矿区作为无人驾驶赛道中最具先发优势的场景,随着智慧矿山建设的全面提速,矿山无人驾驶产业从技术研发、试点验证逐步迈向规模化商用探索阶段。有机构统计显示,中国矿区运输类无人驾驶有上千亿元的市场规模,矿车无人化的前后端改装亦有3000多亿元的规模。无人化矿山成为矿山行业转型升级的必由之路,千亿元市场使其成为企业竞争的又一重阵。
2022年12月20日,在CMIIC2022中国工程机械产业大会暨品牌盛会上,北京易控智驾科技有限公司技术VP林巧博士视频分享《露天矿山无人驾驶运输运营落地与实践》主题报告,向与会嘉宾详细描述了矿山无人驾驶的行业概况以及易控智驾的产业图景。
Part.1
矿山无人驾驶前景广阔
但国内外发展差异较大
矿山机械属于工程机械行业的一个分支,但从整个运输需求来看,其规模非常庞大。而且,随着矿区运输痛点日益凸显,无人化运输服务更受关注。具体来看,目前矿区运输痛点非常明确,主要有以下几点:
一是矿山运输的安全问题。在露天矿山运输作业中发生安全事故的比例,在所有运输环境中最高,相应带来的经济损失也最大。
二是矿山司机的门槛较高,司机缺口较大。一般来说,矿山司机必须要有驾驶B照,而且要入矿经过大量的培训才能上岗。而且,因为矿山要24小时作业,矿山作业往往实施两班倒的形式,所以司机的工作时间非常长且辛苦。此外,矿区往往在偏远地区,工作环境相对恶劣,比如说颠簸大、粉尘大,年轻人的从业意愿较低,目前矿山司机的平均年龄已经在40岁以上。因为这些门槛,导致司机成本上升得非常快。在2016年-2019年到2019年-2022年,司机人力成本增长30%。
以上两点叠加来看,矿山本身有大量无人驾驶的需求,其前景非常广阔。而且,相对于公开道路的无人驾驶,矿山是一个典型的工业场景,具备强约束的条件,不会出现公开道路上各种突发状况。因此从目前各个细分赛道来看,矿山无人驾驶整体的商业化进展是最快的。而易控智驾作为一家无人驾驶的技术公司,目前也主要扎根于矿山无人驾驶的研究与开拓。
从整个行业的情况看,目前矿山无人驾驶在国内外形成了不同的发展态势。因为国外的矿山本身结构化更强,采矿更加规范,以及成本要求控制不高,导致国外商业化进展比国内更快。目前国外的无人驾驶主要是主机厂来做,截止2021年卡特彼勒无人驾驶车辆达500台,小松无人驾驶车辆达400台,规模化、商业化的应用为矿山企业节省了燃料成本和保养成本,提高了运营效率。而国内更多还在尝试阶段。据统计,截止至2022年10月,国内无人矿车约有380台,其中包括了宽体车以及刚性矿卡。随着技术和产业链的成熟,部分场景已经实现安全员下车测试,但是没有真正接入闭环的生产作业系统,稳定性、可靠性、生产效率的提升,场景适应性和可复制性能力依然面临较大挑战。
Part.2
整体智能协同
覆盖“云边端”的全链路技术解决方案
易控智驾的解决方案是云边多终端智能协同的解决方案。除了单车智能,还需要对周边生产作业的车辆进行协同、调度,从而实现矿山无人驾驶在整个生产作业系统的无缝切入。
而且整个无人驾驶的解决方案,要适应矿山作业环境的要求。比如说矿山通常在西北地区、东北地区以及内蒙古地区,对应的会面临高海拔、高温低温等情况。而现在很多硬件厂商还不具备生产这些高适应性零件的能力,因此也需要协同产业链的上下游,一起推动解决。易控智驾希望实现整体的解决方案,而不是单纯靠厂商单点能力的提升来做到无人驾驶。
对于无人驾驶来说,很重要、核心的一点就是安全。易控智驾除了从设计上保证安全,整个测试过程也始终把安全作为最重要的底线。在测试环节,有MIL、HIL、DIL和AEO来保证安全;在功能设计验证环节,典型的ODD场景有100+以上,而在虚拟+真实测试场景下可以达到500+。整车的可靠性实验从感知、控制到决策、定位各个模块,做到100%覆盖。
无人驾驶落地矿山,需要经历很多复杂环境的要求,推进方式与有人驾驶的差异很大,因此无人驾驶对作业的环境会带来一些约束。这些约束目前无法形成一个完整的清晰的标准输出,因此易控智驾采用核心技术+规程运营双轮驱动的模式进行。以无人驾驶技术为核心,用工程运营的方式去做落地,带来的好处是能更准确地把握无人驾驶的运营边界和能力的要求。只有大量的工程化运营、大量的真实场景,才能带来真实的数据,实现整个大的数据闭环来迭代研发,最终实现运营管理与生产相结合,达到效率的提升。
对于易控智驾来说,做运营不是因为技术不够,而是因为有大量核心的无人驾驶技术需要落地。包括深度学习的感知技术来解决道路的分割,载荷动态变化的自适应的控制技术……对于大规模、集群化的作业,需要做到效率成本最优、全局均衡、多编组的混合调度,来实现无人驾驶。易控智驾将与工程机械OEM厂商深度合作共同解决这些问题,共同实现车辆的线控化、智能化。
Part.3
无人驾驶全方位超越人工水平
真正实现规模化应用
四年来,易控智驾的产品及技术研发应用水平突飞猛进。从2019年在鄂尔多斯做单编组单班测试,到2020年开始进入新疆的两个大矿,来实现无人驾驶的编组化运行。2021年实现了双班常态化的运行。2022年实现了四编组双班常态化运行,2022年6月,在国家能源集团实现了无人驾驶安全员的下车,至今一直保持24小时常态化运行。截至2022年11月,易控智驾自有宽体车120余台,无人驾驶累计运行里程143万公里,运行趟数30.7万次,无人驾驶累计运输土石方量643万方。
虽然易控智驾在技术上取得了突破性的进展,但是从自身角度来看还有一些不足,即运营效率不足,场景适应性不足,系统的可靠性不足。从解决思路上,易控智驾会从协同化、智能化和车规化三个方向上推动。从目标上做到多编组提高运营效率,智能化是单车智能能力提升,比如说可以做到道路的混行,因为整个矿山的无人驾驶不可能一蹴而就,全部实现无人化,在部分道路上还是会有人驾驶车辆交叉作业,所以“正常的混行”技术非常重要。因此易控智驾提出了三个合作的方向:
一是开放合作、协同创新;
二是正向设计、前装量产;
三是真正的真实的解决客户的实际需求。
目前,易控智驾已经与工程机械行业开始深入的融合,与同力重工、临工重机、宇通矿用装备三个OEM战略合作伙伴,将深度合作无人驾驶车辆前装量产的解决方案。同时易控智驾和主机厂也会探索新能源车在矿山无人驾驶的规模化应用,并联合智能硬件厂商,来提升产品的适应性和可控性。整个无人驾驶的车辆解决方案上,易控智驾会基于无人驾驶整车的电子架构采用正向的思路去做设计。根据无人驾驶的能力来完善整个故障诊断系统。因为司机除了开车的能力,还是一个车辆的诊断员,在安全员下车之后,司机的诊断能力必须要下沉到智能系统和车辆自身去保证安全运营。最终,易控智驾要做到整个无人驾驶的安全性以及运营效率超过人工水平,来实现无人驾驶真正的规模化的应用。
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