🚴🏾 😟 🚵🏾 Warum es notwendig ist, landwirtschaftliche Mähdrescher zu roboterisieren, was sind die Schwierigkeiten und wie wir es in zwei Jahren gemacht haben 👵🏾 🗄️ 🐿️

In normalen Zeiten verdient der Maschinenbediener etwa 30.000 Rubel pro Monat. Während der Ernte ändert sich jedoch alles dramatisch, wenn der Maschinenbediener vorübergehend zum Bediener des Mähdreschers - des Mähdreschers - wird. Für diesen Zeitraum erhält er bis zu 150.000 Rubel. Es gibt buchstäblich zwei Wochen, in denen Sie alles sammeln müssen, was Sie für ein ganzes Jahr viel Geld für Arbeit, Düngemittel, Dieselkraftstoff usw. investiert haben. Sie können von ungefähr acht Uhr morgens (Auto aufstellen, Start um neun Uhr) bis zur Dunkelheit arbeiten, da Tau und Nachtfeuchtigkeit die Kornqualität stark verschlechtern. Tragen. Und am dritten oder vierten Tag beginnen Probleme mit Unfällen oder dem Schleifen von Falsch und Falsch.

Von außen scheint es die Aufgabe zu sein, mit einer „Schlange“ über das Feld zu fahren und den gesamten Weizen oder eine andere Ernte auf dem Mähdrescher zu „mahlen“. In der Tat ist dies weit davon entfernt. Der Bediener muss Hunderte von Dingen überwachen und gleichzeitig ständig auf den Feldrand schauen, um sich reibungslos zu bewegen. Stellen Sie sich vor, Sie fahren 12 bis 14 Stunden auf der Autobahn mit einer Geschwindigkeit von 120 km / h hinter einer Person, die plötzlich jede halbe Stunde langsamer wird. Der Bediener empfindet dasselbe: Die Arbeit ist unglaublich eintönig, aber gleichzeitig müssen Sie ständig auf eine Überraschung vorbereitet sein.

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Überraschung kann so aussehen. Während wir "auf die Felder" fuhren, sahen wir keinen einzigen Mähdrescher ohne Schweißspuren.

Tatsächlich überwacht der Kombinierer den Getreideverarbeitungsprozess (ein Arbeitsplatz) und führt gleichzeitig Geräte (ein anderer Arbeitsplatz) durch. Dies ist jedoch nur eine Person. Folge - eins leidet. Denn wenn es schlecht ist zu führen, können Sie versehentlich einen Stein oder eine Person auf dem Feld schleifen, und die Qualität der Getreideernte leidet normalerweise.

Ein Teil der Arbeit ist leicht zu automatisieren. Jetzt werde ich Ihnen genau sagen, was wir getan haben und wie wir auch ziemlich alte Mähdrescher mit unseren Robotern modifizieren.

Wendet sich

Zwei Wochen lang arbeitet der Bediener des Mähdreschers am Verschleiß. Seine Zahlung besteht aus einem Gehalt (die gleichen 30.000 in der Region) und einem Bonus für die Menge des erhaltenen Getreides (mit der Sie bis zu 150.000 Rubel in der Region erhalten können). Gleichzeitig untersucht der Agronom die Gleichmäßigkeit der Feldabdeckung - wenn „Hähne“ im Prozess bleiben (dh aufgrund einer ungleichmäßigen Wendung gemähte Flächen), müssen sie viele zusätzliche Ressourcen für das Sammeln aufwenden: Kraftstoff und Schmiermittel, Abschreibung, Transportlauf, Zeit. In der Regel werden solche Bereiche am Morgen „fertiggestellt“, und die Effizienz des Mähdreschers ist dort sehr gering. Und der gesamte geschäftliche Effekt der Wirtschaft hängt stark von der Senkung der Reinigungskosten ab: Sie können den Markt nicht beeinflussen, aber sie können die Getreidekosten für sich selbst senken. Daher gibt es Konsequenzen:

Das Feld wird durch kombinierte Routen so abgedeckt, dass eine kontinuierliche Bewegung für eine vollständige Befüllung gewährleistet ist.
— . . : . , — . — . , . — , , , — . — 30–50 , — . .
. ( , 90 % ) .

Laut Statistik verlässt der Maschinenbediener aufgrund von Ermüdung am Ende der Schicht den Greifer bis zu einem Meter von der Kopflänge entfernt. Mit der Geschwindigkeit des Mähdreschers von 10 km / h und einer Verringerung der Erfassung um einen Meter in vier Stunden werden vier Hektar „unterschätzt“. Neben dem Zeitverlust bei der Reinigung steigt auch der Kraftstoffverbrauch. Bei einem Kraftstoffverbrauch von 20 l / ha beträgt der direkte Kraftstoffverlust (der zur Reinigung des verlorenen Raums erforderlich ist): 4 ha x 20 l x 45 Rubel / l = 3.600 Rubel / Schicht. Die Reinigung des verbleibenden Bereichs in der nächsten Schicht dauert weitere drei Stunden. Für vier Tage verlängert der Maschinenbediener die Dauer seiner Arbeit um einen Tag. Während der Saison erhöht sich die Erntezeit aufgrund eines Maschinenbedienerfehlers von 25%.

Für 20 Tage beträgt der Kraftstoffverlust 20 x 3.600 Rubel. = 72.000 Rubel, eine Flotte von 10 Autos verliert in dieser Zeit 720.000 Rubel an Kraftstoff und Schmiermitteln.

Hier ist ein Video, in dem wir dem Au Pair zeigen, wie der Roboter funktioniert. Der Bediener der Erntemaschine filmt die Aktionen der Maschine. Dies ist die Reaktion einer Person, die plötzlich mit der Zukunft konfrontiert ist:

Eine andere wichtige Sache - Maschinenbediener kommen oft auf Rotationsbasis. Der Feldbesitzer oder Agronom kennt sie nicht, weiß nicht, wo sie gearbeitet haben, wie sie gearbeitet haben. Er versteht, dass sie die Felder für den maximalen Bonus jagen werden. Er braucht dieses System, um seine Ausrüstung zu sichern.

Zusammenstöße

Im Durchschnitt treten nach unseren Statistiken jährlich ein oder zwei schwerwiegende Kollisionen auf. Auf dem Feld arbeitet nicht ein Mähdrescher, sondern mehrere. Auf dem Weg kann der Mähdrescher auf einen anderen Mähdrescher treffen, einen Traktor, einen Baum, einen Strommast, der unerwartet ins Feld kommt, eine Person (einschließlich eines anderen Mähdreschers, der auf die Toilette ging), eine Kuh und andere Hindernisse.

Ich kenne den Fall, als der Bediener die Kante beobachtete und dann plötzlich sah, dass etwas Rotes aus dem Mähdrescher zu fliegen begann. Ein Mann lag auf dem Feld, er wurde vom Schnitter aufgegriffen und begann zu verarbeiten. Der Maschinenbediener wurde freigesprochen: Die Untersuchung ergab, dass es so war, als hätten die örtlichen Jungs die Leiche auf das Feld geworfen. Aber er ging in eine psychiatrische Klinik. Hier noch ein paar Fälle: Ich bin zum Tanken vorgefahren, habe den Fahrer getroffen , und das ist der mysteriöse "Adam" .

Es ist klar, dass es fast unmöglich ist, eine Kollision zu verhindern, wenn sich etwas in der Kultur versteckt. Daher gibt es übrigens keine großen Steine auf den Feldern: Sie werden vor der Aussaat entfernt (und kleine fallen in die Steinfallen des Mähdreschers). Der Bediener sitzt ziemlich hoch und die meisten Hindernisse sind im Voraus sichtbar. Die Frage ist, wo er hinschaut (seitlich am Rand, an der Konsole oder vorwärts) und wie gut die Reaktion ist.

Nach meinen Informationen werden Nagetierstämme am häufigsten beschädigt und Schnitter geschlagen. Einer der häufigsten Gründe ist, dass beim Bewegen in einer Gruppe (z. B. einem Keil) die ungleichmäßige Geschwindigkeit des Mähdreschers vorne liegt.

Mit unserem Roboter können Sie Abstand halten.

Der Cognitive Pilot verwendet eine Videokamera, die vom Cockpit direkt über dem Fahrersitz aus schaut und Hindernisse erkennt. Der Roboter weiß, dass die Säulen und Bäume stillstehen, berechnet jedoch die Bewegungsvektoren von Menschen, Kühen und Traktoren. Wenn die Situation nur noch Aufmerksamkeit erfordert, erfolgt eine Benachrichtigung. Unter kritischen Umständen stoppt die Erntemaschine abrupt.

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Dies bedeutet, dass wir während der Ernte mehrere Tage an Reparaturen sparen. Das heißt, eine Reparatur zu einem solchen Zeitpunkt verursacht nicht nur Kosten für Teile und Arbeit, sondern auch enorme Getreideverluste.

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Geschwindigkeit und andere Einstellungen

Was kann ein Bediener verwalten? Die erste ist die Rollengeschwindigkeit (dies ist ein Gerät wie eine Schraube, die die Ohren unter der Schere zusammendrückt). Die Geschwindigkeit hängt direkt von der Art der Ernte (eine für Mais, eine andere für Weizen) und der Reife der Ernte ab.

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Die Besonderheit der Arbeit des Kombinierers besteht darin, dass es sich um eine schwierige algorithmisierbare Aufgabe mit vielen rein experimentellen Annahmen handelt. Auf der anderen Seite wird im Mähdrescher selbst ein fast vollständiges Aktionsprotokoll geschrieben, und Sie können den Prozentsatz der Kornverluste aufgrund falscher Modi festlegen. Es gibt nicht genügend Eingabedaten: Luftfeuchtigkeit, Art der Kultur, spezifische Sorte, Region (die Kultur unterscheidet sich in Form und Größe stark von Boden und Klima) und Reifegrad. Wenn Sie all dies kombinieren, können Sie entweder ein neuronales Netzwerk erhalten, das in 20 Jahren Erfahrung im Kopf eines geschickt arbeitenden Bedieners geschult ist, oder einen Roboter, der dasselbe für ihn tut.

Geschickt arbeitende Bediener sterben jetzt. Fast alle effektiven Maschinenbediener wurden in der UdSSR geschult, wonach die technologischen Geheimnisse dieser Zivilisation verloren gingen. Insbesondere hat sich das Training abgeschwächt, und Neuankömmlinge arbeiten natürlich schlechter. Dies ist für fast alle Berufe normal, aber gerade hier ist unser Roboter aufgrund dieses Effekts so gefragt wie möglich.

Wenn also die Rotationsgeschwindigkeit für diese Situation höher als optimal ist, wird das Korn vom Vorsatz herausgeschleudert, wenn das Korn bereits vor dem Eintritt in die Hauptverarbeitung unter dem Mähdrescher zu Boden fällt. Dies sind drei bis zehn Prozent der Verluste für den falschen Modus. Wenn Sie weniger Geschwindigkeit geben, beugen sich die Ohren nicht bis zum Ende und fallen zu Boden und nicht zum Kopf. Das gleiche Ergebnis.

Wenn das Korn nicht vollständig gereift ist - bereits groß, aber immer noch fest im Ohr -, kann das Ohr mit ihm leicht als einzelnes Objekt betrachtet werden. Wenn es jedoch leicht überreif ist, ist es leicht genug, den Spike zu treffen, und es beginnt zu bröckeln. Auf einem Feld für verschiedene Durchgänge müssen Sie die Einstellungen ändern: Es kommt vor, dass eine leicht beladene Masse oder nicht beladen ist. Irgendwo befindet sich ein Stück Feld auf einem Hügel und das andere Ende befindet sich in einem Tiefland. Das Tiefland hat mehr Feuchtigkeit und dort ist der Stiel höher.

Es ist notwendig, die Kante zu halten, die Geschwindigkeit des Mähdreschers abhängig von den Eigenschaften der Parzelle ständig zu ändern (bei toten Körnern - bis zu einem oder zwei Kilometern pro Stunde, bei normaler Kultur - durchschnittlich sechs bis acht Kilometer pro Stunde) und die Rotationsgeschwindigkeit der Rolle ständig anzupassen.

Und der Maschinenbediener erhält für das Volumen.

Es gibt viele Maschinenbediener auf dem Feld. Und die Menge an Kultur ist begrenzt. Deshalb wollen sie natürlich mehr verdienen. Sie haben keine Aufgabe, für die Wirtschaft zu sparen, sie haben die Aufgabe, persönlich so viel Getreide wie möglich zu sammeln. Anstatt sich mit der richtigen Geschwindigkeit zu bewegen und alle Dutzende von Parametern auszuwählen, reicht es daher aus, sich zu bewegen, damit der Agronom nicht für die nächste Ernte aus der Farm fährt. Das heißt, so schnell wie möglich, bevor er anfängt zu ruinieren und zu schwören.

In der Praxis bedeutet dies, dass die Effizienz der Getreideernte bei weitem nicht optimal ist. Alte Meister zu Beginn der Schicht zeigen hervorragende Leistungen, aber es ist schwierig, sie bis zum Ende der Schicht zu behalten. "Junge" konzentrieren sich auf Bewegung und arbeiten mit geringer Effizienz, um mehr Getreide pro Schicht zu gewinnen. Die Ernte ist vorbei, der erste Regen - die grünen Streifen sind. Es war jemand, der das Getreide säte. Das ist ein Verlust.

Spike-Verarbeitung

Die nächste Art von Einstellungen erfolgt im Mähdrescher. Die Ohren des Förderers vom Vorsatz fallen in die Trennvorrichtung. Es kann sich im Design unterscheiden, aber im Allgemeinen gibt es zwei Trommeln, unter denen sich Siebe befinden. Trommeln arbeiten daran, mit Hilfe von Hämmern Getreide aus den Ohren herauszuschlagen. Sie klopfen einfach auf die Masse und das Getreide läuft in ein Sieb.

Es ist sehr wichtig, die Konkavität entsprechend dem Volumen der Masse einzustellen (d. H. Unterschiedliche Modi für unterschiedliche Geschwindigkeiten oder unterschiedliche Geschwindigkeiten für unterschiedliche Teile des Feldes: Dies hängt von der Dichte der Ohren, von der Größe und Dichte des Korns, von der relativen Korngröße und von der Leichtigkeit ab, sie aus dem Ohr zu schlagen, d. H. Reife und Luftfeuchtigkeit). Unreifes Getreide muss härter geschlagen werden, ein reifes muss nicht besonders geschlagen werden.

Tatsächlich bedeutet dies, dass Sie diese Parameter vor jedem Abschnitt des Feldes neu konfigurieren müssen. Meine Praxis zeigt, dass niemand dies tut, weil er Angst hat, in die Einstellungen zu gelangen, oder einfach nicht mit ihnen umgehen will. Bei modernen Mähdreschern gibt es Sensorsysteme, die den Prozess auf dem Monitor anzeigen. Auf dem alten ist das nicht. Die Zeiten sind bereits vergangen, als es notwendig war, etwas Physisches zu verdrehen, um die Betriebsarten des Mechanismus zu ändern. Jetzt können Sie jederzeit alles einstellen. Meine ungefähr 12-jährige Verkaufserfahrung zeigt jedoch, dass nach dem Verkauf des Mähdreschers ein Händler eintrifft, die Hauptmerkmale festlegt und sie in ein Stück Papier schreibt. Von den rund 200 Mähdreschern, die ich abgeschrieben habe, habe ich genau drei mit Parametern gesehen, die sich von dem Papier dieses Händlers unterschieden.

Das heißt, Verluste gehen hier einfach weiter, weil sie normalerweise diesen Teil der Arbeit opfern, um keine Aufmerksamkeit zu verschwenden. Ich habe gesehen, wie unter den Benachrichtigungen "weniger Geschwindigkeit, Verlust", "unvollendet, konkav reduzieren" Warnungen ignoriert werden. „Großväter haben so gearbeitet - auf eine Feige steigen? Wenn etwas schief geht, ist die ganze Saison im Leerlauf. “ Infolgedessen konzentrieren sie sich auf das Fahren.

Als nächstes folgt die Nachbehandlung von Getreide. Es gibt Dreh- und Tastaturmechanismen, es gibt viel mehr Tastaturen auf dem Markt. Stroh wird durch einen Tastaturmechanismus und einen Separator darunter gezogen. Die zusätzliche Behandlung und Nachbearbeitung des Getreides führt dazu, dass die gesamte Masse in den Wind fällt (oder ein ähnlicher Mechanismus), wenn der Luftstrom alle Lungen (kleine Strohstücke, Blattstücke) zur Seite bläst und das Getreide in den Trichter fällt. Die Winde müssen streng kontrolliert werden, aber zum Glück können Sie sie vor der Schicht am Morgen einstellen. Raps - minimaler Luftstrom erforderlich: Das Saatgut ist sehr leicht. Mais - maximaler Durchfluss.

In der Praxis sieht es wieder so aus: Der 64-jährige Mikhail Kuzmich kommt an, nimmt ein Ohr, mahlt das Getreide in seinen Händen und passt den Wind dann an seine Stelle an. Der Rest der Mechanik kommt, schaut, kopiert die Einstellungen.

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Sehr häufiges Bild.

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Interaktion mit dem Traktor

Die Ernte kann entweder mit dem Abladen von Getreide in etwas erfolgen, das sich neben dem Mähdrescher entlang der bereits abgenutzten Fläche befindet, oder Sie müssen von Zeit zu Zeit einen Traktor rufen, um die geerntete Ernte zu entladen.

Wenn wir über das Fahren in der Nähe sprechen, müssen Sie sicherstellen, dass der Getreidefluss in den Transport gelangt. Das heißt, wir müssen jetzt intensiv in zwei Richtungen schauen: auf die Fernbedienung und nach vorne.

Wenn wir über einen Anruf sprechen, müssen wir die Füllung des Bunkers überwachen und darüber nachdenken, wie sich der Transport nähern wird, dh das strategische Problem der Optimierung seines Anrufs lösen. Wie wir wissen, lösen Menschen strategische Probleme normalerweise mit unvollständigen gierigen Algorithmen, weshalb auch hier Kraftstoffverluste auftreten. Glücklicherweise ist dies das kleinste Problem auf dem Feld, daher berühren wir diesen Teil noch nicht.

Die Situation wird viel interessanter, wenn sich die Mähdrescher nicht in Ecken (in ihren Abschnitten), sondern in einem Keil bewegen. Das ist zusammen. Hier müssen Sie zusätzlich der Führung und anderen Mähdreschern folgen.

Verbesserungspunkte

Was kann ein Roboter?

Einer der am stärksten belasteten Teile der Arbeit besteht darin, der Bewegungsbahn zu folgen. Das ist zu steuern.

Die frühere Generation der Automatisierung löste die Aufgabe der Verwendung von GPS-Geräten. Hier ist ein Beispiel dafür, wie dies schlecht und regelmäßig genug endet. Ich möchte Sie daran erinnern, dass Sie eine Genauigkeit von 20 Zentimetern benötigen. In Russland gibt es ein Problem mit ihnen: Wenn es keine aktive Änderung über das Internet gibt, benötigen Sie eine Bodenstation mit einem Radius von 15 km. Eine Bodenstation kostet Geld, und außerdem müssen Sie Signalpakete kaufen, damit sie funktioniert, dh ein Abonnement. GPS-Erntemaschinen sind sehr „schräg“ - ja, sie können das ideale Feld selbst reinigen, aber sie machen schlechte Kurven und überwachen die Situation nicht. Wenn das Signal verzerrt ist, bleiben „Schwänze“ übrig.

Zuerst haben wir über GPS + Videoanalyse nachgedacht, aber es wurde schnell klar, dass nur Videoanalyse ausreicht.

Jetzt kann sich der Mähdrescher gemäß dem Plan im Stift bewegen, Hindernisse erkennen und vor ihnen verlangsamen, die Bewegung mit dem Getreidetransport und anderen Maschinen im Keil koordinieren.

GPS erfordert eine lange Kartenprogrammierung an Navigationspunkten. Dies ist eine komplexe Schnittstelle, und komplexe Schnittstellen im Feld funktionieren nicht. Wir haben es viel einfacher gemacht: Der Autopilot sieht: "Wow, Feld!" - und bietet an, ihm die Kontrolle zu übertragen. Alle.

Der Bediener kann den Schnitter und die Kultur überwachen. Der Roboter lenkt.

Modi:

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Am Rande einer gemähten Ernte oder eines Kulturlandes in einer Reihe (Mais, Sonnenblume) fällen (getrennte Ernte) + Umweg über stationäre Hindernisse, Anhalten, wenn die Gefahr einer Kollision mit anderen Geräten oder Personen besteht, Bereiche der getöteten Ernte identifizieren und vor ihnen warnen oder anhalten.

Zusätzlich zur Erntemaschine ist es weiterhin möglich, einen Copiloten an einem Traktor, Mäher oder Sprühgerät zu installieren.

Jetzt können Sie sich ungefähr vorstellen, was nötig ist, um Brot, Mais, Nudeln und Buchweizen auf Ihren Tisch zu bringen und wo Sie es schneiden können. Ich werde vorerst darauf eingehen, weil ich viele Jahre in der Landwirtschaft mit Technologie gearbeitet habe und nicht in der Entwicklung und nicht mit neuronalen Netzen, aber im nächsten Beitrag wird mein Entwicklungskollege Ihnen genau sagen, wie das alles funktioniert und was genau die Schwierigkeiten waren, alles zu tun in zwei Jahren. Und sie waren, glauben Sie mir.

Der gesamtwirtschaftliche Effekt ist eine Reduzierung der Getreidekosten um 2,5–5%. Leider ist dies eine Analyse, kein AB-Test (es ist schwierig, ihn durchzuführen, da alle Abschnitte unterschiedlich sind, auch die Maschinenbediener, und dies ist erst das zweite Arbeitsjahr), aber bei Interesse kann ich Ihnen sagen, wie wir ihn berechnet haben.

PS Wenn Ihr Agronom nicht auf Habré ist und er interessiert ist, können Sie hier Kontakte finden: promo.cognitivepilot.com und detailliert besprechen, welcher Mähdrescher, welche spezifischen Ausrüstungsgegenstände benötigt werden, wie viel es kostet und wie Sie es schnell sehen können. zu erleben.

PS Hier ist die versprochene post - habr.com/ru/company/cognitivepilot/blog/497098 .

Warum es notwendig ist, landwirtschaftliche Mähdrescher zu roboterisieren, was sind die Schwierigkeiten und wie wir es in zwei Jahren gemacht haben