Леонид Артемов, руководитель направления БПЛА кластера передовых производственных технологий, Фонд «Сколково»
В интернете можно найти много статей, рассказывающих об общих возможностях применения БПЛА1 в различных отраслях промышленности. К сожалению, большая часть общедоступной информации носит скорее энциклопедический или рекламный характер и малопригодна для практического использования.
В данной статье мы постараемся сконцентрировать внимание на некоторых особенностях практического применения БПЛА в горнорудной и металлургической промышленности, поскольку именно в мелочах и, казалось бы, неважных деталях часто скрыты существенные факторы, влияющие в итоге на конечный результат, ради которого, собственно, и применяется БПЛА.
Для начала кратко перечислим основные задачи, которые могут решаться при помощи БПЛА:
• геологоразведка, картографирование местности, 3D-моделирование окружающего пространства;
• контроль процессов добычи, строительства объектов и их охраны;
• управление хвостовыми отвалами;
• исследование подземных (в т. ч. заброшенных) шахт, их инфраструктуры и прилегающих зон;
• обеспечение безопасности добычи и охраны труда;
• оптимизация подъездных дорог и инфраструктуры.
Главные преимущества применения летательных аппаратов, о которых всегда «трубят» производители и поставщики БПЛА, — это оперативность получения необходимой информации и возможность добраться до труднодоступных или опасных для человека мест.
Звучит красиво и масштабно, однако, как говорится, гладко было на бумаге, да забыли про овраги, а потому взглянем в суровое лицо реальности.
Первый, после принятия решения о применении БПЛА на предприятии, этап мучительного выбора модели реализации: делать самим или пригласить подрядчика, мы рассмотрим в следующей статье, а сейчас попробуем взглянуть на то, что нас ожидает после приобретения выбранного беспилотного летательного аппарата или заключения договора с подрядчиком на оказание услуг.
Ключевое отличие между моделями собственной эксплуатации БПЛА и договором с подрядчиком заключается в том, что в первом случае самостоятельно придется организовывать некоторые процессы, например:
· подбора, обучения и аттестации обслуживающего персонала, владеющего специальными навыками и знаниями как в области управления самим аппаратом, так и в интерпретации полученной с его помощью информации;
· хранения, технического обслуживания и ремонта БПЛА;
· получения разрешений на выполнение полетов с регулирующими органами;
· прохождения процедур контрольных просмотров данных, полученных с помощью аэрофотосъемки;
· управления эксплуатационными и экономическими рисками.
В общем, есть над чем подумать и что посчитать, но об этом в другой раз, а сейчас, когда все необходимые разрешения получены, люди и техника подготовлены, приказы о выполнении работ выданы: на старт, внимание…
…отбой.
И все потому, что не были учтены основные проблемы широкого применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в горнорудной и металлообрабатывающей промышленности.
Первой сложностью применения БПЛА является недостаточная автономность самих летательных аппаратов, ограничивающая время полета и расстояние, которое они могут пролететь без необходимости подзарядки или замены аккумуляторов. Подавляющее большинство представленных на рынке машин коптерного или вертолетного типа2 может находиться в воздухе от 20 до 50 минут, чего явно недостаточно для гарантированного выполнения большинства задач с первого раза, особенно если учесть время на полет до места проведения работы и на возврат к точке старта. Беспилотники самолетного типа (крыло) обладают существенно большим запасом хода, до нескольких часов, однако ввиду того, что не могут зависать на одном месте, применимы в основном для задач мониторинга больших площадных и линейных объектов, а также перевозки грузов. Кроме того, БПЛА самолетного типа потребуют дополнительную наземную инфраструктуру — место старта и посадки. Также необходимо иметь в виду, что заявленные производителем характеристики аппарата, как правило, соответствуют нормальным (читай — лабораторным) условиям эксплуатации и в реальных условиях могут существенно отличаться, и, увы, не в лучшую сторону.
Вторая проблема — погодные условия, в первую очередь сильный ветер и осадки, которые затрудняют эксплуатацию, и вполне может оказаться, что какую-то работу с применением БПЛА можно сделать менее чем за полдня, но ждать этот день придется месяц.
Третьей проблемой является низкая устойчивость БПЛА к жестким условиям эксплуатации на объектах горнодобывающей отрасли. Вибрации, высокие температуры и находящиеся в воздухе пыль, пар, взвеси и химические вещества могут сильно мешать работе и даже повредить электронику и сам летательный аппарат, что снижает его надежность и продолжительность службы. Другая сложность возникает в отношении подземных шахт, где применение БПЛА ограничено из-за особенностей пространства: замкнутые полости, ограниченная видимость, пыль и многочисленные препятствия. Здесь тем не менее уже есть успешные примеры. Специалисты считают, что перспективы связаны с разработкой новых модификаций летательных аппаратов и дополнительного оборудования для них, таких как защита аппарата, специальные камеры и датчики, а также программные усовершенствования. В целом использование беспилотных систем, даже в подземных шахтах, будет способствовать повышению безопасности, что позволит своевременно обнаруживать утечки газов и опасность обрушения пород, анализировать состояние вентиляции, а также многое другое.
Четвертая проблема — связь между оператором (внешним пилотом) и БПЛА. В условиях карьеров, глубинных шахт или удаленных районов горнодобывающих предприятий может быть ограничена доступность сигнала связи, что затрудняет контроль и управление летательным аппаратом. Кстати, отличительной чертой некоторых китайских беспилотников является то, что в случае потери контроля со стороны оператора аппарат может самостоятельно начать двигаться в сторону завода-производителя в КНР, куда он, естественно, не долетит и упадет где-то по дороге.
Пятая проблема — навигация. Магнитные поля, погодные условия, широта и рельеф местности могут значительно усложнять определение местоположения аппарата (большинство которых используют GPS) в пространстве, что чревато различного рода неприятностями и авариями.
Однако главным вызовом является обработка и анализ полученных от БПЛА данных о состоянии объектов и окружающей среды, которые были собраны во время работы его различными датчиками, лидарами и камерами. При этом стоит помнить, что если полученные данные будут использованы в экономических целях: расчетах с контрагентами, исчислении налогов, в т. ч. НДПИ и прочих, то должны быть учтены соответствующие требования к измерительному оборудованию (камерам, лидарам и т. д.) и соблюдению нормативно-правовых актов (инструкций и приказов) в части проведения таких работ и измерений.
С технической точки зрения анализ большого объема данных потребует наличия специализированного программного обеспечения, и вполне вероятно, что придется делать заказную разработку — «допиливать» имеющийся софт под свои конкретные нужды, а также обеспечить наличие соответствующих вычислительных ресурсов и квалифицированных специалистов, чтобы в итоге получить требуемые и достоверные данные, необходимые для принятия правильных управленческих решений. Ведь очевидно, что руководству не нужен ни БПЛА, ни все, что с ним связано, а нужен именно конечный результат и понимание цены его получения.
Наверное, здесь у читателя может возникнуть вопрос: а стоит ли вообще заниматься внедрением БПЛА на предприятии при имеющихся трудностях и рисках? Не стоит еще немного подождать, пока другие не устранят уже выявленные проблемы?
Ответ: и да и нет.
Да, потому что в этом случае не нужно будет разбираться во многих тонкостях внедрения технологии, тратить время и нервы руководителей и сотрудников, а также ресурсы предприятия — в общем, не будет «болеть голова».
Нет же, потому что:
во-первых, многие предприятия уже давно считают данную технологию (применение БПЛА) не инновационной, а вполне рабочей историей и активно ей пользуются, дорабатывая и улучшая по мере необходимости отдельные параметры;
а во-вторых, и это, наверное, главное, — каждое отдельное предприятие при общей отраслевой схожести все-таки имеет свои собственные культуру производства, методы управления и принятия решений, что затрудняет появление неких унифицированных решений, которые можно просто купить у одного предприятия и внедрить на другом (при условии, что их вообще продадут). Наверное, здесь также уместно вспомнить известную фразу Наполеона Бонапарта: «География — это приговор», что весьма точно отражает суть горнорудной промышленности.
Поэтому на вопрос, внедрять сегодня БПЛА или не внедрять, стоит посмотреть под другим углом, а именно: в чем и насколько вперед уйдут конкуренты, уже применяющие беспилотники в своей повседневной работе?
Например, в области безопасности, когда маркшейдерам больше не нужно добираться в труднодоступные или пытаться пробраться в недоступные или опасные места, а можно спокойно подъехать на удаленное расстояние от объекта съемки в 50, 10 или 5 км и оттуда слетать к объекту, выполнить работу и вернуться обратно. Или в части регулярного мониторинга опасных мест на предмет возгораний, контроля периметра предприятия, хода строительных работ или соблюдения сотрудниками правил ПБиОТ, а также для доставки нескольких килограммов чего-либо, например проб: вместо перевозки автомобилем просто подцепить к БПЛА и быстро доставить, сэкономив время и ресурсы.
Приглашение к совместному решению системных проблем применения БПЛА
Несмотря на имеющиеся особенности каждого предприятия, тем не менее есть сферы, где объединение усилий нескольких предприятий будет выгодно всем сторонам.
В первую очередь это решение пяти обозначенных выше системных проблем БПЛА: автономность, всепогодность, надежность, связь и навигация.
Весной этого года Фондом «Сколково» был проведен опрос заказчиков, разработчиков и эксплуатантов беспилотных летательных аппаратов, БВС3 и БАС4 на предмет выявления системных проблем, препятствующих созданию новой отрасли.
В ходе опроса респондентам задавались различные вопросы — например, на чем основано принятие решения о приобретении летательных аппаратов или о разработке программного обеспечения.
Результаты опроса показали, что одним из ключевых факторов, мешающих созданию новой отрасли, является практически полное отсутствие обратной связи между заказчиками, эксплуатантами и разработчиками БПЛА, БВС и БАС, что приводит к трате времени и ресурсов на создание продуктов, которые, по замыслу разработчиков, должны быть востребованы, а по факту вывода на рынок выясняется, что заказчикам и эксплуатантам нужно нечто иное. Кроме того, заказчики, эксплуатанты и разработчики плохо знакомы друг с другом, нет регулярного обмена опытом, что со стороны разработчиков ведет к параллельным разработкам схожих решений, которые оказываются часто тратой времени и ресурсов, т. к. не соответствуют потребностям заказчиков и эксплуатантов, а со стороны заказчиков и эксплуатантов оборачивается «изобретением велосипеда» и весьма дорогими индивидуальными разработками в целях преодоления системных проблем отрасли БПЛА.
Для того чтобы решить эту проблему, Фонд «Сколково» создает Центр промышленной кооперации разработчиков БПЛА SkyTech — https://skytech.msk.ru/.
Первый шаг — создание трех профессионально-тематических площадок на территории ИЦ «Сколково».
Площадка № 1 «Заказчики и эксплуатанты БПЛА»
Ежемесячная закрытая мини-конференция (очно + видеосвязь) с приглашением представителей компаний — заказчиков, эксплуатантов, инвесторов и разработчиков БПЛА с целью обмена опытом эксплуатации, получения регулярной обратной связи от конечных заказчиков и эксплуатантов и ответов на вопрос: «Что нужно сегодня разрабатывать, т. е. за какие решения готовы платить заказчики?» На сегодня свыше 10 корпораций России уже сообщили о своем намерении принять участие в работе данной площадки.
Площадка № 2 «Научно-техническое сотрудничество в сфере БПЛА»
Ежемесячная закрытая мини-конференция (очно + видеосвязь) с приглашением представителей компаний — разработчиков, эксплуатантов, учебных заведений и регулятора с целью обмена опытом и поиска надежных, безопасных и экономически эффективных решений задач заказчиков и эксплуатантов (полученных в ходе работы площадки № 1) без «изобретения велосипеда» и «наступания на известные грабли». При этом задачи будут решаться не одной какой-то компанией, а несколькими, в тесной кооперации друг с другом, с тем чтобы максимально использовать имеющиеся у них наработки и компетенции.
Общественная площадка № 3 «Беспилотники и мир»
Ежемесячные открытые встречи (очно + онлайн-трансляция) общественности с известными публичными деятелями, с приглашением специалистов и экспертов отрасли с целью формирования структурированного информационного поля по теме развития БАС, а также PR&GR-проектов участников SKYTECH.
Поскольку внутренний российский рынок сбыта для высокотехнологичной продукции и услуг в сфере БПЛА слишком мал для создания полноценных отраслевых кооперационных связей (технологических цепочек) и локализации производства критических компонентов, и в первую очередь создания элементной базы электронных устройств, то главной целью центра промышленной кооперации БПЛА SKYTECH станет вывод российских решений на международный уровень и кооперация с компаниями в странах БРИКС+.
Приглашаем к сотрудничеству и совместному решению системных проблем отрасли на благо процветания российских компаний и России.
Вопросы можно задать здесь: SPoplavskiy@sk.ru
1 БПЛА — беспилотный летательный аппарат. В настоящее время введен в оборот также термин БВС — беспилотное воздушное судно. Поскольку, с нашей точки зрения, не все БПЛА являются воздушными судами (например, работающие в закрытых пространствах: шахтах, складах и т. п.), в данной статье будем использовать более общее понятие БПЛА, подразумевая под ним в первую очередь роботизированный технологический комплекс (РТК), работающий под управлением оператора и/или программного обеспечения и передвигающийся в газовой и/или воздушной среде.
2 См. http://robotrends.ru/robopedia/osnovye-konstrukcii-bespilotnikov
3 БВС — беспилотное воздушное судно.
4 БАС — беспилотная авиационная система.