个土建全部都改掉,这会进一步加重成本,比如,洋山港四期的 AGV 采用了磁导航技术,通过埋在地下的 61483 根磁钉来感知自己的位置,根据实时交通状况来行走最优化的路线。在行驶路线上,这些磁钉每隔两米布设一个,整个集装箱码头的磁钉宛如一张大“围棋棋盘”。一辆 AGV 的造价在 500 万 到 700 万左右。但凡需要在港内安装一些专门的路径导引装置,如激光反射板或者导引磁钉时,就意味港口需要停工数周。对于抢生产任务的港口来说,是一个无法逾越的障碍跨运车在中国以外的地方非常流行,但有一个限制,就是跨运车本身高度有限,通常只能满足1-3个集装箱高度的堆放,而我国集装箱码头普遍堆场密集,为保证空间利用效率通常会堆放4-5层集装箱。

从当前的发展来看,港口无人集卡的实验和运用普遍采用SAE自动驾驶分级标准下的L4级别:此级别下无人集卡可以完成所有的驾驶操作,无需驾驶员接管和干预无人集卡可以自动对行车环境进行感知,并在危险情况下主动制动或切换线路。

同时由于无人集卡无需专门铺设导航轨道,其应用到集装箱码头作业也不需要太多的码头改造(尤其是土建部分),因此更加适合老旧码头。如果结合自动驾驶公司的技术方案,再适当引入智能路测设备,则可以显著加速无人集卡在港口的大范围成熟商用。

结合我国港口智能化升级的实际情况,无人驾驶集卡相比其他方案来说,建设成本低,非常适合现有码头的智能化升级改造。只需要结合自动驾驶公司的技术方案,再适当引入智能路测设备,则可以满足无人驾驶集卡的商业化应用。

因此,辰韬资本认为无人驾驶集卡将会成为港口智能化改造的主要方向之一。

依然面临着不少挑战

辰韬资本智驾基金合伙人萧伊婷透露,辰韬资本正计划投资一家港口无人驾驶公司。作为一家专注无人驾驶的基金公司,辰韬资本投资赛道的逻辑主要有三点:第一,技术要成熟,这意味着需要在低速封闭的场景第二,商业模式要跑得通,一个重要的衡量标准是使用成本比司机低第三,要有路权。基于这种考量,港口、矿山、农机、环卫四个赛道进入到辰韬资本的视野。具体到港口赛道,辰韬资本又设置了三个壁垒:第一,被投资公司需要具备较好的场景经验和实际经验,这既涵盖了港口的实际经验,又涵盖了无人驾驶经验第二,被投资公司的领导团队,需要具备优秀的领导能力、管理能力第三,战略,更倾向于投资走运营战略的公司。

虽然商业模式依然清晰,但无人集卡港口的落地依然面临着不少挑战。比如厘米级的精准停位要求、大型设备的识别与交互、金属对无线信号传输的干扰等等。因此,完全落地依然还需一段时间。

据辰韬资本研究,无人集卡商业化分为四个阶段:商务洽谈、港口无人驾驶调试、去测试员测试和去安全员测试。从时间上看,2020年12月到2023年12月将是去安全员测试时期,一部分公司会获得资本青睐,另一部分公司会被淘汰。

虽然短期内自动驾驶真正上路还有许多技术和法律问题没有突破,但港区的自动驾驶离我们并不遥远。

一方面,港口是一个封闭场景,这里不允许行人和其他无关车辆进入,驾驶环境相对简单。而且,机械对集装箱装卸来说也更适用。

另一方面,按照国内港口货车驾驶规则,货车在港区内的行驶速度在10-30公里/小时之间。在这种速度下,自动驾驶的精准度和安全性得到了保证。

对于大多数港口来说,通过对已建集装箱码头进行自动化改造,是升级过程中的必由之路。

根据辰韬资本提供的这份报告,现在集卡司机每年的工资和社保支出,加起来在20万左右。而目前一台无人集卡的传感器和软件均摊成本,加起来也在这个水准。随着激光雷达、计算芯片等硬件价格的逐步下降,无人集卡的运营成本会低于人类驾驶集卡,从而可以让港口拥有更多的动力去部署无人集卡。

(综合新华社、第一电动网、界面新闻、快资讯、每日经济新闻、搜狐网等媒体报道)

 

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