慧拓智能的兩臺(tái)同力重工I65無人駕駛礦車。攝影:周小飏
45歲的礦車司機(jī)李永發(fā)現(xiàn),自己工作的煤礦工地上,出現(xiàn)了三臺(tái)無人駕駛的翻斗車。
副駕駛位置上坐的安全員,都是懂電腦的大學(xué)生,盯著面前不停滾動(dòng)著英文單詞和數(shù)據(jù)的電腦屏幕。這塊屏幕記錄了車輛行駛和道路狀況,且和遠(yuǎn)程控制中心同步。
李永覺得,在條件成熟的露天礦場(chǎng),無人駕駛礦車將是不可避免的大勢(shì)。
“因?yàn)闆]有年輕人愿意來當(dāng)大車司機(jī)。年輕人在礦上呆不住?!崩钣勒f。年底,他所在礦上的無人駕駛礦車將增加到十臺(tái)。
6000億的市場(chǎng)
李永所在的煤礦,是位于鄂爾多斯市達(dá)拉特旗白泥井鎮(zhèn)的內(nèi)蒙古寶利煤炭有限公司(下稱寶利煤炭)。今年9月起,三臺(tái)無人駕駛礦車在此試運(yùn)行。
寶利煤炭是大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司旗下的控股子公司。按照年產(chǎn)量120萬噸的設(shè)計(jì)要求,屬于中國(guó)1000多個(gè)露天煤礦里規(guī)模較小的煤礦。
面積為7.7平方公里的寶利煤礦,明年將開掘北部區(qū)塊。界面新聞?dòng)浾吣苛λ暗牡胤?,翻斗車正在一層一層剝離土方,已經(jīng)形成了分級(jí)臺(tái)階,像大樹的年輪。
李永看到的三臺(tái)用于剝離和堆放土方的無人駕駛翻斗車,分別是兩臺(tái)同力重工I65和一臺(tái)濰柴YZT3885A。
每輛車上裝有四個(gè)激光雷達(dá)、五個(gè)攝像頭和四個(gè)毫米波雷達(dá)。在封閉的裝載區(qū)、600米的主干線和排土區(qū)范圍內(nèi),它們以低于30km/h的勻速按照既定路線行駛。
慧拓智能在寶利煤炭的作業(yè)示意圖。圖片來源:慧拓智能
在背后操縱這三臺(tái)翻斗車的,是一套名為“愚公”的智慧礦山無人化運(yùn)輸系統(tǒng),具體包括礦車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、機(jī)群調(diào)度系統(tǒng)、遠(yuǎn)程管控系統(tǒng)等。
這套系統(tǒng)的提供者慧拓智能機(jī)器有限公司(下稱慧拓智能)CEO陳龍對(duì)界面新聞?dòng)浾叻Q,這些露天開采的煤礦,最適合無人礦車投入使用。
寶利煤炭現(xiàn)場(chǎng)管理經(jīng)理劉少賓對(duì)界面新聞稱,剝離土方的成本,約占煤礦開采總成本的八成?!斑\(yùn)輸車隊(duì)屬于剝離土方部分,在煤炭成本構(gòu)成中,車隊(duì)成本占據(jù)重要部分?!眲⑸儋e說。
一般情況下,煤礦將運(yùn)輸車隊(duì)分編為各個(gè)班組。以挖土方的班組為例,一個(gè)班組通常由四臺(tái)翻斗車和一臺(tái)挖掘機(jī)組成,白天黑夜兩班倒。一輛車配兩個(gè)司機(jī),一個(gè)班組約需配10名司機(jī)。
寶利煤礦一共有九個(gè)挖渣班組,另外還有兩到三個(gè)挖煤班組。再加上管理人員,該煤礦的運(yùn)輸團(tuán)隊(duì)共140-150人。一個(gè)好的翻斗車司機(jī),保吃住月薪約7500元;挖掘機(jī)司機(jī)的月薪則可達(dá)1.2萬元。
由此計(jì)算,該煤礦一年僅運(yùn)輸車隊(duì)的司機(jī)費(fèi)用在千萬元以上,運(yùn)營(yíng)管理成本高企。
“三臺(tái)無人駕駛的翻斗車,至少可以節(jié)省六個(gè)司機(jī)的成本?!眲⑸儋e說,最重要的是降低了安全隱患。
“要是人員安全出問題,不是罰錢那么簡(jiǎn)單,要停礦,負(fù)責(zé)人恐怕要負(fù)刑事責(zé)任。”劉少賓說。
此外,還有一個(gè)業(yè)界現(xiàn)實(shí)是,少有年輕人愿意來礦上當(dāng)大車司機(jī),招工變得越來越難。
在這些因素的促使下,無人駕駛礦車開始在中國(guó)礦山商用了。
商用無人駕駛營(yíng)運(yùn)主要分兩塊,一塊是公共道路,主要是高速公路等干線運(yùn)輸重卡的無人駕駛;一塊是受限制區(qū)域,包括像港口、礦山、短途無人配送、城市及園區(qū)環(huán)衛(wèi)等。
其中,礦山的無人駕駛市場(chǎng),主要分為礦區(qū)運(yùn)輸和礦用車的無人化改裝。
據(jù)陳龍介紹,中國(guó)礦區(qū)運(yùn)輸類無人駕駛有3000多億元的市場(chǎng)規(guī)模,礦車無人化的前后端改裝亦有3000多億元的規(guī)模,預(yù)計(jì)未來市場(chǎng)會(huì)有爆發(fā)式增長(zhǎng)。
商用元年
提到無人駕駛,不得不提到一個(gè)教父級(jí)的人物——王飛躍。
自上世紀(jì)80年代末開始,王飛躍先后擔(dān)任NASA/RPI空間探索智能機(jī)器人系統(tǒng)中心系統(tǒng)集成驗(yàn)證主管、美國(guó)紐約州制造與生產(chǎn)力轉(zhuǎn)移中心網(wǎng)絡(luò)分析主管,后成為NASA/UA本地行星資源利用空間工程研究中心無人系統(tǒng)主管與空間機(jī)器人首席研究員,亦是美國(guó)亞利桑那大學(xué)機(jī)器人與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室主任、復(fù)雜系統(tǒng)高等研究中心主任等。
1998年,王飛躍與學(xué)生及同事一起,寫了全球第一本關(guān)于挖掘和裝載無人車的英文專著。
全球第一本關(guān)于挖掘和裝載無人車的英文專著。圖源:路透社
王飛躍還與卡特皮勒、小松及全球最大礦商必和必拓合作,研究露天銅礦的無人駕駛和自動(dòng)化技術(shù),亦為在西澳大利亞開礦的中國(guó)公司設(shè)計(jì)了無人挖掘、裝載和運(yùn)輸方案。
后來,王飛躍回國(guó)研究平行駕駛,并推動(dòng)無人駕駛落地?;弁刂悄芫褪峭躏w躍的孵化公司之一。
王飛躍認(rèn)為,以挖掘、裝載和運(yùn)輸為主的采礦作業(yè)自動(dòng)化,仍是無人駕駛技術(shù)最合適、最靠譜的應(yīng)用領(lǐng)域。
陳龍表示,在礦區(qū)封閉的運(yùn)輸?shù)缆穬?nèi),礦車在相對(duì)固定的路線上進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸,這對(duì)無人礦車來說,屬于在相對(duì)明確的“硬規(guī)則”下進(jìn)行自動(dòng)化操作。
慧拓初期運(yùn)營(yíng)的無人翻斗車,副駕駛會(huì)坐著一位安全員負(fù)責(zé)檢查和糾錯(cuò)。若運(yùn)行出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤,可以立即切換成手動(dòng)模式,也可以在遠(yuǎn)程控制中心內(nèi),由監(jiān)控員同步在模擬駕駛器上,對(duì)著電腦屏幕完成糾錯(cuò)操作。
監(jiān)控中心同步模擬駕駛器。攝影:周小飏
礦車通過傳感器和雷達(dá)收集數(shù)據(jù),形成記憶并優(yōu)化算法,可以越來越自動(dòng)適應(yīng)隨天氣變化的礦區(qū)道路。
陳龍是中國(guó)最早一批無人駕駛玩家。他認(rèn)為早些年(2008年-2014年)在國(guó)內(nèi)做無人駕駛,比較難以獲得國(guó)家項(xiàng)目支持。
這一情況,在近年開始改變。
2015年-2018年上半年,隨著AI以及各方面條件越來越成熟,資本陸續(xù)入局無人駕駛領(lǐng)域。此間,中國(guó)政府也陸續(xù)頒布鼓勵(lì)礦山信息化、數(shù)字化和無人化建設(shè)的發(fā)展規(guī)劃。
在資本和政策的雙重利好下,入局的玩家們逐漸增多,除了慧拓智能之外,還有踏歌智行、易控智駕等科技創(chuàng)業(yè)公司。
徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司(下稱徐工集團(tuán))、內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)北方股份公司(下稱北方股份,600262.SH)、中國(guó)中車這些大型國(guó)有裝備企業(yè),亦在搶灘無人駕駛。
中國(guó)中車在這方面涉入較早,2017年5月生產(chǎn)了240噸礦用自卸車,受到南美市場(chǎng)歡迎,并獲得必和必拓智利分公司2019-2025年采購(gòu)90臺(tái)該礦車的訂單。
業(yè)內(nèi)認(rèn)為,今年可以被稱為中國(guó)無人駕駛礦車商用元年。
除寶利煤炭采用了無人駕駛礦車外,其他礦山也開始了嘗試。
10月10日,徐工集團(tuán)稱,其露天礦山無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)示范工程首批無人裝備,在中國(guó)黃金集團(tuán)完成裝配。
北方股份也在今年年初推出了名為NTE120AT的無人駕駛電動(dòng)輪礦車,載重110噸,并在上半年進(jìn)行試運(yùn)行。
除慧拓智能外,踏歌智行、易控智駕、拓疆者等礦區(qū)無人化解決方案提供商,也均在今年開始了測(cè)試或運(yùn)營(yíng)。
此外,中國(guó)重汽和陜西同力重工也在無人駕駛礦車上投入布局。
大規(guī)模運(yùn)行仍是挑戰(zhàn)
無人駕駛礦車最優(yōu)秀的業(yè)者,為美國(guó)卡特彼勒和日本小松莫屬。
上世紀(jì)90年代,卡特彼勒開始研究礦車無人化,2011年,其無人礦車投入商業(yè)運(yùn)營(yíng),目前已在全球運(yùn)營(yíng)200多臺(tái);小松的無人駕駛卡車則在2008年就已投入商用。
在第二屆中國(guó)國(guó)際進(jìn)口博覽會(huì)(下稱進(jìn)博會(huì))期間,卡特彼勒展位工作人員告訴界面新聞?dòng)浾?,目前卡特彼勒關(guān)注的重點(diǎn),是整個(gè)礦山無人化。
該人士對(duì)界面新聞?dòng)浾叻Q,這并不是件容易的事?!暗V山的無人化背后,是相當(dāng)多的人工在后臺(tái)提供技術(shù)支持和運(yùn)營(yíng)?!痹撊耸糠Q。
“無人礦車不會(huì)自己從一個(gè)點(diǎn)行駛到另一個(gè)點(diǎn)?!痹撊耸空f,關(guān)鍵需要靠人與車在管理上的配合。
據(jù)界面新聞了解,卡特彼勒的無人駕駛礦車,最早和有人駕駛的車隊(duì)混編在一起運(yùn)作。經(jīng)過幾年混編試驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)無人礦卡能提高效率、節(jié)省成本、降低安全隱患,此后才逐漸用無人礦車替代有人礦車。
卡特彼勒自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)理負(fù)責(zé)人Joe Forcash曾表示,無人駕駛礦車能提高效率、減少安全隱患,但礦業(yè)主們也要接受一個(gè)現(xiàn)實(shí):無人礦車的價(jià)格很貴。
在大宗商品價(jià)格低迷時(shí),礦主們首要考慮的是改善資產(chǎn)負(fù)債表、節(jié)省開支。對(duì)于無人礦車的投入,一般選擇大宗商品價(jià)格不錯(cuò)的時(shí)候。
必和必拓、力拓以及FMG這些礦業(yè)巨頭們,在十年前已陸續(xù)投入使用無人礦車系統(tǒng),但目前數(shù)量仍較為有限。
像蚱蜢象一般的無人礦車,奔跑在礦業(yè)巨頭們一望無際的礦山中。其中,以FMG的應(yīng)用力度最大,目前運(yùn)營(yíng)的數(shù)量為100多臺(tái)。
英澳礦商力拓集團(tuán)認(rèn)為,相比人工駕駛,無人駕駛礦車約能降低15%的成本。目前,其在四個(gè)礦山中采用了73輛小松的無人駕駛礦車。
相較國(guó)外,一位不愿透露姓名的國(guó)內(nèi)業(yè)內(nèi)人士稱,中國(guó)國(guó)內(nèi)的科研院校、制造企業(yè)以及礦山業(yè)主,目前正在集中探索無人駕駛礦車制造,較少關(guān)注整個(gè)礦山的無人化。
據(jù)陳龍介紹,目前國(guó)內(nèi)玩家的商業(yè)模式主要有三種:一是做礦車前裝,為車企提供無人化的原始設(shè)備;二是與運(yùn)輸車隊(duì)合作,將已有的卡車進(jìn)行改造,即后裝;三是與礦山和設(shè)備商合作,在運(yùn)輸方面取得技術(shù)分成?;弁刂悄軐?shí)施的是第一種和第二種模式。
陳龍稱,對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)而言,未來大規(guī)模運(yùn)營(yíng)幾十臺(tái)礦車,將是一大挑戰(zhàn)。
根據(jù)“先行者”卡特彼勒的經(jīng)驗(yàn),從幾臺(tái)礦車到幾百臺(tái)礦車的跨越,不是技術(shù)挑戰(zhàn),更多的是人工配合與管理的挑戰(zhàn)。
上述卡特彼勒人士稱,卡特彼勒的經(jīng)驗(yàn)是,派駐員工和礦山方、設(shè)計(jì)院三方一起長(zhǎng)期合作,在生產(chǎn)管理上進(jìn)行對(duì)接,為其提供運(yùn)營(yíng)方案或者培訓(xùn)。
“你看到的工作團(tuán)隊(duì),根本分不清哪些是礦山的員工、哪些是卡特彼勒的。但他們是一個(gè)團(tuán)隊(duì),都在提供后臺(tái)支持?!痹撊耸糠Q。
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