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出品:紅色星際(ID:redplanx)
頭圖:智慧礦山終局圖片
最近,中科慧拓發布了智能運載機器人——“載山CarMo”,有媒體稱這可能是第一個到達礦山無人駕駛終局的企業。
目前中科慧拓已經完成了“系統+平臺+載體”(OS+P+V)的全生態布局,未來公司的核心是智慧礦山全鏈條服務。
據中科慧拓CEO陳龍介紹,“載山CarMo以第一性原理為驅動,是一款真正意義上正向設計、天然適配無人駕駛系統的新能源礦山運輸裝備。是‘政產學研用’幾方共同研發的成果,獲得了鄂爾多斯市政府、中科院自動化所、中國礦業大學(北京)、國先中心、礦大(北京)內蒙古研究院、礦企,以及產業鏈企業的大力支持。”
這樣的言論,讓我開始重新思考礦山的終局到底是什么。
按照中科慧拓的定義,未來的礦山會是礦山機器人+工業智聯網的工業場景。
到底陳龍的判斷對不對呢,我們先來看一下目前礦山無人駕駛面臨的問題。
1. 礦山無人駕駛的破與困
2017到2018年是中國礦山無人運輸的萌芽期,像中科慧拓這樣的頭部公司剛剛踏入這個行業,大家抱著一腔熱血想要用自動駕駛技術改變礦山這個古老的行業。
安全是礦山頭上的一把達摩克利斯之劍,因為對于礦山而言,只要發生事故就有難以挽回的損失,加上礦山惡劣的環境,招工也開始變得越來越困難。
于是雙方各取所需,礦山需要無人化來提高生產安全,無人駕駛公司需要落地的場景。
首先面臨的就是礦卡改造,這其中有不得不面對的問題:一是礦山運行車輛品牌、型號多樣,二是改造適配工作量大,調試交付周期長。初期為了快速讓無人駕駛跑起來,科技公司們大都硬著頭皮承受長周期等問題,卻也為后期大規模推廣埋下了障礙。
對于像中科慧拓這樣的科技公司而言,要不和眾多主機廠合作,要不自己造車。2018年產業鏈還很不成熟,礦卡/寬體車作為非公路自卸車,不需要車規認證,因此大多數公司選擇與主機廠合作,其中一些公司還選擇遠離改造難度大、數量少的礦卡,專注于寬體車改造。
由此第一批生態出現了,就是與車企的合作。例如,中科慧拓和航天重工、臨工重機合作;踏歌智行開始和北方股份、同力重工合作。
到目前為止,中科慧拓已經實現“全車型適配”的能力,改造超過了十家主機廠,包括徐工、航天重工、北方股份、湘電集團、宇通、卡特彼勒、小松、特雷克斯等。
車輛改造完后,行業開始小批量測試,這時面臨的問題是,如何快速穩定地打進礦企。
于是第二個“共同體”生態出現了,中科慧拓依靠中科院強大的金字招牌,可以接到一些國家級的研發項目和國有礦企資源,特別是與國家能源集團、國家電投等能源礦山頭部集團建立了緊密的聯系。
踏歌智行背靠北京航空航天大學推進礦用車無人駕駛在露天礦區落地。并在2021年,與股東寶通科技、中環協力成立了北方智行采礦機械有限公司,作為聯合體接標一些礦山項目。
易控智駕也通過自己的投資者資源,比如紫金礦業,穩步推進一些項目。
這些公司初期,要么是利用本身的資源,要么是利用投資人的資源,像中環協力是頭部礦山服務總承包商,寶通科技是頭部礦山運輸的,中國礦業大學是礦山人才的集中地,中科院自動化所是中國最前沿的自動化技術研發機構等。
于是大家開始快速地融入礦山體系,并開發出了礦山無人運輸系統。
(中科慧拓智能調度與管理平臺)
經過2年的實踐,大家陸續在2020年發布了礦山無人運輸系統。中科慧拓發布了包含6個子系統的“愚公YUGONG”無人礦山操作系統,踏歌智行發布了礦區無人駕駛運輸系統 “曠谷”。
礦山就像一座城市一樣,有自己復雜的運行體系,不僅僅有運輸體系,還有挖機體系,調度系統,路面建設改造體系,光有單車智能對于礦山而言是遠遠不夠的。
中科慧拓相關人員表示,平臺化和開放性是“愚公YUGONG”系統的關鍵特色,它的優勢在于系統能快速鏈接各種礦用裝備,并與系統融合,這樣可以快速推進整個產業生態的智能化集成。相比有人運營,“愚公YUGONG”系統總體可提高礦山生產效率30%,節油15%,輪胎壽命提升40%,人工成本節約80%以上,而且幾乎完全杜絕了安全事故。
到2020年,頭部的公司基本都建立了礦山無人運輸體系和車端改造,用中科慧拓CEO陳龍的話說,完成了OS+P(無人駕駛技術和“車路云”工業智聯網調度系統)的布局,人工智能技術、知識工程技術與制造業深度融合催生工業智聯網的步伐加快,于是大家都覺得礦山無人駕駛到了爆發期。
紛紛宣傳2021年是礦山無人商業化元年,各個公司都摩拳擦掌,準備大干一場。
大家宣傳的沒錯,2021年每家的營收都有了大幅增長。但是大家發現一個問題,就是無法大規模的鋪開,這個就是2018年大家妥協的禍根。
雖然經過幾年的探索,加快了無人礦卡的部署速度,但是多車型的復雜改造和主機廠礦卡設備(與主機廠協調難度大)的不可控,還是拖慢了行業的發展,大家的落地周期基本在2-3個月。
于是,自己造車和聯合主機廠造車成了必選項,而且是唯一選項,如果不能掌握終端設備,礦山無人運輸就是個死局。
就如一位行業人士所言,如果無人駕駛公司沒有自己的設計制造,那么永遠都是1,再多的復購,再多的商業訂單,還是1;如果自己設計、生產適合無人技術的載體,就有機會快速擴張,變成10、100、1000。
而且改造的車輛運輸每過2-3個月,就需要重新再標定一遍,因為礦區的運行環境太差了,道路基本都是凹凸不平的地面。
一位業內人士講道,“傳統礦卡是為人類駕駛員設計制造,如果要為無人駕駛所用,就需要大規模改造,特別是線控改造,這將花費團隊大量的時間,之前行業可能都處于測試驗證期,幾十臺的礦卡改造大家覺得沒問題,但是一旦涉及到上百臺,你會發現人力不夠,而且都是基礎性的改造工作,這種關系類似智能手機與智能OS,我們需要更適配‘OS’的‘手機’。”
正如大家預期的那樣,下游的客戶,應用單位很多,需求也很旺盛,但是中間改造的效率太低了,只有無人駕駛系統+工業智聯網系統,是遠遠不夠的,這就逼著中科慧拓去生產制造專為無人運輸服務的載體。
(中科慧拓“載山CarMo”礦山機器人)
至此,中科慧拓完成了大規模商業落地生態“系統+平臺+智能移動載體”(OS+P+V)閉環。用CEO陳龍的話說,現在只是把過去這么多年積累的無人礦山運輸成果,做一個高效的閉環。
于是中科慧拓在2022年就開始聯合山河智能等合作伙伴設計礦卡,并于2023年5月正式聯合中國科學院自動化研究所、國際先進技術應用推進中心、中國礦業大學(北京)發布了“載山CarMo”。
為了實現礦山無人運輸終局,大家都在嘗試不同的道路,中科慧拓選擇從頭開始正向設計,易控智能選擇和主機廠在生產線上聯合改造原有礦卡。
在原來的無人系統和礦山平臺的基礎上,又加上起初為打開局面而妥協的車輛終端問題,形成了中科慧拓口中的終局布局。“礦上無人駕駛的終局就是強管控平臺下Robotics的高效率運行。”陳龍對外表示。
經過一系列的探索,大家發現必須掌握礦山無人運輸全鏈條,所有設備統一化,標準化,才能真正的大規模推廣。那么問題又來了,之前其它競爭對手沒有加入礦山戰場,就是因為標準化太低了,現在如果都標準化了,其它公司也會加入進來。
比如最近,像華為選擇從網絡運營商切入礦山運輸業務,其他大型的無人駕駛公司會不會紛紛加入進來?
對于這個問題,筆者認為就像之前講的,礦山無人運輸是一個體系,上面的內容可以理解為硬件生態標準化了,但是大家的核心競爭力是軟件生態(軟實力),這里的軟件生態是指整個生態鏈的建設。
2. 大生態的競爭才是核心
礦山無人運輸的競爭,不僅僅是產品的標準化競爭,還是生態的競爭。
硬件的標準化對于在這個行業耕耘很深的公司而言,是錦上添花,但對于新進入者而言,只會添加很多不必要的麻煩。越是標準化,公司越是想加快商業化的步伐,但是礦山不像其他場景,新進入者該踩的坑還是要一一實踐。
比如礦車經常出現的斷軸、底板開裂、輪胎爆炸、潤滑油管斷裂等問題,其他場景基本都沒有碰到過,所以這個要花很長時間來做診斷,去真實場景中收集。
比如礦區的道路永遠是凹凸不平的,雖然無人化可以不考慮舒適性,但是需要考慮車輛振動對于傳感器壽命的影響,車輛的損耗等。這些小細節可能需要企業幾十個工程師駐扎礦山數年才能完美的解決。
對于Robotaxi而言,主要的競爭可能是算力+算法+數據,但對于礦山場景而言,多出了一個平臺和車端,而且是一個不一樣的平臺和終端。
數據
礦山無人運輸生態的第一個競爭是數據的競爭,對于智能化時代,數據是第一驅動力。誰掌握了數據,誰的數據越豐富,誰的車輛運行就越高效,特別是對于礦山這樣我們平時很少見到的復雜環境,數據格外重要。
據悉,中科慧拓已經落地了三十多個礦區,部署了300多臺無人礦卡,無論在落地規模還是礦卡數量,都位居行業第一,在露天煤礦、冶金、有色、水泥四大類行業前十客戶占比超85%,成為中國“全車型適配全場景覆蓋”的標桿性企業,每個礦運營平均都在2年以上。
踏歌智行已經完成了高海拔極寒礦區的打造,易控智駕也完成了礦區的大規模安全員下場項目。
在區域布局上,中科慧拓在內蒙古、山西、陜西、江西、安徽、新疆等主要礦區完成落地,已服務國家能源集團、中國華能、國家電投、中國大唐、中國寶武、中煤集團、金隅集團及華潤集團等國內頂級能源集團,并獲得國家能源、中煤集團等央國企大規模商業訂單和復購。
2022年11月,中科慧拓還聯合商業合作伙伴華為、宇通等,落地泰國SCG水泥項目,成為中國第一個出海的礦山無人運輸公司。據中科慧拓CEO陳龍介紹,泰國SCG水泥項目100%是中國方案,中科慧拓提供礦山解決方案,宇通提供新能源礦卡,華為提供5G網絡,此次出海離不開中科慧拓打造的生態鏈。
(中科慧拓生態圈合作伙伴)
2023年中科慧拓還會與生態合作伙伴在南美、非洲、澳洲以及“一帶一路”沿線國家,逐步推進基于新裝備“載山CARMO”的合作。
除了自動駕駛場景運營數據,中科慧拓對外透露,利用其業內最大規模數據庫,下一步可支持礦山全流程管理、高效精準控制產能產量,甚至未來隨著與礦方合作深入可共建能源數據指揮系統,為國家能源數據的決策系統、智慧系統提供數據和技術支撐。
數據構成行業壁壘。目前整個行業已經到了數據收斂的時候,像中科慧拓這樣的第一梯隊公司,都開始為下一階段的爆發做準備。
調度與仿真系統
正如中科院自動化所復雜系統管理與控制國家重點實驗室主任王飛躍教授所言,對于封閉空間,特別是像礦山,平行駕駛和數字孿生或是最優解。“你不必在現場開車,也不必時刻監控你的車,但你卻可以時時刻刻控制一切,平行車平行駕駛并不意味著沒有人,是物理車和虛擬車一起開。對于礦山而言,駕駛員不直接參與到作業過程當中,本身就提供了一種安全的屏障。”
作為平行駕駛理論的開創者,同時也作為中科慧拓的首席科學家,中科慧拓在王飛躍教授共同扶持下,創建了行業第一個平行礦山操作系統。
“中科慧拓現在之所以可以部署的很快,拿到一個礦從下單開始算起一直到交付,所有時間加在一起只有40多天,這里面很大都是依賴于虛擬仿真。無人運輸仿真系統是中科慧拓最核心的產品,通過平行理論數字孿生技術,在北京的實驗室中1:1構建礦山原貌,然后讓礦卡提前在仿真系統里跑,這樣既能提高效率,也能節約實車落地的成本。”中科慧拓研發人員講道。
產業鏈生態
第三個生態的競爭核心是產業鏈。礦山無人運輸更像是一個系統工程,需要政產學研各方共同推動。
中科慧拓作為中科院自動化所孵化的人工智能、智能控制領域的“國家隊”高新技術企業,自出生就帶著歷史使命,攻堅國家重大戰略需求,所以在自主創新上,一直追求行業的話語權。
據CEO陳龍介紹,中科慧拓依托中科院自動化所頂尖的研發實力,已相繼在全球成立了8大研究院,而這些研究院則成為中科慧拓拓展全球市場的先頭部隊,2023年預計將有數個項目落地海外。
截至目前,中科慧拓每年都會承接很多國家項目,包括礦山運輸行業標準的制定,中標國內第一個礦山機械自主和半自主機械系統安全標準制定,與國家能源集團聯合中標的工信部特定場景車聯網服務系統招標項目,是我國礦區場景無人駕駛的首個國家級項目。
踏歌智行作為北航教授余貴珍創立的公司,一方面依托北航的研發教育資源,一方面與自己的股東合作,承接了中環協力的項目和運輸業務。
易控智駕則由連續創業者Wason和張磊創立,依靠自己的股東紫金礦業獲取了很多項目,并以紫金礦業在全球的布局為跳板,發力全球化。
智慧礦山無人駕駛場景的建設是一個系統性工程,從動輒幾百萬的調度系統改造,再到路端的改造和礦企人員的培訓,包括與挖機協同管理系統,與網絡運營商的協作,這些都需要1-2年的時間,才能真正的無人化落地。需要礦企和無人駕駛公司在長期溝通和深度互信的基礎上,在管理+技術雙方共建,絕不僅是一個單純的采購行為。
在實際落地過程中,從國家項目的生態建設,到企業的追求降本增效,從主機廠、零部件商到礦企、網絡運營商,多增加一個環節,就多增加一個維度的難度,這都需要帶有使命與信仰的企業持續攻堅才能承擔。
結語
“礦山是無人駕駛技術落地的最理想場景。礦山大多處于人煙稀少、外部干擾較低、安全性相對可控的地方,這種封閉環境給了無人駕駛技術率先落地的機會。”一位從業人員講道。
據紅色星際數據顯示,中國礦山作業工程機械2022年市場保有量在40萬臺左右,中國礦山年剝離土方量360億立方,礦山無人化解決方案市場每年預計在1000億元以上;中國礦山無人運輸運營市場每年預計超過3600億元。
2020年之前,行業主要以測試驗證為主,公司的體量在數千萬元級別。
2023年之前,行業主要以全車型適配全場景覆蓋為主,公司的體量在數億元級別。
2023年之后,以工業智聯網+智能機器人體系為主,公司的體量會迅速上升到數十億元級別。
特別像中科慧拓這樣打通了軟硬件合體的數字AI底座,在未來幾年,將迸發出更大的能量。
紅色星際注意到,作為礦山無人駕駛終局生態中最重要的一環,中科慧拓移動終端“載山CarMo”發布后在市場上獲得了積極反饋。據CEO陳龍介紹,不久中科慧拓會打造全球第一個標桿性項目——正向設計的OS+P+V全無人運輸零碳礦山,實現礦山無人運輸終局的預演。
即便放眼全球工業進程中,與國外同類企業對標,中國的企業打通了設備,能源開采數據和管控平臺,以AI為底座提供能源服務與新能源制造,在全球的舞臺上,將更具有競爭力。
預計未來幾年,在政府、行業、產業鏈的大力支持和推動下,行業將會迎來進一步爆發,終局生態也將越來越清晰。
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