Цифровые советчики водителя самосвала берегут технику и экономят топливо

Разговор о цифровых помощниках машиниста горнотранспортного оборудования шёл на онлайн-конференции «Реальный MINING» на Экскаватор Ру. Экспертом по этой теме выступил архитектор бизнес-решений ГК «Цифра» Андрей Черечукин. Компания является ведущим российским разработчиком и поставщиком цифровых решений для разных отраслей промышленности, в том числе для горнодобывающей, сотрудничает с КАМАЗом, БЕЛАЗом и другими предприятиями.

Источник фото: zyfra.comАндрей Черечукин, архитектор бизнес-решений ГК «Цифра»

В первую очередь цифровые советчики повышают эффективность эксплуатации карьерных самосвалов. Они решают такие проблемы, как неравномерный расход топлива в зависимости от манеры езды водителя; повреждающее воздействие на раму и подвеску; повышенный износ крупногабаритных шин. Все эти проблемы требуют немалых затрат. Как вариант решения были предложены советчики. Их основная функция — выдавать рекомендации водителю по оптимальному прохождению участков маршрута. Искусственный интеллект формирует оптимальные рекомендации по вождению, учитывая существующий опыт и внешние факторы: погодные условия, качество дороги, техническое состояние самосвала.

Решение состоит из трех советчиков: по расходу топлива, долговечности рамы и подвески и снижению износа шин. Надо заметить, что советчики являются EDGE-решением, следовательно, вся обработка и выдача рекомендаций производится на бортовом устройстве.

Как работают советчики?

Источник фото: zyfra.comБортовое оборудование

На БЕЛАЗах уже устанавливают платы СКЗиТ (системы контроля загрузки и топлива) от ГК «Цифра». Но чтобы заработал советчик, требуется дооснастить машину дополнительной платой системы контроля эксплуатации, которая позволит расширить функционал. Для зарубежной техники предусмотрена установка промышленного компьютера и дополнительного дисплея для вывода рекомендаций. Советы, вне зависимости от самосвала, дублируются при помощи голосового уведомления.

Сигнал с CAN-шины выводится на стандартную приборную панель БЕЛАЗа (или дополнительный дисплей). В верхней части экрана высвечиваются характеристики маршрута: неровности, резкий поворот, уклон, протяжённость, рекомендуемая скорость, направление манёвра. Также для удобства оператора показывается рейтинг его деятельности, отображающийся в формате светофора: красный, зеленый и жёлтый. Он подсказывает водителю, насколько тот следует советам.

Источник фото: zyfra.comИнтерфейс бортового ПО

Такую систему контроля можно включить в систему мотивации водителей, например, премирование.

В свою очередь, имеющийся интерфейс веб-аналитики предлагает отчёт за период по водителям и отчёт в разрезе маршрута по водителям, а ещё позволяет обмениваться опытом между самосвалами. В расширенном варианте веб-аналитика включает в себя подробные отчеты по маршруту и водителю с возможностью определять факторы, влияющие на оптимизируемые параметры, а также позволяет выполнять удаленное конфигурирование бортовых устройств.

Источник фото: zyfra.comИнтерфейс серверного ПО

Нужно подчеркнуть, что каждая единица техники работает в рамках своей парадигмы и набирает статистику для своей машины, а уже далее производится обмен опытом внутри группы самосвалов.

Основное преимущество решения — его полная автономность, все модели хранятся на бортовом устройстве, переобучение моделей за счет собственного опыта производится без подключения к сети. Данный подход позволил использовать для обучения моделей и выдачи рекомендаций данные с частотой 20 Гц с целью достоверного определения факторов, негативно влияющих на расход топлива и конструктив самосвала. Подключение к сети используется только для передачи данных статистики о проезде на сервер и обмене опытом между самосвалами, такие данные могут быть накоплены и быть переданы в конце смены.

Эффекты от оптимизации вождения

Исследование эффектов от цифровых помощников проводилось на 10 промышленных площадках. Перед водителями стояла задача набрать менее 40 штрафных баллов из 100. Результаты исследования показали снижение расхода топлива на 4–10%, сокращение повреждающих воздействий — до 50%, повышение средней скорости на маршруте — до 5%, а сокращение износа шин — до 4%.

О том, как проводилось исследование, рассказал Андрей Черечукин:

— Первый проезд осуществляется без советов. Во второй проезд советчик не даёт рекомендации, но предупреждает водителя о выявленных в прошлый раз неровностях и резких поворотах. В данном случае он фиксирует оптимальный проезд, чтобы оператор сам выбрал: объехать препятствие справа или слева, снизить или повысить скорость. И уже в третий раз и далее система начинает подсказывать. После каждого проезда советчик начисляет штрафные баллы, если водитель не выполняет рекомендации и оптимизируемый параметр на участке маршрута превышает прогнозируемый системой. Если водитель не выполнил рекомендацию, но при этом его проезд был лучше, то в таком случае формируется положительный опыт и в дальнейшем он используется при переобучении модели.

Если водитель изменяет манеру вождения, система все фиксирует и при условии не нарушения заданных параметров (скорость, расход топлива, удар-нагрузка) поощряет его начислением баллов в рейтинг.

По итогам смены имеется возможность сформировать рейтинг водителей и использовать данную информацию для поощрения качественной езды.

Источник фото: zyfra.comВыдача рекомендаций водителю

Цифровые решения для экскаватора

Наиболее важные задачи при работе на экскаваторе — контроль зубьев ковша и гранулометрия. Система анализирует видеоданные с камер, установленных на стреле экскаватора, и оценивает гранулометрический состав в ковше. Модель можно обучать, загружая данные вручную для маркшейдерского отчёта, а также для ОТК. Ещё один функционал — обнаружение негабаритов с фиксированием примерного размера и времени их выявления.

— Наконец, самое важное и интересное для всей технологии — контрольное состояние зубьев ковша. Одна из ключевых проблем, которая может привести к простою дробильного оборудования — попадание в зево дробилки зубьев ковша, — заметил Андрей Черечукин. — Также можно определять износ ковша, эти данные отображаются на панели оператора. Аларм-система фиксирует внештатные ситуации, к которым можно отнести отсутствие зуба, сточенный зуб, обнаруженный негабарит. Вся информация хранится в истории для последующей более корректной работы.

Заметим, что простой дробильного оборудования первичного дробления может стоить миллионы рублей в час. Система не предотвращает поломку, но может вовремя о ней предупредить, а значит, позволит избежать куда больших трат.

Автор: Сергей Малиновский