近日,交通运输部印发《关于加快智慧港口和智慧航道建设的意见》,强调到2027年,全国港口和航道基础设施数字化、生产运营管理和对外服务智慧化水平全面提升,建成一批世界一流的智慧港口和智慧航道。明确提出要推进新一代自动导引车(AGV)、无人集卡等智能化水平运输设备规模化应用。加快研发新一代自主可控的自动化集装箱码头生产管理系统,并有序推广应用。
此前,交通运输部还印发了《关于建设世界一流港口的指导意见》、《数字交通“十四五”发展规划》、《关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》等一系列指导性文件;依托交通强国建设试点,组织实施智慧港口和智慧航道示范工程。
据新战略低速无人驾驶产业研究所了解,我国港口吞吐量连续多年稳居世界第一。交通运输部发布的《2022中国航运发展报告》显示,2022年全国港口货物吞吐量156.8亿吨、港口集装箱吞吐量近3亿标箱,较十年前分别增长33%、56%。未来,我国港口货物吞吐量仍将保持稳步增长,增速在4%左右......
巨大市场需求之下,中国港口迎来了商机,也倒逼“重劳动力、效力低”的传统港口直面向“高效率、自动无人化智慧港口”升级的挑战。
多个港口无人车突破百台,单体项目规模持续扩大
在国家政策引导下,浙江、上海、天津、江苏等省份均已将智慧港口建设列入“十四五”规划;2021年11月,交通运输部印发《关于组织开展自动驾驶和智能航运先导应用试点的通知》,鼓励港口开展集装箱水平运输和港口集疏运自动驾驶先导应用。
自先导应用试点开展以来,天津港、上海港、厦门远海码头、深圳妈湾港等多个集装箱港口投入数百辆自动驾驶车辆,试点效果取得积极成效。在先导示范效应下,也为了推动港口现代化和提升港口竞争力,国内其他省份纷纷开始大力推进智慧港口建设,今年以来港口无人化建设进程再次取得明显进步。
2023年国内无人港口部分新增及重点项目情况(不完全统计,未完善之处请指正)
根据公开报道,新战略低速无人驾驶产业研究所不完全统计,截至目前,今年国内企业新增落地的港口无人驾驶项目近20个,与去年相比,落地应用的无人运输车队规模持续扩大,应用范围也在持续扩增。
一是无人驾驶车队规模持续扩大。6月份,西井科技与英国菲力斯杜港新增签订了今年最大规模订单项目,双方将在港口新增100辆新能源智能无人驾驶卡车Q-Truck;而在既有项目中无人驾驶车辆增量最多的则是广州港南沙港区四期项目,由振华重工和一清创新等多方联合打造的全球首创北斗导航无人驾驶智能导引车(IGV),到今年6月份已交付超120台,计划明年突破170台,该项目是全国乃至全球无磁钉单体规模最大港口无人驾驶项目。
广州港南沙港区四期项目
新战略低速无人驾驶产业研究所了解到,目前国内无人驾驶车队规模破百的港口并不多,其中天津港北疆港区C段智能化集装箱码头,前期投用的76辆智能转运车(ART)已实现满负荷常态化运营超22个月,加上无人集卡车队,天津港港口自动驾驶示范区内的自动驾驶车队规模达到100台以上。而在上海洋山四期全自动化码头项目,则投用了145台由振华重工提供的AGV。
“从上量的角度来说,百台已是一个门槛”,西井科技副总裁兼公司全球发展负责人孙驰表示,无论是从经济效益的角度还是运转效率的角度来看,无人驾驶车队达到百台规模就能实现比较高ROI( 投资回报率)和IRR(内部收益率),相比被替代的传统燃油车或有人驾驶车,其经济属性更强。为了达到这一规模,企业需提高技术成熟度,来提高无人驾驶车辆在港口的渗透率,当渗透率达到双位数比例,才能形成真正的替代效应。
西井科技Q-Truck车队在泰国一期林查班码头
二是场内新型无人驾驶平板车增速较快。就今年港口无人驾驶落地项目中使用设备情况来看,场内新型智能无人驾驶平板运输车的应用占比呈现逐渐上升的趋势,诸如南沙港四期、南通港、青岛港、舟山港、潍坊港、泉州太平洋等,大部分项目投用车型都是无人驾驶平板运输车。
朗誉机器人副总经理孔亮介绍,港口水平运输常见的自动化解决方案包括AGV平板运输车、无人跨运车、无人集卡等。其中,无人跨运车在我国港口应用较少,无人集卡、AGV平板运输车占比更大,特别是AGV平板运输车总占比超50%。朗誉机器人产品以重载AGV为主,AGV+非标设备和AGVS级物联网为辅,已形成负载从30吨到360吨不等的重载AGV产品矩阵,车型多达500余个,在港口领域也有落地应用。
此前港口AGV以磁导为主,单车成本和基建成本高,后期运维复杂,所以在无人化转型之初,具有更高性价比的无人集卡备受用户青睐。但随着过去一年行业技术的不断突破,诸如IGV、ART、AIGT、IMV等更多新型的无人驾驶平板运输车加速进入市场。
朗誉机器人平板集装箱运输车
孔亮表示,与传统磁导AGV相比,新型智能无人驾驶平板运输车采用多种传感器融合技术,无需借助任何标记物行驶,免去铺设磁钉的繁琐过程,车辆柔性化程度更高,路径灵活多变可根据实际生产需求灵活调度、规划简单,运营和维护成本也进一步降低。这些特点在传统码头的无人化改造中极具优势,特别对于习惯了使用平板运输车的港口运营方,其无人驾驶运输解决方案多了一重选择。
三是从海港向更多类型港口拓展。此前,谈及港口无人驾驶,一般是指在沿海港口的落地应用。从今年港口类型来看,海港依旧占比最大,比如泉州港、唐山京唐港、山东潍坊港、舟山港、青岛港、天津港、广州港南沙港等;同时,内河港、口岸在无人运输设备上的应用也逐渐兴起,比如宿迁港中心港区三期码头建设项目中应用到了斯年智驾无人驾驶运输车,策克口岸从2022年开始陆续投用了三批共23台西井科技的无人驾驶水平运输车Q-Chassis;今年下半年,南通港、太仓港也开展了由国唐汽车提供的无人驾驶集装箱运输车测试运营项目。
国唐汽车无人驾驶集装箱运输车在南通港
西井科技Q-Chassis车队在策克口岸
据一清创新港口事业部总经理牛涛介绍,相对于海港来说,内河港的无人驾驶运输设备准入门槛相对较低,对车的运行效率要求也不高;而且相比海港动辄上百台落地规模,单个内河港可能只需8-10台无人运输车,甚至1-2台即可,因此港口在用车成本上考虑得更多。
另一方面,对于技术成本较高的公司来说,内河港场景吞吐量偏小,技术若达不到测算要求,即效率不能够满足低运输量的需求,往往会有码头运营方认为产品不划算;此外,河港由于面积和特殊地理位置导致高度差,在无人驾驶运输车会有爬坡需求时,车辆如何不多余费电的情况下能够高效运转,并将产品安全送到,是企业需要进一步突破的难点。
值得一提的是,无人驾驶从海港向更多类型港口的拓展应用,带动了多式联运无人运输网络越织越密。特别是长江流域城市,既有内河港口又有相当发达的铁路运输路线,港口铁水联运可以发挥铁路、水路运输各自比较优势,既能推动港口功能向内陆延伸,又能扩大铁路货运增量。
比如今年西井科技中标的中远海运CSP武汉码头铁水联运码头自动驾驶运营项目,早在2022年,西井就以无人驾驶重载水平运输车Q-Chassis单车系统及其配套的车辆管理调度系统(FMS)试运营参与码头作业。随着港口铁水联运通联正加密成网,未来港口航线通江达海,形成拥有集装箱、件杂货、大宗散货运输、危化品运输、石化储运等功能互补的港口布局,对无人驾驶转运车辆的落地需求将进一步扩增。
需求回归,下半年无人港口项目密集发布
据业内人士透露,受疫情影响,今年上半年港口无人驾驶业务发展实际与去年同期相比增速渐缓,但在下半年,政府开始加速相关业务港口的智能化建设和自动化改造,需求开始释放,多个码头招标项目密集发布,港口业务增长开始好转。西井科技、朗誉机器人、国唐汽车、斯年智驾等代表企业,均表示正在与多个港口洽谈无人化改造项目。
2023年部分港口无人驾驶项目招投标情况(不完全统计,未完善之处请指正)
目前来看,国内无人港口项目主要分为传统码头的改造升级和新建智慧港口的一体化部署,且传统码头有很大的无人化改造市场空间。但传统码头向自动化转型方案,早期一直框定在工业自动化的场景体系内,需要投入大量基建成本,改造时间长,对港口正常生产运营影响极大。
一清创新港口事业部总经理牛涛表示,存量集装箱码头业务繁忙,竞争压力大,几乎没有停工等待地面基建改造的可能,因此对于无人驾驶方案是否能快速落地比较看重。此前落地在广州港南沙四期全自动化码头中的IGV,车辆无需借助磁钉就可以实现厘米级定位和环境感知,有效降低了码头的建设和维护成本。
对传统码头智能化改造需求,主因在于传统港口模式下,不仅用人成本高,还存在大型机械设备林立、港区内车辆混流、台风等极端天气、货运物品的危险性等诸多运行安全问题。因此,以智能化的技术降低运行成本、提高运行效率、保障运行安全,成为港口一致的目标。
此外,对相关业务港口的智能化改造同样也是国家在智慧港口建设上的战略部署。一是增加保障性港口运输能力,比如唐山港京唐港,这类以运输煤炭、粮食等能源类战略性物资为主的港口,期望借助新能源自动化设备,减少人力使用,以保障港口长期稳定运行情况。
二是“陆海新通道”战略下的边境口岸,比如广西和越南边境口岸,每天有大约5000架次集装箱的转运需求,运输物资以生鲜蔬菜水果类为主,这种港口既是大港口又是东南亚沿海战略备份通道,对自动化建设同样有需求。
定制化、场景化的港口无人驾驶解决方案
港口作为低速无人驾驶应用的典型场景之一,仅内集卡无人运输市场规模就达百亿级。在国家政策的鼓励支持下,港口运营方探索加快,无人驾驶的落地应用将持续深化。
种类增加,产品专为场景而定制
近些年随着国家深入推进智慧港口建设工作,港口无人驾驶车辆的种类越来越丰富。一方面是基于传统产品的技术应用更加成熟,主要是指港口平板运输车,由传统磁导AGV衍生出了IGV、ART、AIGT、IMV等多种新型产品。
据国唐汽车方面介绍,公司今年对无人驾驶集装箱运输车再次进行迭代升级,推出了自主研发的干散货运输车及件杂件运输车,相比一般的平板运输车,上装搭载了货运箱,方便干散货运输,已应用于山东渤海湾旗下各大港口。
国唐汽车推出干散货运输车
另一方面是领先布局企业推出具有划时代意义的创新产品。如西井科技2018年推出Q-Truck,号称“全球首款真正意义的全时无人驾驶电动重卡”。2023年推出Q-Tractor、E-Truck等系列产品,其中Q-Tractor新能源无人驾驶牵引车可在空港、工业园区、物流中心等多场景使用;E-Truck号称“全球首款“可升级自动驾驶”的智能网联新能源重卡”,如客户有自动驾驶的需求,无需额外采购车辆,只需在原有的E-Truck车辆上进行升级,即可实现“有人驾驶与无人驾驶”的灵活切换。
西井科技Q-Truck与E-Truck在泰国林查班码头混行
一清创新港口事业部总经理牛涛补充到,实际落地过程中,往往需要根据不同场景制定不同适配方案。从产品角度看,从车到感知、再到云端控制都会有很多非常细致的区别,在确定解决方案前,一是要看码头是否愿意接受车身少装硬件、地面加装标识物,在这一点上南北存在地域差异,比如,位于南方的南沙港可以加装视觉服务及激光类型反射板等,而北方港口由于雪期长会遮盖原有特征,识别困难,需要通过在车身加装硬件做补充;二是要看码头主要业务类型是内贸、转口还是外贸,以外贸港为例,物流繁忙,经常夜间也会有大船入港,需要港口无人作业系统保持低故障率,且对车队效率要求较高,因此在设计时就需要考虑到传感设备使用的数量。
此外,港口码头的布局也是影响因素,码头有垂直于岸线和平行于岸线,以平行于岸线的外贸港为例,在两个堆场之间一般存在海侧、路侧、中间三车道,场间运输多属于混行状态,因此不适用纯无人车队调度方案,需要在云控系统或是设立FMS调度系统上有所考量。
内外场景联动,无人集卡应用全覆盖
近两年,随着无人驾驶技术的发展,物流运输应用场景不断拓展延伸。目前,就港口内而言,无人驾驶平板运输车占比最大。但就港口内外联动的运输市场而言,无人集卡商用价值更大,不仅可以在港口内、港口间运输集装箱,还能进入更开放的场景,在高速公路承担干线运输,未来可打造从货轮到仓储区、物流中心的跨场景“一条龙”服务。
据新战略低速无人驾驶产业研究所了解,我国用于港口内部运输的无人集卡市场空间约为3-4万台,将场内运输作为第一个物流节点,未来随着更多链接场内运输环节的打通,无人集卡运输将迎来万亿市场规模的爆发。
目前,国内较早一批在港口运输上布局无人驾驶卡车的公司,已经取得了亮眼的成绩,并在场景联动业务上有所突破。如西井科技实际运营的无人驾驶车辆及系统已有数百辆,更在今年与海外市场签订新增上百台新能源智能无人驾驶卡车Q-Truck的订单,国内中标武汉中远海运港口码头有限公司(简称“CSP武汉码头”)自动驾驶水平运输设备运营项目,助力该码头成为国内首个实现无人驾驶混行作业的铁水联运内河码头。
斯年智驾目前交付无人驾驶运输车辆超过200辆,新增订单车辆近200辆;其中与达兴物流签订的122辆无人车辆的订单,目前已经完成首批车辆的交付并实现常态化运营,也获得天津市智能网联汽车道路测试商用车牌照,可与港内无人运输作业衔接,将货物从码头运输至保税区仓库,实现港内-港间-港外的渐进式港口运输枢纽圈链路闭环。
斯年智驾港口无人驾驶车队
场景取代产品,注重整体解决方案的落地
近日,低速无人驾驶产业联盟提出了低速无人驾驶规模商用的“五个必由之路”,其中就有提到“产品将被场景取代,行业将被生态覆盖是智能网联在各行业数字化升级的必由之路。”
解决场景问题,不仅仅是提供产品。自动驾驶企业更注重自动驾驶技术在场景的应用,不是单一地提供产品或者一套系统,而是围绕场景、深入场景,通过自动驾驶技术去赋能场景,解决场景面临的具体问题,为解决场景智能化、无人化而生产产 品,最终目的是为场景定制解决方案,更强调一个整体解决方案的落地。
西井科技副总裁兼公司全球发展负责人孙驰表示,西井在探索商业模式的过程中也遇到过简单地被归纳为提供软件或硬件的公司,其实不论从软件的角度还是硬件的角度,都需要了解用户的实际需求,需要根据场景给出整体的解决方案,这一点上他认为,西井科技技术的正向自研,深度耦合场景的优势,在为场景打造的解决方案中的优势才能凸显出来。
干散货、件杂货无人运输业务突破
与标准化的集装箱作业相比,干散货及件杂货形态大小不同、运输船舶类型不同、卸货方式不同,要想在一个码头实现多种类型干散货或件杂货的装卸、运输自动化作业,复杂程度可想而知。以通用型干散货码头为例,其承担了大量的矿石、煤炭、粮食等大宗干散货的运输工作,因此在这类码头中,通常采用自卸运输车辆实现货物从岸侧至堆场的装载、转运与卸料。
今年以来多家企业开始拓展干散货、件杂货业务,比如,国唐汽车推出的无人驾驶干散货运输车,助力山东省港口集团下属港口公司实现自动化转型升级,在打造干散货码头解决方案的基础上,面向行业规模化推广应用。
朗誉机器人的无人驾驶宽体车解决方案,也已在该类港口落地应用。朗誉机器人副总经理孔亮介绍,针对港口多元化运输业务需要,朗誉打造的港口无人驾驶解决方案,不仅提供无人驾驶平板运输车,还有无人驾驶宽体车,满足矿石、砂石、煤、散装运输粮食、水泥等不同类型的干散货运输需要。
“虽然场景有区别,但车辆和系统的大部分功能是相通的”,斯年智驾介绍,其采用的强车强云架构,单车具备安全智能的L4无人驾驶能力,智驾硬件、智驾算法、作业流程等基本一致;云端具备完善的车管运维监控调度能力,数据中台、作业大脑、运维平台、远驾平台等基本通用;能够做到快速的适配作业工艺,为客户提供交钥匙级的方案和产品。斯年表示,打通场景快速复制,也意味着打开了新的物流市场,目前斯年智驾正在测试运营的运输场景中除了干散货、件杂货,还有钢卷等货种。
斯年智驾无人集车在天津东疆港区完成首发测试
内外兼修,提升竞争力打开市场
面对当前复杂的国际形势,我国需要进一步拓展港口贸易优势,中国港口物流的便利性和高效性是促进国际贸易合作的重要因素。针对目前行业存在的难重点,企业需要内外兼修,不断取得新发展。
如何应对港口复杂环境干扰/混行
虽然是半封闭场景,但码头依然存在多种干扰因素。一是港口码头是露天环境,自动化水平运输的精度、稳定性极易受到外界影响。比如,太阳黑子、恶劣天气,以及金属集装箱都会干扰北斗卫星定位系统信号,影响实时定位;日照角度、雨水、灰尘、标识污渍也会干扰激光雷达与视觉传感器的光学识别,致其无法准确判断障碍物,造成故障频繁、效率低下,甚至行车路线偏移进而发生拥堵。如遇特殊天气,依赖于上述技术的IGV、ART等设备,故障发生率超过依靠磁钉定位的AGV。
因此,不管是传统磁导航AGV,还是各种新型智能搬运机器人,从技术上,必须对承载其控制及车辆状态信息的无线系统在复杂环境下的可靠性与稳定性提出高于工业系统的要求,要求配置独立的调度系统和导航系统,且系统运算较为复杂。尤其是随着智能搬运机器人的数量增长,其系统复杂程度和对算法的要求将成倍增加。并且需要突破港口复杂工况场景下的感知难度,提升全天候作业的环境感知能力。
二是随着水平无人运输技术的发展,港口无人运输正在从隔离向无物理隔离混行兼容演进。无人驾驶设备在车道线明确、秩序井然、装卸有序的规则化场景下运行,才能实现效率最大化。但在实际运行中,码头路况复杂,比如在码头堆场区域,不可避免地存在自动驾驶设备与大量传统设备、工人混行作业的情况。极易被混行区的外集卡插队、卡位,造成车道拥堵,严重影响作业效率。即便人工远程介入,也存在视野局限、判断困难及响应慢等劣势。
斯年智驾表示,虽然行业中对于“混行无人驾驶”还存在一定的担忧,但从市场环境和技术验证来看,这是必经之路,并且斯年智驾已经成功实现了“混行无人规模化生产”。混行要看五块内容:预判、高度灵巧的规划、非标适配、调度、模拟仿真,做到以上五点,无人混行就可以了。从现实意义来讲,斯年智驾已经完成技术展示期和市场验证期,逐渐进入到产品规模化复制期。
据一清创新港口事业部总经理牛涛介绍,为应对这些复杂情况,解决方案产品一直保持在高频率迭代中,以应对实际运营中可能出现的多类突发事件。通过现场运营经验积累与技术突破,一清创新港口IGV实际运转效率增益明显,已实现常态化运营,同时解决方案朝三个方向持续迭代中,一是为新建自动化码头提供更完整的解决方案,二是目前正在做存量码头的混行方案;三是短驳方案,这类方案主要应用于港口群,比如在广州港南沙港或深圳东部港群都有沿海岸线分布的4-5个港口,每个港口之间实际上存在5-10公里的公开道路,来用于转运集装箱和空箱,大部分由个体户来承运,但这段路程运输需求不固定,司机供应也不足,所以促使了他们针对这类码头之间短驳运输来提供无人驾驶解决方案。
乘风出行,锚定海外广阔市场
在2016年我国首个全部自主知识产权的自动化码头—厦门港远海集装箱码头投产运营之前,全世界自动化港口建设都是向欧洲看齐,欧洲也是最早在港口应用AGV且盛行至今的地区,但由于当地工会的介入,无人集卡等新一代无人驾驶技术和产品的应用不多。美国也是如此,美国工会坚决反对港口省力、自动化设备,这导致欧美大多数港口都排在世界上技术最陈旧的港口之列。
而中国依托政策支持陆续打造了10余个自动化码头,屡创全球佳绩,包括全球最大规模的单体全自动化码头、全球首个顺岸开放式全自动化集装箱码头、全球首个“智慧零碳”码头等多个标杆项目。面对千亿级蓝海,中国无人驾驶企业积极“出海”,在中东地区助力不少国家打造了首个智慧码头建设项目,实现无人驾驶应用,并在欧美等发达地区输出中国智慧港口的技术和经验。
据新战略低速无人驾驶产业研究所了解,西井科技目前已在全球多个地区取得了不错的成绩,特别是在欧洲、中东、东南亚等多个国家和地区已经有了成熟的落地项目。西井科技副总裁兼公司全球发展负责人孙驰介绍,西井科技在海外布局已久,通过调研发现以欧洲、中东、东南亚等为代表的海外市场相当看重ESG(Environmental, Social and Governance,即环境、社会和公司治理),这些海外客户一般对需求表达非常明确,即无人驾驶并不是为了替代人,而是出于“降本增效”的目的,同时保障劳动市场的稳定性。以欧洲为例,西井的解决方案和产品顺应符合欧洲对低碳、绿色发展的需求,欧洲当地工会和码头方都愿意为此买单;而在中东地区,更倾向于特殊场景下无人驾驶技术的应用,比如高温的工厂生产环节、高污染的化工厂内部场景,这一类场景主要是为安全性提供保障;从这一点来说,海外市场的需求依旧旺盛。
Q-Truck在英国菲力斯杜港参与劳拉号作业
孙驰特别提到,接触海外项目时,第一个是要去了解当地实际的应用需求,包括沟通上因为文化差异导致的思维差异。结合海外市场的落地经验,西井建议中国企业出海,一方面是多多了解海外文化,去规避这种文化差异和思维差异造成的错误理解,而给项目带来困扰;二是和相关产业链上下游企业合作,以组织的形式一起去拓展海外市场。
新战略低速无人驾驶产业研究所注意到,数据安全问题,也是中国企业进军海外需要重点关注的问题。众所周知,在自动驾驶领域,“数据安全”是一直以来绕不开的话题之一,鉴于自动驾驶涉及到高精度地图等敏感内容,国内自动驾驶企业进入美国市场困难重重,一方面是由于美国工会反对港口自动化设备,联邦政府已明令禁止将资金用于港口自动化建设,另一方面则是当前中美关系形势下,美国对中国高科技企业进入市场期间的数据敏感性更高,包括之前图森未来因为可能存在的数据安全问题,濒临退市;这也是中国企业对海外市场上的一个选择考虑。
结语
总的来说,港口或者以集装箱为运载单位的无人运输,属于to大B业务 ,无论是从国内发展来看还是出海,都需要无人港口企业和港口码头通力协作,打造出一批标杆项目来为市场提振信心。