Optimizando el comercio marítimo con visión artificial en los puertos

Dado que más del 90% de las mercancías se transportan por mar, los puertos son centros esenciales para el comercio mundial. Sirven como conectores vitales entre la tierra y el mar. Los puertos suelen gestionar valiosos envíos de carga, como materias primas, productos manufacturados y bienes de consumo, lo que los convierte en una pieza clave de la cadena de suministro internacional.

A lo largo de los años, las tecnologías de vanguardia han cambiado la forma en que operamos y gestionamos los puertos en todo el mundo. Estas innovaciones han hecho que la gestión portuaria sea más rápida, segura y fiable. Las innovaciones recientes en los puertos suelen involucrar inteligencia artificial (IA).

En particular, la visión artificial (CV), un subconjunto de la IA, está teniendo un gran impacto en las operaciones portuarias. La IA visual hace posible que los sistemas informáticos vean y comprendan información visual en tiempo real. Mediante el análisis de imágenes y vídeos, modelos de visión artificial como Ultralytics YOLO11 pueden identificar patrones, detectar objetos y realizar un seguimiento de los movimientos en tiempo real. Los conocimientos derivados del análisis de imágenes permiten operaciones más eficientes y precisas, lo que ofrece un gran potencial en la gestión portuaria.

Por ejemplo, el puerto de Róterdam, el puerto marítimo más grande de Europa, utiliza sistemas de visión artificial para optimizar los programas de mantenimiento. Sus sistemas basados en IA utilizan videovigilancia en directo para supervisar los barcos y los equipos portuarios, ayudando a los trabajadores del puerto a predecir cuándo es necesario realizar tareas de mantenimiento. La monitorización periódica mantiene los equipos en funcionamiento 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, al tiempo que consideramos sus perspectivas de futuro. ¡Empecemos!

Link to this sectionLa importancia de los puertos inteligentes#

Los puertos reciben cantidades ingentes de mercancías a diario y se enfrentan a desafíos como mantener la eficiencia de las operaciones, garantizar la seguridad de los trabajadores, reducir los atascos y lidiar con las inclemencias meteorológicas. Incluso un retraso de una hora puede resultar costoso para las navieras.

Por ejemplo, existen costes relacionados con el tiempo excesivo empleado en la descarga de la carga (demoras), la retención de contenedores durante demasiado tiempo tras la descarga (detenciones), el almacenamiento de mercancías en el puerto durante un tiempo adicional (gastos de almacenamiento) y la llegada tarde de los barcos (gastos 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 al mismo tiempo que se abordan estos desafíos, las empresas navieras y las autoridades portuarias recurren cada vez más a soluciones automatizadas avanzadas impulsadas por IA. En lo que respecta a la visión artificial, los modelos de visión se pueden entrenar con vastos conjuntos de datos de imágenes y videoclips de operaciones portuarias.

Los modelos entrenados se pueden utilizar para tareas como detectar y rastrear contenedores de carga mientras se cargan y descargan. La visión artificial también puede ayudar a reforzar la seguridad portuaria al seguir a los empleados del puerto que mueven contenedores de carga pesada.

Link to this sectionAplicaciones de la visión artificial en los puertos#

Ahora que entendemos 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 se puede utilizar la visión artificial.

Link to this sectionUso de la visión artificial para mantener la seguridad portuaria#

Los modelos de visión artificial, como Ultralytics YOLO11 y Ultralytics YOLOv8, pueden realizar un seguimiento de los trabajadores y garantizar el cumplimiento de los protocolos de seguridad. ¿Cómo funciona esto? 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 monitoriza el movimiento de estos objetos a lo largo del tiempo.

Estas tareas se pueden utilizar en diversos casos de uso de seguridad laboral. Un buen ejemplo es el uso de la detección de objetos para detectar equipos de protección individual (EPI) en los empleados del puerto, como cascos y chalecos.

Fig 1. Un ejemplo de uso de Ultralytics YOLOv8 para detectar EPI para el cumplimiento de la seguridad portuaria.

Del mismo modo, los sistemas de puertos inteligentes que se han integrado con capacidades de visión artificial, como el seguimiento de objetos, también pueden utilizarse para monitorizar la ubicación de los trabajadores y seguir sus movimientos en tiempo real para detectar peligros y prevenir accidentes.

Mediante el análisis de 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.

Link to this sectionNavegación y monitorización de barcos 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, las transmisiones del Sistema de Identificación Automática (AIS, por sus siglas en inglés) (señales del barco que contienen su identidad, ubicación, velocidad, etc.) y otros sensores avanzados pueden utilizarse para obtener información sobre el paradero del barco. Basándose en estos conocimientos, el sistema de IA puede trazar una ruta ideal para el barco con menos congestión y mayor eficiencia de combustible. Estos conocimientos también permiten a la tripulación preparar el puerto para operaciones como la carga y descarga sin tiempo de espera.

Las autoridades portuarias pueden utilizar técnicas de visión artificial, como la detección de objetos, para detectar y rastrear objetos en el mar para una navegación segura. Por ejemplo, el Instituto de Investigación del Golfo de Maine en Portland utiliza sistemas de cámaras basados en IA para la navegación y la seguridad de los barcos. Las cámaras utilizan 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 barcos pueden evitar accidentes y navegar fácilmente.

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

Link to this sectionLa digitalización portuaria facilita 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 se pueden evitar reduciendo la necesidad de que los trabajadores estén cerca de los contenedores o de los equipos portuarios pesados para tareas como la lectura de etiquetas o la inspección en busca de daños.

Los sistemas de visión pueden ayudar a lograr esto reconociendo las etiquetas de los contenedores, escaneando su tamaño, tipo, peso, precintos y destinos, o detectando cualquier daño estructural. Un estudio de caso interesante es la Terminal de Contenedores del Pireo (PCT) de Grecia. Este puerto utiliza cámaras integradas con IA visual para comprobar si los precintos de los contenedores están intactos. El sistema captura imágenes de la parte delantera de cada contenedor durante la carga o descarga. A continuación, se utiliza la detección de objetos en las imágenes para localizar los precintos en 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.

Link to this sectionVigilancia y control de acceso en puertos inteligentes#

Las tareas de seguridad y vigilancia en los puertos requieren una atención constante. La mano de obra necesaria para controlar todo el entorno y las operaciones de un puerto es enorme. Incluso el puerto más pequeño del mundo, Depoe Bay en Oregón, cubre seis acres. El vasto espacio y los contenedores estrechamente apilados hacen que sea prácticamente imposible para los seres humanos supervisarlo manualmente durante todo el día.

Utilizando 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 vehículos no autorizados. Para una capa adicional de seguridad, también se pueden utilizar sistemas de reconocimiento facial para verificar la identidad de los conductores y pasajeros dentro de los vehículos.

Fig 4. Un ejemplo de uso de visión artificial para leer la matrícula de un coche.

Por ejemplo, el Puerto de Valencia en España utiliza un sistema de visión artificial que comprende drones autónomos, conectividad 5G y un casco de realidad aumentada (RA) para controlar la seguridad del puerto. Se utilizan drones autónomos para patrullar el puerto de forma regular, 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 común, se generan alertas. Con el casco de RA, el equipo de seguridad puede incluso echar un vistazo a la zona de la alerta para comprender la gravedad del incidente.

Link to this sectionDetección de vertidos de petróleo con la ayuda de la IA visual#

Los vertidos de petróleo suponen una amenaza medioambiental importante, especialmente durante las operaciones de carga y descarga en los puertos. Los estudios indican que aproximadamente el 29% de los vertidos de petróleo a pequeña y mediana escala (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.

La monitorización manual de dichos vertidos es especialmente difícil en zonas portuarias grandes. Para abordar este problema, las cámaras avanzadas con sensores de agua equipadas con software de visión artificial pueden ofrecer una solución eficaz. Mediante el análisis de imágenes de vídeo, estos sistemas pueden detectar vertidos de petróleo en tiempo real, permitiendo respuestas rápidas y esfuerzos de limpieza.

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 controlados por control remoto 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 las zonas de vertido concentradas con rapidez, mejorando así la calidad del agua a lo largo de las costas.

Link to this sectionBeneficios 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 desafíos únicos. Aquí tienes un rápido vistazo a algunos de estos beneficios:

• Mejora de la logística marítima: La IA en el ámbito marítimo y en las cadenas de suministro está aportando un nuevo nivel de eficiencia operativa a la logística. Los sistemas basados en visión pueden utilizarse para controlar el intercambio de mercancías entre rutas de navegación, servicios portuarios, manipulación de carga, etc.

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

• Mejor previsión de rutas: Los sistemas de IA visual pueden analizar datos visuales, como imágenes en directo de puertos y barcos, para ayudar a los algoritmos de IA a sugerir rutas optimizadas.

• Reducción de los costes laborales: Al automatizar tareas como la vigilancia de buques, la clasificación de 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 plantea ciertos desafíos que hay que tener en cuenta. Aquí tienes algunas limitaciones a considerar:

• Altos costes iniciales: La implementación de aplicaciones de visión artificial estándar del sector en los puertos exige una inversión importante en hardware, experiencia en IA e infraestructura computacional.

• Limitaciones medioambientales: Las condiciones meteorológicas inconstantes, 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 bajo rendimiento del modelo de IA.

• Diversidad en los tamaños de los contenedores de carga: Los contenedores de carga varían en tamaño, color, etiqueta y forma, lo que dificulta su seguimiento por parte de los sistemas basados en visión. Los modelos de visión artificial pueden requerir formación adicional para manejar tal diversidad.

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

Link to this sectionEl futuro de la visión artificial en los puertos#

Según los informes, se proyecta que el mercado global de puertos inteligentes crezca a una impresionante tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR, por sus siglas en inglés) del 24,16%, alcanzando los 6100 millones de dólares en 2033. Este crecimiento pone de relieve el uso creciente 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 sean más eficientes e inteligentes, la visión artificial desempeñará probablemente 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 IA, como el seguimiento de carga en tiempo real y el mantenimiento predictivo de los equipos portuarios. Estas innovaciones optimizarán las operaciones portuarias y promoverán la sostenibilidad mediante la optimización del uso de energía y la reducción de las emisiones de carbono.

Link to this sectionConclusiones clave sobre los puertos inteligentes#

Al integrar la visión artificial en la gestión portuaria, podemos mejorar la seguridad, la eficiencia y la protección. Desde la monitorización de las actividades de los trabajadores hasta la automatización de tareas complejas como la manipulación de carga y la navegación de buques, las aplicaciones de visión artificial pueden ofrecer una amplia gama de aplicaciones y abordar desafíos críticos en la gestión portuaria.

La tendencia hacia la automatización y los procesos impulsados por IA arroja luz sobre el potencial de las soluciones de IA visual. Al adoptar estas tecnologías avanzadas, los puertos pueden posicionarse como líderes en la industria marítima mundial, contribuyendo al crecimiento económico y a la sostenibilidad medioambiental.

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