Водителей просят выйти
Промышленные беспилотники доказывают свою эффективность на полях и в карьерах
«На самом деле, беспилотный комбайн и представленная нами технология не просто дань моде, — говорят представители крупнейшей российской компании по производству сельскохозяйственной техники “Ростсельмаш”, комментируя завершение очередных испытаний автоматизированного зерноуборочного комплекса. — Одна из причин — кадровый голод: уже сегодня на новую машину (ценой в среднем под 40 миллионов рублей) найти водителя на селе все сложнее, и в перспективе ситуация вряд ли улучшится».
Впрочем, немаловажным доводом в пользу роботизации оборудования становится и экономия. А она тем больше, чем дороже техника, на которую устанавливается беспилотная система. Например, как уверяют разработчики и изготовители цифрового оборудования, затраты на автоматизацию 130-тонного самосвала, занятого в горнодобывающей отрасли, «отбиваются» в течение года.
До последнего зернышка
Беспилотная агромашина, испытания которой ведутся на полях Ростовской области, — часть инновационного проекта «Автономная ферма», разработанного в «Ростсельмаше». Как пояснили на предприятии, проект направлен на массовое использование беспилотных технологий на базе высокоточной навигации в сельском хозяйстве. «Наша компания разрабатывает не конкретную машину, а технологии, которые позволяют автоматизировать наиболее востребованные задачи для аграриев, фактически оказывать “цифровую” поддержку оператору зерно- и кормоуборочного комбайна, трактора и так далее: совершенствуются системы автовождения на базе высокоточной навигации, специалисты с применением технологий машинного зрения учат машины реагировать на препятствия разной степени сложности, — пояснили в компании. — Фокус в том, что на российские поля выйдет беспилотный комбайн, разработанный исключительно отечественными инженерами и с учетом специфики разных почвенноклиматических условий операций. При таком подходе большинство цифровых решений уже сегодня “родные” для машин “Ростсельмаша”: технологии не пристраиваются, а интегрируются, то есть изначально разрабатываются с учетом сложной архитектуры машины».
Как отмечают разработчики беспилотных систем для сельхозтехники «Ростсельмаша», сегодня многие производители, создавая системы автовождения, отдают предпочтение какому-то одному набору сенсоров (машинное зрение, высокоточная навигация, лидары, радары и т. д.). Это позволяет задействовать их лишь на отдельных агротехнических операциях. Например, для уборки культуры с валка или для контроля столкновений с препятствиями используются технологии машинного зрения, тогда как для традиционного способа уборки колосовых оптимальна технология высокоточной навигации (Real Time Kinematic, RTK). Ростсельмашевский беспилотный комбайн на базе серийного TORUM-785 — это гибрид, использующий и машинное зрение, и RTK. Как уверяют разработчики, он «знает границы поля, держит траекторию с точностью до двух с половиной сантиметров, видит валок и детектирует препятствия». Опытная эксплуатация показала, что беспилотный комбайн убирает поле лучше, чем комбайн под управлением человека, который порой может для ускорения процесса «срезать» угол.
Кроме зерноуборочных комбайнов беспилотная система, разрабатываемая на «Ростсельмаше», может быть адаптирована для других агромашин: тракторов, опрыскивателей и т. д.
Уже в следующем году планируется вывести на рынок коммерческие версии автоматизированной системы, стоимость которой составляет около 600 тыс. рублей. Прежде всего это касается наиболее производительных машин, где ее применение даст наибольший эффект, таких как уже упомянутый зерноуборочный комбайн TORUM-785. «В этом году у нас стартует предзаказ, и количество комплектов будет напрямую зависеть от запросов потребителя, — уточняют в компании. — При этом технологии автоматизации будут доступны не только для большинства комбайнов линейки “Ростсельмаша”, но и для аналогичных машин других производителей».
Кто на связи?
«Сравнивать наши самосвалы-роботы с комбайнами “Ростсельмаша” довольно трудно, — говорит управляющий директор компании “Цифра Роботикс” Дмитрий Клебанов, комментируя итоги совместных с “Билайном” и Huawei испытаний беспилотных карьерных самосвалов БелАЗ, проведенных на территории угольного разреза “Черногорский” (СУЭК) в Хакасии. — У них в кабине машинист все-таки присутствует, тогда как у нас многотонные БелАЗы работают в абсолютно автономном режиме».
Беспилотники «Цифры» получают информацию по сетям мобильной связи стандарта 5G, обрабатывая огромный поток информации: каждое движение ковша экскаватора меняет рельеф местности, хоть и незначительно, плюс сам экскаватор по мере выработки карьера меняет местоположение, и все это сразу учитывается в компьютерной системе роботизированного самосвала. Тогда как на комбайнах используется лишь заложенная в компьютер навигация. Как пояснили в «Ростсельмаше», связано это с тем, что границы поля известны заранее, а машинное зрение позволяет обходить возникающие препятствия или сигнализировать в диспетчерский пункт об их появлении. «К тому же есть районы, где сотовая связь либо совсем плохая, либо отсутствует напрочь», — посетовали в Ростове. Что же касается машиниста, то на «Ростсельмаше» уверяют, что в ходе развития системы можно будет избавиться и от него.
«Высокоточная навигация — хороший инструмент управления, который мы также использовали, — пояснил директор по работе с ключевыми клиентами подразделения “Билайн Бизнес” Герман Бородов. — Но в нашем совместном проекте вместе с классической навигацией использовались камеры, установленные по периметру БелАЗов, с которых в центр управления передавался видеопоток в высоком разрешении для управления машинами».
Вопрос качества связи — один из важнейших в случае с БелАЗами. И здесь уже Wi-Fi не обойдешься, требуется стандарт 5G, позволяющий передавать данные с большей скоростью и в больших объемах, считают в «Билайне».
У 5G-сети задержка составляет всего 1 мс, в то время как у Wi-Fi этот показатель варьируется в диапазоне от 40 до 100 мс. Скорость потока информации, получаемой от грузовика, составляет 200 Мбит/с (у WiFi этот показатель хуже в десять раз).
Впрочем, сами разработчики не ставят обязательным условием для работы своих систем наличие 5G.
«Что касается технологической инфраструктуры, то мы надеемся, что операторы связи смогут быстро развертывать коммуникационную инфраструктуру 5G на территории горных предприятий, — говорит Дмитрий Клебанов. — Сейчас с этим есть сложность со стороны самих операторов. В любом случае, если даже оператор не сможет развернуть связь 5G, мы совместно с горнодобывающей компанией можем установить системы связи на основе промышленного Wi-Fi, которые тоже подходят для работы роботизированной карьерной техники».
Однако не все так просто, предупреждают операторы мобильной связи. «Когда осуществляется удаленное управление гигантскими машинами, потери информации должны быть минимальными, так как они снижают точность движения и безопасность, — отмечает Герман Бородов. — Поэтому переключения между каналами (handover) должно происходить “незаметно”. Это и обеспечивают 5G-сети, в то время как при переключении по Wi-Fi-соединению может произойти потеря канала и процент потери информации будет значительно выше». Потери сигнала во время переключения между базовыми станциями при движении грузовиков недопустимы: из-за этого техника какое-то время будет неуправляемой, а на опасных производствах даже несколько секунд имеют большое значение.
Немаловажное преимущество использования в промышленном секторе 5G-сетей — безопасность. Дело в том, что трафик, проходящий по их каналам, зашифрован, а для передачи данных используется лицензируемый частотный спектр, что обеспечивает защиту от помех со стороны других радиоэлектронных средств.
С места в карьер
Примерно за год эксплуатации двух роботизированных самосвалов бортовое оборудование показало себя надежным и выгодным с экономической точки зрения, отмечают в «Цифре Роботикс», которая получила от СУЭК заказ на переоборудование еще четырех аналогичных машин. «Мы достигли эффективности перевозок, превышающей возможности человека, примерно на 25 процентов, — рассказал Дмитрий Клебанов “Эксперту”. — Время использования роботизированной техники оказалось выше на 20 процентов по сравнению с обычной. А водители самосвалов в итоге замещаются одним оператором центра управления, который может одновременно управлять семью машинами». Эффективность, по его словам, достигается оптимизацией режима работы, отсутствием разного рода пересменок и банальной экономией топлива.
«Удельный расход топлива на тоннокилометр снижается на семь процентов только за счет более ровной работы машины, — отмечают разработчики. — Вроде не очень много, но, если учесть, что СУЭК только на топливо тратит около миллиарда рублей в год, 70 миллионов рублей экономии — уже неплохо».
Результаты впечатляют, как и объем затрат на внедрение этой техники. По словам представителей «Цифры», стоимость роботизированного комплекса (компьютерное оборудование, устанавливаемое на самосвал, диспетчерский центр, программное обеспечение и т. д.) составляет около 150 тыс. долларов. Это приводит к удорожанию 130-тонного БелАЗа на 10%, учитывая, что его цена сегодня достигает полутора миллионов долларов. Кстати, 220-тонники стоят еще дороже — около двух с половиной миллионов долларов. Но, как уверяет Дмитрий Клебанов, эти затраты оправдываются уже в течение первого года эксплуатации. Более того, чем дороже техника, тем больше выгода от ее роботизации.
«Сейчас мы прорабатываем несколько пилотных проектов применения роботизированной техники на промышленных предприятиях (металлургия, логистика в условиях Крайнего Севера), но повторюсь, чем дешевле техника, тем меньше экономический эффект применения роботов, поэтому в настоящий момент мы сфокусированы на горной отрасли», — поясняет он.
Здесь уже существует понятная экономика внедрения роботизированной техники, отсутствуют законодательные ограничения применения роботизированных самосвалов, а также есть технически готовое решение, которое уже опробовано в промышленности. «Разумное исключение человека из технологических процессов горного производства принципиально меняет экономику процесса добычи и транспортировки твердых полезных ископаемых, — считает Дмитрий Клебанов. — И, кстати, о кадрах: роботизация выводит горную отрасль в передовики использования технологий искусственного интеллекта, что позволит привлекать сюда специалистов и молодежь». Только в этой отрасли, по его подсчетам, экономический эффект от внедрения роботизированной техники оценивается в миллионы долларов. Сейчас идут переговоры о поставке оборудования для перевозки ферросплавов с несколькими крупными металлургическими холдингами, в частности с НЛМК. Есть идеи и в сфере добычи других полезных ископаемых, но это пока более отдаленная перспектива.
Фотографии предоставлены компаниями
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl