提及日本，匠人精神幾乎是無人不知無人不曉的特質，這一點也在小松（Komatsu）身上得到了充分體現(xiàn)。研究這個行業(yè)的人都知道，如果說卡特彼勒坐上了無人駕駛礦卡領域的頭把交椅，那么小松便是對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個年頭。依靠品質第一的理念，小松在礦山機械領域站穩(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，小松創(chuàng)新的腳步從未停止。
上世紀末，隨著技術的不斷變革，小松研發(fā)的自動運輸系統(tǒng)——AHS便有了雛形，小松也成為全球較早嘗到自動運輸系統(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，小松最終希望實現(xiàn)的，是整個施工現(xiàn)場的智能化。
01 構建AHS的商業(yè)帝國
1、2005年，小松在智利的銅礦進行自動運輸系統(tǒng)試驗。通過傳感器、控制器和通訊組件等設備，小松實現(xiàn)了礦車在一些控制指令之下進行自動行駛。
2、2008 年，小松的自動駕駛礦用車首次在智利的銅礦實現(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，小松在無人駕駛領域的道路越走越遠，成為全球無人駕駛礦卡領域的領頭羊。
3、2017年9月，為了進一步拓展自動運輸系統(tǒng)的價值，在澳洲礦業(yè)巨頭力拓(Rio Tinto)現(xiàn)有的礦區(qū)，小松成功完成了標準型自卸卡車加裝自動運輸系統(tǒng)套件的試運行。這套安裝于小松220噸級830E型電驅動標準型自卸卡車上的改裝配件，能夠使卡車在自動駕駛的模式下運行。
4、日前，已經(jīng)實現(xiàn)自動駕駛礦用卡車商業(yè)化部署的小松又有了新動作。據(jù)報道，小松計劃在巴西的卡拉加斯礦山增加37臺930E無人駕駛礦車。這是小松在全球四個國家的10個礦山部署AHS業(yè)務的又一動作，也是其在南美市場的進一步拓展。
在3年前的2018年，小松的AHS投入商業(yè)運行整整十年，當時，共有超過100臺無人駕駛自卸卡車在澳大利亞、北美洲和南美州運行。然而，僅僅在三年后（截至2020年3月31日），小松在其2020年財報中公布，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)客戶在向自主運輸過渡的技術和設備上的持續(xù)投資，凸顯了該系統(tǒng)所提供的價值。”
所謂AHS，即小松的自動運輸系統(tǒng)，是一個綜合性的礦山車隊管理系統(tǒng)，2008年首次在智利銅礦實現(xiàn)商業(yè)化部署。小松全球業(yè)務發(fā)展總監(jiān)Brian Yureskes曾經(jīng)表示，自動化系統(tǒng)中有一系列技術和設備，包括有人駕駛車輛、計算機輔助有人駕駛車輛、遠程控制車輛，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)，小松也在通過開設培訓課程等方式，為工作人員提供操作和養(yǎng)護培訓，以便讓AHS系統(tǒng)真正有效運轉起來。
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，其中的澳大利亞成為無人礦卡的“試驗田”，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，2019年被稱為礦區(qū)無人化元年，2020年八部委聯(lián)合印發(fā)《關于推進煤礦智能化發(fā)展的指導意見》，鼓勵智慧礦山與礦區(qū)無人化發(fā)展。
在政策引導與市場需求下，國內也出現(xiàn)了諸多優(yōu)秀案例，比如在準能集團露天煤礦自卸車無人駕駛系統(tǒng)中，以準能集團智能化建設方針為指引，2020年8月，航天重工與慧拓共同完成了對小松290噸級無人駕駛礦卡的改造，而雙方目前正在積極研發(fā)的363噸無人駕駛礦卡項目，不僅有望進一步打破之前創(chuàng)造的最大礦卡項目記錄，也將成為我國完全自主創(chuàng)新的全球最大載重無人駕駛礦用卡車，從解決“卡脖子”難題，到產(chǎn)品填補國內外市場空白。當下，以小松和卡特彼勒燒起的礦區(qū)無人化這把火，也正在國內市場熊熊燃燒，儼然燎原之勢。
自動運輸搞定一切
據(jù)介紹，AHS由裝備了高精度定位能力GPS系統(tǒng)的車隊監(jiān)測中心管理，為每輛車指定運輸目的地，車輛通過接收無線指令以合適的速度按照目標路線運行，卡車由GPS、控制中心無線指令(信息)和其它導引裝置來確定車輛在礦山的準確坐標以及周圍的情況，使得自卸車能在無人操作的情況下實現(xiàn)復雜的裝載、運輸和卸載循環(huán)的自動運行。
根據(jù)公開信息，AHS具備有人駕駛卡車和自動化卡車協(xié)同工作的能力，依靠FrontRunner和Dispatch量大系統(tǒng)來實現(xiàn)。其中，F(xiàn)rontRunner負責車輛操作和導航，Dispatch負責車隊管理、位置跟蹤和生產(chǎn)力優(yōu)化，二者相結合從而實現(xiàn)效益的最大化，被喻為左腦和右腦。
使用FrontRunner實現(xiàn)自動化需要在卡車駕駛室座椅后方安裝一個控制箱，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、激光器。使用FrontRunner進行卡車操作和交通控制，常常會遇到以下幾個場景：自動卡車交互、有人駕駛車輛交互、防撞探測系統(tǒng)(CDS)、障礙探測系統(tǒng)(ODS)、緊急停車按鈕(ESB)。簡言之，F(xiàn)rontRunner能夠安全地操作每一輛自動化卡車，同時還要跟蹤它們以及該區(qū)域內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，F(xiàn)rontRunner對這兩種車輛進行跟蹤、并掌握它們的行駛、會車和停車等運行狀況，系統(tǒng)根據(jù)此信息和有人駕駛車輛的位置進行自動操作和交互管理。
而Dispatch通過使用定制的硬件和軟件，可優(yōu)化卡車在裝載點和卸載點的任務分配，能生成操作員報告。在當時，這一技術備受市場關注，亦是小松引領自動化市場的一個強力佐證。
同時，在AHS的運營中，中央控制中心通常有2名操作人員，監(jiān)測著幾個顯示屏并不斷同采坑內人員通信聯(lián)絡。據(jù)悉，當一座礦山卸載點和開采位置在AHS系統(tǒng)中全部建立并完成定位后，一名訓練有素的操作人員通常可以運行最多達30輛卡車。這便是自動化所展現(xiàn)出的提高效率的證明。
這種經(jīng)過精密計算的系統(tǒng)，不僅有效的提高了運營效率，同時也可延長工作時間、減少人工成本。另一方面，優(yōu)化的自動控制系統(tǒng)減少了車輛的突然加速或緊急轉向，使得輪胎使用壽命同比提高40%。業(yè)內數(shù)據(jù)顯示，與傳統(tǒng)的運輸方式相比，自動運輸系統(tǒng)可降低15%以上的裝卸成本。更值得關注的是，精密的計算幫助系統(tǒng)制定了完美的運行方案，大大提高了作業(yè)安全。
而在國內，作業(yè)安全也是礦區(qū)企業(yè)首要關心的問題，尤其是在某些地區(qū)，特殊的自然環(huán)境對礦區(qū)安全作業(yè)造成了進一步挑戰(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極寒型復雜氣候環(huán)境露天礦無人駕駛卡車編組安全示范工程項目，最終形成一套完整的露天礦無人運輸作業(yè)系統(tǒng)，目前該項目正在平穩(wěn)試運行中。項目完成后，對極端環(huán)境的克服，不僅僅是對行業(yè)技術創(chuàng)新的突破，也意味著無人運輸作業(yè)系統(tǒng)在一般環(huán)境中的普適性，這將帶來規(guī)?；虡I(yè)應用的巨大潛力。
智能施工才是終極目標
自動化并不僅限于AHS，整個礦區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)化才能最終推動智能礦山的形成?；谥悄芑哪繕?，小松還有另一套系統(tǒng)備受矚目——設備運行管理系統(tǒng)-KOMTRAX，負責遠程監(jiān)控。
據(jù)介紹，當設備連接上挖掘機以后，便可通過GPS衛(wèi)星定位挖掘機設備的位置，回傳挖掘機實時的使用工況和挖掘機維修保養(yǎng)時間到設備管理人員的手機上。設備管理者只需要查看手機就能了解自己設備的使用情況。
小松還推出了另一款系統(tǒng)——KOMTRAX plus，該系統(tǒng)是小松專門針對大型裝備(如礦山卡車)開發(fā)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，通過遠程位置的衛(wèi)星信號，反饋挖掘機的健康情況，挖掘機工廠通過分析設備的維修記錄盡可能的預判挖掘機將會出現(xiàn)的故障，降低維修成本。
此外，小松采用美國Skycatch無人機對現(xiàn)場進行航拍測量，無人機將配備立體攝像頭和三維激光掃描儀，對施工區(qū)域進行掃描從而獲得相關三維數(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，將會被上傳到小松云（KomConnect），用戶可以在小松云系統(tǒng)中對現(xiàn)場的三維數(shù)據(jù)與施工圖數(shù)據(jù)進行對比，計算出實際施工過程中需要進行的挖土、填土等施工土方量。同時，在小松云中可以對工期、成本等綜合條件進行對比，對施工計劃進行模擬，選擇最佳方案。
小松也在積極與第三方的測量行業(yè)如拓普康進行合作，開發(fā)專門的測量及設備管理軟件和算法。通過這套軟件，可以方便地上傳設計圖紙，下載工作數(shù)據(jù)，發(fā)送消息，以及使用設備監(jiān)控和遠程診斷等功能。
不論是AHS還是KOMTRAX，抑或是無人機航拍和研發(fā)專門的測量軟件，都在構筑小松智能施工（Smart Construction）解決方案的大局。
2015年，小松開始在日本為建設施工現(xiàn)場提供的“智能施工(SMART CONSTRUCTION)”，即通過采用無人機對施工現(xiàn)場進行3維測量等手段來積極推進現(xiàn)場施工過程的數(shù)字化。而在未來，小松將在全球范圍內積極推進“智能施工”的應用，不僅提供高品質、高可靠性的產(chǎn)品，同時也提供服務和全面的解決方案。
作為能源領域智能化的代表，小松的AHS業(yè)務勢頭正盛。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)勢被進一步放大。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。“為迅速滿足這些需求，未來小松將加快在建筑設備領域的“智能建設數(shù)字化轉型”和自動化解決方案的交付，繼續(xù)在采礦設備領域提供新平臺、自動運輸系統(tǒng)和遠程操作等解決方案。”小川啓之說道。
此外，小松在其2020年年度財報中也多次提出，要繼續(xù)向海外拓展智能施工業(yè)務，同時也要在自動化、自動操作、電氣化和遠程控制技術領域取得進一步的發(fā)展。
小松的發(fā)展軌跡與國內市場有著十分相似的目標。如果說小松正在圍繞施工現(xiàn)場采取智能化戰(zhàn)略布局，那么國內則以政策為主導、市場為引領者，形成一股礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的旋風，激勵和督促著礦區(qū)進行數(shù)字化轉型。
