提及日本，匠人精神幾乎是無人不知無人不曉的特質(zhì)，這一點(diǎn)也在小松（Komatsu）身上得到了充分體現(xiàn)。研究這個(gè)行業(yè)的人都知道，如果說卡特彼勒坐上了無人駕駛礦卡領(lǐng)域的頭把交椅，那么小松便是對(duì)其威脅性最大的企業(yè)。
來自日本的小松創(chuàng)建于1921年，今年是小松成立的第100個(gè)年頭。依靠品質(zhì)第一的理念，小松在礦山機(jī)械領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟。但創(chuàng)新，一直也是小松所看重的，經(jīng)歷百年經(jīng)營(yíng)，小松創(chuàng)新的腳步從未停止。
上世紀(jì)末，隨著技術(shù)的不斷變革，小松研發(fā)的自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)——AHS便有了雛形，小松也成為全球較早嘗到自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)甜頭的企業(yè)之一。截至2020年底，小松共有221輛裝備了AHS的車輛在全球部署。但這并不是小松的終局，小松最終希望實(shí)現(xiàn)的，是整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的智能化。
01 構(gòu)建AHS的商業(yè)帝國
1、2005年，小松在智利的銅礦進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)試驗(yàn)。通過傳感器、控制器和通訊組件等設(shè)備，小松實(shí)現(xiàn)了礦車在一些控制指令之下進(jìn)行自動(dòng)行駛。
2、2008 年，小松的自動(dòng)駕駛礦用車首次在智利的銅礦實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化部署。這一年，成為小松歷史上值得記錄的一年。從此之后，小松在無人駕駛領(lǐng)域的道路越走越遠(yuǎn)，成為全球無人駕駛礦卡領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。
3、2017年9月，為了進(jìn)一步拓展自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)的價(jià)值，在澳洲礦業(yè)巨頭力拓(Rio Tinto)現(xiàn)有的礦區(qū)，小松成功完成了標(biāo)準(zhǔn)型自卸卡車加裝自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)套件的試運(yùn)行。這套安裝于小松220噸級(jí)830E型電驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)型自卸卡車上的改裝配件，能夠使卡車在自動(dòng)駕駛的模式下運(yùn)行。
4、日前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛礦用卡車商業(yè)化部署的小松又有了新動(dòng)作。據(jù)報(bào)道，小松計(jì)劃在巴西的卡拉加斯礦山增加37臺(tái)930E無人駕駛礦車。這是小松在全球四個(gè)國家的10個(gè)礦山部署AHS業(yè)務(wù)的又一動(dòng)作，也是其在南美市場(chǎng)的進(jìn)一步拓展。
在3年前的2018年，小松的AHS投入商業(yè)運(yùn)行整整十年，當(dāng)時(shí)，共有超過100臺(tái)無人駕駛自卸卡車在澳大利亞、北美洲和南美州運(yùn)行。然而，僅僅在三年后（截至2020年3月31日），小松在其2020年財(cái)報(bào)中公布，小松共有221輛裝備了AHS的車輛在全球部署。小松礦業(yè)事業(yè)部市場(chǎng)部總經(jīng)理黑川俊夫曾表示，“我們的礦業(yè)客戶在向自主運(yùn)輸過渡的技術(shù)和設(shè)備上的持續(xù)投資，凸顯了該系統(tǒng)所提供的價(jià)值。”
所謂AHS，即小松的自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)，是一個(gè)綜合性的礦山車隊(duì)管理系統(tǒng)，2008年首次在智利銅礦實(shí)現(xiàn)商業(yè)化部署。小松全球業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Brian Yureskes曾經(jīng)表示，自動(dòng)化系統(tǒng)中有一系列技術(shù)和設(shè)備，包括有人駕駛車輛、計(jì)算機(jī)輔助有人駕駛車輛、遠(yuǎn)程控制車輛，以及完全由人工智能操控的車輛。
另據(jù)公開信息，在一些引入AHS的礦區(qū)，小松也在通過開設(shè)培訓(xùn)課程等方式，為工作人員提供操作和養(yǎng)護(hù)培訓(xùn)，以便讓AHS系統(tǒng)真正有效運(yùn)轉(zhuǎn)起來。
放眼全球，美國的卡特彼勒、日本的小松把控著全球主要的無人駕駛礦卡市場(chǎng)，其中的澳大利亞成為無人礦卡的“試驗(yàn)田”，并在首次引入無人礦卡之后一步步深入與卡特彼勒和小松的合作。而在國內(nèi)，2019年被稱為礦區(qū)無人化元年，2020年八部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，鼓勵(lì)智慧礦山與礦區(qū)無人化發(fā)展。
在政策引導(dǎo)與市場(chǎng)需求下，國內(nèi)也出現(xiàn)了諸多優(yōu)秀案例，比如在準(zhǔn)能集團(tuán)露天煤礦自卸車無人駕駛系統(tǒng)中，以準(zhǔn)能集團(tuán)智能化建設(shè)方針為指引，2020年8月，航天重工與慧拓共同完成了對(duì)小松290噸級(jí)無人駕駛礦卡的改造，而雙方目前正在積極研發(fā)的363噸無人駕駛礦卡項(xiàng)目，不僅有望進(jìn)一步打破之前創(chuàng)造的最大礦卡項(xiàng)目記錄，也將成為我國完全自主創(chuàng)新的全球最大載重?zé)o人駕駛礦用卡車，從解決“卡脖子”難題，到產(chǎn)品填補(bǔ)國內(nèi)外市場(chǎng)空白。當(dāng)下，以小松和卡特彼勒燒起的礦區(qū)無人化這把火，也正在國內(nèi)市場(chǎng)熊熊燃燒，儼然燎原之勢(shì)。
自動(dòng)運(yùn)輸搞定一切
據(jù)介紹，AHS由裝備了高精度定位能力GPS系統(tǒng)的車隊(duì)監(jiān)測(cè)中心管理，為每輛車指定運(yùn)輸目的地，車輛通過接收無線指令以合適的速度按照目標(biāo)路線運(yùn)行，卡車由GPS、控制中心無線指令(信息)和其它導(dǎo)引裝置來確定車輛在礦山的準(zhǔn)確坐標(biāo)以及周圍的情況，使得自卸車能在無人操作的情況下實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的裝載、運(yùn)輸和卸載循環(huán)的自動(dòng)運(yùn)行。
根據(jù)公開信息，AHS具備有人駕駛卡車和自動(dòng)化卡車協(xié)同工作的能力，依靠FrontRunner和Dispatch量大系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。其中，F(xiàn)rontRunner負(fù)責(zé)車輛操作和導(dǎo)航，Dispatch負(fù)責(zé)車隊(duì)管理、位置跟蹤和生產(chǎn)力優(yōu)化，二者相結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)效益的最大化，被喻為左腦和右腦。
使用FrontRunner實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化需要在卡車駕駛室座椅后方安裝一個(gè)控制箱，還有用于Wi-Fi和LTE連接的無線天線、GPS定位的一組陀螺儀、雷達(dá)、激光器。使用FrontRunner進(jìn)行卡車操作和交通控制，常常會(huì)遇到以下幾個(gè)場(chǎng)景：自動(dòng)卡車交互、有人駕駛車輛交互、防撞探測(cè)系統(tǒng)(CDS)、障礙探測(cè)系統(tǒng)(ODS)、緊急停車按鈕(ESB)。簡(jiǎn)言之，F(xiàn)rontRunner能夠安全地操作每一輛自動(dòng)化卡車，同時(shí)還要跟蹤它們以及該區(qū)域內(nèi)全部有人駕駛車輛的位置，避免發(fā)生碰撞等事故。
以有人駕駛車輛交互為例，一輛無人駕駛車輛和有人駕駛車輛交互時(shí)，F(xiàn)rontRunner對(duì)這兩種車輛進(jìn)行跟蹤、并掌握它們的行駛、會(huì)車和停車等運(yùn)行狀況，系統(tǒng)根據(jù)此信息和有人駕駛車輛的位置進(jìn)行自動(dòng)操作和交互管理。
而Dispatch通過使用定制的硬件和軟件，可優(yōu)化卡車在裝載點(diǎn)和卸載點(diǎn)的任務(wù)分配，能生成操作員報(bào)告。在當(dāng)時(shí)，這一技術(shù)備受市場(chǎng)關(guān)注，亦是小松引領(lǐng)自動(dòng)化市場(chǎng)的一個(gè)強(qiáng)力佐證。
同時(shí)，在AHS的運(yùn)營(yíng)中，中央控制中心通常有2名操作人員，監(jiān)測(cè)著幾個(gè)顯示屏并不斷同采坑內(nèi)人員通信聯(lián)絡(luò)。據(jù)悉，當(dāng)一座礦山卸載點(diǎn)和開采位置在AHS系統(tǒng)中全部建立并完成定位后，一名訓(xùn)練有素的操作人員通?？梢赃\(yùn)行最多達(dá)30輛卡車。這便是自動(dòng)化所展現(xiàn)出的提高效率的證明。
這種經(jīng)過精密計(jì)算的系統(tǒng)，不僅有效的提高了運(yùn)營(yíng)效率，同時(shí)也可延長(zhǎng)工作時(shí)間、減少人工成本。另一方面，優(yōu)化的自動(dòng)控制系統(tǒng)減少了車輛的突然加速或緊急轉(zhuǎn)向，使得輪胎使用壽命同比提高40%。業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)顯示，與傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式相比，自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)可降低15%以上的裝卸成本。更值得關(guān)注的是，精密的計(jì)算幫助系統(tǒng)制定了完美的運(yùn)行方案，大大提高了作業(yè)安全。
而在國內(nèi)，作業(yè)安全也是礦區(qū)企業(yè)首要關(guān)心的問題，尤其是在某些地區(qū)，特殊的自然環(huán)境對(duì)礦區(qū)安全作業(yè)造成了進(jìn)一步挑戰(zhàn)，而礦區(qū)無人化則有望從根本上解決這一問題。2020年5月，神寶能源聯(lián)合航天重工與慧拓智能啟動(dòng)極寒型復(fù)雜氣候環(huán)境露天礦無人駕駛卡車編組安全示范工程項(xiàng)目，最終形成一套完整的露天礦無人運(yùn)輸作業(yè)系統(tǒng)，目前該項(xiàng)目正在平穩(wěn)試運(yùn)行中。項(xiàng)目完成后，對(duì)極端環(huán)境的克服，不僅僅是對(duì)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的突破，也意味著無人運(yùn)輸作業(yè)系統(tǒng)在一般環(huán)境中的普適性，這將帶來規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用的巨大潛力。
智能施工才是終極目標(biāo)
自動(dòng)化并不僅限于AHS，整個(gè)礦區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)化才能最終推動(dòng)智能礦山的形成。基于智能化的目標(biāo)，小松還有另一套系統(tǒng)備受矚目——設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)-KOMTRAX，負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
據(jù)介紹，當(dāng)設(shè)備連接上挖掘機(jī)以后，便可通過GPS衛(wèi)星定位挖掘機(jī)設(shè)備的位置，回傳挖掘機(jī)實(shí)時(shí)的使用工況和挖掘機(jī)維修保養(yǎng)時(shí)間到設(shè)備管理人員的手機(jī)上。設(shè)備管理者只需要查看手機(jī)就能了解自己設(shè)備的使用情況。
小松還推出了另一款系統(tǒng)——KOMTRAX plus，該系統(tǒng)是小松專門針對(duì)大型裝備(如礦山卡車)開發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)程位置的衛(wèi)星信號(hào)，反饋挖掘機(jī)的健康情況，挖掘機(jī)工廠通過分析設(shè)備的維修記錄盡可能的預(yù)判挖掘機(jī)將會(huì)出現(xiàn)的故障，降低維修成本。
此外，小松采用美國Skycatch無人機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行航拍測(cè)量，無人機(jī)將配備立體攝像頭和三維激光掃描儀，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行掃描從而獲得相關(guān)三維數(shù)據(jù)，然后在電腦上繪制3D立體圖像。數(shù)據(jù)搜集完成后，將會(huì)被上傳到小松云（KomConnect），用戶可以在小松云系統(tǒng)中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的三維數(shù)據(jù)與施工圖數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出實(shí)際施工過程中需要進(jìn)行的挖土、填土等施工土方量。同時(shí)，在小松云中可以對(duì)工期、成本等綜合條件進(jìn)行對(duì)比，對(duì)施工計(jì)劃進(jìn)行模擬，選擇最佳方案。
小松也在積極與第三方的測(cè)量行業(yè)如拓普康進(jìn)行合作，開發(fā)專門的測(cè)量及設(shè)備管理軟件和算法。通過這套軟件，可以方便地上傳設(shè)計(jì)圖紙，下載工作數(shù)據(jù)，發(fā)送消息，以及使用設(shè)備監(jiān)控和遠(yuǎn)程診斷等功能。
不論是AHS還是KOMTRAX，抑或是無人機(jī)航拍和研發(fā)專門的測(cè)量軟件，都在構(gòu)筑小松智能施工（Smart Construction）解決方案的大局。
2015年，小松開始在日本為建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)提供的“智能施工(SMART CONSTRUCTION)”，即通過采用無人機(jī)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行3維測(cè)量等手段來積極推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)施工過程的數(shù)字化。而在未來，小松將在全球范圍內(nèi)積極推進(jìn)“智能施工”的應(yīng)用，不僅提供高品質(zhì)、高可靠性的產(chǎn)品，同時(shí)也提供服務(wù)和全面的解決方案。
作為能源領(lǐng)域智能化的代表，小松的AHS業(yè)務(wù)勢(shì)頭正盛。在疫情的影響之下，無人駕駛所體現(xiàn)的“少人則安，無人則安”的優(yōu)勢(shì)被進(jìn)一步放大。小松總裁兼CEO小川啓之(Hiroyuki Ogawa)表示，在客戶的工作場(chǎng)所方面，有必要采取一定措施避免擁擠、封閉的空間和親密互動(dòng)。“為迅速滿足這些需求，未來小松將加快在建筑設(shè)備領(lǐng)域的“智能建設(shè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”和自動(dòng)化解決方案的交付，繼續(xù)在采礦設(shè)備領(lǐng)域提供新平臺(tái)、自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)和遠(yuǎn)程操作等解決方案。”小川啓之說道。
此外，小松在其2020年年度財(cái)報(bào)中也多次提出，要繼續(xù)向海外拓展智能施工業(yè)務(wù)，同時(shí)也要在自動(dòng)化、自動(dòng)操作、電氣化和遠(yuǎn)程控制技術(shù)領(lǐng)域取得進(jìn)一步的發(fā)展。
小松的發(fā)展軌跡與國內(nèi)市場(chǎng)有著十分相似的目標(biāo)。如果說小松正在圍繞施工現(xiàn)場(chǎng)采取智能化戰(zhàn)略布局，那么國內(nèi)則以政策為主導(dǎo)、市場(chǎng)為引領(lǐng)者，形成一股礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的旋風(fēng)，激勵(lì)和督促著礦區(qū)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
