Без человека в кабине

Пионером на рынке беспилотной тяжёлой техники считается американский Caterpillar. Больше 20 лет назад компания представила первый самоходный карьерный самосвал. А недавно в одном из своих пресс-релизов производитель заявил, что «автономные карьерные машины — это больше не эксперимент, а обыденность». Что и говорить: утверждение спорное, особенно в отношении российской добычи. Впрочем, есть основания полагать, что этот рынок приходит в движение.

Зачем в принципе понадобились такие сложности? Оператор самосвала едва ли значится в списке редких профессий, тем более что техника становится всё более комфортабельной.

Так-то оно так, но и процесс добычи с каждым годом усложняется: вгрызаться в земную кору всё опаснее.

«Ряд предприятий сталкивается с усложнением условий добычи: это и углубление карьеров, риски обрушения бортов, высокогорная добыча, а также затруднённая логистика персонала: известны случаи, когда из-за природных форс-мажоров, повторяющихся ежегодно, в определённый сезон компаниям приходится доставлять водителей с помощью авиации. Так почему бы не оставить их работать в комфортабельном центре управления в городе в качестве удалённого оператора?», — рассуждает руководитель проекта «ВистГрупп» (входит в ГК «Цифра») Сергей Мельничук.

Вспомните, сколько обвалов на карьерах произошло за последнее время. Несколько часов горняки памятного «Восточного» провели под завалом: 154 человека, 500 метров породы.

Только чудом никто не пострадал. Периодически недобрые вести приходят из Норильска: с неприятным постоянством здесь случаются обвалы при добыче, причём и с человеческими жертвами.

Как ни крути, а доставать из-под тяжести породы куда проще бездушную технику. Этот аргумент — главный в пользу беспилотной техники.

«Все мы знаем, что зарплаты операторов спецтехники не слишком высоки. Это звучит жёстко, но предприятиям дешевле оплачивать людской труд, чем вкладываться в автоматизацию.

Это так даже с учётом возможности несчастного случая. Точнее, так было до недавнего времени. Но в последние годы растут требования к безопасности производства, совершенствуется техника. И предприятия начинают задумываться, как можно минимизировать пресловутый человеческий фактор», — говорит начальник отдела внедрения ООО «Снабремсервис» Игорь Важинский.

Голосуем рублём

Есть у добывающих компаний и другие причины интересоваться самоходной техникой. Как и любой робот, она способна оптимизировать затраты компании. Машина не болеет, у неё не бывает плохого настроения, её внимание нельзя отвлечь. К тому же российские работники очень изобретательны в части возможностей обойти систему.

В номере №3, 2018 мы уже говорили о том, что такая проблема в добыче существует и решить её стараются именно с помощью средств автоматизации.

«Вот история из моего опыта работы в горнодобывающем секторе. Операторы ПДМ догадались возить не руду, а пустую породу. В итоге: километраж — по документам, система видеонаблюдения никаких ошибок не выдаёт, а отгруженной руды-то нет! Оператор свои зарплату с премией получил, а предприятие, получается, деньги потеряло», — рассказывает Игорь Важинский.

«Начиная с 2013 года Caterpillar поставила на рудники австралийского горнодобывающего гиганта Fortescue Metals 56 автономных самосвалов Cat 793F, а в сентябре 2017 года получила заказ на модификацию ещё 100 карьерных самосвалов в беспилотные машины. «Беспилотники» взаимодействуют с любой управляемой человеком техникой — грейдерами, погрузчиками, автоцистернами, бульдозерами и др. Управление всеми операциями выполняется с помощью системы Cat MineStar. За 4,5 года работы беспилотные автомобили Caterpillar показали на 20 % большую эффективность эксплуатации по сравнению с традиционными машинами.

Производительность «беспилотников» составила невероятные 99,95 %, поскольку эти машины не простаивали и трудились в среднем на 2,5 часа больше, чем их обычные собратья, управляемые людьми», — приводит конкретный кейс Сергей Мельничук.

Фото: suek.ru

«Самоходная техника более стабильная, предсказуемая и безопасная в эксплуатации. Она обеспечивает сокращение штата, точность выполнения работ, безопасность. Кроме того, это сокращение расходов на инфраструктуру для персонала, стабильность эксплуатации оборудования (повышение КТГ за счёт работы в рамках заводских параметров, отсутствие человеческого фактора, предсказуемость горных работ). Автономные самосвалы могут повторять траектории движения во время рабочих циклов с точностью до нескольких сантиметров», — подытоживает специалист Komatsu, не пожелавший светить своё имя.

Потому-то это направление сегодня и значится в числе развивающихся и перспективных. Игорь Важинский рассказывает, что в 2014 году, когда компания «Снабремсервис» только начинала работаьь в этой сфере, стартовала она с самого простого элемента — установки систем видеорегистрации. Этакий маленький кирпичик в фундамент автоматизации: по видео можно было отследить работу техники и сделать ретроспективные выводы о нарушениях.

Эксперт



Игорь Важинский,
начальник отдела внедрения ООО «Снабремсервис»

«Наибольших успехов в деле внедрения беспилотной тяжёлой техники в добывающем секторе достигла Австралия. Неплохие результаты показывает Швеция: на одном из золотодобывающих рудников промышленники работают совместно с компанией Ericsson.Есть свои достижения у ЮАР. В России такая техника тоже постепенно появляется, но, по объективным причинам, мы не в лидерах.

Если же в целом оценивать автоматизацию в промышленности России, то есть отрасли, где фиксируется высокая степень автоматизации. Это, например, металлургия. Скажем, на Череповецком металлургическом заводе работает полностью автоматизированная линия по производству листового металла.Бумажная промышленность также переходит на безлюдные технологии, хотя в последнее время развитие в этой отрасли несколько притормозилось. Существенный уровень автоматизации на автомобильных сборочных производствах. Например, я был на санкт-петербургском заводе Hyundai, где работает практически полностью автоматизированная линия».


«Тогда у наших заказчиков не было потребности в машинах на дистанционном управлении. Да, на некоторых предприятиях такие машины работали, но, вероятнее всего, просто потому, что это решение сразу предлагал производитель. Сейчас же поступают именно запросы от добывающих компаний: они сами стремятся оснастить технику системой автоматизации», — говорит специалист «Снабремсервис».

«Запрос на роботизированную технику значительно вырос в последние годы. Многие горнодобывающие компании активно интересуются нашей тематикой, консультируются, как безлюдные участки добычи могут быть организованы на их предприятиях», — подтверждает Сергей Мельничук.

В уровень

Играли когда-нибудь в радиоуправляемые машинки? Она — в прямой видимости, но физически вы не влияете на траекторию её движения — только с помощью пульта. А теперь увеличиваем машину до масштаба 1:1 и существенно поднимаем её стоимость. Примерно так выглядит простейший уровень автоматизации горно-шахтной техники. Всего специалисты выделяют четыре уровня развития этого направления. Для того, чтобы охарактеризовать нынешний этап становления самоходной техники в России, необходимо разобраться, до чего в принципе дошёл прогресс.

Итак, второй уровень предусматривает телеметрическую систему управления. Техника совершает свой путь по выработке — шахте или карьеру, а оператор не видит её непосредственно, а ориентируется на информацию с камер и датчиков. По радиокомандам машина выполняет необходимую работу. На третьем уровне один оператор регулирует деятельность уже нескольких единиц техники, а она перемещается по алгоритму, заложенному программой. Оператор контролирует процесс, если необходимо, вносит корректировки. Ну и, наконец, четвёртый уровень — это полная автоматизация, когда техника работает абсолютно самостоятельно, совершенно без участия людей. Да, все данные стекаются в диспетчерский пункт, но оператор лишь присматривает за железными работниками, особо не вмешиваясь в их трудовой день.

Фото: zbrella.com

«Автоматизацию второго уровня я наблюдал на руднике «Удачный» (АЛРОСА). На выработке работает ПДМ, а на специально выделенной площадке сидит оператор и управляет ей. Правда, это решение установлено в экспериментальном порядке, специалисты компании говорили, что пока не собираются его масштабировать.

Наиболее продвинутым предприятием в мировом масштабе считается австралийско-британский концерн Rio Tinto, который использует 73 беспилотных карьерных грузовика. Это представители третьего уровня автоматизации. Машины оборудованы датчиками, заложены программы и алгоритмы, а операторы находятся на расстоянии нескольких километров и контролируют работу машин. А грузовики сами загружаются, сами отвозят породу в нужную точку, сами разгружаются», — описывает «чудеса техники» Игорь Важинский.

Автоматизация по-русски

Россия пока находится, так скажем, в начале пути, наши самые популярные решения относятся к первому уровню, хотя есть прецеденты и более совершенных решений. В целом же единиц беспилотной тяжёлой техники у нас пока немного. Достижения и существенные результаты всё чаще фиксируются за иностранными добывающими компаниями. Наши промышленники пока воспринимают безлюдную технику как новинку.

«В России эта технология пока не развита в силу ряда причин экономического, технического характера, а также особенностей государственного регулирования. На данный момент система не является распространённым продуктом по причине узкой специализации её применения. Решение применяется в основном в странах с недостатком рабочей силы и её высокой стоимостью.

Наибольшее распространение система получила в Австралии, так как там все эти факторы присутствуют. Здесь более высокие требования к проведению горных работ по сравнению с другими странами, что также делает систему преимущественным выбором для клиентов», — объяснил специалист Komatsu.

«Пока российские предприятия ограничивались локальными проектами по удалённому управлению единицами техники. Если говорить о роботах, то в точечных решениях смысла нет, для получения высокой производительности внедряется сразу роботизированный участок, с подготовленной инфраструктурой, по возможности изолированный от дорог, где ездят обычные самосвалы.

Вся техника, и производственная (погрузчики, бульдозеры), и сервисная, оснащается оборудованием связи и высокоточной навигации, благодаря чему серверное ПО может координировать их совместную работу, получая онлайн актуальное состояние всего роботизированного участка и наиболее эффективно выполняя план, заданный на смену диспетчером. В других странах беспилотная и дистанционно управляемая карьерная техника применяется довольно активно в последнее десятилетие, страны-лидеры — Австралия и Чили», — говорит Сергей Мельничук.

Специалист также уточнил, что как раз сейчас компания «ВИСТ Групп» внедряет в производственный процесс беспилотные карьерные самосвалы БелАЗ для ООО «СУЭК-Хакасия». В данный момент заканчивается сборка второго самосвала, первый БелАЗ в конце 2018 года прошёл ходовые испытания, находится в отладке и уже самостоятельно двигается на экспериментальном участке дороги.

Самосвалы БелАЗ грузоподъёмностью 130 тонн будут работать на угольном разрезе «Черногорский» в Хакасии в тандеме с роботизированным экскаватором от «Уралмаша».

Эксперт


Сергей Мельничук,
руководитель проекта «ВистГрупп» (входит в ГК «Цифра»)

«Расскажу ещё об одном нашем проекте: испытаниях первого роботизированного участка в условиях реального производства в Марокко.

Тестовый участок протяжённостью более 1 километра включал в себя все основные зоны, в которых придётся работать беспилотным самосвалам: паркинг, основные маршруты, зона погрузки, зона разгрузки, несколько альтернативных маршрутов, а также пункт заправки. На нём работал карьерный самосвал Terex и пилотируемый погрузчик Caterpillar. В диспетчерской был размещён управляющий сервер, а также РМО (рабочее место оператора). Для тестов систем сканирования окружения был изготовлен ряд искусственных препятствий. За время испытаний беспилотный самосвал в автономном режиме перевёз более 5000 тонн фосфатов».


Оговоримся, что внедрение беспилотной техники — это не панацея и не чудесное вмешательство. Специалист Komatsu уже объяснил, что речь идёт о сочетании факторов, которые делают такие разработки выгодными. И пока ситуация в российской добыче такова, что минусы звучат громче плюсов. Из списка первых, конечно же, существенные финансовые вложения. Причём вложения необязательные, не гарантирующие сиюминутных дивидендов.
«Минусы автоматизации во всех отраслях примерно одни и те же.

Придётся переучивать персонал. Представьте: оператор только научился в ручном режиме управлять самосвалом, а тут его на радиоуправляемую машину переводят. А ведь перестройка мозга куда сложнее, чем перестройка системы. Также любая компьютеризация влечёт за собой программную уязвимость, угрозу взлома системы.

Хотя для российских реалий эта проблема не слишком актуальна. Ну и, наконец, в случае активного внедрения беспилотных систем мы получим рост технической безработицы. Уволила добывающая компания 10 машинистов, вместо них наняла одного квалифицированного оператора — пусть и с большей зарплатой.

Работодателю, конечно, выгодно, но что же делать уволенным операторам?», — рассуждает Игорь Важинский.

И вот ещё большая проблема: в России не производят необходимого для автоматизации горной техники оборудования, компоненты приходится закупать за рубежом. Да и в принципе таких производителей — по пальцам пересчитать. А это — различные препятствия, возникающие перед создателями готовых систем. Плюс вопрос: как совместить эти решения с реальным железом? Над этим российские производители как раз и работают. Как отметил специалист «Снабремсервис», хочется, конечно, верить, что технологический задел у нас есть, но пока разработчики себя никак не проявляют, хотя специалисты компании целенаправленно мониторят рынок.

Слитно или раздельно

Как рассказали опрошенные нами специалисты, на сегодняшнем этапе речь, как правило, идёт об установке дополнительного оборудования на уже существующую машину. Технически возможно «избавить» от оператора почти любую технику, хотя тут, конечно, есть нюансы.

«Мы не исключаем возможность модернизации уже функционирующих машин, но здесь нужно рассматривать каждый случай в отдельности. Можно ли внедрить в машину цифровое управление? Поддерживает ли она ряд стандартных протоколов?

Или, может быть, стоимость модернизации будет соразмерна с новой единицей техники? Наши специалисты могут модернизировать технику заказчика и превратить её в робота в большем количестве случаев, но предпочтительнее сборка робота на заводе», — объясняет Сергей Мельничук.

«На современном этапе происходит модернизация существующих моделей. В будущем будут производиться машины, изначально спроектированные как беспилотные. Практически все наши новые модели самосвалов ультракласса (ГП 300 т и выше) разрабатываются с учётом возможности дооснащения», — комментирует представитель Komatsu.

В 2016 году на выставке Mine Expo в Лас-Вегасе компания Komatsu представила «машину из будущего» — опытный образец карьерного самосвала Komatsu IAHV. У неё вообще нет водительской кабины.

Производители уточняют, что это не законченный продукт, а часть системы. В будущем его можно будет приобрести в составе системы комплекса автономных грузоперевозок. Сейчас же машина находится в Аризоне на полигоне Komatsu рядом с Тусоном.

Кроме того, схожие разработки ведёт «БелАЗ». В планах производителя — закрыть кабину самосвала или вообще убрать её, это позволит грузить самосвал через кабину, что запрещено, когда в ней есть человек.

Откуда машины?

Самоходная техника обычно подразумевает импортные машины.

Помимо упомянутых Komatsu и Caterpillar эксперты называют машины Terex, Sandvik и Atlas Copco. Игорь Важинский объяснил: систему автоматизации можно установить на технику любого бренда, только вот с российской горнодобывающей (погрузочно-доставочной, в частности) техникой всё не так здорово. В № 4, 2018 мы уже рассказывали о том, что профильное тяжёлое машиностроение в России трудно рассматривать как инновационное.

«Комплекс технологических решений позволяет внедрить данную систему абсолютно на любую технику. Если очень коротко, ставятся специальные элементы согласования — электрогидравлические клапаны, которые будут управлять техникой, подключаются по электропроводке элементы управления. Замечательно, если сама техника будет российской», — считает Игорь Важинский.

Кстати, эксперт говорит, что ни разу не видел на российских разрезах автоматизированных машин Caterpillar. По всей вероятности, остро стоит вопрос цены.

Разговор об иностранной автоматизированной технике нужно вести с существенной оговоркой: как мы уже упомянули, в этом направлении активно и успешно работает «БелАЗ», без чьей техники сегодня не обходится, пожалуй, ни одно крупное российское добывающее предприятие. В общем, радуемся успехам «братской страны»: Беларусь не заграница. Над превращением обычного БелАЗа в самоходный работают специалисты «ВИСТ Групп».

«В 2018 году с конвейера завода «БелАЗ» сошли первые самосвалы с опцией беспилотника, разработанные совместными силами компаний «ВИСТ Групп» и «БелАЗ». Первые внедрения уже происходят на карьерах в Хакасии.

Испытания техники мы проводили на полигоне завода «БелАЗ» в городе Жодино. Беспилотный комплекс состоял из карьерного самосвала грузоподъёмностью 130 тонн и фронтального погрузчика.

Самосвал двигается полностью автономно, подъезжает под погрузку, а потом задом едет на место разгрузки. Движение задом — одна из важных частей наших испытаний, так как позволяет сократить время на разворот самосвала, а также уменьшает износ автомобиля и, главное, покрышек. В данном случае самосвал может двигаться как челнок. Фронтальный погрузчик двигается тоже автономно, но для погрузки к нему подключается оператор, управляющий погрузкой дистанционно. Для этого «ВИСТ Групп» разработала РМО (рабочее место оператора), с него можно дистанционно управлять техникой, находящейся на большом удалении, и одновременно подключаться к 5–10 объектам», — рассказывает о совместных достижениях Сергей Мельничук.


Самосвал без кабины

Расскажем чуть подробнее об упомянутом самосвале Komatsu IAHV, в котором оператора не предполагается «от природы». Концепция, нужно отметить, достаточно интересная. Машина должна быть оснащена полным приводом, всеми управляемыми колёсами и возможностью движения вперёд и назад с одинаковой скоростью. Что это даёт?

Если машина может двигаться вперёд и назад с одинаковой скоростью, то требуется меньше разворотов, то есть экономится время на постановку под погрузку и разгрузку, а также экономится место в призабойной зоне и зоне разгрузки, следовательно, идёт экономия по дополнительным горным работам.

То же самое происходит и с поворотом всех колёс: радиусы поворотов меньше, машина может двигаться «крабовым ходом» — не требуется дополнительного пространства для манёвра и, соответственно, требуется меньше вскрышных работ.

В машине используются обычные общедоступные компоненты от различных производителей. Система управления трансмиссией — это ноу-хау, поскольку управление четырьмя моторколёсами не реализовано стандартно ни в одном самосвале на сегодняшний день.

Даже 400-тонный БелАЗ, имея четыре моторколеса, управляет двумя поворотными мостами, в то время как у Komatsu четыре колеса имеют отдельное управление как по повороту, так и по вращению.


Текст: Анна Кучумова

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.