Optimizando el comercio marítimo con visión artificial en puertos

Dado que más del 90% de las mercancías se transportan por mar, los puertos son centros esenciales para el comercio mundial. Actúan como conectores vitales entre la tierra y el mar. Los puertos suelen gestionar envíos de carga valiosos, como materias primas, productos manufacturados y bienes de consumo, lo que los convierte en piezas 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 impacto enorme en las operaciones portuarias. La visión artificial permite que los sistemas informáticos vean y comprendan la información visual en tiempo real. Al analizar imágenes y vídeos, los 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 unas 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 impulsados por IA utilizan monitorización por vídeo en directo para vigilar los barcos y el equipo portuario, ayudando a los trabajadores del puerto a predecir cuándo es necesario el mantenimiento. La monitorización regular mantiene el equipo funcionando 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 discutiremos las ventajas y desventajas de utilizar esta innovación en los puertos mientras consideramos sus perspectivas de futuro. ¡Empecemos!

Link to this sectionLa importancia de los puertos inteligentes#

Los puertos reciben cantidades masivas 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 del tiempo. Incluso un retraso de una hora puede resultar costoso para las compañías navieras.

Por ejemplo, existen costes relacionados con tardar demasiado en descargar la carga (demoras), retener los contenedores demasiado tiempo después de la descarga (detención), almacenar mercancías en el puerto durante tiempo extra (gastos de almacenamiento) y llegar tarde con sus barcos (tasas por llegada tardía). Para evitar estas costosas penalizaciones, las compañías navieras pretenden planificar cuidadosamente sus horarios, tiempos de viaje y actividades portuarias.

Para gestionar las operaciones portuarias mientras abordan estos desafíos, las compañías navieras y las autoridades portuarias recurren cada vez más a soluciones automatizadas avanzadas impulsadas por IA. Con respecto a la visión artificial, los modelos de visión pueden entrenarse con vastos conjuntos de datos de imágenes y clips de vídeo de operaciones portuarias.

Los modelos entrenados pueden utilizarse para tareas como detectar y realizar un seguimiento de los 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 del puerto que mueven contenedores de carga pesada.

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

Ahora que hemos entendido 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 diversas 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 pueden utilizarse 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 del uso de Ultralytics YOLOv8 para detectar EPI para el cumplimiento de la seguridad portuaria.

Del mismo modo, los sistemas de puerto inteligente que se han integrado con capacidades de visión artificial como el seguimiento de objetos también pueden utilizarse para monitorizar las ubicaciones de los trabajadores y realizar un seguimiento de sus movimientos en tiempo real para detectar peligros y prevenir accidentes.

Al analizar grabaciones de vídeo en directo, los modelos de visión pueden identificar peligros potenciales, 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, 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 el paradero del barco. Basándose en esta información, el sistema de IA puede trazar una ruta ideal para el barco con menos congestión y eficiencia de combustible. Esta información también permite a la tripulación preparar el puerto para operaciones como la carga y descarga sin tiempo de espera.

Las técnicas de visión artificial como la detección de objetos pueden ser utilizadas por las autoridades portuarias para detectar y realizar un seguimiento de objetos en el mar para una navegación segura. Por ejemplo, el Gulf of Maine Research Institute en Portland utiliza sistemas de cámaras basados en IA para la navegación y seguridad de los barcos. Las cámaras utilizan visión artificial para detectar barcos, embarcaciones, boyas, personas y otros riesgos 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 fácilmente.

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

Link to this sectionLa manipulación de carga se vuelve más fácil gracias a la digitalización portuaria#

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

Los sistemas de visión pueden ayudar a lograr esto reconociendo etiquetas en los contenedores, escaneando su tamaño, tipo, peso, precintos y destinos, o detectando cualquier daño estructural. Un caso de estudio interesante de esto es la Terminal de Contenedores del Pireo (PCT) en Grecia. Este puerto utiliza cámaras integradas con visión artificial para comprobar si los precintos de los contenedores están intactos. El sistema captura imágenes de la parte frontal de cada contenedor mientras se carga o descarga. Luego, 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, notificando 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 monitorizar todo el paisaje 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 muy apilados hacen que sea prácticamente imposible para los humanos monitorizarlo manualmente durante las 24 horas del día.

Utilizando visión artificial, las operaciones portuarias pueden ser monitorizadas en múltiples puntos de acceso, y cualquier entrada no autorizada puede ser detectada al instante. La tecnología de reconocimiento óptico de caracteres (OCR) y reconocimiento automático de matrículas (ANPR) puede leer las matrículas de los vehículos que entran y salen de los puertos para detectar cualquier vehículo no autorizado. Para una capa adicional de seguridad, los sistemas de reconocimiento facial también pueden utilizarse para verificar las identidades de los conductores y pasajeros 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 que comprende drones autónomos, conectividad 5G y un casco de realidad aumentada (RA) para monitorizar la seguridad del puerto. Se utilizan drones autónomos para patrullar el puerto de forma regular, y la señal de vídeo se analiza utilizando sistemas basados en visión a través de la red 5G. Los modelos de visión artificial buscan cualquier intrusión o actividad sospechosa. Cuando se detecta algo fuera de lo común, se generan alertas. Utilizando 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 derrames de petróleo con la ayuda de la IA de visión#

Los derrames de petróleo representan una amenaza medioambiental significativa, especialmente durante las operaciones de carga y descarga en los puertos. Los estudios indican que aproximadamente el 29% de los derrames de petróleo de pequeña y mediana escala (7 - 700 toneladas) ocurren durante estas actividades. Aunque estos derrames pueden no ser fácilmente visibles y parecer inofensivos, sus consecuencias medioambientales pueden ser graves.

Monitorizar manualmente tales derrames es particularmente desafiante en grandes áreas portuarias. Para abordar este problema, las cámaras avanzadas con detección de agua equipadas con software de visión artificial pueden proporcionar una solución eficaz. Al analizar las grabaciones de vídeo, estos sistemas pueden detectar derrames de petróleo en tiempo real, permitiendo respuestas rápidas y esfuerzos de limpieza.

Fig 5. Un ejemplo de puerto inteligente: Detección de derrames 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 derrames de petróleo. Drones controlados remotamente monitorizan las áreas de agua circundantes. Equipados con capacidades de visión artificial, estos drones pueden detectar derrames de petróleo en áreas portuarias cercanas. Esto permite a las autoridades portuarias identificar y abordar las áreas de derrame concentradas rápidamente, 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#

Adoptar 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 en las cadenas de suministro está aportando un nuevo nivel de eficiencia operativa a la logística. Los sistemas basados en visión pueden utilizarse para monitorizar el intercambio de mercancías entre rutas marítimas, servicios portuarios, manipulación de carga, etc.

• Toma de decisiones basada en datos: Con información del análisis de imágenes y vídeo, la gestión portuaria puede tomar decisiones bien fundamentadas.

• Mejor pronóstico de rutas: Los sistemas de IA de visión pueden analizar datos visuales, como grabaciones 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 monitorización de embarcaciones, la clasificación de carga y el seguimiento de barcos a través de la 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 tiene ciertos desafíos a considerar. Aquí tienes algunas limitaciones a tener en cuenta:

• Altos costes iniciales: Implementar aplicaciones de visión artificial estándar en la industria en los puertos exige una inversión significativa en hardware, experiencia en IA e infraestructura computacional.

• Restricciones medioambientales: Las condiciones meteorológicas inconsistentes, especialmente en las zonas costeras, como la lluvia y la niebla, pueden afectar la calidad de las imágenes y 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 los hace desafiantes para que los sistemas basados en visión realicen un seguimiento. Los modelos de visión artificial pueden requerir entrenamiento adicional para manejar tal diversidad.

• Conexiones de red inconsistentes: Una conexión de red estable es clave 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.

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) del 24,16%, alcanzando los 6100 millones de dólares para 2033. Este crecimiento destaca 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 se vuelven más eficientes e inteligentes, la visión artificial probablemente desempeñará un papel crítico 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 equipos portuarios. Estas innovaciones agilizarán 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 vigilancia. Desde la monitorización de las actividades de los trabajadores hasta la automatización de tareas complejas como la manipulación de carga y la navegación de embarcaciones, 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 de visión. Al adoptar estas tecnologías avanzadas, los puertos pueden posicionarse como líderes en la industria marítima global, contribuyendo al crecimiento económico y a la sostenibilidad medioambiental.

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