Mapeando o futuro do caminhão autônomo

Autonomous vehicle (AV) technology has the potential to transform how people and goods move through the world. Personal autonomous cars get most of the media attention, but long-haul trucks actually offer one of the most appealing use cases for full self-driving vehicles. A critical factor is the ability of AV providers and fleet operators to identify the most appropriate routes on which to trial and ultimately operate their autonomous commercial vehicles.

In early 2022, BCG collaborated with Kodiak, one of the leading players in autonomous trucking, to identify the most promising routes between major metropolitan areas (MAs) in the continental United States. BCG’s data analytics group BCG GAMMA developed an interactive dashboard that applies a prioritization algorithm to define optimal routes according to filters chosen by the user.

In this article, we explain how Kodiak used the tool to validate strategic decisions and guide its expansion plans. We also invite readers to experiment with the tool to generate custom maps of ranked routes well-suited for autonomous trucking.

The Business Benefits and Technical Advantages of Autonomous Trucks

A key aspect of the artificial intelligence (AI) technology behind autonomous vehicles is that it tends to have an easier time handling traffic situations that occur frequently. This makes it well-suited for interstate highways, which are built to the same general standards and typically have fewer obstacles and hazards, such as pedestrians, bicyclists, and children at play that could befuddle an AV navigating an urban or suburban street. Autonomous vehicles also tend to perform better on highways due to the fact that the other vehicles around them are moving in the same direction and within a narrow band of speeds, with oncoming traffic separated by a clearly defined median barrier.

For these reasons, solving the technical hurdles for autonomous trucks could be easier than for passenger cars or taxis—with human-driven trucks handling the first and last miles of the journey on surface streets.

Autonomous trucks also hold the potential to solve one of the biggest problems plaguing the trucking industry today—a massive labor shortage. In 2021, the American Trucking Associations estimated that the industry faced a historic shortfall of 80,000 drivers, with expectations that the shortage could exceed 160,000 drivers by 2030 given current driver demographics and expected growth in freight volumes. The Financial Times Relata que a situação é a mesma na Europa, onde em 2021 a UE enfrentou uma escassez de 400.000 drivers de veículos pesados, enquanto os veículos de operação de transporte de caminhões, enquanto os veículos de operação de um estudo de transmissão, enquanto os veículos autônomos podem eventualmente levar a que as perdas de emprego são as respostas do que o trabalho de operação do transporte de que o transporte de ativos do transporte dos EUA, por meio de um departamento de transporte, que podem ser levados a preços do trabalho, para que os veículos de operação do transporte de que o transporte de veículos de transporte do que os usuários podem eventualmente levar a que o trabalho de operação do transporte de veículos autônomos. Primeiro e último milhas de rotas. Os empregos de caminhão de longo curso, em particular, são desafiadores para preencher, já que muitos motoristas relutam em estar longe de casa em empregos que geralmente envolvem estar na estrada por três a seis semanas por vez. Os motoristas que lidam com rotas de primeira milha e última milha em caminhões autônomos podem funcionar perto de casa, o que poderia facilitar a contratação de empresas de caminhões e retenção da equipe de que precisam. As tecnologias de direção autônoma podem reduzir o custo total de propriedade (TCO) de caminhões de longo curso em mais de 30% por meio de economia de trabalho e ganhos de eficiência de direção. Como os caminhões não precisariam mais ficar ociosos enquanto seus motoristas descansam devido a limites de turno, a utilização de veículos pode mais que o dobro, aumentando drasticamente a produtividade. (Veja o Anexo 1.)

According to a US Department of Transportation study, while autonomous vehicles could eventually lead to job losses in the trucking industry, human drivers will still be needed for the foreseeable future to operate trucks on the first and last miles of routes. Long-haul trucking jobs in particular are challenging to fill since many drivers are reluctant to be away from home on jobs that often involve being on the road for three to six weeks at a time. Drivers handling first-mile and last-mile routes in autonomous trucks could work close to home, which could make it easier for trucking companies to hire and retain the staff they need.

The financial case for autonomous trucking is also compelling. Autonomous driving technologies could reduce the total cost of ownership (TCO) of long-haul trucking by more than 30% through labor savings and driving efficiency gains. Because trucks would no longer have to sit idle while their drivers rest due to shift limits, vehicle utilization could more than double, dramatically increasing productivity. (See Exhibit 1.)

Recognizing the strong business case for self-driving trucks, a number of autonomous driving companies—including Aurora, Einride, Embark, Kodiak, Plus, Torc, TuSimple, and Waymo—have been building the technology to bring solutions to market while forging partnerships with (or in the case of Torc, being acquired by) OEM trucking companies and fleet operators.

AV companies are starting pilot programs to put autonomous trucks on highways. So far, these self-driving vehicles mostly have a “safety driver” behind the wheel, ready to take control at a moment’s notice if the AI needs help. As they look to expand their roadway networks beyond the pilot phase, companies need to identify which trucking hubs are best suited to AV fleets and determine which point-to-point routes and multi-hop corridors should be prioritized.

Filtering and Prioritizing Autonomous Trucking Routes

Kodiak, headquartered in Mountain View, California, set up its commercial operations hub in Texas—where the warm weather, dense freight volume, friendly legislative environment, and lengthy limited-access highway shipping corridors are all conducive to autonomous trucking operations. ¹ 1 A Reuters descreve o ambiente regulatório para veículos autônomos no Texas como sendo "altamente permissivo" para testes e implantação com "regras e supervisão mínimas". ("Como o Texas de roda livre se tornou a terra prometida da indústria de caminhões autônomos" (17 de junho de 2022)). A Kodiak opera seus veículos em 10 estados, tanto em execuções de teste quanto carregando carga de clientes entre a sede de Dallas e quatro outras cidades: Houston, Austin, Oklahoma City e Atlanta. Recentemente, Kodiak completou uma corrida piloto de costa a costa entre San Francisco e Jacksonville, Flórida. ² 2 Kodiak, “Kodiak Robotics nomeia 10 Roads Express como parceiro; expande o serviço de frete autônomo para a Flórida” (26 de julho de 2022). A empresa acredita que sua técnica proprietária de mapeamento "esparsa", que omite informações estranhas para se concentrar em atributos geométricos, topológicos e semânticos essenciais, podem ajudar a empresa a se escalar rapidamente e é um forte diferenciador competitivo e Kows. Promentando possíveis rotas de caminhões autônomos entre as principais áreas metropolitanas nos Estados Unidos continentais. Finalmente, estabelecemos cinco critérios principais para avaliar essas rotas. (Veja o Anexo 2.)

BCG GAMMA and Kodiak worked together to identify the most promising potential autonomous trucking routes between major metropolitan areas in the continental United States. We ultimately settled on five main criteria for evaluating such routes. (See Exhibit 2.)

Distância. Agrupamos rotas em quatro categorias de distância: 200 a 350 milhas, 350 a 600 milhas, 600 a 1.200 milhas e 1.200 + milhas. A categoria mais curta representa o número de milhas que uma empresa de caminhões AV poderia lidar agora com um motorista de segurança limitado por turnos no veículo. As categorias mais longas (especialmente as categorias de mais de 600 milhas) representam rotas futuras sem motorista que um motorista humano não pôde cobrir em uma única mudança.

Legislação AV. Adicionamos uma segmentação relacionada à legislação para rotas, para poder filtrar da lista de todas as rotas em potencial aquelas que poderiam ser categorizadas como "prontas sem motorista" ou "testes prontos e acima" de acordo com as leis de AV em nível estadual em origem e destino.

Weather. Classificamos o MAS com base se estavam no “cinto de sol” para explicar o fato de que a tecnologia AV atual tem mais facilidade em navegar áreas onde o gelo e a neve raramente afetam as condições de viagem. ³ 3 BCG e Kodiak aplicaram a classificação definida pelo Rice University Institute for Urban Research para definir a zona do cinturão solar como cobrindo essas áreas ao sul de 36,5 graus de latitude. As rotas foram classificadas como "cinto solar" se a origem e o destino mas estivessem no cinto do sol e como "não o cinto do sol" se a origem ou o destino estivesse fora do cinto do sol.

Densidade de frete. Esta pesquisa, um esforço conjunto do Bureau of Transportation Statistics dos EUA, do Departamento de Transportes dos EUA e do Censo dos EUA, é realizado a cada cinco anos como parte do censo econômico. We leveraged the 2017 Commodity Flow Survey (CFS) for data on the round-trip freight volume transported by trucks between MA pairs. This survey, a joint effort of the US Bureau of Transportation Statistics, the US Department of Transportation, and the US Census Bureau, is conducted every five years as part of the Economic Census.

densidade de paradas de caminhão e armazéns. calculamos a densidade de paradas de caminhão e armazéns perto de rodovias dentro de cada MA. Isso é importante para as empresas de AV, pois desenvolvem planos de longo prazo para uma rede de rota, porque mesmo quando caminhões completamente autônomos são implantados nas rodovias, eles ainda precisam parar em waypoints próximos às rodovias para que os motoristas possam completar os últimos quilômetros da rota fora da estrada para seus destinos. De fato, a Kodiak anunciou recentemente uma parceria com a Travel Center Operator Pilot Co. para colaborar no desenvolvimento de serviços de caminhões autônomos nos centros de viagens Pilot e Flying J em toda a América do Norte. As empresas começarão desenvolvendo um caminhão autônomo na região de Atlanta, onde os veículos poderiam ter espaços designados especiais para captar e deixar cargas, transferir dados e passar por inspeção, manutenção e reabastecimento. ⁴ 4 Tópicos de transporte, “Pilot, Kodiak Partner on Autonomous Truck Services” (August 23, 2022).

Nosso algoritmo de priorização calcula rotas ideais com base na densidade de frete e na densidade de paradas de caminhão e armazéns. Rotas com maior densidade desses fatores recebem uma classificação mais alta. Os usuários podem aplicar sobreposições de mapas - como uma legislação de distância, clima e AV - para mostrar os resultados da rota que atendem a esses critérios. Para uma das sobreposições, capturamos informações de congestionamento nas áreas metropolitanas usando dados sobre atrasos no tráfego de rodovias do Texas A&M Transportation Institute, adicionando uma consideração adicional para os operadores de frota. Clique abaixo para começar. (Para obter detalhes sobre as opções de ferramentas, consulte a barra lateral.)

Take Our Route Finder Dashboard for a Spin

Use the tool’s interactive dashboard to generate a list of potential AV trucking routes based on your filter selections. Click below to get started. (For details on tool options, see the sidebar.)

Tool Findings Help Guide Decisions for Kodiak

Por rotas de classificação com base nas pontuações geradas pelo algoritmo de priorização, a ferramenta fornece informações interessantes. No caso de Kodiak, o painel ajudou a empresa a validar sua decisão de fazer com que Dallas/Fort valha sua base inicial de operações comerciais. (Veja o Anexo 3.) A ferramenta mostrou que Dallas/Fort Worth tem o maior volume de caminhões de classe 8 do país. Muitas das rotas de classificação mais altas identificadas pelo painel tinham o Texas como um ponto final, incluindo rotas intra-texas, como Dallas/Fort Worth, para Houston, Austin e San Antonio, bem como as rotas interestaduais, incluindo o Future Worth, como o Future Worth e o Los Angeles. Hub de caminhão com base nas pontuações para rotas originárias ou terminando lá, bem como nas ligações que ele fornece a outros hubs importantes ao longo da costa leste.

The tool also confirmed Kodiak’s belief that Atlanta has strong potential to serve as a future autonomous trucking hub based on scores for routes originating or ending there, as well as the linkages it provides to other important hubs along the eastern seaboard.

Focando nossa análise em rotas de cinto solar de 200 a 350 milhas de comprimento (independentemente da legislação AV ou congestionamento), Dallas/Fort Worth - Houston emerge como a principal rota prioritária, com dallas/fortium -austrina. Olhando mais fundo no ranking, vemos Dallas/Fort Worth como um ponto final na quarta rota classificada, conectando -se a San Antonio, Texas. Existem também alguns grupos de rotas geográficas na Flórida e fora de Atlanta entre as outras dez principais rotas nesta categoria. (Consulte Anexo 4.)

Desbloqueando todo o potencial do AVS em rotas mais longas

Olhando para o futuro, um dos melhores casos de negócios para caminhões autônomos envolve a capacidade dos veículos de melhorar drasticamente a utilização de ativos e operar em rotas que os motoristas humanos não podem concluir em um único dia. Atualmente, as regras da Administração Federal de Segurança da Transportadora Motora especificam que um motorista de caminhão de longo curso nos EUA só pode dirigir por 11 horas (e trabalhar por 14 horas consecutivas depois de entrar em serviço) antes de parar e descansar por pelo menos 10 horas consecutivas de folga. As regras da Comissão Europeia sobre mobilidade e transporte são ainda mais rigorosos, com os motoristas normalmente tapados a um máximo de 9 horas de condução por dia e 90 horas no total dentro de um período de 14 dias. Olhando para todas as rotas entre 600 e 1.200 milhas, o painel mostra que as três principais rotas mais promissoras do cinturão solar, independentemente da legislação ou congestionamento, operam em Atlanta (Atlanta - Dallas/Fort Worth, Atlanta - Miami e Atlanta - Houston). Rotas adicionais nas dez principais conexões de destaque com hubs críticos de distribuição intranacional (Dallas/Fort-Worth e Atlanta), cidades portuárias internacionais (Miami e Houston) e cidades de fronteira (Laredo e El Paso). O congestionamento pode ser uma preocupação com vários desses hubs, mas todos fornecem uma alta densidade de paradas de caminhões e armazéns para apoiar operações autônomas de caminhões. (Consulte Anexo 5.)

Longer routes that exceed hourly restrictions for human drivers are going to be most relevant for autonomous trucks. Looking at all routes between 600 and 1,200 miles, the dashboard shows that the top three most promising Sun Belt routes regardless of AV legislation or congestion operate through Atlanta (Atlanta–Dallas/Fort Worth, Atlanta–Miami, and Atlanta–Houston). Additional routes in the top ten highlight connections with critical intranational distribution hubs (Dallas/Fort-Worth and Atlanta), international port cities (Miami and Houston), and border cities (Laredo and El Paso). Congestion may be a concern with several of these hubs, but all provide a high density of truck stops and warehouses to support autonomous trucking operations. (See Exhibit 5.)

Além de dirigir mais do que os humanos podem dirigir sem precisar parar e descansar, um caminhão autônomo teoricamente pode operar o tempo todo - exceto para paradas essenciais quando os motoristas humanos entrariam para ajudar na manutenção, reabastecimento e carregamento e descarregamento. Assim, os caminhões AV não apenas permitiriam que os gerentes de frota reduzissem os custos de mão -de -obra e entregassem mercadorias mais rapidamente, mas também permitiriam que as empresas alcançassem muito mais milhas de frete de tonelagem bruta com a mesma frota ou potencialmente menos caminhões. o país.

Indeed, Kodiak has already demonstrated the potential for autonomous trucks to improve utilization by running them on the Dallas to Atlanta route through a partnership with U.S. Xpress, one of the largest truckload carriers in the country. ⁵ 5 Kodiak, “Kodiak Robotics e U.S. Xpress anunciam parceria; operações de frete autônomo contínuas piloto entre Dallas-Fort Worth e Atlanta” (7 de abril de 2022). Nas corridas de teste, um caminhão Kodiak usando a tecnologia autônoma de direção rodoviária, juntamente com motoristas de segurança humana, dirigiu 6.350 milhas e entregou oito cargas comerciais em menos de seis dias. Isso representou a utilização de caminhões mais do que o dobro do de um caminhão manual típico controlado por um motorista humano após regras obrigatórias de quebra de repouso. Os motoristas humanos provavelmente se concentrarão em lidar com os primeiros e os últimos quilômetros da rota. Isso permitirá que os motoristas cheguem em casa todas as noites, o que deve ajudar bastante a facilitar a retenção de motoristas atuais e recrutar novos. Estudos projetam que os caminhões autônomos oferecerão grandes benefícios, principalmente em termos de escassez de mão-de-obra e reduzir o custo total de propriedade para os operadores de frota de longo curso. Ferramentas como o painel Gamma BCG podem ajudar os jogadores a identificar as principais rotas de caminhões AV para priorizar - tanto na fase piloto atual quanto para levar a indústria a escalar - para capitalizar totalmente a promessa e o potencial do transporte autônomo.

Exploring Potential Opportunities and Benefits of Autonomous Trucking

While autonomous trucks will not completely replace human drivers anytime soon, they do promise to ease the labor shortage by taking on the grueling job of transporting freight long distances on interstate highways. Human drivers will most likely focus on handling the first and last miles of the route. This will allow drivers to get home every night, which should go a long way toward making it easier to retain current drivers and recruit new ones.

Autonomous vehicle technology has been the subject of much research over the past decade. Studies project that autonomous trucks will offer major benefits, particularly in terms of solving labor shortages and reducing total cost of ownership for long-haul fleet operators.

To realize these benefits and get the most value from AV trucks, it makes sense for companies to start planning which routes make the most sense for expanding their operations. Tools like the BCG GAMMA dashboard can help players identify the top AV trucking routes to prioritize—both in the current pilot phase and when taking the industry to scale—to capitalize fully on the promise and potential of autonomous trucking.