日立EH5000AC-3型自卸卡车及EX3500型挖掘机角力矿区无人驾驶

如果你没听说过日立公司在澳大利亚矿区推广的AHS和FMS，那你一定听说过日立的电梯、电饭煲、冰箱，甚至是美容仪、脑功能定量成像仪，可以说，所到之处皆“日立”。作为从日本走出去的综合性跨国集团，日立的产业遍布现代化生活的各个角落，从社会基础设施到家电、材料、物流和服务等，都有日立的影子。

但这只是日立的部分身份，日立集团成立于1910年，其前身则是久源矿业日立矿山的电机修理厂，虽然业务领域在不断拓展，但日立于能源的渊源从未中断。如今，在备受瞩目的矿区无人驾驶领域，日立也逐步走上了商业化的路途。

比肩卡特、小松 抢攻无人驾驶

提到日立在矿区的作为，就不得不提及近几年发展势头迅猛的日立自动运输系统（AHS）和车队管理系统（FMS）。这两大系统的协同，让远在澳大利亚的矿区无人驾驶多了一个重要的参与者，也使得日立与全球最为著名的工程机械设备生产商卡特彼勒和小松并肩齐驱。

极光下的日立挖掘机 Photo by Axel Bergkvist on Unsplash

此前，日立与澳大利亚电力公司Stanwell Corporation Limited合作，在距澳大利亚东部布里斯班内陆约100公里的Meandu煤矿建立了一个无人驾驶的试验场，以测试配有中央控制系统、倾卸卡车模拟器和三辆配置了混合仿真器的倾卸卡车。其中自卸卡车是EH5000AC-3型号，挖掘机是EX3500。

2021年初，Kinetic Meshreg无线网络的提供商Rajant Corporation和澳大利亚日立建机合作，通过在澳大利亚煤矿中使用自主运输系统来提高运营安全性和生产率。Rajant首席执行官罗伯特·谢纳（Robert Schena）透露，“在我们与日立共同在澳大利亚的煤矿部署中，目前有6辆自动拖运卡车正在生产。”到2020年至2021年，Rajant将其规模扩大到超过45辆。

在自动驾驶这一高科技领域，单一企业永远不可能通过单打独斗获得成功，各国都在通过本国企业在行业市场争得一些之地，构筑技术壁垒。因此，日本和美国分别借助日立及小松、卡特彼勒等企业试图抢夺市场的第一碗羹。

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2015年2月27日，日本政府携汽车制造商本田、丰田和日产公司，联合当地大学及供应商(松下、日立等)，共同研究无人驾驶技术。此举旨在让日本于2020年之前在全自动驾驶汽车领域领先世界。

当时的报道指出，上述公司计划从对无人驾驶汽车至关重要的标准化软件和传感器着手，希望日本的供应商能赶超德国供应商博世。同时，日本也在争取先于德国或美国制定出自动驾驶汽车的行业标准。

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此外，日立进军无人驾驶的触角也延伸到了中国。2020年12月11日，腾讯与株式会社日立制作所宣布达成合作关系，共同致力于车联网、自动驾驶、车辆信息安全等领域的服务开发。通过将腾讯的云计算、AI、大数据等技术与日立的车载相关及信息安全等汽车相关技术相结合，共同开发车联网，自动驾驶、车辆信息安全等领域的服务，推进汽车产业数字化和智能化转型，为中国汽车制造商、物流公司、公共运输业等交通运输领域的企业提供服务。

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而在近日，日立宣布将收购硅谷科技公司GlobalLogic，收购额总计达到96亿美元。据介绍，通过本次收购，日立预计将吸取GlobalLogic领先的工程数字化能力以及深度联结的客户群体，增强“Lumada”（日立物联网核心平台，帮助基础设施实施数字化转型）效能。

另据报道，以美国和欧洲为中心，GlobalLogic拥有金融、通信、汽车、医疗等广泛行业的400多家客户，还与瑞典沃尔沃、美国Sprint等大型企业有合作。日立希望面向这些企业扩大销售日立自主的系统。

同时，此次收购还有利于加速日立在全球范围内的铁路、能源和医疗保健等社会基础设施行业的先进数字化转型，使得其汽车系统业务（Hitachi Astemo）与其聚焦的五个核心行业（IT、能源、工业、移动和智能生活）中实现协同。

面向矿区转型 AHS+FMS意味着什么

作为能源领域的老兵，日立也在持续挖掘着在矿区无人驾驶领域的潜能，目前日立依托自动运输系统（AHS）、车队管理系统（FMS）、ICT建设、ConSite（收集机械运行数据）等已经形成了相对完备的解决方案业务。日立在其企业愿景中也指出，未来将加快促进AHS和数字技术的结合。

日立建机（Hitachi Construction Machinery）在其官网这样介绍自动运输系统（AHS）：AHS系统可根据车队管理系统（FMS）的指令，自主控制自卸卡车，从而提高生产的安全性和生产效率。而车队管理系统（FMS）则可实时监控每辆自卸车，以优化车辆操作并支持高效的采矿作业。

作业中的日立挖掘机 

Photo by Macau Photo Agency on Unsplash

随着采矿场所的自动化程度越来越高，日立建机集团正在为自动运输系统（AHS）进行开发和测试，以实现矿用自卸车的无人驾驶、自主操作。日立在其企业愿景中提出，日立的AHS系统在2017年实现了商业化测试，2018年，该系统在澳大利亚的Whitehaven Coal进行了测试，2020年则是AHS真正步上商业化的一年。

车队管理系统（FMS）在世界各地的露天煤矿都有广泛的安装跟踪记录，目前，系统功能已从单纯的自卸卡车调度管理扩展到支持矿山的各种操作任务，包括从优化自卸卡车的维护到根据要生产的物料或矿石含量的百分比估算采矿质量和产量。车队管理系统（FMS）在日立工程机械的自主运输系统（AHS）的基础上扮演着重要角色。

日立方面指出，采矿业在提高整体管理水平和运营效率方面面临挑战，这其中的关键点便是让自卸卡车有效地运输矿场的各种物料，同时，避免自卸开车在与其他车辆交汇时发生碰撞以及避开道路上的障碍物。

为提高对车辆管理的效率，日立建机的AHS系统操作自卸卡车时，将矿物装载点到卸载点的牵引路线划分为几个部分，从而有效地利用无线电通信的带宽。这一技术手段决定了可控车辆的数量。

日立在其企业愿景中指出，未来将加快促进AHS和数字技术的结合

同时，卡车在矿区运输的稳定性也十分重要。在日立，一种自卸卡车采用交流驱动系统（AC）应运而生，该系统通过车辆稳定控制技术，卡车可根据路面状况将驾驶指令发送至左右车轮马达，保证车辆驾驶途中的稳定。这成为了AHS系统中的一个关键点。目前，EH AC-3系列已经在全球范围内投入使用，同时该产品可按照AHS规格进行改装。

此外，日立的车队管理系统（FMS）除了要“指挥”卡车安全、有效驾驶以外，还有一个重要的作用，即连接客户及相关应用系统，从而使得各种数据有机地链接在一起，实现集成的系统管理并帮助客户解决其业务问题。

随着采矿业务的不断变化，FMS通过整合各种数据而得以进一步发展，从而可以在更复杂的车队管理下调度卡车。其中Wencomine是大型矿山的FMS，它可以跟踪挖掘机的位置、自卸卡车的数量等获取诸多有效信息，所有这些数据的集合可用于自动规划装载位置、卡车调度的优先级和运输路线。此外，该系统还可以监控诸如车辆燃料消耗和车辆健康状况等方面的数据，以帮助矿山预测和防止故障的发生。

而Wencolite则是适用于中小型采矿场的FMS，较Wencomine而言可降低不必要的安装和维护成本，同时满足矿区的实际需要，例如自卸车跟踪、车辆与挖掘机之间通信等功能。

死磕数字化 搭建业务壁垒

面对卡特彼勒和小松的布局，日立这一综合性的跨国企业似乎并不占据优势，在时间上也晚于前二者。但是日立也十分清楚自己的特点，一方面，日立通过正在“死磕”工业数字化，其面向的不只是矿区这一领域，在日立所涉及的诸多行业，工业数字化都将派上用场，而这也正体现了日立的“小心思”。

实际上，研究日立建机的解决方案业务不难发现，大数据、AI以及混合模拟技术等才是日立进军矿区无人驾驶的着力点。能与卡特彼勒、小松共同在澳大利亚这块矿区无人驾驶试验田上一同较量，也正说明了日立的实力。

忙碌中的日立挖掘机 Photo by Le Vu on Unsplash

其中有一点值得注意，日立向外介绍相关产品时指出，配备日立汽车电控技术和交流电机控制技术的自卸车出厂后可转换为AHS车型。实际上，这对于矿区而言是个不错的诱惑。目前，很多矿区在引入无人驾驶相关设备之初，并不都是直接采买了无人驾驶的机器，不少都是通过改装，即将原本普通的矿卡通过一系列的改变使其具备无人驾驶的功能。

因此，矿卡机械可改装成AHS车型成为了日立的一大特点，可帮助其扩大范围和市场。

此外，除了实现矿区无人驾驶以外，矿区场景的无人驾驶也在不断追求实现更高效率的运行。比如无人驾驶车辆在同一路段的交汇便是其中要解决的重要课题。在一个大型矿区，一般有百十辆车同时运作，在无人驾驶切入这样庞大的场景之前，首先需要进行实验，以保证安全性。但是，在实际场景中试验100辆左右的车辆显然是不现实的，仿真测试技术就显得极为重要。

为此，日立研发出一种模拟器，已解决此类问题。日立在开发初期采用虚实结合的方式，即实际车辆和虚拟自卸卡车相结合的交通控制测试方式，以此实现诸多车辆同时运作的场景模拟，保证实际车辆在测试过程中的安全。也就是说，当一个真实场景下2辆自动驾驶卡车在矿区运营时，日立的混合模拟器可结合现实中车辆的数据编制出一组百十辆矿车的虚拟环境，一方面保证了测试场景更接近真实场景，另一方面也解决了效能、保证了车辆的安全。

目前，这一技术在国内也逐步出现。在神华宝日希勒露天煤矿落地的露天矿无人运输作业系统中，仿真测试是必不可缺的环节。为了使模拟的测试场景更为真实，神华宝日希勒露天煤矿无人驾驶项目的主要参与方之一慧拓，将仿真测试技术进一步升级，结合实际地形条件，从2D画面提升为3D画面，极大改善了仿真测试的真实性，实现对极端工况、危险场景、以及系统极限测试，确保无人驾驶系统安全、稳定、高效，也减少了项目的试错成本。

神宝无人驾驶矿卡自动对位装车

日立是产业机器、铁路、家电等日本代表性的制造业大企业，但近年来不断摆脱单纯的商品销售，开始向连接物品和互联网的lo T领域转型，同时，该企业也在进一步扩大IT服务的海外辐射。矿区无人驾驶所应用到的数字技术等也正符合了日立未来发展的需要。不过需要看到的是，相较于卡特彼勒和小松，日立在矿区无人驾驶领域并不占据优势，但是日立在工业互联网、物联网等领域的深扎，或许将是其发展矿区无人驾驶的壁垒。

（文章来源：地球能量局）

责任编辑：Wilber_Sun