Беспилотная техника. Едем в роботизированное будущее

«Конечно, роботы захватят мир. И те, кто им помогал, получат в будущем преференции. А тем, кто отрицал роботизацию, кто говорил, что мы ещё не готовы, роботы это ещё припомнят», — отшутился исполнительный директор «Цифра Роботикс» Николай Одинцев, отвечая на вопрос о перспективах роботизации.

Кроме шуток: роботизация в последнее время стала второй по популярности темой промышленных дискуссий — первое место всё-таки держит коронакризис. И индустрия осторожно, несмело, но всё-таки движется к автоматизированной добыче.

Правда, в пионеры пошли не все горнорудные компании: в дебатах о драйверах и барьерах роботизированной техники, прошедших в рамках MiningWorld Russia, опытом поделились специалисты «Полюс» и СУЭК.

Первый развивает системы дистанционного управления буровыми станками, на объекте второго проходят промышленные испытания беспилотные БЕЛАЗы. И если «буровой» проект всё больше держится в тени, то за беспилотными самосвалами СУЭКа с интересом наблюдает вся индустрия.

Несколько месяцев назад наша редакция выезжала на разрез Черногорский «СУЭК-Хакасия», где на участке Абаканский работают 130-тонники без оператора в кабине — репортаж о работе предприятия появится в следующем номере журнала.

Уточним, что сегодня речь пойдёт о роботизированной технике на участках открытых горных работ. То же направление в «подземке» — это отдельная ветвь эволюции и тема отдельной статьи. «Норникель», скажем, даже готовится к запуску безлюдного рудника. Специалисты отмечают, что по объективным причинам под землёй роботизация идёт даже быстрее.

«Внедрение роботов на участках подземных горных работ началось несколько раньше. В том числе потому, что вопросы безопасности там решить проще. Там меньше пересечений техники, а доступ людей можно вообще ограничить — физически закрыть вход на этот участок. К тому же, здесь очевиднее результаты: дистанционное управление однозначно повышает производительность.

Оператор к месту работы может добираться час, а то и больше. Смена у него 6 часов — два часа добавляем, вот и рост производительности на 20%. И многие производители, например, Epiroc, Sandvik, Caterpillar, уже выпускают решения с подобным функционалом с завода», — отмечает коммерческий директор «Цифра Роботикс» Михаил Макеев.

С карьерами всё не так просто — и в плане организации, и в плане оценки эффектов: не зря промышленные испытания техники на СУЭКе идут уже больше года.

Беспилотные карьерные самосвалы. Россия и мир

По информации Михаила Макеева, сегодня на предприятиях мира работают около тысячи беспилотных самосвалов — в Америке, Австралии, Южной Африке и Канаде. Но, как показала практика, в России не получается просто калькировать уже существующие модели — у нас совсем другие условия окупаемости.

Недавно Николай Одинцев имел возможность изучить опыт австралийских коллег в этом направлении: по его словам, в этой стране для роботов «особые условия».

«Австралия — своеобразная страна. Здесь идёт активная золотодобыча, и золото обеспечивает финансирование инноваций, в том числе и роботизацию, поскольку человеческий труд очень дорог. Нужно ещё учитывать, что добыча тут ведётся в пустыне, и всё, что туда доставляется, в том числе и вода, обходится очень дорого.

Людям опять же нужно обеспечить условия, просто для того чтобы они могли тут работать. Поэтому те же водители самосвалов две недели работают на объекте, а две недели живут в городе. Поэтому Австралия уникальна: где ещё найдешь такие добывающие объекты, где много доходов и много расходов?», — объясняет г-н Одинцев.

Понятно, что в такой ситуации роботы — это эффективное решение, очевидно, то, за счёт чего окупится проект. У нас же условия «обычные», где нет сверхъестественной маржинальности. Так эффективны ли в России будут роботы в принципе? Поиск ответа на этот вопрос был первой задачей плота, который запустили «Цифра Роботикс», БЕЛАЗ и СУЭК.

«Проект этот первый, к нему и относиться нужно соответствующим образом. Даже в документах у нас был пункт «Выполнить оценку», то есть нужно было подтвердить применимость решения на конкретном производстве, оценить экономическую эффективность. И эти цели мы на сегодняшний момент выполнили и перевыполнили.

В конце прошлого лета мы убедились в том, что технологический цикл воспроизвести удаётся. То есть робот может делать всё, что делает водитель: грузится, маневрирует, разъезжается с другим роботом, стоит в очереди и её организует. И сегодня у нас цели более амбициозные: добиться того, чтобы робот работал не как человек, а лучше, чем человек», — рассказал заместитель директора СУЭК по ИТ Дмитрий Сиземов.

Робоэффекты

А вот теперь важный вопрос: «лучше, чем человек» — это как? Быстрее, производительнее? Если устроить гонки, то человек выиграет их у любого робота. Тут нужно оценивать эффект от работы в непрерывном режиме.

«В марте этого года у нас завершился очередной этап испытаний. В условиях обособленного полигона робот показал нагрузку в пределах смены, которая превышает норматив на 20-22%», — поделился г-н Сиземов.

Эти достижения соответствуют мировой практике — примерно о таких же результатах сообщают Komatsu и Caterpillar. Вообще же иностранные коллеги говорят о нескольких потенциальных эффектах. Один из них — возможность увеличения скорости движения машины, а значит, эффективности погрузки.

Рекордсмен пока Caterpillar: если в России «пилотный» самосвал традиционно едет со скоростью 25-30 км/ч, то Caterpillar сообщает, что им удаётся разгонять машину до 60 км/ч. Да, это требует повышенных мер безопасности — локализация участка, предотвращение проникновения на территорию посторонних — но в принципе это возможно.

Специалисты завода «БЕЛАЗ» говорят, что машине, в целом, ничего не мешает работать на таких скоростях — на СУЭКе машина и сейчас показывает результат выше норматива, хотя до 60 км/ч её разгонять пока не пробовали.

Возможный эффект номер два — сокращение численности персонала. Сейчас «Цифра Роботикс» и СУЭК сошлись на том, что один оператор может дистанционно управлять сразу пятью самосвалами. Это пока в теории — столько роботов на одном участке в нашей стране ещё не встречались. Но возможность интересная — это ведь уже совсем другие расходы на персонал.

И ещё один момент, о котором говорят иностранные производители — это сокращение затрат на ремонты, а также на шины, солярку и так далее за счёт плавности хода. СУЭК пока не накопил статистических данных по этому вопросу, но экономию на солярке уже предварительно отмечает.

Кроме того, есть эффект, который сложно оценить в валюте, — повышение безопасности работ. Директор «Полюс Красноярск» Владимир Клыков отметил, что именно этот фактор является главным драйвером внедрения роботизированных — в конкретном случае дистанционно управляемых — систем на предприятии.

Кстати, СУЭК тоже смотрит в сторону автономных буровых станков — равно как и «Полюс» интересуется темой беспилотных самосвалов, поэтому компании следят за успехами друг друга. Однако пока больше внимания СУЭК уделяет теме самосвалов, поскольку, по словам Дмитрия Сиземова, компания видит возможности дальнейшего применения этой техники на своих объектах.

«Как взаимодействуют робот и центральный сервер?
Сейчас у нас распределение ответственности такое: самосвал отвечает за свои действия на горизонте 10-15 мин., у него есть план, и по этому плану он работает. За свою безопасность робот тоже отвечает сам. Но оптимизацией движения робот не занимается, и, если двум самосвалам нужно разъехаться на перекрестке, в решении этой задачи принимает участие сервер: он заранее затормозит одну машину, прибавит скорости другой, и те разъедутся.

Система взаимодействия борта и центрального сервера — очень интересная тема, потому что связь их более прочная, чем обычного самосвала с системой диспетчеризации. Смотрите, теоретически система диспетчеризации может каждые 5 секунд присылать водителю рекомендации по скоростному режиму: сейчас поезжай быстрее, а сейчас медленнее.

Но мы понимаем, что через 20 минут такой работы наш водитель оторвёт проводочек, который ведёт к динамику, будет работать, как обычно, а потом скажет, что умная система сломалась. А робота эти рекомендации напрягать не будут, он будет честно стараться следовать этим рекомендациям. Это и возможности оптимизации, и совсем другой уровень предсказания, точности выполнения работ».

Беспилотные БЕЛАЗы

Как мы уже отмечали, беспилотные БЕЛАЗы — проект известный, о нём много говорят, и со стороны тут, вроде бы, всё очевидно. Вывели людей из кабины, поручили монотонный труд роботам, сэкономили на персонале, оптимизировали режимы работы машины — здорово, правда? Однако это проект с невероятно сложной внутренней кухней — во многом потому, что он первый.

Мы уже говорили о главной сложности, упоминая, что роботизированные БЕЛАЗы сейчас работают на выделенном полигоне. Таково обязательное условие — чтобы на участке не было ни людей, ни машин с людьми в кабинах.

Этот факт Владимир Клыков назвал существенным барьером на пути внедрения подобного оборудования на объектах золотодобывающей компании: «Полюсу» также интересна роботизированная техника, но у предприятия нет возможности выделить для промышленных испытаний отдельный участок.

«СУЭК-Хакасия» «изыскал резервы», хотя процесс идёт не так гладко, как хотелось бы, ведь предприятию нужно не только технологии будущего тестировать, но и производственные планы настоящего выполнять.

Пока мы пишем эту статью, участники «робосамосвального» проекта готовятся к тому, чтобы посменную работу беспилотных и «пилотных» БЕЛАЗов совместить на одном участке. И это не шаг прогресса, а производственная необходимость.

«Проект мы реализовываем на участке открытых горных работ Абаканский. Уже создана вся инфраструктура, уходить с него мы не будем. Изначально нам для экспериментальной работы выделили старенький ЭКГ-8у. Всё понятно: это техника работающего предприятия, это большие деньги, простой мощного экскаватора из-за испытаний — существенные убытки.

Но сегодня, когда мы отладили работу, ЭКГ уже не хватает — он не «вытягивает» работу в непрерывном режиме, в котором сейчас эксплуатируют роботов.

Поэтому его заменили на PC-2000. Но мощность этого экскаватора не могут закрыть два 130-тонника, которые у нас сейчас в тестовой эксплуатации. Нужно «добивать» другими самосвалами, чтобы не отставать от плана производства. Мы сочли приемлемым вариант, при котором роботы и нероботы будут заезжать в зону погрузки по очереди, не оказываясь на площадке одновременно.

То есть мы сейчас организуем разведённые потоки: у каждого комплекса свои отвалы, свои дороги, но грузит их один экскаватор», — пояснил Дмитрий Сиземов.

Сейчас, когда разработчики убедились в том, что работа роботов — это реально, эффективно и безопасно, они обрисовали новую задачу: отработать в беспилотном режиме длительное время в режиме нон-стоп.

По результатам этих испытаний будет принято решение о тираже беспилотников — это может быть более крупный роботизированный участок или даже роботизированный разрез. И, конечно же, не теряет своей актуальности вопрос о возможности эксплуатации на одной территории «пилотной» и беспилотной техники.

Все готовы?

Итак, уже прозвучала перспектива возможности тиражирования беспилотного опыта. Но тут важно понимать, все ли готовы к такому будущему? Все — это производители техники, разработчики решений автоматизации и, что немаловажно, сами недропользователи.

По пунктам. Производителем в данном случае выступает завод «БЕЛАЗ», и представители одноименного торгового дома, присутствующие на дебатах, заверили, что к бою готовы и направление намерены развивать.

«Планов в этом направлении у завода много. Сейчас мы видим, что хорошо себя показали роботизированные самосвалы грузоподъёмностью 90 т и 130 т. В планах перейти к машинам 220 и 240 т. Дальше мы намерены создать робот-челнок, сделать машину вообще без кабины — но это уже перспективы примерно 2023 года. Мы рассчитываем на масштабирование проектов роботизированных карьеров и готовы к этому», — заверили в ТД «БЕЛАЗ».

Только представители завода уточнили, что работа по созданию роботизированного БЕЛАЗа займет больше времени — заказ будет выполнен через 4-6 месяцев, поэтому такие проекты недропользователям лучше планировать заранее. Кроме того, производитель не исключает такой вариант, как выпуск техники, готовой к роботизации, — для предприятий, которые рассматривают переход на беспилотники в перспективе 2-3 лет.

«ВИСТ Групп» (входит в ГК «Цифра») тоже заинтересован в новых проектах. Между прочим, они уже есть: компания приложила руку к упомянутому выше роботизированному 90-тоннику, который сейчас проходит испытания на карьере компании «Гранит» в белорусском городе Микашевичи. Причём самосвал работает не один, а в компании с дистанционно управляемым погрузчиком.

И, к слову, опираясь на опыт, полученный в СУЭКе, разработчики запустили проект существенно быстрее: уже через неделю после прибытия на карьер самосвал работал в автономном режиме.

А вот теперь самый сложный вопрос: готовы ли добывающие предприятия к внедрению роботизированной техники? И заинтересованы ли они в ней? «Цифра Роботикс» сформулировала для себя этот вопрос так: «Много ли сегодня в России предприятий, карьеров, участков карьеров, где можно были бы тиражировать наши роботы?».

Уточним: тиражировать таким образом, чтобы эти решения приносили экономический эффект. И здесь самым ценным будет опыт предприятий-пионеров, которые своими руками нащупали грань, когда роботы эффективны, а когда профита от них предприятие не почувствует.

«Роботизированный комплекс эффективнее машин на ручном управлении, если предприятие работает стабильно. То есть нет перебоев, забой функционирует монотонно, хорошие дороги, их регулярно ремонтируют. Грузим, возим и всего нам хватает.

Если есть проблемы с дорогой, экскаватор периодически нужно снимать и переводить на другой забой, или этот экскаватор ломается и его нужно ремонтировать — мороки с роботами точно будет больше, чем с людьми. В таких условиях о росте производительности говорить не приходится», — поделился опытом Дмитрий Сиземов.

А ещё специалист советует начать движение в сторону «автономки» с ответа на простой вопрос: есть ли у конкретного предприятия запрос на увеличение производительности? Всё ли хорошо со сбытом, со стоимостью товарной продукции? Если главный барьер — это скорость выполняемых операций, то да, роботы могут задачу решить.

Но всё-таки беспилотная техника — это не большая зелёная кнопка с надписью «Счастье». Если всё это не учитывать, получится реализация старой шутки интеграторов: если внедрять автоматизацию в бардаке, то в результате получится автоматизированный бардак.

«И ещё. Есть некоторая величина — количество единиц автоматизированной техники, при которой экономика взлетает. Есть для нашего предприятия и для любого другого. Меньше — нет смысла браться, потому что затраты на инфраструктуру перекрывают все выгоды. Больше — нет такой потребности. Для нас это 5-6 единиц техники, но всё, повторюсь, зависит от экономики предприятия», — рассуждает г-н Сиземов.

«Существенное ограничение, которое мы видим, даже не технологическое, а именно человеческое: автономная техника — это другие требования к качеству обслуживания. Если в привычных условиях машинист бурового станка и ремонтный персонал могут о чем-то договориться, как-то сдвинуть сроки работ, то с роботизированным решением так не получится. Это более, так скажем, чуткая, нежная техника, тут обслуживание должно быть строго по регламенту», — дополняет Владимир Клыков.

Кроме того, компания должна быть готова к тому, что эффект от внедрения роботизированных технологий может быть небыстрым. А может случиться и так, что его вообще не будет. По сути, сегодня эти решения попадают в статью затрат на НИОКР, которая должна быть у любой компании.

«Добавлю также, что экономика «автономки» для браунфилд- и гринфилд-проектов выглядит совершенно по-разному. Если гринфилд-предприятие сразу ставится на рельсы роботизированных технологий, то есть вопросы с тематикой, дорогами и прочим решают ещё на старте, то, скорее всего, инвестиции беспилотники отобьют несколько раз», — уверен Владимир Клыков.

Спрашивали — отвечаем

Напоследок — несколько традиционных вопросов о роботах. Их обсуждают каждый раз, когда касаются этой темы. Но коль уж у нас появляются реальные кейсы, ответы должны становиться всё более чёткими.

Первый классический вопрос о роботах и безработице. Если взять за основу выведенную СУЭК и «Цифра Роботикс» формулу «один оператор на пять самосвалов», то, получается, водителей нужно в пять раз меньше. А что будет с теми, кто потеряет работу?

Участники проекта в очередной раз успокаивают всех, кто боится прогресса. Появление автомобиля само по себе было явлением революционным, но оно не разрушило рынок труда, а только изменило его. Здесь ожидается что-то похожее.

«Пока на наших предприятиях я не вижу, что люди массово настроены против роботов, потому что боятся потерять работу. Все мы обречены на внедрение автономной техники — это неизбежное будущее. И да, многим работникам предприятий предстоит поменять профессию: дистанционные операторы, планировщики — а «автономка» требует очень высокого уровня планирования работ.

Поэтому глобального социального эффекта мы не ожидаем.
К тому же, сегодня большинство предприятий работают в режиме недостатка персонала. Это даже не с пандемией связано — просто факт, актуальная проблема», — говорит Владимир Клыков.

Второй не менее привычный вопрос: смогут ли роботы тягаться с операторами в сложных условиях эксплуатации — например, в дождь, туман, гололёд? К сожалению, полного ответа на этот вопрос нет даже у СУЭКа и «ВИСТ Групп», хотя уже несколько месяцев беспилотные самосвалы работают в Хакасии — а это далеко не тепличные условия. По словам г-на Сиземова, компании ещё не наработали статистику, хотя в планах этот момент есть.

«Но я могу сказать, что сам видел: никакие условия не являются препятствием для робота, в машинном зрении мы уверены. Мы останавливаемся только тогда, когда есть запрет по предприятию: возможная такая ситуация, когда в слякоть руководитель принимает решение о том, что лучше работы приостановить, но сохранить дорогу — иначе её потом несколько дней придётся восстанавливать. Но я вижу, что робот борется с той же наледью, продолжает движение», — комментирует Дмитрий Сиземов.

Специалист рассказал также об интересной традиции, появившейся на хакасском разрезе — пока в документах это решение не прописано, но в реальности применяется. Перед тем, как в смену выходят роботы, пробные рейсы делает оператор — водитель БЕЛАЗа с опытом.

Это вроде теста, и если человек говорит, что ехать не стоит — дорога, скажем, не готова, работы останавливают. Это к предыдущему вопросу о перспективах безработицы: практика показывает, что роботы и люди прекрасно сотрудничают.

И ещё один большой вопрос касается масштабирования проекта. Да, успешно работающие беспилотные машины — это успех. Но два 130-тонных БЕЛАЗа — это не парк техники, это не система. А если машин будет больше? А если они будут разноимённые? По словам Николая Одинцева, это именно то направление, которое разработчик намерен развивать.

«Оптимальное управление парком техники — это идея, которой мы сегодня уделяем значительное внимание. Сегодня, говоря о производительности роботов, мы подразумеваем, что каждая машина сама по себе. То есть производительность 10 роботов — это 10 раз по одному роботу. Но очень большой потенциал лежит в автоматизации работы парка техники.

Здесь возможна и история, когда это несколько одинаковых машин и когда техника разная и разных марок. И за счёт алгоритмов автоматизации, которые работают уже не на борту самосвала, а на сервере, мы можем повысить производительность работы именно парка техники. Ведь какой-то процент производительности приходится на борт, а какой-то именно на централизованное управление.

Такой подход открывает большие возможности. Можно ещё на этапе принятия решения о покупке техники, оценить, что будет эффективнее: скажем, монопарк или техника разных брендов, и насколько те или иные варианты могут производительность ограничить. Это очень интересная тема, я думаю, с какого-то момента она станет ключевой», — рассуждает г-н Одинцев.

Текст: Анна Кучумова
Фото предоставлены «Цифра Роботикс» и «СУЭК-Хакасия»