أتمتة الرافعات البحرية بالذكاء الاصطناعي: ما الذي يقدمه نظام Waterside Automation من ABB؟

شهدت موانئ الحاويات حول العالم موجات متتالية من الأتمتة خلال العقود الماضية: رافعات التخزين في الساحات، والمركبات الآلية، وأنظمة بوابات الدخول. لكن مرحلة واحدة بقيت معتمدة بشكل كبير على البشر — تشغيل رافعة الرصيف فوق السفينة (Quay Crane) أثناء تحميل الحاويات وتفريغها.

تسعى شركة ABB إلى تغيير ذلك عبر حل جديد يسمى Waterside Automation، وهو نظام يعتمد على الذكاء الاصطناعي وأجهزة الاستشعار والبيانات التشغيلية الفورية لأتمتة أكثر أجزاء عملية المناولة تعقيدًا فوق السفينة.

الفكرة الأساسية هي نقل تشغيل الرافعات من قيادة بشرية مستمرة إلى تشغيل شبه ذاتي تحت إشراف بشري، بحيث تتولى الأنظمة الآلية معظم دورة العمل بينما يراقب المشغلون الأداء ويتدخلون عند الضرورة فقط.

ما هو نظام Waterside Automation؟

Waterside Automation هو حزمة أتمتة مدعومة بالذكاء الاصطناعي مخصصة لرافعات السفينة‑إلى‑الشاطئ (Ship‑to‑Shore أو STS) المستخدمة في موانئ الحاويات.

يسمح النظام للرافعة بتنفيذ نسبة أكبر من عمليات رفع الحاويات وإنزالها وتحديد موقعها فوق السفينة بشكل تلقائي — وهي عمليات كانت تقليديًا تحت التحكم المباشر للمشغل داخل كابينة الرافعة.

يعتمد الحل على دمج عدة عناصر تقنية في نظام واحد، منها:

• بيانات المستشعرات الموجودة في الرافعة وفي بيئة الميناء
• أنظمة إدراك وتحليل تعتمد على الذكاء الاصطناعي
• بيانات تشغيلية فورية مرتبطة بأنظمة التحكم في الرافعات

هذا التكامل يسمح بتنفيذ دورة مناولة الحاويات بشكل أكثر استقلالية مع الحفاظ على السلامة والدقة التشغيلية.

وترى ABB أن هذه التقنية خطوة نحو تشغيل رافعات الرصيف بشكل ذاتي بالكامل في المستقبل مع بقاء المشغلين في دور إشرافي.

كيف يستخدم الذكاء الاصطناعي لأتمتة رفع الحاويات؟

مناولة الحاويات فوق السفن ليست مهمة بسيطة. فكل سفينة تختلف في تصميمها، كما تتغير ظروف العمل باستمرار بسبب:

• ترتيب الحاويات داخل السفينة
• أغطية العنابر (Hatch Covers)
• أدلة تثبيت الحاويات داخل الخلايا
• اختلاف ارتفاعات الحاويات والهياكل

لمعالجة هذا التعقيد، يستخدم النظام مزيجًا من دمج المستشعرات (Sensor Fusion) وتقنيات الرؤية الحاسوبية والتحكم الآلي.

أهم القدرات التقنية تشمل:

• دمج بيانات المستشعرات: جمع معلومات من عدة أجهزة استشعار حول موقع الحاويات والرافعة والبيئة المحيطة.
• التعرف على الأجسام بالذكاء الاصطناعي: استخدام الرؤية الحاسوبية لتحليل المشهد وتحديد الحاويات والعوائق والعناصر المهمة في منطقة العمل.
• اتخاذ قرارات تحكم في الزمن الحقيقي: تستخدم أنظمة التحكم البيانات الواردة لتوجيه حركة الرافعة أثناء الرفع والإنزال والتموضع بدقة.

بدل أن يعتمد القرار بالكامل على تقدير المشغل داخل الكابينة، يقوم النظام بتفسير البيئة رقميًا وتنفيذ الحركة وفق منطق تحكم يعتمد على البيانات.

ويبقى دور الإنسان موجودًا، لكنه يتحول إلى مراقبة العمليات والتعامل مع الحالات غير الاعتيادية.

لماذا كانت رافعات الرصيف نقطة اختناق في الموانئ؟

تمكنت الموانئ الحديثة من أتمتة العديد من الأنشطة البرية مثل:

• رافعات التخزين الآلية في الساحات
• المركبات الموجهة آليًا
• أنظمة البوابات وإدارة الشاحنات

لكن الجزء الذي يحدث فوق السفينة مباشرة ظل أكثر تعقيدًا للأتمتة بسبب:

• تغير تصميم السفن من رحلة لأخرى
• اختلاف خطط رص الحاويات
• وجود أغطية العنابر والهياكل المعدنية
• عمليات الربط اليدوية للحاويات

لهذا السبب بقي تشغيل الرافعات فوق السفينة يعتمد على مشغل يقود الرافعة بشكل مستمر. وتصف ABB هذا الوضع بأنه أحد أهم نقاط الاختناق في كفاءة موانئ الحاويات الحديثة.

أتمتة هذه المرحلة يمكن أن ترفع مستوى الاتساق في الأداء وتزيد قدرة الميناء على مناولة الحاويات بسرعة أكبر.

الفوائد التشغيلية للموانئ

الإشراف عن بُعد على عدة رافعات

بدلاً من وجود مشغل داخل كل رافعة، يمكن تشغيل الرافعات من غرفة تحكم مركزية. تقوم الأنظمة الآلية بمعظم العمل بينما يراقب المشغل الأداء عبر الكاميرات والأنظمة الرقمية ويتدخل فقط عند الحاجة.

هذا النموذج يحسن السلامة وظروف العمل ويزيد إنتاجية المشغلين.

تجميع الرافعات (Quay Crane Pooling)

عندما لا يكون المشغل مرتبطًا برافعة واحدة بشكل دائم، يمكن للميناء تشغيل عدة رافعات تحت إشراف فريق صغير من المشغلين.

ويسمح ذلك بتوجيه الانتباه بسرعة إلى الرافعات التي تواجه مشكلة أو حالة استثنائية.

العمل القائم على معالجة الاستثناءات

تعتمد أنظمة الأتمتة الحديثة على نموذج يسمى التشغيل القائم على الاستثناءات: تقوم الأنظمة الآلية بالعمل الروتيني بينما يتدخل البشر فقط عند حدوث حالة غير متوقعة.

هذا النموذج يزيد الاستمرارية التشغيلية ويتيح للمشغلين التركيز على حل المشكلات بدل تنفيذ المهام المتكررة.

التعرف على الحاويات باستخدام OCR

يتكامل النظام مع تقنيات ABB الأخرى مثل Crane OCR ووحدة QuayPro.

تقوم هذه الأنظمة بـ:

• التعرف التلقائي على الحاويات
• تسجيل عمليات التحميل والتفريغ
• التحقق من موقع الحاوية داخل السفينة في الزمن الحقيقي

في الأنظمة التقليدية كان موظفو الميناء يسجلون هذه البيانات يدويًا حول السفينة، أما الآن فيتم توثيقها رقميًا بشكل آلي.

تعليمات العمل الرقمية

عند دمج التعرف الآلي على الحاويات مع خطط الرص، يمكن للميناء إنشاء تعليمات تشغيل رقمية يتم إرسالها مباشرة إلى المشغلين أو إلى أنظمة الأتمتة.

هذا يقلل الأعمال الورقية ويحسن دقة البيانات ورؤية العمليات داخل الميناء.

مبني على خبرة عالمية في أتمتة الموانئ

لا يعد Waterside Automation نظامًا منفصلًا بالكامل، بل هو تطور طبيعي لمحفظة ABB الطويلة في أتمتة الموانئ.

قدمت الشركة حول العالم تقنيات تشمل:

• أتمتة رافعات السفينة‑إلى‑الشاطئ
• أنظمة تشغيل الرافعات عن بعد
• رافعات التخزين الآلية في ساحات الحاويات
• أنظمة التعرف الضوئي على الحاويات (OCR)

وتشير ABB إلى أنها شاركت في أتمتة أكثر من 1000 رافعة حول العالم، وهو ما يوفر خبرة تشغيلية كبيرة لتطوير الجيل الجديد من الأنظمة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي.

خطوة نحو موانئ حاويات ذاتية التشغيل

يمثل Waterside Automation تحولًا مهمًا في طريقة تشغيل رافعات الموانئ. فبدلاً من أن تكون الرافعة آلة يقودها شخص واحد طوال الوقت، يمكن أن تصبح موردًا آليًا تتم إدارته من غرفة تحكم مركزية.

وإذا انتشرت هذه التقنية على نطاق واسع، فقد تساعد الموانئ على:

• زيادة إنتاجية الرافعات واتساق الأداء
• تقليل إرهاق المشغلين وتحسين السلامة
• إدارة أساطيل الرافعات بمرونة أكبر
• الاقتراب من مفهوم الميناء الآلي بالكامل

ومع نقل أكثر من 80٪ من تجارة العالم عبر السفن، فإن أي تحسن في سرعة وكفاءة مناولة الحاويات يمكن أن يكون له تأثير مباشر على سلاسل الإمداد العالمية.