Optimización del comercio marítimo con visión artificial en los puertos

Con más del 90 % de las mercancías transportadas por mar, los puertos son nodos esenciales del comercio mundial. Actúan como conectores vitales entre tierra y mar. Los puertos suelen gestionar envíos de carga valiosa, 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 en que operamos y gestionamos 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 incluir la inteligencia artificial (AI).

En particular, la visión artificial (CV), un subconjunto de la AI, está causando un gran impacto en las operaciones portuarias. La AI basada en visión permite que los sistemas informáticos vean y comprendan información visual en tiempo real. Al analizar imágenes y vídeos, los modelos de visión artificial como Ultralytics YOLO11 pueden identificar patrones, detectar objetos y seguir movimientos en tiempo real. La información obtenida del análisis de imágenes permite 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 programas de mantenimiento. Sus sistemas basados en AI emplean la supervisión de vídeo en directo para vigilar los barcos y los equipos portuarios, ayudando a los trabajadores del puerto a predecir cuándo es necesario realizar tareas de mantenimiento. La supervisión periódica mantiene los equipos operativos durante más tiempo y hace que las operaciones portuarias sean más fluidas y rápidas.

En este artículo, exploraremos 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, teniendo en cuenta sus perspectivas de futuro. ¡Empecemos!

La importancia de los puertos inteligentes#

Los puertos reciben diariamente enormes cantidades de mercancías y afrontan 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, existen costes relacionados con tardar demasiado en descargar la carga (demora), retener los contenedores demasiado tiempo después de la descarga (detención), almacenar las mercancías en el puerto durante más tiempo del previsto (gastos de almacenamiento) y llegar tarde con los barcos (tarifas por llegada tardía). Para evitar estas costosas penalizaciones, las empresas navieras procuran planificar cuidadosamente sus horarios, tiempos de viaje y actividades portuarias.

Para gestionar las operaciones portuarias y afrontar estos retos, las empresas navieras y las autoridades portuarias recurren cada vez más a soluciones automatizadas avanzadas impulsadas por AI. En lo que respecta a la visión artificial, los modelos de visión pueden entrenarse con grandes conjuntos de datos de imágenes y clips de vídeo de operaciones portuarias.

Los modelos entrenados pueden utilizarse para tareas como detectar y seguir contenedores de carga mientras se cargan y descargan. La visión artificial también puede ayudar a reforzar la seguridad portuaria mediante el seguimiento de los empleados que mueven contenedores de carga pesados.

Aplicaciones de la visión artificial en los puertos#

Ahora que hemos comprendido por qué las tecnologías de AI y visión artificial son importantes y valiosas en los puertos, veamos más de cerca 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 varias tareas de visión artificial, como la detección de objetos, que identifica y clasifica objetos en una imagen o vídeo, y el seguimiento de objetos, que supervisa el movimiento de estos objetos a lo largo del tiempo.

Estas tareas pueden utilizarse en varios 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 del puerto, como cascos y chalecos.

Fig. 1 Un ejemplo del uso de Ultralytics YOLOv8 para detectar PPE y garantizar el cumplimiento de la seguridad portuaria.

Del mismo modo, los sistemas portuarios inteligentes integrados con capacidades 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 prevenir accidentes.

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

Navegación y supervisión de barcos con AI 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 barco que contienen su identidad, ubicación, velocidad, etc.) y otros sensores avanzados pueden utilizarse para obtener información sobre la ubicación del barco. A partir de esta información, el sistema de AI puede trazar una ruta ideal para el barco, 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 con el fin de garantizar una navegación segura. Por ejemplo, el Gulf of Maine Research Institute de Portland utiliza sistemas de cámaras basados en AI para la navegación y la seguridad de los barcos. Las cámaras emplean visión artificial para detectar barcos, embarcaciones, boyas, personas y otros peligros marinos, incluso de noche o en condiciones de niebla. Al detectar los obstáculos en el mar, los operadores de los barcos pueden evitar accidentes y navegar con facilidad.

Fig. 2 AI en el ámbito marítimo: una cámara con visión artificial detectando objetos en el mar.

La digitalización portuaria facilita la gestión de la carga#

La gestión de la carga es una de las operaciones más complejas de los puertos debido a la participación 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 encuentren cerca de contenedores o equipos portuarios pesados para realizar tareas como leer etiquetas o inspeccionar daños.

Los sistemas de visión pueden ayudar a lograrlo reconociendo las etiquetas de los contenedores, escaneando su tamaño, tipo, peso, precintos y destinos, o detectando cualquier daño estructural. Un caso práctico interesante es el de la terminal de contenedores del Pireo (PCT), en Grecia. Este puerto utiliza cámaras integradas con AI basada en visión para comprobar si los precintos de los contenedores están intactos. El sistema captura imágenes de la parte frontal de cada contenedor durante la carga o descarga. A continuación, 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 notifica a las autoridades portuarias para que investiguen más a fondo.

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 una atención constante. El personal necesario para supervisar todo el entorno y las operaciones de un puerto es enorme. Incluso el puerto más pequeño del mundo, Depoe Bay, en Oregón, ocupa seis acres. La gran extensión y los contenedores apilados muy juntos hacen que resulte prácticamente imposible que las personas lo supervisen manualmente las 24 horas del día.

Mediante la visión artificial, las operaciones portuarias pueden supervisarse en múltiples puntos de acceso y cualquier entrada no autorizada puede detectarse al instante. 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 aquellos que no están autorizados. Como capa adicional de seguridad, los sistemas de reconocimiento facial también pueden utilizarse para verificar las identidades de los conductores y pasajeros que se encuentran dentro de los vehículos.

Fig. 4 Un 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 compuesto por drones autónomos, conectividad 5G y unas gafas de realidad aumentada (AR) para supervisar la seguridad del puerto. Los drones autónomos se utilizan para patrullar el puerto periódicamente, y la señal de vídeo se analiza mediante sistemas basados en visión a través de la red 5G. Los modelos de visión artificial buscan intrusiones o actividades sospechosas. Cuando se detecta algo fuera de lo normal, se generan alertas. Con las gafas de AR, el equipo de seguridad puede incluso observar la zona sobre la que se ha emitido la alerta para comprender la gravedad del incidente.

Detección de vertidos de petróleo con ayuda de la AI basada en 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 estos vertidos pueden no ser fácilmente visibles y parecer inofensivos, sus consecuencias medioambientales pueden ser graves.

Supervisar manualmente estos vertidos resulta especialmente difícil en grandes zonas portuarias. Para abordar este problema, las cámaras avanzadas de detección en el agua equipadas con software de visión artificial pueden ofrecer una solución eficaz. Al analizar las imágenes de vídeo, estos sistemas pueden detectar vertidos de petróleo en tiempo real, lo que permite responder y llevar a cabo tareas de limpieza rápidamente.

Fig. 5 Un 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. Equipados con 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 con vertidos concentrados, mejorando así la calidad del agua a lo largo de 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 diversas soluciones adaptadas a retos específicos. Estas son algunas de sus ventajas principales:

• Mejora de la logística marítima: La AI en las cadenas de suministro marítimas aporta un nuevo nivel de eficiencia operativa a la logística. Los sistemas basados en visión pueden utilizarse para supervisar el intercambio de mercancías entre rutas marítimas, servicios portuarios, operaciones de gestión de carga, etc.

• Toma de decisiones basada en datos: Con la información obtenida del análisis de imágenes y vídeos, la dirección del puerto puede tomar decisiones bien fundamentadas.

• Mejores previsiones de rutas: Los sistemas de AI basada en visión pueden analizar datos visuales, como imágenes en directo de puertos y barcos, para ayudar a los algoritmos de AI a sugerir 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 humana.

Aunque las soluciones de CV ofrecen numerosas ventajas, su implementación en los puertos presenta ciertos retos que deben tenerse en cuenta. Estas son algunas limitaciones importantes:

• Elevados costes iniciales: Implementar aplicaciones de visión artificial conforme a los estándares del sector en los puertos exige una inversión importante en hardware, conocimientos especializados en AI e infraestructura informática.

• Limitaciones medioambientales: Las condiciones meteorológicas variables, especialmente en las zonas costeras, como la lluvia y la niebla, pueden afectar a la calidad de las imágenes y los vídeos y provocar un rendimiento deficiente de los modelos de AI.

• Diversidad en los tamaños de los contenedores marítimos: Los contenedores marítimos varían en tamaño, color, etiqueta y forma, lo que dificulta su seguimiento para los sistemas basados en visión. Los modelos de visión artificial pueden requerir 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 causar retrasos, ineficiencias y riesgos de seguridad en las operaciones portuarias.

El futuro de la visión artificial en los puertos#

Según los informes, se prevé que el mercado mundial de los 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 manifiesto el uso cada vez mayor de tecnologías avanzadas como la AI, la visión artificial y el Internet de las cosas (IoT) en las operaciones portuarias modernas. A medida que los puertos sean 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.

Cuando se combina con tecnologías como IoT, blockchain y big data, se espera que la visión artificial permita soluciones avanzadas y complejas impulsadas por AI, como el seguimiento de la carga en tiempo real y el mantenimiento predictivo de los equipos portuarios. Estas innovaciones agilizarán las operaciones portuarias y promoverán la sostenibilidad al optimizar el uso de la energía y reducir las emisiones de carbono.

Conclusiones principales 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 gestión de la carga y la navegación de los buques, las aplicaciones de visión artificial pueden ofrecer una amplia variedad de usos y abordar retos críticos de la gestión portuaria.

La tendencia hacia la automatización y los procesos impulsados por AI pone de relieve el potencial de las soluciones de AI basada en 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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