Материал опубликован в журнале «Арсенал Отечества» № 3 (47) за 2020 г.
Евгений Лосев, Александр Кравцов
В XXI веке складские роботы-погрузчики и укладчики стали неотъемлемой частью крупных складских комплексов. Самым значимым преимуществом автоматических устройств является то, что они исключают из процесса производства человеческий фактор. Робот не ошибается, ему не нужен отдых, перерыв на обед и т. д. Таким образом, производительность роботизированного устройства и точность его работы на несколько порядков выше, чем у человека.
Роботизированные комплексы хранения боеприпасов, кроме всего прочего, могут работать не только с боеприпасами, но и с их взрывоопасными компонентами, которые при нарушении условий эксплуатации могут привести к взрывам и пожарам, а также с другими материальными средствами химически опасными для здоровья окружающих людей, например компоненты ракетного топлива, обеспечивая безопасность личного состава.
Существуют и другие проблемы, как в условиях постоянно повышающихся требований внутренней логистики продолжать максимально безопасно и эффективно использовать площади в специальных хранилищах боеприпасов или их комплектующих элементов?
На сегодняшний день традиционная — стандартная ручная система складирования с использованием штабелеров и кранов достигли предела своих возможностей. Инженерно-технические решения уже не отвечают современным требованиям использования складских площадей, так как не обеспечивается эффективное использование складских площадей. Более того, существующие инженерно-технические решения не отвечают и требованиям экономии времени для подбора и отбора боеприпасов, а также безопасности арсенала в целом, так как не исключены ошибки персонала.
Сегодня ведущие отечественные компании в области робототехники уже разработали образцы роботизированных комплексов, которые получили широкое распространение пока еще в коммерческих организациях.
Считаем, что роботизация арсеналов и складов с боеприпасами — самый современный и эффективный инструмент, позволяющий оптимизировать эксплуатационные затраты на хранение и поддержание в исправном состоянии боеприпасов, при этом можно повысить не только безопасность обслуживающего персонала, но и плотность размещения и скорость обработки хранимых изделий.
Кроме этого представляется возможным, на основе уже существующих технологий разработать роботизированный складской комплекс арсенала — (РСКА), который сможет обеспечить надежное хранение вооружения и боеприпасов в контейнерах, на стеллажах без доступа персонала к ним. А за счет реализации адресного хранения требуемый тип вооружения или боеприпасы могут транспортироваться роботом-штабелером с места хранения к рабочему месту отборщика заказа.
Такие комплексы могут работать, в декартовой системе координат (прямоугольной или на плоскости), что позволит любому элементу этого комплекса добраться в любую точку склада, т. к. рабочая зона элемента роботизированного комплекса определяется лишь характеристикой его движения и плоскостью, в которой он работает.
Отечественные компании в области робототехники разработали образцы нескольких складских роботов и их разновидностей. Например, роботы-манипуляторы, мобильные роботизированные тележки, паллетайзеры и т. д.
Роботы-манипуляторы могут быть оснащены различными механизмами: разнообразными технологическими захватами, в том числе грузозахватными средствами, сканером считывания штрих коды, и другими насадками. Они незаменимы при сортировке боеприпасов, погрузо-разгрузочных работах и при транспортировке.
Роботы-сортировщики при приеме и отправке вооружения и боеприпасов должны уметь справляться с задачей разбора штабеля или их сбора в штабель на основе точной идентификации. Это можно делать, например, если иметь цифровую базу трехмерных изображений не только типа боеприпаса, но и всех предметов (укупорка, комплектующие и пр.), которыми манипулирует робот.
Роботы-паллетайзеры , как правило, это — манипулятор, приводимый в движение серводвигателями, предназначенный для автоматического захвата и укладки боеприпасов — в контейнеры-ящики или на паллеты.
Роботы-тележки способны автономно перемещать контейнеры и паллеты с боеприпасами и без них по территории склада. Некоторые из них способны автоматически снимать нужные боеприпасы со стеллажей и штабелей, помещать их в контейнеры или на палетту, а также, наоборот, раскладывать боеприпасы по стеллажам в соответствии с их номенклатурой или формировать из них автономные штабели. Они должны быть способными передвигаться по складу полностью самостоятельно, благодаря навигаторам, способным создать навигационную карту склада и формировать специальные маршруты к рабочим местам или местам укладки и хранения.
Для использования этих роботов не требуется специальным образом перестраивать склад. Роботы должны быть способны перемещать по складу грузы-штабеля с боеприпасом весом от 500 кг до 1500 кг.
Роботы оснащены датчиками, передней и задней камерами, бортовыми компьютерами, которые позволяют им ориентироваться на местности и оперативно реагировать на происходящее вокруг. Например, огибать препятствия и не сталкиваться с людьми, автомобилями и другими роботами. Они способны самостоятельно с помощью своего навигатора прокладывать оптимальный маршрут.
Кроме этого для их использования может потребоваться разметка на полу или установка специальных меток (беспроводных или отражательных) на стенах или стеллажах-штабелях. Возможно использования роботов, не требующих разметки склада. Последние должны ориентироваться на системы технического зрения с распознаванием образов на базе встроенного искусственного интеллекта (ИИ), так называемые интеллектуальные погрузчики.
Необходима разработка складских погрузчиков смешанного принципа управления. Например, модель роботизированного парка — штабелер с высотой подъема груза на 5 метров (боеприпасы для орудий и т. д.), способен передвигается между узкими стеллажными аллеями по направляющему кабелю и захватывать паллеты с двух сторон без помощи оператора. Для смены другого стеллажного прохода, штабелер передвигается с помощью технологии геонавигации. При желании может переключаться с автономной работы на традиционное управление оператором.
Аккумуляторы роботов должны заряжаться на 90% в течение часа. Робот должен работать до 9 часов подряд и самостоятельно возвращаться на базу для подзарядки. Светодиодная лента по его периметру делает его заметным даже в темноте.
Необходимо отметить, что для надежного использования роботизированных складских комплексов арсенала — РСКА потребуется изменить укупорку хранения вооружения и боеприпасов, и перейти на новые их виды, такие как пластиковые кейсы, специальные лотки из полипропилена и другие. Все это позволит крепить ящики с боеприпасами надёжно в пазы лотков и штабелировать их друг на друга, что даст возможность устойчиво складывать их в высоту.
Существующая опытная конструкция пластиковых кейсов укупорки позволяет успешно решить основные проблемы перевозки, хранения и применения боеприпасов различных типов. Прочный пластик внешней оболочки ящика обеспечивает защиту от механических повреждений, а также, в отличие от деревянного, не горит и способен выдерживать высокие температуры в течение длительного времени.
Герметизация стыков предотвращает попадание влаги внутрь ящика и тем самым предохраняет его содержимое от коррозии. Наконец, имеется преимущество в сроке службы.
Производителем заявлен срок использования новой укупорки в течение 50 лет.
Такой роботизированный складской комплекс арсенала может управляться, как автономно с помощью специального процессорного устройства на основе искусственного интеллекта, так и с помощью одного оператора, создавая предпочтительные маршруты, карты скорости, график рабочих процессов в зависимости от загрузки склада-хранилища, повышая тем самым пропускную способность арсенала.
Системы управления на основе искусственного интеллекта могут позволить уже сейчас сформировать автоматизированную систему, которая в автоматическом порядке способна управлять погрузкой и разгрузкой боеприпасов, регистрировать документацию, освобождая обслуживающий персонал от рутинной работы и возможных ошибок. Такие риски, как отгрузка клиенту несанкционированного вооружения и боеприпасов или с истекшим сроком годности будут исключены.
Система РСК может легко интегрироваться в уже существующую или вновь создаваемую складскую систему. Управление РСК должно легко интегрироваться с системой управления складом, что позволит переводить все данные учета боеприпасов в серверное (облачное) хранилище информации (рис.10).
Здесь вся информация о местоположении боеприпасов и взрывчатых материалов, действиях работников и произведенных операциях должна мгновенно обновляться. Для удобства должна быть возможность наблюдать за складом в режиме двухмерного графического отображения. По результатам работы или состоянию склада система должна формировать отчеты.
Это открывает большие возможности для управления данными дистанционно по закрытым радиоканалам из удаленных кабинетов управления. Информация о вооружении и боеприпасах, заказах, поставках формируется, хранится и корректируется в системе управления РСКА.
Авторы: Евгений Лосев, профессор, д. в.н., Александр Кравцов, доцент, к. в.н.
