Точность выполнения операций, экономия ресурсов: беспилотная техника демонстрирует свои преимущества
11.12.2021 09:01:11
Точность выполнения операций, экономия ресурсов, высокая эффективность: беспилотная техника уже сегодня демонстрирует свои преимущества
Технический прогресс подошел к фазе, за которой должен последовать новый качественный скачок скорости развития. В увеличении габаритов, мощности, производительности машин наступил определенный предел. Теперь следует насыщать их цифровыми решениями, которые позволят работать с безупречной точностью и повышенной эффективностью. Цифровизация должна быть ориентирована на развитие реальных производств и улучшение жизни людей. Важность этого отметил Президент, выступая на пленарном заседании VIII Форума регионов Беларуси и России. Цифровые решения все активнее внедряются на наших промышленных предприятиях. Проекты по разработке беспилотных моделей техники ведут крупнейшие производители страны. «Р» поинтересовалась, какие преимущества даст экономике автономная техника и каковы перспективы ее внедрения.
Автономный энергонасыщенный трактор, созданный на МТЗ, станет платформой для отработки необходимых технологий.
— Достижение высоких результатов в производительности в рутинных процессах любой отрасли определяется точностью выполнения операций. Люди же, с одной стороны, стремятся уйти от монотонного низкооплачиваемого труда, а с другой — их возможности не так широки, как у машин. Поэтому все идет к автоматизации процессов, это мировая тенденция, — считает Александр Белевич, начальник научно-инжинирингового центра «Электромеханические и гибридные силовые установки мобильных машин» ГНУ «Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси». — С моей точки зрения, карьеры, поля — первая и наиболее перспективная область, куда придет беспилотный транспорт. Сельское хозяйство — это прежде всего технологии, основная задача которых — своевременность и точность выполнения операций. Роботы подходят для такой работы идеально: если им задать вспашку на глубину десять сантиметров — именно такой она и будет.
Объединенный институт машиностроения НАН начал работу по созданию беспилотных систем совместно с МТЗ. Результатом сотрудничества стал автономный энергонасыщенный трактор, задания которому будут передаваться или по каналу удаленной связи GSM, или посредством информации на флешке.
— Этот трактор сейчас не готов работать в поле, да и не должен, — предупреждает Александр Владимирович. — Фактически это платформа для отработки необходимых технологий. Первая задача — подготовить трактор для беспилотного управления, то есть перевести органы управления на цифровой канал. Вторая — совмещение программного обеспечения с имеющимися системами точного земледелия. К слову, навигационные приемники высокой точности изготавливают в Минске. Технологии должны быть понятны и удобны пользователю. Их интеграция с техникой позволит получить востребованный в гражданском секторе продукт для коммерческой деятельности.
— Датасеты для сельхозмашин отсутствуют в свободном доступе, — продолжает Александр Белевич. — Дерево или камень на пути — это нестандартные образы, с которыми система технического зрения пока работать не умеет. Задача трактора, который мы сделали совместно с МТЗ, — это сбор таких данных. На нем установлены камеры, радары, он станет ездить по полям и копить данные о вероятных препятствиях, которые потом обработают. Кроме того, трактор — это просто тяговая машина, энергетическое средство. Ведь пашет землю не сам он, а направляемый им плуг. Поэтому все прицепные устройства тоже должны быть автоматизированы и дооснащены соответствующими датчиками. Глубина пахоты, пролетание каждого зернышка в точку высева, количество внесенных в почву удобрений — то, что сейчас визуально отслеживает оператор, должно контролироваться программным обеспечением.
Высокий уровень автоматизации выполняемых процессов обеспечивает стабильную работу комбайна на любых ландшафтах.
Система точного земледелия предусматривает в том числе точное, буквально по струночке, движение техники по полю. Реализуется это с помощью дифференциальных поправок данных со спутниковых систем навигации. Канал их передачи существует, однако стоимость его использования немалая.
— Решения есть, — заверяет Александр Белевич. — Станции дифференциальных поправок, радиус действия которых около 20 километров, можно устанавливать в хозяйствах, и в Беларуси есть технологии и производители, которые способны их выпускать. Вопрос этот решается на системном уровне. Таким образом, задача беспилотного трактора — вскрыть все проблемы, которые необходимо урегулировать.
Еще одна многообещающая область применения беспилотной техники — внутрицеховой транспорт, который используется для перевозок на крупных предприятиях, в том числе сельскохозяйственных: например, подвоз кормов для коров и телят на фермах.
— Основная конкурентная борьба сейчас происходит с точки зрения облегчения труда человека, насыщения машин программным обеспечением, но при этом упрощения управления сложной техникой, — считает Сергей Федорович, генеральный конструктор научно-технического центра комбайностроения ОАО «Гомсельмаш». — Причем это должны быть именно отечественные разработки: заказывать их на Западе дорого, да и ненадежно в свете последних событий.
Говорить, что комбайн выйдет в поле без механизатора, пока рано: машину все равно следует контролировать, пусть даже дистанционно, посредством планшета. Главное — обучение работе с искусственным интеллектом и постепенная передача машине функций водителя.
На комбайнах ОАО «Гомсельмаш» бортовые компьютеры, которые следят за работой двигателя, узлов и агрегатов и выводят информацию для водителя на монитор, присутствуют уже давно. Сейчас же уборочные машины «научили» ездить по видеокамерам:
— Благодаря технологии технического зрения система обеспечивает высокую точность движения по траектории хода предыдущего комбайна так, чтобы от края неубранного массива оставалось не более 10 сантиметров, — раскрывает подробности Сергей Федорович. — Для механизатора это тяжелая работа: постоянно подруливая, вести комбайн по самой кромке поля. Скорость машины достаточно велика: на уборке кукурузы — до 8—10 километров в час. Если не справился, остался несжатый островок — придется возвращаться, дожинать. А ведь это затраты времени, топлива, недопустимые в страду. Теперь благодаря внедрению элементов беспилотности они сведутся к минимуму. Также система позволяет обнаруживать препятствия, опасные сближения и останавливать комбайн.
Водителям таких комбайнов, зерноуборочных и кормоуборочных, теперь работается гораздо легче. Пока еще они вручную выполняют разворот на краю поля да следят за процессами, чтобы не было сбоев. В перспективе же — забрать у механизаторов все, что самостоятельно сможет выполнять машина.
— С камерами работать очень удобно, — подтверждает механизатор Сергей Карпенко. — Я убирал на таком комбайне кукурузу, за 19 дней намолотил тысячу тонн. Можно было и больше, но на сельхозпредприятии оказалась небольшая сушилка. С учетом того, что не нужно концентрировать внимание на кромке поля, постоянно рулить, меньше устаешь. При необходимости можно работать и 12 часов вместо восьми.
Кроме того, техника оснащается устройствами системы удаленного мониторинга. Благодаря им руководитель хозяйства, сидя в офисе, может проконтролировать, где комбайн находится, чем сейчас занят и сколько топлива остается в его баке.
— В режиме реального времени мы отслеживали комбайн GS4118, работающий на компримированном природном газе метане, который принадлежит птицефабрике «Рассвет», — указывает на монитор Вячеслав Шкирский, заведующий конструкторским отделом автоматизированных и микропроцессорных систем НТКЦ ОАО «Гомсельмаш». — Видели весь его путь за день, скорость, траекторию движения, поля, на которых он работал, количество израсходованного топлива, убранных гектаров. С помощью систем удаленного мониторинга и автономного вождения можно значительно повысить производительность труда, минимизировать простои техники, на которые приходится 15—20 процентов рабочего времени. Каким образом? Например, если руководитель видит, что бак комбайна заполнен лишь на пятую часть, значит, к нему пора направлять заправочную машину. Если комбайн простаивает с полным бункером, следует увеличить количество техники для отвозки зерна. Помня о постоянном контроле, механизатор вряд ли станет отвлекаться. Это очень важно, ведь оптимальное время уборки зерновых культур 10—12 дней.
Вячеслав ШКИРСКИЙ: «С помощью систем удаленного мониторинга и автономного вождения можно значительно повысить производительность труда».
Электроника должна не только информировать о состоянии узлов и агрегатов, но и управлять ими. Так, при переходе к уборке другой зерновой культуры механизатору больше не нужно тратить время на трудоемкие переналадки комбайна. Следует только задать в компьютере ее название, например соя, пшеница или кукуруза, и система сама отрегулирует настройки решеток, вентилятора, зазор барабана так, как рекомендовано именно для этой культуры.
Для моделирования условий эксплуатации создана виртуальная модель комбайна, в которой можно задавать разную нагрузку на узлы, детали. Это позволит проверить их надежность, определить слабые места и принять своевременные меры. Оптимальные варианты прочности выберет компьютер, и это сэкономит время и деньги, затрачиваемые на изготовление и испытания вариантов опытных деталей.
Перспективы у беспилотной промышленной техники широчайшие — со временем она заменит человека или сведет к минимуму его участие на производстве, в сельском хозяйстве, на строительных площадках. Правда, ее массовое внедрение зависит от многих факторов, среди которых — уровень развития соответствующей инфраструктуры, доступность технологий, принятие потребителями, а также определенные изменения в законодательстве.
nevmer@sb.by
Технический прогресс подошел к фазе, за которой должен последовать новый качественный скачок скорости развития. В увеличении габаритов, мощности, производительности машин наступил определенный предел. Теперь следует насыщать их цифровыми решениями, которые позволят работать с безупречной точностью и повышенной эффективностью. Цифровизация должна быть ориентирована на развитие реальных производств и улучшение жизни людей. Важность этого отметил Президент, выступая на пленарном заседании VIII Форума регионов Беларуси и России. Цифровые решения все активнее внедряются на наших промышленных предприятиях. Проекты по разработке беспилотных моделей техники ведут крупнейшие производители страны. «Р» поинтересовалась, какие преимущества даст экономике автономная техника и каковы перспективы ее внедрения.
Автономный энергонасыщенный трактор, созданный на МТЗ, станет платформой для отработки необходимых технологий. Точность во главе угла
Скорость развития цифровой цивилизации бьет рекорды: преобразования, которые раньше длились на протяжении жизни нескольких поколений, сейчас в разы ускорились. Многие из нас помнят времена, когда транспорт был именно роскошью, а не средством передвижения, а сейчас мы видим автомобили, которым руководящая роль человека вовсе не нужна.— Достижение высоких результатов в производительности в рутинных процессах любой отрасли определяется точностью выполнения операций. Люди же, с одной стороны, стремятся уйти от монотонного низкооплачиваемого труда, а с другой — их возможности не так широки, как у машин. Поэтому все идет к автоматизации процессов, это мировая тенденция, — считает Александр Белевич, начальник научно-инжинирингового центра «Электромеханические и гибридные силовые установки мобильных машин» ГНУ «Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси». — С моей точки зрения, карьеры, поля — первая и наиболее перспективная область, куда придет беспилотный транспорт. Сельское хозяйство — это прежде всего технологии, основная задача которых — своевременность и точность выполнения операций. Роботы подходят для такой работы идеально: если им задать вспашку на глубину десять сантиметров — именно такой она и будет.
Объединенный институт машиностроения НАН начал работу по созданию беспилотных систем совместно с МТЗ. Результатом сотрудничества стал автономный энергонасыщенный трактор, задания которому будут передаваться или по каналу удаленной связи GSM, или посредством информации на флешке.
— Этот трактор сейчас не готов работать в поле, да и не должен, — предупреждает Александр Владимирович. — Фактически это платформа для отработки необходимых технологий. Первая задача — подготовить трактор для беспилотного управления, то есть перевести органы управления на цифровой канал. Вторая — совмещение программного обеспечения с имеющимися системами точного земледелия. К слову, навигационные приемники высокой точности изготавливают в Минске. Технологии должны быть понятны и удобны пользователю. Их интеграция с техникой позволит получить востребованный в гражданском секторе продукт для коммерческой деятельности.
Информация владеет миром
Вся беспилотная техника оперирует имеющимися базами данных или датасетами — она и начала развиваться, когда появились широкие вычислительные возможности. Например, датасеты для беспилотных авто включают сертифицированную дорожную разметку, унифицированные знаки, примерно одинаковую форму авто, да и пешехода. Обработав эти массивы информации, машина начинает ориентироваться в пространстве.— Датасеты для сельхозмашин отсутствуют в свободном доступе, — продолжает Александр Белевич. — Дерево или камень на пути — это нестандартные образы, с которыми система технического зрения пока работать не умеет. Задача трактора, который мы сделали совместно с МТЗ, — это сбор таких данных. На нем установлены камеры, радары, он станет ездить по полям и копить данные о вероятных препятствиях, которые потом обработают. Кроме того, трактор — это просто тяговая машина, энергетическое средство. Ведь пашет землю не сам он, а направляемый им плуг. Поэтому все прицепные устройства тоже должны быть автоматизированы и дооснащены соответствующими датчиками. Глубина пахоты, пролетание каждого зернышка в точку высева, количество внесенных в почву удобрений — то, что сейчас визуально отслеживает оператор, должно контролироваться программным обеспечением.
Высокий уровень автоматизации выполняемых процессов обеспечивает стабильную работу комбайна на любых ландшафтах.Система точного земледелия предусматривает в том числе точное, буквально по струночке, движение техники по полю. Реализуется это с помощью дифференциальных поправок данных со спутниковых систем навигации. Канал их передачи существует, однако стоимость его использования немалая.
— Решения есть, — заверяет Александр Белевич. — Станции дифференциальных поправок, радиус действия которых около 20 километров, можно устанавливать в хозяйствах, и в Беларуси есть технологии и производители, которые способны их выпускать. Вопрос этот решается на системном уровне. Таким образом, задача беспилотного трактора — вскрыть все проблемы, которые необходимо урегулировать.
Еще одна многообещающая область применения беспилотной техники — внутрицеховой транспорт, который используется для перевозок на крупных предприятиях, в том числе сельскохозяйственных: например, подвоз кормов для коров и телят на фермах.
Ходит по струнке
Беспилотная техника не обязательно требует создания принципиально новых моделей — порой достаточно дооснастить существующие программным обеспечением и необходимыми датчиками, видеокамерами. По такому направлению пошли на ОАО «Гомсельмаш», где многие комбайны уже держат путь в автономность.— Основная конкурентная борьба сейчас происходит с точки зрения облегчения труда человека, насыщения машин программным обеспечением, но при этом упрощения управления сложной техникой, — считает Сергей Федорович, генеральный конструктор научно-технического центра комбайностроения ОАО «Гомсельмаш». — Причем это должны быть именно отечественные разработки: заказывать их на Западе дорого, да и ненадежно в свете последних событий.
Говорить, что комбайн выйдет в поле без механизатора, пока рано: машину все равно следует контролировать, пусть даже дистанционно, посредством планшета. Главное — обучение работе с искусственным интеллектом и постепенная передача машине функций водителя.
На комбайнах ОАО «Гомсельмаш» бортовые компьютеры, которые следят за работой двигателя, узлов и агрегатов и выводят информацию для водителя на монитор, присутствуют уже давно. Сейчас же уборочные машины «научили» ездить по видеокамерам:
— Благодаря технологии технического зрения система обеспечивает высокую точность движения по траектории хода предыдущего комбайна так, чтобы от края неубранного массива оставалось не более 10 сантиметров, — раскрывает подробности Сергей Федорович. — Для механизатора это тяжелая работа: постоянно подруливая, вести комбайн по самой кромке поля. Скорость машины достаточно велика: на уборке кукурузы — до 8—10 километров в час. Если не справился, остался несжатый островок — придется возвращаться, дожинать. А ведь это затраты времени, топлива, недопустимые в страду. Теперь благодаря внедрению элементов беспилотности они сведутся к минимуму. Также система позволяет обнаруживать препятствия, опасные сближения и останавливать комбайн.
Водителям таких комбайнов, зерноуборочных и кормоуборочных, теперь работается гораздо легче. Пока еще они вручную выполняют разворот на краю поля да следят за процессами, чтобы не было сбоев. В перспективе же — забрать у механизаторов все, что самостоятельно сможет выполнять машина.
— С камерами работать очень удобно, — подтверждает механизатор Сергей Карпенко. — Я убирал на таком комбайне кукурузу, за 19 дней намолотил тысячу тонн. Можно было и больше, но на сельхозпредприятии оказалась небольшая сушилка. С учетом того, что не нужно концентрировать внимание на кромке поля, постоянно рулить, меньше устаешь. При необходимости можно работать и 12 часов вместо восьми.
Сплошная экономия
— В этом году аграрии Минской области приобрели 40 комбайнов GS2124 с системой точного земледелия, — продолжает Сергей Федорович. — Работает она благодаря GPS-навигации. Если нужны более точные данные, в хозяйстве можно установить станцию дифференциальных поправок. Как это работает? Весной системой можно оборудовать трактор с посевным агрегатом, она проведет машину точно по условным линиям. Затем по ним же пойдут опрыскиватели, которые обработают поле без ложного перекрытия, не расходуя зря ни гербициды, ни удобрения. Когда наступает время уборки, система возвращается на комбайн, который пойдет по той же траектории, что и техника до него, — с точностью до 10 сантиметров, если сигнал подается со спутников, и 2 сантиметров — с местной станции. Если комбайн оборудован еще системой картирования урожайности, она автоматически позволит фиксировать урожайность участков с привязкой к координатам. После обработки полученной информации становится понятно, где скорректировать количество вносимых удобрений, чтобы получить одинаково высокий урожай.Кроме того, техника оснащается устройствами системы удаленного мониторинга. Благодаря им руководитель хозяйства, сидя в офисе, может проконтролировать, где комбайн находится, чем сейчас занят и сколько топлива остается в его баке.
— В режиме реального времени мы отслеживали комбайн GS4118, работающий на компримированном природном газе метане, который принадлежит птицефабрике «Рассвет», — указывает на монитор Вячеслав Шкирский, заведующий конструкторским отделом автоматизированных и микропроцессорных систем НТКЦ ОАО «Гомсельмаш». — Видели весь его путь за день, скорость, траекторию движения, поля, на которых он работал, количество израсходованного топлива, убранных гектаров. С помощью систем удаленного мониторинга и автономного вождения можно значительно повысить производительность труда, минимизировать простои техники, на которые приходится 15—20 процентов рабочего времени. Каким образом? Например, если руководитель видит, что бак комбайна заполнен лишь на пятую часть, значит, к нему пора направлять заправочную машину. Если комбайн простаивает с полным бункером, следует увеличить количество техники для отвозки зерна. Помня о постоянном контроле, механизатор вряд ли станет отвлекаться. Это очень важно, ведь оптимальное время уборки зерновых культур 10—12 дней.
Вячеслав ШКИРСКИЙ: «С помощью систем удаленного мониторинга и автономного вождения можно значительно повысить производительность труда».Электроника должна не только информировать о состоянии узлов и агрегатов, но и управлять ими. Так, при переходе к уборке другой зерновой культуры механизатору больше не нужно тратить время на трудоемкие переналадки комбайна. Следует только задать в компьютере ее название, например соя, пшеница или кукуруза, и система сама отрегулирует настройки решеток, вентилятора, зазор барабана так, как рекомендовано именно для этой культуры.
Для моделирования условий эксплуатации создана виртуальная модель комбайна, в которой можно задавать разную нагрузку на узлы, детали. Это позволит проверить их надежность, определить слабые места и принять своевременные меры. Оптимальные варианты прочности выберет компьютер, и это сэкономит время и деньги, затрачиваемые на изготовление и испытания вариантов опытных деталей.
Перспективы у беспилотной промышленной техники широчайшие — со временем она заменит человека или сведет к минимуму его участие на производстве, в сельском хозяйстве, на строительных площадках. Правда, ее массовое внедрение зависит от многих факторов, среди которых — уровень развития соответствующей инфраструктуры, доступность технологий, принятие потребителями, а также определенные изменения в законодательстве.
nevmer@sb.by