Обычный рабочий день на разрезе «Изыхский». В карьере активно трудятся машины: бульдозеры готовят полки и очищают дороги, огромные шагающие экскаваторы подготавливают площадки для своих меньших собратьев, с легкостью перемещая полтора десятка тонн породы за раз. В забое работают ЭКГ и гидравлические экскаваторы, самосвалы постоянно подъезжают для загрузки угля. На верхних уступах тоже кипит работа: экскаваторы загружают породу в кузова автосамосвалов.
За очередным поворотом дороги видим обычную картину: к ЭКГ 8И подъехал 130-тонный БелАЗ, подождал, пока машинист загрузит горную массу, и затем спокойно отправился к отвалам. Обычный рейс из тысячи. Обычная работа на автовскрыше. Но вот что настораживает – в кабине самосвала нет водителя!
На фото: присмотретиесь - водителя в кабине нет!
ЗДРАВСТВУЙ, РОБОТ
- Это не совсем обычный самосвал, - говорит директор разреза «Изыхский» Алексей Ошаров, - это робот. На нашем разрезе уже четыре года реализуется программа по внедрению в производственный процесс беспилотников БелАЗ-7513R. Всё начиналось ещё на УОГР «Абаканский» в 2019-ом году, затем эти две машины были переведены на наш разрез. Плюс «Изыхского» в том, что у нас много площадей на четвёртом участке. Можно без ущерба для производства выделить отдельный плацдарм для пилотного проекта, этакая экспериментальная площадка. Там роботы не мешают другому транспорту, и он им не мешает. У них отдельная дорога, отдельный забой, свой экскаватор, персональный отвал. В 2021-ом году мы добывали миллион тонн угля в год, планировали рост добычи, но не хватало водителей, поэтому руководством компании было принято решение включить в производственный процесс роботов.
- Стоит отметить, что практика роботизации карьерной техники в России начиналась именно на наших разрезах, - подчёркивает технический директор «СУЭК-Хакасия» Владимир Азев. – Когда запустили роботов на «Абаканском», конечно, были шероховатости, но в целом – всё прошло успешно. Надо учитывать, что такой опыт был первый, можно сказать, шагнули в неизведанное. До сих пор в России нет ничего подобного. «Изыхский» - в настоящее время единственный угольный разрез, где работают роботы.
На «Изыхском» роботов поставили на передовые уступы, сначала придали им экскаватор Hyundai R1250-9, которым управлял обычный машинист. Специалисты проводили тестирования, проверки систем, учили машину работать. Дело, как оказалось, непростое.
ШКОЛА ДЛЯ БЕСПИЛОТНИКА
- Изначально на «Абаканском» роботы управлялись дистанционно, - рассказывает заместитель начальника участка по роботизированной технике Александр Струков. - Оператор сидел в центре управления системами и оттуда управлял машиной. На «Изыхском» мы пошли дальше, оператор только следит за работой самосвала и вмешивается в исключительных случаях. Автоматизация становилась всё больше, мы учили машину новому: остановкам, подъездам, движению. И это постоянно совершенствуется.
На фото: Александр Струков
Например, ещё совсем недавно, когда робот встречал другую машину на дороге, он просто останавливался. В результате другие автомобили были вынуждены съезжать в специальные карманы, ожидая, пока робот проедет мимо, или же сам робот стоял в ожидании команды оператора на продолжение движения. Инженеры и программисты смогли обучить машину уверенно разминаться с встречными автомобилями, но при одном условии: обычный автомобиль не должен был выезжать на полосу движения робота. Если же на дороге возникал неожиданный объект, робот всё равно останавливался, но оператор мог взять управление на себя, объехать препятствие и затем вернуть управление обратно роботу.
Аналогично пришлось обучать его проезжать перекрёстки и реагировать на светофоры. Этот процесс не был мгновенным; долгий путь в четыре года привёл к тому, что машины стали значительно умнее. По сути, сейчас робот, как и любой водитель, накапливает опыт и продолжает учиться и совершенствоваться.
- Сами по себе наши роботы необучаемые, технология искусственного интеллекта в него не внедрена, - уточняет сервисный инженер Владислав Федотов (именно программисты этой компании составляют новые программы для роботов, - прим.автора). - Это требование промышленной безопасности. Каждый шаг робота должен быть описан, предсказуем, чтобы по своей воле он куда-нибудь не поехал. Так что это только программная разработка, которую постоянно обновляют, дополняют. Мы работаем на месте, видим какие-то недочёты, то, чему ещё надо научить, передаём информацию программистам, и те пишут новые алгоритмы. Каждый новый вызов порождает улучшение программного продукта. В практике, в накатке, выявляется много каких-то проблемных точек и это нормально, ведь аналогов нет.
Для передачи данных роботу используется система, схожая с обычной мобильной связью, но это внутренняя сеть 4G. На разрезе установлены вышки, которые обеспечивают полное покрытие, так что сигнал ловится отлично везде. Погодные условия на связь вообще не влияют. Использование внутренней сети 4G позволяет поддерживать стабильную связь, что критично для управления и мониторинга роботов.
Как отмечают инженеры, для обеспечения связи с роботом предусмотрены все меры — даже в случае отключения электроэнергии на разрезе установлен бокс с дизельгенератором, которого хватит как минимум на 12 часов работы. При необходимости дизтопливо всегда можно подвозить. Кроме того, имеются запасные аккумуляторные батареи. В общем, ситуации, когда машина потеряет связь и перестанет работать из-за этого, исключены. Так что о восстании машин можно не беспокоиться.
- По сути, на разрезе у нас ковровое покрытие связи, базовые станции установлены так, что сигнал достаёт любую точку разреза с запасом, - уточняет Александр Струков. - Это требование безопасности, ведь робот должен каждую секунду посылать сигнал на сервер, отчитываясь о работе. Если связь теряется, то робот сразу останавливается. Движение без связи для него невозможно.
Обеспечивает работу двух беспилотников на «Изыхском» совсем небольшая команда: четыре оператора, четыре сервисных инженера и заместитель начальника участка по роботизированной технике. Правда, есть ещё десяток программистов – роботы пока требуют заботы, но они работают удалённо.
На фото: слева Владислав Федотов, справа Александр Струков - на рабочем месте
- Здесь я работаю уже год. Очень интересный проект. Ведь внедрение роботов в производство – это передовая технология во всём мире, - говорит Владислав Федотов. - Крайне мало стран, где есть попытки использования таких роботов. Начали заниматься американцы, есть разработки в Австралии, но там, в основном, удалённое управление, и в последнее время активно включился Китай. В России мы единственные, кто ставит такой опыт и уже имеет не просто попытки, а конкретные результаты.
- Я айтишник по образованию, и для меня это тоже первый опыт работы с такими роботами, - поддерживает коллегу Александр Струков. - Конечно, было очень интересно, особенно в начале. Новое всё. И сейчас мы постоянно сталкиваемся с новыми задачами, ищем решения, и снова новые вызовы, которые воплощаем в жизнь.
НА СМЕНУ ЗАСТУПИЛ 121-Й
Рабочий день у беспилотников 120 и 121 начинается с обслуживания. Операторы передают друг другу смены, проводят осмотр систем управления, проверяют давление в шинах и выполняют все те же процедуры, что и обычные водители самосвалов. Меняют или чистят фильтры, заправляют топливо. В это время сервисные инженеры проверяют всё оборудование для роботизации — параметры, датчики, камеры и настройки. Однако есть один момент: если обычные водители передают одну машину, операторы роботов работают сразу с двумя, так как один человек контролирует работу пары.
После передачи оборудования оператор направляется в центр управления (ЦУ), садится на своё рабочее место (РМО) и начинает свою смену. Он отдает команде «Старт», без которой беспилотник не тронется с места, и следит за рабочим процессом. Параллельно с ним на своё место садится сервисный инженер, и они вместе ведут смену. Оператор наблюдает за поведением машины, а инженер контролирует её параметры. Инженер задает программу работы: определяет, где будет грузиться беспилотник, куда и по какой дороге он будет возить породу, и на каком отвале будет происходить разгрузка.
- Если происходит нештатная ситуация, то оператор переводит управление в ручной режим и дальше действует, как водитель, - уточняет Александр Струков, – на рабочем месте те же самые педали, руль, разница только в том, что он сидит не в кабине машины, а в ЦУ.
Рабочее место оператора, прямо скажем, вызывает уважение. Представьте, небольшой зал, стоит удобное кресло и четыре монитора. Три больших, один поменьше – сенсорный, для взаимодействия с системой управления. На каждом экране своя картинка, свои показатели. Центральный монитор всегда передаёт данные фронтальной камеры, если абстрагироваться, что до машины оператору несколько километров, то вполне можно поверить – он сидит в кабине самосвала.
- Переключиться с одной машины на другую можно очень легко, - говорит Владислав Федотов. – Камеры передают видеоинформацию с передней и задней полусфер, для безопасности мы добавили ещё одну камеру в задний отсек робота, где стоят моторы. Вдруг задымление произойдёт или что-то ещё. Конечно, в машине есть датчики, противопожарные системы, но дополнительный визуальный контроль оператором дело нелишнее.
Тут же на мониторе выводятся данные разных датчиков, опять же всё, как в обычной кабине самосвала: динамический тормоз, гидравлический тормоз, газ, давление масла, обороты, давление в шинах, скорость и т.д. На мониторе инженера ещё больше данных о работе машины. Здесь всё, что касается электронной начинки умного самосвала.
- С операторами, которые прежде были обычными водителями БелАЗов, провели вводный курс, в рамках которого объяснили, как работать с оборудованием, на что реагировать, какие параметры смотреть, - уточняет Александр Струков. - Да, также их познакомили с машиной – она несколько отличается от обычных самосвалов. Робот электрогидравлический, а не просто на гидравлике, как обычно. Частично заменены органы управления и добавлены датчики. Например, в тормозном управлении.
- Изначально дополнительного оборудования на роботах стояло гораздо больше, в процессе работы мы смогли минимизировать количество, - говорит Владислав Федотов. - Убрали лишние датчики, сначала были радары, но лидары заменили их. Лидары – это лазерные дальномеры, их нужно всего два, а радаров гораздо больше. Также сократили число камер наружного наблюдения. Помимо этого, прежде чем запустить роботы в работу мы оборудовали специальными датчиками экскаватор, который грузит в них породу.
Одна из последних воплощённых в жизнь идей – создание калибратора, это прибор для калибровки лидаров, размещенных на роботах. Мы смотрим на площадку перед ЦУ, видим относительно небольшой белый куб на подставке, если не знать, что это и есть калибровщик, то можно подумать, что на разрезе решили помимо добычи угля заняться производством арт-объектов.
На фото: вот так выглядит калибровщик
- Мы сами придумали этот калибровщик, - с заслуженной гордостью говорит Владислав Федотов. - Раньше калибровали по манекенам или какой-то технике, на маршруте выставляли и сканировали. Но наш куб – это гораздо безопаснее, никакое оборудование не пострадает, если что-то пойдёт не так. И робот видит калибровщик гораздо лучше, потому что объект белый, со светоотражающей плёнкой – идеальные условия для калибровки лидара. Машина сама подъезжает к калибровщику, лидары отстраиваются без вмешательства человека, теперь робот точно знает, на каком расстоянии от него будут предметы. По сути, происходит восстановление настроек. Дело в том, что при движениях, разных манипуляциях, особенно ремонтах, когда снимаются панели, в том числе, лидары, затем ставятся обратно, их положение может измениться на миллиметр. Кажется некритично, но для электронного оборудования – это сбой. Поэтому необходима калибровка и новая настройка, чтобы была точность.
КОНКУРЕНЦИЯ ИЛИ СОТРУДНИЧЕСТВО?
Как говорит Владимир Азев, на данном этапе роботы достигают производительности человека, а этого достаточно, чтобы делать на них ставку и внедрять в производство.
- Ведь почему было принято решение о роботизации? В отрасли остро стоит проблема нехватки кадров, – поясняет Владимир Азев. - Можно сказать – критически, во всех компаниях людей катастрофически не хватает. Машины простаивают, потому что нет водителей. И тенденция к нехватке рабочих кадров просматривается надолго вперёд. Таким образом, единственный выход – развивать роботизацию.
Впрочем, не все и не всегда готовы быстро шагнуть в новую реальность. Кому-то лень учиться, кто-то боится, что машина заменит человека.
- Настороженное отношение к чему-то совершенно новому – это в природе человека, - поделился Алексей Ошаров. - Но стоит ему понять, что выгод от нового больше, чем минусов, и он уже приветствует это. Так было, когда на разрезе решили внедрять систему «Карьер». Так было и в других случаях. Я пришёл на разрез, когда здесь работали 40-тонные БелАЗы. При мне руководством было решено приобрести новые 55-тонные, это в 2005-2006 годах. Восприняли в штыки – зачем нам такие большие?! Потом оценили преимущества. Больше перевозок, больше производительности, выше зарплата. Аналогично было и со 130-тонными, и с 220-тонными машинами. Сейчас мы это проходим с роботами.
На фото: у директора "Изыхского" вопрос о роботах стоит на особом контроле
Опасения людей вполне понятны – вдруг роботы станут настолько эффективными, что водители окажутся никому не нужны? Одним из главных преимуществ беспилотников является их «абсолютное зрение». Лидары не обращают внимания на погодные условия: будь то ясный день, туман или темнота, они безошибочно определяют расстояния и распознают препятствия. Кроме того, роботу не нужны обеденные перерывы. Он не устаёт за рулём и не испытывает стресса, поэтому всегда управляет машиной плавно и без рывков. В результате — экономия топлива около 13%, а общая производительность превышает показатели обычных машин на 20%.
- Но любое незапланированное препятствие ставит его в тупик, - критически отмечает Алексей Ошаров. - Есть программа – работает, нет программы – стоит. Что-то вышло за рамки программы – опять стоит. Сегодня водитель БелАЗа не только перевозит объёмы горной массы, но и обслуживает машину. Техосмотр в начале и конце смены, мелкие ремонты, заправка горючим и т.д. С роботом остаются те же манипуляции, но их должна делать особая бригада техобслуживания. Впрочем, слесарей набрать проще, чем водителей.
А учиться беспилотникам предстоит ещё немало. К примеру, сейчас на мокрой дороге они не могут адекватно реагировать на изменяющиеся условия. Человек где-то объедет лужу, где-то сманеврирует, робот пока такого не умеет. Так что задача для программистов – научить снижать скорость без пробуксовки.
- На данный момент программа, заложенная в роботе, жёсткая и однозначная, внутренний компьютер не умеет сам принимать решения, учиться новому, - говорит Владимир Азев. - Насколько мне известно, искусственный интеллект в электронной начинке робота практически не используется. Но я уверен, что мы обязательно к этому придём, причём, не в такой далекой перспективе.
А ЧТО БУДЕТ ЗАВТРА?
6 июня 2025 года Президент России Владимир Путин провёл в режиме видеоконференции заседание Совета по стратегическому развитию и национальным проектам. И на нём он, в частности, обозначил важные моменты стратегического планирования экономики страны, в том числе шла речь об укрепление технологического суверенитета.
- Как уже сказал, текущий год является во многом определяющим для технологического развития России, - заявил Владимир Путин. - Важно чётко понимать направления, которые сегодня и в долгосрочной перспективе будут задавать темпы роста, динамику развития отраслей, регионов, всей страны. Нужно зафиксировать те сферы и области, где предстоит обеспечить настоящее глобальное технологическое лидерство компаний, научных центров, предприятий… В отдельных сегментах российские беспилотные системы уже являются самыми передовыми в мире, превосходят иностранные аналоги.
И ведь фактически Президент страны говорил о таких предприятиях, как «Изыхский» - лидерах магистрального направления прогресса.
В своей научной статье «Технологии автономной добычи как фактор опережающего развития» доктор технических наук Владимир Азев отмечал: «Потребность человечества в природных ресурсах растёт и к 2050 году вырастет прогнозно в 2-3 раза. Переход к чистой энергии и зеленой экономике приведет к увеличению потребления некоторых полезных ископаемых в десятки раз. Поскольку перспективные горнодобывающие активы часто сосредоточены в малонаселенных и климатически рискованных районах, удовлетворить спрос на прирост добычи минеральных ресурсов в требуемых объемах традиционными технологиями добычи – маловероятно. Традиционные технологии добычи требуют постоянного присутствия в шахтах и на рудниках людей-операторов, что создает риски для здоровья и безопасности.
Переход к передовым цифровым технологиям и роботизированным системам является одним из приоритетов научно-технологического развития РФ на ближайшие 15 лет. Автоматизированная карьерная техника — один из актуальных трендов в добывающей промышленности».
О том, каким будет завтрашний день развития роботизации на разрезе «Изыхский» мы поговорили с Владимиром Азевым.
- Владимир Александрович, вы подробно рассказали о том, как шло и идёт сейчас внедрение роботов в производственный процесс. Но каким вы видите будущее проекта? Будет ли увеличиваться парк роботов или подождёте, пока программисты не научат машины всему, что необходимо для полноценной работы?
- Сегодня мы наблюдаем тенденцию к увеличению добычи угля, коснулось это и «Изыхского». Совсем недавно у них было 1200 тыс.тонн годового объёма добычи , а в этом году планка уже 1,8 млн тонн. Соответственно, надо развиваться, наращивать темпы. Но появились проблемы с комплексом (роботы плюс экскаватор, - прим.автора), он не достаточно «резвый» для нынешних темпов. По идее, на один экскаватор надо четыре БелАЗа, чтобы работа шла в нужном графике. А у нас есть только два робота, получается, половину времени экскаватор простаивает, что неправильно.
Смешанный комплекс, когда одновременно используются и пилотируемые машины, и беспилотники, пока не допускается, не позволяет техника промышленной безопасности.
Выход – продолжение развития программы роботизации. По инвестициям мы инициировали приобретение ещё одного робота, таким образом, чтобы на передовом уступе производительность экскаватора задействовать полностью. На данный момент у нас на трёх уступах спокойно можно работать с использованием беспилотников.
- То есть можно ожидать появление ещё одного робота на «Изыхском»?
- Надеюсь. Больше того, в перспективе, планируем предложить инвестиционное приобретение ещё трёх автосамосвалов-роботов или в другом варианте – так называемых ретрофитов (ретрофит – это целенаправленная модернизация оборудования с использованием современных технологий и компонентов, позволяющая значительно продлить срок службы техники и повысить её производительность, - прим.автора). По сути, ретрофит – это обычный БелАЗ, на который устанавливается соответствующее оборудование, оно превращает машину в робота. По вложениям такой вариант гораздо выгоднее, чем приобретать изначально робот. По данным специалистов – экономия составляет порядка 500 процентов!
Другое дело, что самим роботам могут угрожать люди. Из-за неаккуратности, небрежности, невнимательности можно вывести робот из строя. Соответственно, надо людей научить взаимодействовать с роботом. Ездить более аккуратно, не вводить робота в ступор. Должно быть уважение. Причём взаимное. Робот не должен представлять опасности для человека, но и человек должен с уважением относиться к такой сложной технике.
Горное производство – сложное производство, и постоянно меняющееся, поэтому убеждён, что в робота нужно закладывать какую-то часть искусственного интеллекта. Он должен оценивать каждую ситуацию. Был у нас случай еще на разрезе «Абаканский» при ликвидации подземных выработок бывшей шахты Ачминдор, когда ликвидировали очаг самонагревания горной массы, робот заехал на эту площадку под погрузку. Он просто не понял, что этого делать нельзя, что это опасно. Опытный водитель, наверняка, мог бы визуально выявить факторы риска, а роботу не хватило возможностей программного обеспечения. Вывод – в подобных условиях нужно устанавливать термодатчики, учить робота учитывать температурный режим.
Но работа интересная, постоянно появляются новые вызовы, новые проблемы, которые нужно решать. Здесь нельзя стоять на месте. Я всегда говорю, что горное производство - это быстроменяющееся производство. И поэтому всегда нужно стараться быть на шаг впереди. Поэтому считаю, что надежда всей компании – это разрез «Изыхский» и его опыт по внедрению роботов в производство. Научатся здесь, смогут передать опыт другим предприятиям. И это очень перспективное тиражирование опыта. Так как есть предприятия, где ситуация с кадрами ещё более острая, чем у нас. И порой там вынуждены привлекать малоквалифицированные кадры. А что это значит – доверить дорогостоящую технику необразованному, плохо подготовленному водителю? Это аварии, это остановки на ремонт. А ведь один БелАЗ стоит порядка 200 миллионов рублей. Сами понимаете – очень дорогое удовольствие по привлечению неквалифицированных работников. Как сказал один из директоров разрезов: «Мы не настолько богатая компания, чтобы на очень дорогую технику сажать неквалифицированного человека».
Роботизация – это, безусловно, наше будущее. Для того, чтобы быть конкурентоспособным на рынке, необходимо иметь технологическое преимущество.
Валентина КОРЗУНОВА,
фото автора