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本文援引于报告《2021年智慧矿山自动驾驶行业短报告:助力矿山升级行业景气度持续加速》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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核心摘要:
自动驾驶汽车领域的高速发展引起自动驾驶的场景应用成为热点问题,智慧矿山作为一个新兴领域受到各地政府的支持以及各矿产资源集团、矿用卡车企业及智能制造企业的关注,自动驾驶在矿区场景将加速落地。中国矿产资源丰富且储量巨大,带动运输市场的扩大及无人矿用车需求量的提升,在已开始发展自动驾驶矿用车的矿产领域中,煤炭2020年储量与产量最多,且有逐年升高趋势,适合发展土方石运输无人驾驶矿车;中国的大型矿山占比持续提升也有助于自动驾驶方案的部署。当前中国矿区工作存在安全性低以及人力成本高两大痛点,自动驾驶矿车能够减少作业人数、提高安全性、节省人力成本。
目前智慧矿区无人驾驶商业化落地程度较低,还处于发展初级阶段,但矿区场地封闭,无人矿车速度低、行驶路线固定、工作重复,较容易落地。随着政府支持、技术进步以及矿用车商业化落地程度逐渐提高,未来中国自动驾驶环卫市场将发展迅速,市场规模超千亿元。
智慧矿山自动驾驶发展背景
中国矿产资源丰富。截至2020年底,中国已发现173种矿产,其中能源矿产13种,金属矿产59种,非金属矿产95种,水气矿产6种。在已开始发展自动驾驶矿用车的矿产领域中,煤炭2020年储量最多,为1,622.9亿吨,铁和铜的储量分别为108.8和0.3亿吨。根据中国自然资源部的矿产资源统计报告,中国煤炭产量连续多年居世界第一位,在已开始发展自动驾驶矿用车的矿产领域中,煤炭的年产量最多,远超于第二位铁矿。2016年-2020年煤炭产量呈稳定增长趋势,从33.6亿吨增长至39亿吨,年复合增长率3%;铁矿产量在2018年下滑了3.1%,之后恢复增长趋势,2020年产量为2.7亿吨;十种有色金属的产量较少,但也在稳定提升,从2016年的0.53亿吨增长至2020年的0.62亿吨
露天煤矿的土方石运输最适合发展自动驾驶矿用车。中国煤矿产量、储量高,运输量大,对矿车需求量高,运输市场庞大,自动驾驶矿用车有较大的发展潜力。
中国大型矿山占比持续提升。2018年大型矿山数量为4324座,占全国矿山数量7.4%,占比的年复合增长率为11%。大型矿山的增加也有助于自动驾驶方案的部署与智能矿山示范区的建立。
中国矿区工作存在安全性低以及人力成本高两大痛点,自动驾驶是解决痛点的有效途径
危险系数高是矿区工作的痛点之一。矿区事故的发生会造成成本提高以及生产效率降低,自动驾驶矿车能够减少作业人数、提高安全性。2021年1-10月,全国矿山共发生事故311起,死亡人数445人,其中煤矿事故死亡168人,占总死亡人数的37.8%。在煤矿事故中,因运输发生的事故数排第二,共有16起,占比19%。按地区来看,内蒙古、云南、辽宁、广西、陕西、贵州六省矿区事故较多,占比47.6%,此外,内蒙古矿区的死亡人数也是全国最多,共37人。
矿区工作的另一个痛点则是用工难和人力成本高,矿区多在偏远地区,条件艰苦、危险系数高,即使提高工资也依然面临招工困难的问题。无人驾驶矿用卡车可以节省人力,有效解决这一问题。以金诚信公司为例,在实行智能矿山方案之后,矿机产量从4.8万吨提升至5.8万吨,每台铲车配置的人数从3人下降至1人,每吨人工成本从1.3元下降至0.3元,下降幅度72.8%。
自动驾驶矿用车在中国处于初期测试阶段,商业化落地程度较低,但因速度低、场地封闭、路线固定、工作重复的特点易于落地
自2019年北方股份公司研制的中国首台无人驾驶电动轮矿车NTE120AT成功下线开始,中国成为了继美国、日本之后全球第三个涉足无人驾驶矿用车的国家。踏歌智行、百度Apollo、慧拓智能等公司纷纷推出各类无人驾驶矿用卡车及智能矿区解决方案,与各矿产资源企业合作建立智慧矿区项目,在内蒙古、河南、安徽等省市进行测试和试运行。目前中国矿区无人驾驶刚刚起步,头部企业仅仅是在各地进行测试,并未正式开始商业运营,商业化落地程度较低。
矿区是自动驾驶技术较容易落地的一个场景。矿区场地封闭,一般来说只有矿车在矿区中行驶,道路环境相对简单,不受公开道路交通法规限制,且自动驾驶矿车的速度较低,一般只有30km/h,安全性较高,同时矿车行驶路线固定,日常工作是点对点的运输,简单重复,容易铺设无人驾驶网络。
中国智慧矿山自动驾驶行业上游参与主体为无人驾驶技术零部件供应商,中游为智能系统与矿用卡车提供商,下游为矿产资源和工程运输企业
智慧矿山自动驾驶行业上游包括感知层、定位层、决策层、执行层四部分,感知层是用来感知外部环境和车内信息并进行处理,包括毫米波雷达、激光雷达以及摄像头;定位层为车辆提供高精度位置信息,包括高精地图、全球导航卫星定位、惯性导航等;决策层根据感知层收集的数据规划驾驶路线,预判路况,并对车辆进行控制;执行层是通过线控系统对车辆油门、方向进行控制,以保持在既定路线上行驶。
中游的智能系统与矿用卡车提供商分为自动驾驶系统制造商以及矿用卡车厂家。自动驾驶企业拥有自动驾驶技术,为矿区提供自动驾驶解决方案。各科技公司当前处于无人驾驶矿用车的商业试运营初期,离大规模商用还有一段距离;矿用卡车厂家以制造矿卡为主,更加了解行业。2017-2020年,同力重工、徐工集团、三一重装等企业陆续开始研发无人驾驶矿用车并进行测试。
下游的无人驾驶矿车应用主要包括矿产资源开采公司和工程与运输公司。国家能源集团、包钢集团、中煤集团等生产企业积极向智能化探索,2019年起与慧拓智能、踏歌智行等科技企业合作建设“5G+无人驾驶”智慧矿区示范试点应用,加快推进无人驾驶矿用车的落地,促进无人矿区样板工程及标准体系的建立。智能矿用车也被运用于工程公司及运输公司中。2021年北方股份、上海吾毅、踏歌智行、宝通科技、中环协力五家企业合作成立北方智行公司,致力于成为大型矿用车高端数字化、智能化、无人化的全球服务供应商、无人驾驶运营维护承包商。此次合作五家企业强强联合,实现了产业链的中下游联动与优势互补。
2021年后中国智慧矿山自动驾驶市场迅速增长,预计到2025年市场规模有望超千亿,复合增长率将达11.5%
2019年到2021年,中国智能矿山自动驾驶市场规模低速增长,主要是因为2018年铁矿产量急剧下降后,2019年回升缓慢,且中国无人驾驶矿用车刚刚起步,2018年才开始首次试运行,应用率低,生产效率提升不明显。
预计2021年后至2025年,增速将会有一定的提升。2021年之后,在政府政策支持以及无人驾驶矿用车落地程度的提高,自动驾驶矿用车市场将加速发展,市场将迅速增长。根据2020年八部委发布的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中提出的到2025年,实现露天煤矿无人化运输,预计到2025年矿区生产效率将提高50%,市场规模将超千亿。
深度见解:中国智能矿山自动驾驶处于商业化落地初期阶段,但无人矿车需求高、易于落地且能够解决安全性低以及人力成本高的痛点,未来在政府的支持和落地速度快的影响下将发展迅速,市场有望超千亿。
2019首台无人驾驶电动轮矿车下线,中国成为了继美国、日本之后全球第三个涉足无人驾驶矿用车的国家。一部分自动驾驶技术公司和矿用卡车厂家陆续推出自动驾驶矿用车并在各矿区进行测试,在内蒙古、河南、安徽等省市均建有智慧无人矿山示范区,但并未正式开始运营,商业化落地程度较低。不过,无人矿车需求较高,由于中国矿产资源丰富,储量巨大,带动了运输市场和矿产需求量的扩大,且大型矿山占比的提升有助于自动驾驶方案的部署。此外,矿山场景是自动驾驶易于落地的一个场景,矿区场地封闭,无人矿车速度低、行驶路线固定、工作重复,容易铺设无人驾驶网络。从2019-2021年各地政府出台的政策可以看出,自动驾驶在矿区场景的应用越来越被重视,根据2020年八部委发布的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中提出的到2025年,实现露天煤矿无人化运输,预计到2025年矿区生产效率将提高50%,市场规模将超千亿,年复合增长率达3.3%。
重点关注企业
通过深度研究中国市政环卫自动驾驶行业内优质企业,头豹建议重点关注科达自控【831832】、徐工集团【000425】、包钢集团【600010】、踏歌智行。
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