Автоматизация строительных машин: ожидания и реалии

"Увеличивающаяся автоматизация встречается с волнением и страхом в равной мере. Но преимущества автономии для человечества огромны", — профессор Пол Ньюман (Paul Newman).

Фактом является то, что автономные машины повысят безопасность в опасных производственных условиях и исключат возможность несчастных случаев, вызванных человеческой ошибкой. Они также будут выполнять повторяющиеся задачи более эффективно и точно, чем оператор-человек, и, поскольку машины будут работать наиболее эффективно, их владельцы получат выгоду от повышения производительности, эффективности использования топлива и долговечности.

На первоначальном этапе, до внедрения полностью автономного оборудования, на рынке появится техника, оснащённая системами помощи оператору. Они позволят одному человеку управлять несколькими машинами, что повысит производительность и сократит расходы. Но для того, чтобы полностью автономное строительное оборудование стало нормой, необходимо увидеть признание и доверие к технологии, снижение стоимости, увеличение темпов технологических изменений и реформу регулирования.

Автоматизация глазами строителей

Компания Volvo CE на протяжении нескольких лет утверждает, что она готова к внедрению новых технологий на своей технике. С этим никто и не спорит. А вот готовы ли потребители!? Этим же вопросом задались и в Volvo Construction Equipment, заказав специальное исследование, которое показало двоякое отношение к автономным машинам. В опросе приняли участие 2219 респондентов из США и Великобритании, из которых 205 были рабочими на стройплощадках.

С одной стороны, почти половина всех строителей опасаются, что надёжность и безопасность на рабочих местах может быть поставлена под угрозу из-за внедрения искусственного интеллекта и автоматизации машин и оборудования. Повышение риска для безопасности на строительной площадке в качестве основного негативного фактора внедрения новых технологий отметили 46% опрошенных. Ещё 31% респондентов отметили проблему потенциальной потери рабочих мест.

Опрос также показал, что новые технологии, такие как более умные машины, вызывают и оптимизм. Более половины респондентов (54%) считают, что автономные машины и применение искусственного интеллекта повысят производительность, в то время как 48% считают, что передовые технологии увеличивают скорость выполнения повседневных строительных задач.

Молодое поколение относится к новым технологиям с большим доверием, чем их старшие коллеги: респонденты в возрасте от 25 до 44 лет с большей вероятностью считают, что автономное оборудование повысит производительность, безопасность, качество, увеличит скорость работы и эффективность использования топлива, по сравнению с респондентами в возрасте 44 лет и старше.

Что касается рисков потери работы, то, по мнению 48% респондентов, именно операторы машин подвергаются наибольшему риску. Трое из пяти операторов машин, опрошенных в рамках исследования, также считают, что их работа станет лишней с ростом компьютерных технологий. На втором месте по риску потери работы в строительстве считаются инженер, так считают 21% опрошенных. Каменщики и прорабы, по мнению исследователей, также находятся в зоне риска. Их отметили 17% и 16% респондентов соответственно. Есть и те, кто считает, что при внедрении новых технологий ни одна должность не окажется на обочине рынка труда и все профессии будут востребованы. Так считает каждый пятый опрошенный.

Операторы техники и автоматизация

"Мы считаем, что наше внимание к таким технологиям, как автоматизация, является именно тем, что позволяет сделать строительную отрасль более безопасной. Наши исследования в этой области показали, что автономные системы действительно могут повысить безопасность и производительность для наших клиентов. Поскольку все больше машин работают в сотрудничестве с людьми, а не управляются ими, эта тенденция продолжится и в будущем", — отмечает Кристиан Гранте (Christian Grante), специалист по автоматизации Volvo Group.

Хотя работа оператора изменится с внедрением автоматизации, некоторые задачи настолько сложны и непредсказуемы, что потребуется человек, который будет находиться в непосредственной близости. По мере того, как увеличивается автономность машины, оператор, как правило, будет действовать больше в качестве наблюдателя. Это обеспечит менее напряженную и более безопасную и интересную работу. К тому же оператор сможет управлять несколькими машинами одновременно – дистанционно или для отдельных операций, как, например, при работе буровых станков Epiroc.

Во многих регионах мира, например в США, ощущается нехватка квалифицированных операторов. Кроме того, существует множество случаев, когда рабочие места настолько отдалены, как в Австралии или северных регионах России, что им приходится привлекать операторов и создавать инфраструктуру, в которой они должны жить, работая там. Автоматизация обеспечит решение обеих этих проблем.

Готов ли рынок к автономным машинам

Строительная отрасль готова и нуждается в переменах. Вопрос в том, с какой скоростью это будет происходить. Как показал опрос Volvo CE, некоторые компании рады использовать автономные машины уже сегодня, но другие хотят подождать, пока технология не станет более зрелой. Для их продвижения компании проводят пилотные исследования в реальных условиях, чтобы клиенты смогли оценить эффективность работы машин, убедиться в безопасности, надежности, долговечности и производительности оборудования.

Немаловажным фактором является и стоимость первоначальных вложений. Ведь штучный продукт всегда дороже массового. Если десять лет назад электрические автомобили были диковиной из "далёкого будущего", то сейчас – это вполне серийная машина. Так и в автоматизации: с развитием технологий затраты начинают падать, а спрос на повышение эффективности, безопасности и производительности сохраняется. Вполне возможно, что в ближайшие пару лет, слова из песни Сыроежкина "вкалывают роботы, а не человек" станут нашей действительностью.

Зачем автоматизировать процессы в стройке

Соучредитель Oxbotica, компании по разработке программного обеспечения для автономных транспортных средств, а также профессор информационной инженерии BP в Оксфордском университете, Великобритания, профессор Пол Ньюман (Paul Newman) поделился своим видением развития автоматизации транспортных средств в строительной отрасли. Кроме того, он является изобретателем методов, которые позволяют машинам знать, где они находятся, что их окружает и что они должны делать дальше.

— Что движет стремлением автоматизировать функции строительной техники?

Это в основном о загруженности людей. Речь идет о людях, которые делают больше, потому что машины могут делать больше – благодаря тому, как они работают.

— Что должно произойти, чтобы сделать это возможным?

Работа машин и транспортных средств уже меняется. Но для полной автономии нам нужно доверять машинам, чтобы они могли безопасно и эффективно работать самостоятельно, без зависимости от инфраструктуры, без зависимости от каких-либо внешних систем, без маяков, без кабелей, без маркеров, без белых линий, без зависимости от дорог, даже не зависимо от GPS. Когда это будет достигнуто, все машины смогут работать лучше для нас.

— Какая технология способствует увеличению автономности мобильных машин?

Программное обеспечение. Датчики важны, и есть много интересных сенсорных технологий. Но золотые вещи – это алгоритмы. Способ, которым машины могут понять пространство, структуру пространства, рабочее пространство. Как все движется, что в них, способность воспринимать различные потоки датчиков, и машина может сказать: "Ага! Я знаю, где я, что вокруг меня и что мне делать дальше". Это три столпа автономии, на которые отвечают программы и алгоритмы.

— Позволят ли эти системы машинам быть умными и самообучающимися?

Конечно. Было бы трудно сделать это по-другому. Машины могут учиться, у них есть оптимизация, оценка и алгоритмическая способность работать на высоких скоростях и в реальном мире. Возможность обрабатывать потоки данных от нескольких датчиков и одновременно думать об избыточности и безопасности. Это самый большой опыт работы в этой области – заставить роботов и машины работать в дикой природе, в грязи, под дождем и на ярком солнце.

— Когда у нас будет автономная строительная техника?

Это не такой простой вопрос, чтобы ответить. Мы далеки от того, чтобы производить машины, которые могли бы работать в любом месте, в любое время и в любых приложениях. Но для четко понятных и определенных приложений мы можем устанавливать, обучать и поставлять машины сегодня.

— Будут ли безопаснее автономные машины?

Безопасность может быть преимуществом номер один автономных машин. Сегодня одна из главных причин смертности в результате строительства – люди, пораженные строительным оборудованием. Это не хорошо, поэтому мы можем создать функции "ангела-хранителя", которые работают в сотрудничестве с операторами-людьми, и просто сказать: "Я просто не позволю травмировать кого-нибудь".

— Что, никаких несчастных случаев?

Во всех технологиях, во всех средах случаются несчастные случаи. И они ужасны. С автономными машинами их должно быть очень мало, но мы должны признать, что будут некоторые аварии. Это не будет случайностью, которая случается, если человек контролирует ситуацию. Примерно 80% дорожно-транспортных происшествий вызвано неисправностями, которых никогда не было у компьютеров. Несчастные случаи часто вызваны скукой и отвлечением. Автономность может сократить количество таких несчастных случаев до нуля. Компьютеры обладают нечеловеческой способностью концентрироваться – им никогда не бывает скучно.

Но нокаутирующим ударом по этой технологии является обучение. Люди-операторы занимают много времени, даже годы, чтобы стать экспертом в управлении своими машинами. Но строительные машины могут быть запрограммированы до их первого дня на месте со всеми данными и знаниями всех других машин, которые предшествовали им. Со всего мира. От каждой аварии, которая когда-либо была зарегистрирована, везде. Таким образом, утренняя авария в Куала-Лумпуре действительно должна уменьшить вероятность того же происшествия, произошедшего в Лондоне во второй половине дня.

— Что общего между автономией и удалённым управлением?

Автономные машины должны работать независимо от чего-либо внешнего. Однако это не означает, что если у вас есть подключение, вы не должны его использовать. Это приятно иметь, но дело в том, что вам это не нужно, чтобы добиться успеха.

— Автономная техника обеспечивает большую производительность потому что не ходит в туалет, никогда не спит, не делает перерыв на обед?

У меня так много историй о том, почему это правда. Ответ однозначно большими буквами и неоновым светом: ДА.

-Можете ли Вы дать количественную оценку эффективности?

Автономность позволит оператору управлять несколькими машинами одновременно, а не по одной. Об этом говорят больше всего, но это еще не все. Есть много преимуществ второго порядка, о которых не говорят. Например, выбоины в условиях бездорожья могут стать причиной всевозможных проблем. Но машина знает, что они есть, она знает, что они приближаются. Таким образом, она движется медленнее, что позволит шинам служить дольше. Контролируемое ускорение и замедление этих транспортных средств значительно сокращают затраты на топливо. Автономные машины могут работать в полной темноте. Транспортные средства, которые не используются, могут отключаться. По мере того, как эти машины перемещаются по площадке, они воспринимают свой мир, но в то же время они проводят полномасштабный мониторинг активов объекта.

— Могут ли автономные машины иметь такой же уровень квалификации, как оператор?

Есть определенные задачи, которые на данный момент выходят за рамки возможностей машин. Возьмите с собой очень опытного оператора экскаватора и дайте ему задачи на точность и деликатность управления ковшом. Это необычно. Это просто праздник человеческого ума. Но на самом деле, того же оператора просят выполнить тоскливые и повторяющиеся задачи – это же пустая трата супер способностей. Мы могли бы сказать, что есть вещи, которые мы хотели бы, чтобы делали люди, а другие, которые машина может делать непрерывно посреди ночи в темноте. Речь идет о расширении возможностей человека путем устранения монотонных задач.

— То есть, автономная техника не будет врагом?

Технология – это инструмент. Это делает нас здоровее, богаче, счастливее. Это так просто. Это как следующая глава, следующий молоток в нашем наборе инструментов. Мы собираемся построить больше вещей, потому что мы можем сделать это лучше. Мы собираемся строить и добывать, потому что мы можем, потому что мы даем людям возможность делать больше.

— Как насчёт потери рабочих мест из-за того, что машины больше не нуждаются в операторах?

В 1970-х люди боялись, что компьютеры отнимут все рабочие места. Теперь посмотрите на все рабочие места, которые создали компьютеры – у нас самая лучшая работа.

Профессии будут меняться, со временем будут постепенно создаваться новые обязанности, это не произойдет одномоментно. Таким образом, в строительстве и добыче полезных ископаемых у нас будет целая бригада людей, способных обеспечивать работу автономным машинам и обслуживать их.

— Может ли что-то помешать внедрение роботов?

Машины и люди будут работать вместе в течение некоторого времени. Есть места, где машины будут думать: "Это действительно сложно – ты мне нужен, человек". И человек говорит: "Я понял". Пройдет много времени, прежде чем что-либо приблизится к необычайному мастерству человека. Но тогда есть некоторые процессы, которые являются простыми и повторяющимися рабочими задачами, которые автономные системы могут выполнять лучше и безопаснее.

Автор: Геннадий Петров