Optimización del comercio marítimo en los puertos con visión artificial

Más del 90 % de las mercancías se transportan por mar, por lo que los puertos son centros esenciales para el comercio mundial. Son conexiones vitales entre la tierra y el mar. Los puertos suelen gestionar cargamentos valiosos, como materias primas, productos manufacturados y bienes de consumo, lo que los convierte en elementos clave de la cadena de suministro internacional.

A lo largo de los años, las tecnologías más avanzadas han cambiado la forma de gestionar y operar los puertos de todo el mundo. Estas innovaciones han hecho que la gestión portuaria sea más rápida, segura y fiable. Las innovaciones recientes en los puertos suelen incorporar inteligencia artificial (AI).

En particular, la visión artificial (CV), una rama de la IA, está revolucionando las operaciones portuarias. La IA de visión permite que los sistemas informáticos vean y comprendan información visual en tiempo real. Mediante el análisis de imágenes y vídeos, los modelos de visión artificial como Ultralytics YOLO11 pueden identificar patrones, detectar objetos y seguir movimientos en tiempo real. Los conocimientos obtenidos mediante el análisis de imágenes permiten realizar operaciones más eficientes y precisas, lo que ofrece un gran potencial para la gestión portuaria.

Por ejemplo, el puerto de Róterdam, el mayor puerto marítimo de Europa, utiliza sistemas de visión artificial para optimizar los calendarios de mantenimiento. Sus sistemas basados en IA utilizan la supervisión por vídeo en directo para vigilar los barcos y los equipos portuarios, lo que ayuda al personal del puerto a predecir cuándo será necesario realizar tareas de mantenimiento. La supervisión periódica alarga la vida útil de los equipos y hace que las operaciones portuarias sean más ágiles y rápidas.

En este artículo veremos varios ejemplos de puertos inteligentes que aprovechan la tecnología de visión artificial. También analizaremos las ventajas y desventajas de utilizar esta innovación en los puertos y sus perspectivas de futuro. ¡Empezamos!

La importancia de los puertos inteligentes#

Los puertos reciben diariamente enormes cantidades de mercancías y se enfrentan a retos como mantener la eficiencia de las operaciones, garantizar la seguridad de los trabajadores, reducir los atascos y hacer frente al mal tiempo. Incluso un retraso de una hora puede resultar costoso para las empresas navieras.

Por ejemplo, hay costes asociados a tardar demasiado en descargar la carga (demora), retener los contenedores demasiado tiempo después de descargarlos (detención), almacenar mercancías en el puerto durante más tiempo (tasas de almacenamiento) y llegar tarde con los barcos (tasas por llegada tardía). Para evitar estas costosas penalizaciones, las empresas navieras intentan planificar cuidadosamente sus horarios, tiempos de viaje y actividades portuarias.

Para gestionar las operaciones portuarias y hacer frente a estos desafíos, las navieras y las autoridades portuarias recurren cada vez más a soluciones automatizadas avanzadas basadas en IA. En el ámbito de la visión artificial, los modelos de visión pueden entrenarse con grandes conjuntos de datos de imágenes y clips de vídeo de las operaciones portuarias.

Los modelos entrenados pueden utilizarse para tareas como detectar y seguir contenedores de carga durante las operaciones de carga y descarga. La visión artificial también puede contribuir a reforzar la seguridad portuaria mediante el seguimiento de los empleados que manipulan contenedores pesados.

Aplicaciones de la visión artificial en los puertos#

Ahora que hemos visto por qué las tecnologías de IA y visión artificial son importantes y valiosas en los puertos, echemos un vistazo más de cerca a algunos ejemplos de puertos inteligentes que muestran cómo puede utilizarse la visión artificial.

Uso de la visión artificial para mantener la seguridad portuaria#

Los modelos de visión artificial, como Ultralytics YOLO11 y Ultralytics YOLOv8, pueden seguir a los trabajadores y garantizar el cumplimiento de los protocolos de seguridad. ¿Cómo funciona? Tanto YOLO11 como YOLOv8 admiten diversas tareas de visión artificial, como la detección de objetos, que identifica y clasifica objetos en una imagen o un vídeo, y el seguimiento de objetos, que supervisa el movimiento de esos objetos a lo largo del tiempo.

Estas tareas pueden aplicarse a distintos casos de uso relacionados con la seguridad de los trabajadores. Un buen ejemplo es utilizar la detección de objetos para detectar equipos de protección individual (PPE) en los empleados portuarios, como cascos y chalecos.

Fig. 1. Ejemplo del uso de Ultralytics YOLOv8 para detectar equipos de protección individual y garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad portuaria.

Del mismo modo, los sistemas de puertos inteligentes que incorporan funciones de visión artificial, como el seguimiento de objetos, también pueden utilizarse para supervisar la ubicación de los trabajadores y seguir sus movimientos en tiempo real, con el fin de detectar peligros y evitar accidentes.

Al analizar vídeo en directo, los modelos de visión pueden identificar peligros potenciales, como objetos que caen o trabajadores que entran en zonas peligrosas. El sistema incluso puede configurarse para enviar alertas inmediatas si un trabajador entra accidentalmente en una zona restringida o se acerca demasiado a maquinaria pesada.

Navegación y supervisión de buques con IA en los puertos#

Las soluciones de visión artificial pueden desempeñar un papel importante en la mejora de la navegación marítima. Los sistemas marítimos integrados con visión artificial, transmisiones del Sistema de identificación automática (AIS) —señales del buque que contienen su identidad, ubicación, velocidad, etc.— y otros sensores avanzados pueden utilizarse para obtener información sobre la ubicación del buque. A partir de esa información, el sistema de IA puede trazar una ruta óptima para el buque, con menos congestión y un consumo de combustible más eficiente. Esta información también permite a la tripulación preparar el puerto para operaciones como la carga y descarga sin tiempos de espera.

Las autoridades portuarias pueden utilizar técnicas de visión artificial, como la detección de objetos, para detectar y seguir objetos en el mar y garantizar una navegación segura. Por ejemplo, el Gulf of Maine Research Institute de Portland utiliza sistemas de cámaras basados en IA para la navegación y la seguridad de los buques. Las cámaras emplean visión artificial para detectar buques, embarcaciones, boyas, personas y otros peligros marítimos, incluso de noche o con niebla. Al detectar los obstáculos en el mar, los operadores de los buques pueden evitar accidentes y navegar con facilidad.

Fig. 2. IA en el ámbito marítimo: cámara con visión artificial que detecta objetos en el mar.

Digitalización portuaria para facilitar la manipulación de la carga#

La manipulación de la carga es una de las operaciones más complejas en los puertos, debido al uso de maquinaria pesada y al riesgo de caída de objetos. Los estudios muestran que más del 63 % de los accidentes portuarios ocurren durante las maniobras de carga y las operaciones de carga o descarga. Estos accidentes pueden evitarse reduciendo la necesidad de que los trabajadores se acerquen a los contenedores o a los equipos portuarios pesados para tareas como leer etiquetas o inspeccionar daños.

Los sistemas de visión pueden ayudar a conseguirlo reconociendo las etiquetas de los contenedores, escaneando su tamaño, tipo, peso, precintos y destinos, o detectando daños estructurales. Un caso de estudio interesante es el Piraeus Container Terminal (PCT), en Grecia. Este puerto utiliza cámaras integradas con IA de visión para comprobar que los precintos de los contenedores estén intactos. El sistema captura imágenes de la parte frontal de cada contenedor durante las operaciones de carga y descarga. Después, se utiliza la detección de objetos en las imágenes para localizar los precintos de los contenedores. Si falta un precinto o está dañado, se activa una alerta que avisa a las autoridades portuarias para que investiguen.

Fig. 3. La terminal de contenedores del Pireo, en Grecia, es un buen ejemplo de puerto inteligente.

Vigilancia y control de acceso en los puertos inteligentes#

Las tareas de seguridad y vigilancia en los puertos requieren atención constante. La cantidad de personal necesaria para supervisar todo el recinto y las operaciones de un puerto es enorme. Hasta el puerto más pequeño del mundo, Depoe Bay, en Oregón, ocupa seis acres. La gran extensión y la proximidad entre los contenedores hacen que resulte prácticamente imposible para las personas vigilarlo manualmente las 24 horas del día.

Con visión artificial, las operaciones portuarias pueden supervisarse en varios puntos de acceso y las entradas no autorizadas pueden detectarse de inmediato. La tecnología de reconocimiento óptico de caracteres (OCR) y de reconocimiento automático de matrículas (ANPR) puede leer las matrículas de los vehículos que entran y salen de los puertos para detectar los que no están autorizados. Como medida de seguridad adicional, también pueden utilizarse sistemas de reconocimiento facial para verificar la identidad de los conductores y pasajeros de los vehículos.

Fig. 4. Ejemplo del uso de la visión artificial para leer la matrícula de un coche.

Por ejemplo, el Puerto de Valencia, en España, utiliza un sistema de visión artificial que incluye drones autónomos, conectividad 5G y unas gafas de realidad aumentada (AR) para supervisar la seguridad del puerto. Los drones autónomos patrullan el puerto con regularidad y los sistemas basados en visión analizan la señal de vídeo a través de la red 5G. Los modelos de visión artificial buscan intrusiones o actividades sospechosas. Cuando detectan algo fuera de lo normal, generan alertas. Con las gafas de AR, el equipo de seguridad también puede observar la zona señalada para evaluar la gravedad del incidente.

Detección de vertidos de petróleo con ayuda de la IA de visión#

Los vertidos de petróleo suponen una amenaza medioambiental importante, especialmente durante las operaciones portuarias de carga y descarga. Los estudios indican que aproximadamente el 29 % de los vertidos de petróleo de tamaño mediano y pequeño (de 7 a 700 toneladas) se producen durante estas actividades. Aunque puede que estos vertidos no sean fácilmente visibles y parezcan inofensivos, sus consecuencias medioambientales pueden ser graves.

La supervisión manual de estos vertidos resulta especialmente difícil en zonas portuarias extensas. Para resolver este problema, las cámaras avanzadas de detección en el agua, equipadas con software de visión artificial, pueden ofrecer una solución eficaz. Al analizar las grabaciones de vídeo, estos sistemas pueden detectar vertidos de petróleo en tiempo real, lo que permite actuar y realizar tareas de limpieza con rapidez.

Fig. 5. Ejemplo de puerto inteligente: detección de vertidos de petróleo en el océano.

De hecho, el Puerto de Amberes, el segundo puerto más grande de Europa, utiliza tecnología de visión artificial para mitigar el impacto de los vertidos de petróleo. Drones teledirigidos supervisan las zonas de agua circundantes. Gracias a sus capacidades de visión artificial, estos drones pueden detectar vertidos de petróleo en las zonas portuarias cercanas. Esto permite a las autoridades portuarias identificar y abordar rápidamente las zonas donde se concentran los vertidos, mejorando así la calidad del agua en las costas.

Ventajas y limitaciones de la visión artificial en los puertos#

La adopción de la visión artificial en la gestión portuaria aporta muchas ventajas e impulsa distintas soluciones adaptadas a desafíos específicos. Estas son algunas de ellas:

• Mejora de la logística marítima: Las cadenas de suministro de IA en el ámbito marítimo están alcanzando un nuevo nivel de eficiencia operativa. Los sistemas basados en visión pueden utilizarse para supervisar el intercambio de mercancías entre rutas marítimas, servicios portuarios, operaciones de manipulación de carga, etc.

• Toma de decisiones basada en datos: Gracias a la información obtenida del análisis de imágenes y vídeos, la gestión portuaria puede tomar decisiones bien fundamentadas.

• Mejores previsiones de rutas: Los sistemas de IA de visión pueden analizar datos visuales, como las imágenes en directo de puertos y buques, para ayudar a los algoritmos de IA a proponer rutas optimizadas.

• Reducción de los costes laborales: Al automatizar tareas como la supervisión de buques, la clasificación de la carga y el seguimiento de barcos mediante visión artificial, los puertos pueden reducir su dependencia de la mano de obra.

Aunque las soluciones de visión artificial ofrecen numerosas ventajas, su implementación en los puertos presenta ciertos desafíos que conviene tener en cuenta. Estas son algunas de sus limitaciones:

• Costes iniciales elevados: La implementación en los puertos de aplicaciones de visión artificial que cumplan los estándares del sector requiere una inversión considerable en hardware, experiencia en IA e infraestructura informática.

• Limitaciones ambientales: Las condiciones meteorológicas variables, especialmente en zonas costeras, como la lluvia y la niebla, pueden afectar a la calidad de las imágenes y los vídeos y reducir el rendimiento de los modelos de IA.

• Diversidad de tamaños de los contenedores de transporte: Los contenedores varían en tamaño, color, etiqueta y forma, lo que dificulta su seguimiento por parte de los sistemas basados en visión. Es posible que los modelos de visión artificial necesiten entrenamiento adicional para gestionar esta diversidad.

• Conexiones de red inestables: Una conexión de red estable es fundamental para los sistemas de visión artificial basados en la nube, ya que las interrupciones pueden provocar retrasos, ineficiencias y riesgos para la seguridad de las operaciones portuarias.

El futuro de la visión artificial en los puertos#

Según los informes, se prevé que el mercado mundial de puertos inteligentes crezca a una impresionante tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) del 24,16 % y alcance los 6100 millones de dólares en 2033. Este crecimiento pone de relieve el uso cada vez mayor de tecnologías avanzadas como la IA, la visión artificial y el internet de las cosas (IoT) en las operaciones portuarias modernas. A medida que los puertos se vuelvan más eficientes e inteligentes, es probable que la visión artificial desempeñe un papel fundamental en la automatización de tareas, la mejora de la seguridad y el aumento de la eficiencia operativa.

En combinación con tecnologías como IoT, blockchain y big data, se espera que la visión artificial permita desarrollar soluciones avanzadas y complejas basadas en IA, como el seguimiento de la carga en tiempo real y el mantenimiento predictivo de los equipos portuarios. Estas innovaciones agilizarán las operaciones portuarias y fomentarán la sostenibilidad al optimizar el consumo de energía y reducir las emisiones de carbono.

Conclusiones clave sobre los puertos inteligentes#

Al integrar la visión artificial en la gestión portuaria, podemos mejorar la seguridad, la eficiencia y la protección. Desde supervisar las actividades de los trabajadores hasta automatizar tareas complejas como la manipulación de la carga y la navegación de buques, las aplicaciones de visión artificial ofrecen una amplia variedad de usos y permiten abordar desafíos clave de la gestión portuaria.

La tendencia hacia la automatización y los procesos basados en IA pone de manifiesto el potencial de las soluciones de IA de visión. Al adoptar estas tecnologías avanzadas, los puertos pueden posicionarse como líderes de la industria marítima mundial y contribuir al crecimiento económico y a la sostenibilidad medioambiental.

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