港口是勞動密集型企業,透過無人駕駛來緩解卡車司機短缺、人力成本高的難題,是全球港口的剛需。
雖說自動駕駛現在很熱,但在港口行業早已不是新聞,歐洲港口30年前就已經開始應用。中國港口在引進國外自動化技術的同時,最近幾年,在5G、北斗導航、人工智慧、雲計算等新技術的加持之下,蓬勃發展,迎來了彎道超車的機遇期。
歐洲港口開啟AGV無人運輸
1993年,荷蘭鹿特丹港ECT碼頭使用自動引導車,即所謂AGV(Automated Guided Vehicle),AGV是上世界50年代發展起來的智慧搬運機器人,是現代工業自動化物流系統中的關鍵裝置。鹿特丹港AGV採用內燃機液壓驅動,速度每秒3m,按固定圓形路線執行,開始了集裝箱卡車無人駕駛的應用。ECT也成為第一代集裝箱自動化碼頭。但由於AGV以固定路線行駛,路線長,不靈活,會產生堵塞,堆場前沿佔用面積大,因而未能廣泛應用。
荷蘭鹿特丹港ECT碼頭
2002年,投入運營的德國漢堡港CTA碼頭,可視為第二代自動化碼頭的代表。其水平運輸採用的AGV為靈活路線執行,碼頭的路徑規劃設計和裝置排程採用了計算機模擬技術。AGV利用異頻雷達導航,驅動方式由內燃機液壓,2009年之後逐步升級為動力電池供電的電力驅動。
德國漢堡港CTA碼頭AGV自動運輸車
第三代自動化集裝箱碼頭以2008年投入運營的荷蘭鹿特丹港Euromax碼頭為代表。AGV採用柴油發電機電力驅動,速度是為6m每秒,不僅可以直行,而且可以轉彎、環行,還可在軌道式龍門起重機的門腿間進行裝卸作業。
鹿特丹港Euromax碼頭AGV
從國內港口情況來看,AGV應用上起步較晚,但起點很高。廈門遠海集裝箱碼頭是全球首個第四代自動化碼頭,也是中國首個全部自主智慧財產權的自動化碼頭。配置了18臺自動導航運載車(AGV)、8臺自動化集裝箱轉運平臺(AGV-mate)。AGV採用鋰電池供電,轉向為全液壓形式,四輪同時轉向驅動,採用光纖陀螺儀的慣性導航方式,並利用磁釘感應進行實時修正的導航系統,整車配有6個通訊天線,可不間斷的進行資料傳送與接受。
廈門港AGV運輸車
除了廈門港,2017年青島港自動化一期碼頭正式投入運營,一共應用了38臺AGV,二期碼頭中又增加了45臺。而在上海洋山港四期的AGV應用中,在亞洲港口中第一次採用了自動化引導小車(AGV)自動換電系統。
經過三十年的發展,港口AGV應用的數量在不斷增多,功能也在不斷最佳化,這也印證了相關技術在不斷成熟和發展。但它有一個缺點,就是資金投入和施工難度大。因為AGV依靠磁釘進行定位,不僅車輛需要定製,還需要在碼頭地面預埋幾萬個磁釘,才能實現自動駕駛。
最近幾年,以L4級自動駕駛為基礎的智慧引導車,即IGV(Intelligent Guided Vehicle),成為了中國港口企業建設自動化碼頭的新選擇。
大河向東流,5G、AI參北斗
智慧引導車(IGV)不再依賴地面磁釘,而是依靠5G+北斗導航進行定位,再加上機器視覺系統和鐳射雷達協同來實現自動駕駛,這樣就無需對基礎設施進行大的改造。IGV車輛可以在成熟的卡車底盤上改造,單車成本也較低。
5G具有大頻寬、低時延、廣連線的技術特性,北斗系統具有導航、定位、授時和短報文通訊等能力。 “5G﹢北斗高精定位”系統能夠實時提供釐米級的高精度定位服務。
自2020建成併發布全球最大規模5G+北斗高精度定位系統以來,中國移動聯合國家基礎地理資訊中心完成全國範圍內5G+北斗高精度定位基準站座標解算,獲得國家測繪產品質量檢驗測試中心認證,形成包括靜態毫米級、動態釐米級、星網融合、短報文融合等7類標準化定位服務,並打造了由5G一體化融合雲網、北斗標準化定位產品、場景定製化開發組成的精準時空服務體系。
2021年10月15日,中國移動釋出了5G+北斗高精度定位十大應用場景。為天津、河北、上海、江蘇、浙江、江西等地的5G+北斗高精度定位應用示範基地授牌,並與多地行業使用者簽訂5G+北斗高精度定位合作協議。包括天津、上海、浙江等港口企業。
目前,“5G+北斗系統”已經或正在上海洋山港、天津港、寧波舟山港、深圳媽灣港、廈門遠海港等10多個港口應用,促進港口智慧化轉型。
其中,天津港集團聯合華為等國內頂尖團隊,組織百餘名博士參與,研發真正基於AI的“智慧水平運輸管理系統”。落地全球港口首個 “5G+北斗”全天候、全工況、全場景融合創新商用方案,實現工業網路通訊專網、釐米級定位協同;實現車路協同,對全球領先的無人集卡進行再升級,最大規模商用自主研發的全球智慧化程度最高、重量最輕、成本最低、能耗最少的智慧水平運輸機器人(ART),率先突破L4級別無人駕駛瓶頸。
天津港“5G+北斗”示範基地
天津港使用5G+北斗定位的智慧無人集卡
有了這些從“天上”、“地上”來的技術加持,無人集卡就能夠如同“老司機”一樣,實時精確定位,靈活操控調整,按照最優路線行駛,隨時隨地完成一場說走就走的駕駛任務。而這種智慧、高效、低成本的方案,也被認為是未來自動化碼頭髮展的新方向。
群雄逐鹿第二賽道,華為軍團志在全球
雖然相對於商用車的“主菜”,港口自動駕駛集卡只是盤“前菜”,但港口作為最快商用化應用的場景,有相當大的市場空間。據松禾資本測算,港口是全球無人駕駛除商用車外的第二賽道,佔全球細分產業規模的11.3%,約279億美元。
根據辰韜資本的一份報告指出,港口自動駕駛將在2022年底迎來規模商用。現在集卡司機每年的工資和社保支出,加起來在20萬左右。而目前一臺無人集卡的感測器和軟體均攤成本,加起來也在這個水準。隨著鐳射雷達、計算晶片等硬體價格的逐步下降,無人集卡的運營成本會低於人類駕駛集卡,從而可以讓港口擁有更多的動力去部署無人集卡。
新興科技公司、傳統裝備企業,都紛紛投入到這個賽道來,希望能夠佔有一席之地,尤其是希望將無人集卡技術從港口延伸至幹線物流,從而創造更大的市場想像空間。近兩年來國內湧現出了包括西井科技、主線科技、斯年智駕等港口自動駕駛公司,三一重工、經緯恆潤等汽車產業公司也在積極佈局。而振華重工則早在2002年就研製出第一代AGV原型機,在2005年至2007年期間,就相繼開發出了三代跨運車的原型機。
除了上述專業公司逐鹿港口自動駕駛市場,來自資訊通訊行業的華為,尤如一艘航空母艦,也停在了智慧港口與自動駕駛的泊位上。華為搭載5G、AI、雲計算、鐳射雷達等先進武器,讓這個市場越來越熱鬧,也讓行業內相關人士多少感到有些緊張。
2021年,華為在相關的組織結構上有兩個大的動作。一是由余承東擔任智慧汽車解決方案BU CEO,這位帶領華為手機走向世界頂尖品牌、被網友稱為“大嘴”的英雄,被寄予了再創智慧汽車輝煌的厚望,儘管華為一再重申“不造車,幫助車企造好車”。
另外一個動作,就是成立軍團。2021年10月29日,華為宣佈成立5大軍團,以機動靈活的作戰陣形,面向重點行業抓數字化轉型機遇,其中就有海關與港口軍團,軍團CEO為荀速。從公開資訊來看,荀速之前擔任華為企業BG數字化與技術服務部總裁,是一位低調、務實的數字化領域專家,由他來帶領海關與港口軍團,也代表了華為對港口數字化市場的看好,以及強化投入的決心。
不管是智慧車還是軍團,華為反覆強調的都是“平臺+生態”的理念,即與夥伴合作成長,創造增量價值。任總說過,華為要做行業數字化的“黑土地”,不做“黑寡婦”。(“黑寡婦”拉丁美洲的一種蜘蛛,交配後雌性會吃掉雄性)。
2021年2月1日,華為與西井簽署合作協議,就智慧駕駛、智慧網聯、智慧車雲服務等方面進行全方位合作,並共同推動以天津港C段自動駕駛專案為代表的智慧港口業務發展。西井聚焦提供全域性方案、工程化設計、演算法開發、實施與運維服務等;華為聚焦提供智慧駕駛車載計算平臺MDC硬體/軟體/工具鏈、融合感知、智慧網聯通訊5G/V2X模組、雲控平臺等產品。
華為投重兵於港口行業數字化,其優勢是具有硬核技術、產品線廣、有全球視野和經驗,但其劣勢也很明顯,就是人力成本高,只有規模化、可複製的大平臺、大市場,才能養得起軍團這樣的重型投入,並能夠給公司創造價值。
海港君認為,華為加大港口投入,對於整個行業來說都是利好,一是以華為的高成本,不太可能切入到傳統AGV車輛或其他裝置的製造;二是,華為一定會把港口自動駕駛解決方案搞成熟,使之具備可複製、可擴充套件的能力;三是,華為的視野不會侷限於國內,一定會向海外擴充套件,利用其全球化平臺,將中國港口數字化、智慧化的領先能力規模複製到海外,這才是軍團最終能夠產生巨大增量價值的地方,也是中國港口行業,在自動化技術方面彎道超車之後,能夠形成溢位的價值所在。
最近華為創始人任正非在與泰國總理巴育線上會談時,就特別為港口、機場的自動化數字化帶貨。而且,由於國外港口行業數字化整體發展節奏較慢,將中國的數字化經驗與方案整船打包出海,具備相當的可行性,這也為港口自動駕駛乃至智慧港口生態系統,都帶來了巨大的想像空間。
最後,海港君以《好漢歌》的兩句歌詞,作為這篇文章的結尾:
“大河向東流,天上的星星參北斗;說走咱就走,你有我有全都有。”