Агропрофи » Blog Archive » Тонкая настройка
Регистрация

Тонкая настройка

Дария Харитонова

У современных аграриев в приоритете не только высокая производительность машины и сокращение затрат на уборку, но еще и снижение влияния на этот процесс человеческого фактора в связи с острым дефицитом кадров. Поэтому ведущие разработчики стремятся максимально автоматизировать процесс настройки техники под меняющиеся условия уборки при помощи таких систем, которые позволяют даже начинающему оператору работать на уровне профессионалов. Что они собой представляют и как работают?

На пути к искусственному интеллекту

По сути, высокоэффективное комбайнирование в современных условиях – это высший пилотаж. И чем тоньше чувствует нюансы работы оператор, чем гибче подстраивается под внешние условия, тем лучше конечный результат.

Согласно экспертным оценкам немецкого журнала DLZ-Agrarmagazin, разница в производительности при настройках, заданных оператором и автоматикой, может достигать 20% в пользу последней. Снизить потери, но при этом не потерять в эффективности, получить зерно высокого качества, да еще затратить как можно меньше горючего – такое под силу только высокопрофессиональному опытному механизатору. Притом что условия уборки могут меняться не только от культуры к культуре и при смене полей, но и в пределах одного поля: рельеф местности, густота посева, изменение влажности и т.д.

– Именно поэтому автоматизация играет все большую роль с точки зрения продуктивности и эффективности уборки урожая, – констатирует Харальд Катцендорн, региональный менеджер по маркетингу концерна Claas. – Появление систем автоматического управления процессом уборки – явление закономерное и эволюционное. Десять лет назад это были так называемые диалоговые системы.

– Они предлагали, как улучшить и оптимизировать тот или иной параметр во время уборки, но окончательное решение принимал непосредственно оператор, основываясь на собственном опыте, возможных последствиях и т.д., – рассказывает Харальд Катцендорн.

Например, у Cemos Automatic такая система оптимизированного диалога (Cemos Dialog или Cemos Advisor) между оператором и машиной оказывает поддержку всем комбайнам Claas. По словам Катцендорна, Cemos Dialog и Cemos Advisor пошагово подводят механизатора к оптимальным настройкам машины, при этом от него требуется подтвердить или настроить предложенные параметры.

Но параметров, которые система постоянно меняет, довольно много, а профессионалов, в этом разбирающихся, становится все меньше. Поэтому производители сельхозтехники стараются максимально автоматизировать процессы. В результате появились системы автоподстройки параметров, а фактически автоуправление процессом работы.

Как объясняет Харальд Катцендорн, автоматическая система от диалоговой отличается тем, что помимо самостоятельной оценки результатов уборки и «симптоматики» на разных узлах решение об оптимизации процессов она также принимает сама. Эксперт уверен, что, имея такого помощника, даже начинающий комбайнер будет работать на уровне профессионала.

– Автоматическая настройка рабочих параметров, увеличение производительности до максимума и упрощение работы оператора, – вот цель, к которой стремились фактически все игроки рынка, – замечает менеджер по маркетингу продуктов (комбайны) компании John Deere Алексей Орлов. – Системы автоподстройки под культуру, представленные на комбайнах ведущих производителей сельхозтехники, сами поддерживают постоянную производительность уборочного процесса независимо от условий, исключая необходимость постоянных ручных регулировок. Но главное, они гарантируют операторам максимально эффективную работу в уборочную пору. Механизатору не нужно вмешиваться, разбираться в нюансах, постоянно подстраиваться под условия: все, что приходится ему делать, – только вести машину.

Например, испытания системы Cemos Automatic, которые проводились Высшей школой Бингена (Германия) на четырех озимых культурах (пшеница, рапс, рожь и ячмень) с использованием Lexion 770 TT и Lexion 750, показали, что в среднем по сравнению с ручными настройками механизатором производительность машины увеличилась на 10%, качество зерна повысилось на 25%, доля незерновых примесей снизилась на 31%.

При этом, как добавляет Харальд Катцендорн, потери всегда составляли менее 1% и благодаря использованию Cemos Automatic еще больше уменьшились.

Camera

Как это устроено?

Способность подобных систем принимать решения базируется на сравнении сигналов, поступающих с датчиков, расположенных на основных узлах комбайна, с имеющимися в памяти машины эквивалентными значениями. Так, например каждые 20 секунд система IntelliSense или Harvest Command от компании CNH Industrial выбирает один из 280 миллионов возможных вариантов настроек для получения наилучшего результата.

Примечательно, что такими решениями оснащаются в основном роторные машины. В данном случае они устанавливаются на однороторных комбайнах Case IH Axial-Flow 250 (AFS Harvest Command) и двухроторных комбайнах New Holland серии СR Revelation (IntelliSense).

– Оператор вбивает лишь название культуры, а остальные настройки система производит автоматически, основываясь на показаниях датчиков в процессе первых секунд уборки, – сообщает продукт-специалист по комбайнам компании CNH Industrial Александр
Игутов.

Как поясняет Харальд Катцендорн, сенсоры делятся на две категории. Одни сообщают, в каком состоянии находится рабочий орган, другие оценивают качество работы и поступающего материала.

Так, датчики загрузки наклонной камеры отслеживают общий поток массы через наклонную камеру и обеспечивают стабильный поток для лучших обмолота и очистки. Инфракрасный датчик объема домолота измеряет общий объем массы в системе домолота. А датчики потерь, которые установлены за роторами и решетным станом, соответственно определяют процент потерь одиночных зерен за ними, а также отслеживают характеристики процессов сепарации и очистки.

К примеру, в системе HarvestPlus на комбайнах AGCO Ideal (Massey Fergusson и Fendt) установлены массовые акустические датчики, которые определяют поток культуры через комбайн, что позволяет оценить распределение нагрузки от передней части комбайна к задней, а также между левой и правой его сторонами.

– Высокая степень корреляции между нагрузкой на ротор (решетку) и потерями зерна дает возможность предвидеть и спрогнозировать дальнейшие потери уже в передней части молотилки и решеток, – замечает продукт-менеджер компании AGCO (бренд Massey Fergusson) Алексей Летягин.

– Электронные системы непрерывно контролируют рабочие процессы и регулируют настройки машины в зависимости от ситуации, – говорит Харальд Катцендорн. – Если поступает сигнал о повышении потерь в системе сепарации, значит, нужно увеличить обороты ротора. Слишком высокая степень дробления – снизить скорость и т.д.

Качество зерна оценивается, как правило, цифровыми видеокамерами, транслирующими изображение потока зерна в режиме реального времени.

Так, например, в системах Combine Advisor (ICA2) на комбайнах John Deere серии S700 цифровые камеры ActiveVision, установленные на элеваторах чистого зерна и колосовом шнеке, постоянно измеряют количество поврежденных зерен и сорной примеси.

Также чистоту и степень дробления зерна оценивает камера со спектральным анализом в зерновом элеваторе на комбайнах Axial-Flow 250 (AFS Harvest Command) и New Holland СR Revelation (IntelliSense), на комбайнах Claas Lexion – в системе Cemos Automatic, в системе IDEALharvest на комбайнах AGCO Ideal (Massey Fergusson и Fendt).

Без людей

Таким образом, выполняются автоматические настройки в реальном времени для поддержания предварительно установленного уровня производительности, качества зерна и потерь без необходимости вмешательства оператора.

– Если заданы определенные параметры потерь, то комбайн неизменно держит этот уровень независимо от того, поменялись ли влажность поступающей массы, урожайность, рельеф местности и т.д., он автоматически подстраивает под целевые параметры основные характеристики машины – скорость движения (в случае наличия системы Harvest Smart), скорость вращения ротора, регулировку зазоров подбарабанья, решет и прочего, – объясняет Алексей Орлов.

Все изменения, производимые машиной, как правило, отображаются на мониторе, и оператор видит, что именно меняется в процессе работы. Например, обороты вентилятора, открытие/закрытие решет, скорость вращения ротора, скорость подачи массы в наклонной камере и т.д.

– Что касается качества зерна в бункере, то, по сути, механизатор может сам его визуально оценивать, – добавляет Алексей Орлов. – Изображение пробы растительной массы в колосовом элеваторе или на элеваторе чистого зерна дает куда более ясное представление о том, что происходит внутри машины. А главное – у аграриев есть возможность узнать качество урожая, прежде чем он будет доставлен на конечный пункт.

Выбор приоритетов

Как правило, у системы есть несколько приоритетных стратегий работы и автонастройки. Оператор выбирает ту, которая его больше всего устраивает на данный момент.

Так, например, в AFS Harvest Command и IntelliSense от CNH Industrial есть четыре стратегии уборки (направления подстройки процессов).

– Оператор может выбрать максимальную производительность, минимизацию потерь, высокое качество зерна (минимум дробления и засоренности) или работать с фиксированной на определенном уровне производительностью, – объясняет Александр Игутов. – И в большинстве случаев именно эти приоритетные задачи рассматриваются механизаторами в качестве основных стратегий.

– У европейских фермеров довольно часто при уборке возникает необходимость в хорошем качестве соломы, – рассказывает Алексей Орлов. – А так как солома в некоторых европейских странах стоит дорого и является одной из значимых статей дохода фермера, то появляется стратегия, направленная на качество соломы. Российским фермерам в настоящий момент это неактуально, однако такая возможность в системе автоматического управления и настройки комбайна Combine Advisor от John Deere также существует.

Однако, как отмечает Харальд Катцендорн, чаще всего выбирать приходится между минимальными потерями, высокой производительностью, качеством зерна и наименьшим расходом топлива.

Например, в случае с Cemos Automatic предусмотрены следующие стратегии работы: максимальная производительность – машина будет повышать обороты, делать большие зазоры и т.д.; минимальный расход топлива (высокое качество соломы), где расход топлива снижается за счет уменьшения частоты вращения ротора, соответственно, улучшается качество соломы. Ну и, наконец, высокое качество обмолота (чистота). Здесь первостепенной задачей становится минимизация незерновых примесей.

Так, в условиях Сибири, когда агросроки максимально сжаты, а потери от неубранного вовремя зерна в разы превышают возможные последствия от потерь на поле во время быстрой уборки, производительность становится во главу угла. Поэтому механизатор, не раздумывая, будет настраивать машину на максимальную скорость уборки.

– Но таких экстремальных случаев немного, – продолжает Харальд Катцендорн. – Как правило, операторы ищут компромиссное решение в выборе стратегии. Ведь чем выше производительность, тем больше потери, тем выше расход топлива и т.д. Таким образом, приоритеты и желания в какой-то степени конфликтуют друг с другом, и задача механизатора – найти оптимально возможное сочетание, «золотую середину». Отсюда многие производители, в том числе и Claas, добавляют в свои стратегии установку на «сбалансированность» (компромиссное решение).

Таким образом, механизатор имеет возможность задавать различные приоритетные параметры: максимальная производительность, минимальный расход топлива, высокое качество обмолота или сбалансированное сочетание всех трех задач. И система должна подстроить обороты, скорость, открытие решет, работу вентиляторов и другие настройки под заданные параметры в максимально возможном оптимальном режиме. А далее машина все время следит за соответствием заданным требованиям и производит корректировки при отклонении от нормы.

Когда что-то пошло не так

Если же выбранная стратегия не устраивает оператора, то он вправе влиять на процесс и имеет возможность вмешаться в работу системы, внеся свои корректировки.

– Так, в приложении SmartConnect для системы IDEALharvest (усовершенствованный интерфейс) существует наглядная диаграмма в виде треугольника, и, находясь между «тремя вершинами» приоритетов, механизатор имеет возможность усилить или снизить влияние какого-либо направления, – поясняет Алексей Летягин. – Для примера: верхний угол треугольника – потери зерна, нижний правый угол – чистота зерна, нижний левый – снижение дробления. В рамках «треугольника» имеются визуализированные специальные ползунки, позволяющие увеличить или уменьшить приоритетность какой-либо стратегии.

Таким образом, система гарантирует оптимальные настройки в соответствии с предпочтениями оператора и поддержание характеристик в течение дня, компенсируя непрерывное изменение условий уборки урожая.

– Иными словами, есть два пути работы – довериться системе, просто наблюдать, вести машину и не вмешиваться в процесс – она сама откорректирует оптимальные значения или, если в течение рабочего дня возникла необходимость изменить приоритеты, – передвигая ползунки, «подправлять» и направлять работу систем комбайна, – резюмирует Алексей Летягин.

Combine harvester IDEAL_05

Вверх и вниз

Кстати, у John Deere на роторных комбайнах серии S700 есть дополнительная система Active Terrain Adjustment для работы на спусках.

– При движении вниз по уклону верхнее и нижнее решета закрываются, а скорость вентилятора увеличивается, не давая зерну перемещаться к передней части машины, – объясняет Алексей Орлов.

Это снижает объем материала, поступающего в систему домолота, на 50%, и позволяет получать более чистое зерно в бункере. Кроме того, избавляет от штрафов за «грязные» пробы зерна при его продаже на элеваторе.

В зависимости от величины уклона система Active Terrain Adjustment автоматически регулирует все важные настройки системы очистки: скорость вентилятора, верхнее и нижнее решета. Также учитывается тип культуры, уборка которой производится. Например, семена рапса очень чувствительны к изменениям скорости вращения вентилятора. Поэтому сначала система регулирует зазор верхнего и нижнего решет, а затем и обороты вентилятора.

По словам Орлова, система Active Terrain Adjustment неизменно сокращает потери зерна в условиях неровной местности. При этом также снижается количество недомолота и повышается чистота зерна в бункере. Пожалуй, самым главным преимуществом такой системы по-прежнему является освобождение оператора от необходимости постоянных регулировок.

Примечательно, что в настоящий момент стратегии реализуются для конкретных, наиболее часто используемых культур, по которым накоплена статистика работы. Чаще всего это пшеница, ячмень и кукуруза. Но возможности систем автоматизации непрерывно расширяются. У компании John Deere, например, интегрированная настройка комбайна ICA2 помимо перечисленных культур имеет возможность работы с соей и рапсом. То же самое характерно для Cemos Automatic от Claas. В режиме частичной автоматизации – уборка риса, мелкосемянных культур, подсолнечника и многих других.

И на телефоне

Свои примеры роботизированных интеллектуальных систем управления и автонастройки сейчас опционально предлагают большинство ведущих компаний-производителей.

Так, у Case IH это AFS Harvest Command на машинах Axial-Flow 250, у New Holland – IntelliSense на двухроторных комбайнах серии СR Revelation. Компания Claas усовершенствовала и развила до уровня искусственного интеллекта свою систему Cemos Automatic и ставит ее опционально на роторные машины Lexion 700-й серии.

Кстати, Claas предлагает для тех пользователей, у которых не установлена автоматика, бесплатное использование приложения Cemos Advisor. Причем одно приложение может быть применено на всей зерноуборочной технике компании, имеющейся в парке сельхозпредприятия. А у AGCO на комбайнах IDEAL Massey Fergusson и Fendt, где в стандартной комплектации уже идет система регулировки скорости движения HarvestPlus, в качестве системы полной саморегуляции выступает опционально подключаемый модуль IDEALharvest, который содержит усовершенствованную технологию датчиков.

А на роторных комбайнах серии S700 компании John Deere устанавливается система Combine Advisor. Как поясняет Алексей Орлов, Combine Advisor в 2020-м году –
это целый пакет функций и систем, который включает интерактивную регулировку комбайна (ICA), Touch Set, VisionTrak, Active Terrain Adjustment, Auto Maintain и камеры ActiveVision, а также приложение встроенной регулировки комбайна Integrated Combine Adjustment 2 и система регулировки скорости Harvest Smart (с опцией ProDrive).

Кстати, практически у всех производителей управление операциями можно осуществлять удаленно через приложение. Например, у АGCO имеется приложение SmartConnect, которое представляет собой платформу для подключаемых модулей. И помимо визуализации данных, информации о заданиях и работы с картированием сюда можно подключить систему автоматизации IDEALharvest, чтобы управлять им дистанционно с телефона или планшета. Как уточняет Алексей Летягин, именно через приложение SmartConnect оператор может отслеживать поток массы в режиме реального времени и управлять стратегиями в «треугольнике» приоритетов. Причем управление процессами можно осуществлять удаленно (при наличии хорошего Wi-Fi на комбайне).

На комбайнах John Deere с системой настройки под культуру также можно работать дистанционно. Благодаря Ag-Data Integrator (AGDI) – совместной разработке John Deere и компании «ЦентрПрограммСистем» на основе платформы 1С – есть возможность не только отослать задания по настройке для каждого оператора, но и, откалибровав один комбайн, применить его настройки ко всем остальным машинам, работающим в поле. Таким образом, уже сейчас можно управлять процессом работы всех машин из единого центра, влиять на них и автоматически воплощать стратегию корректировки параметров при работе на поле сразу нескольких комбайнов (групповая уборка).

А еще разработчики позаботились о решении проблемы калибровок. Система управления ActiveYield от John Deere позволяет экономить время, уйти от ручной калибровки и двойного взвешивания прицепов, чтобы получить точные результаты измерений урожайности.

Как объясняет Алексей Орлов, три датчика в зерновом бункере автоматически определяют изменение веса при заполнении бункера. Система сравнивает эти данные с показаниями датчиков урожайности и влажности, таким образом производится постоянная калибровка сигналов датчика урожайности.

– Самым большим преимуществом данной системы является возможность автоматического создания калибровочной кривой, учитывающей различные скорости уборки и значения подачи материала с использованием большого количества калибровочных точек. Это операция, которую механизаторы обычно не выполняют в поле вручную, – отмечает Алексей Орлов. – Более того, система ActiveYield пригодится при работе по картам-предписаниям. В настоящее время 96% клиентов выполняют калибровку только по одной точке или не выполняют ее совсем. Таким образом, при использовании ActiveYield можно более точно управлять нормой высева, внесением удобрений и средств для защиты растений по картам-заданиям.

Кроме того, система предусматривает возможность компенсации в случае пересыпания зерна при уборке на уклонах или полной остановке. Она даже компенсирует износ цепи и лопаток элеватора в течение нескольких сезонов работы. Но главное – в условиях горячей уборочной поры не придется тратить время на регулярное взвешивание и калибровку при переходе с культуры на культуру или смене внешних условий.

А что у нас?

На данный момент свои системы полной автоматизации уборочного процесса представили большинство
компаний – разработчиков роторных комбайнов. В данном контексте российским производителям также есть чем порадовать клиентов.

В ближайшем будущем на моделях Torum от «Ростсельмаша» появится система частичной автоматизации рабочих процессов с рабочим названием RSM AutoCrop.

Как объясняет управляющий товарной группой по зерноуборочным комбайнам компании «Ростсельмаш» Александр Коновалов, система будет отслеживать загрузку наклонной камеры, ротора, ДВС, домолота, потери за ротором и очисткой и в зависимости от этих факторов управлять рабочей скоростью комбайна, обеспечивая оптимальную производительность.

По словам Коновалова, такая система позволит автоматически корректировать работу машины, повысить стабильность протекания техпроцесса обмолота, снизить потери и увеличить эффективность использования машины в целом. Система проходит испытания, и, по предварительным прогнозам, новинка будет доступна к заказу для линейки комбайнов Torum уже в текущем году.

– Следующим шагом компании станет разработка системы полной автоматизации комбайна и автоподстройка всех систем машины в соответствии с выбранной стратегией, – уверяет специалист «Ростсельмаша». – И такая работа уже ведется.

По данным компании системы, автоматизации пока будут устанавливаться только на самые мощные машины концерна.

TORUM2

Комментарий практика

Компания «Партнер-Корма» (Ростовская область)

Сергей Георгиенко, собственник:

– В этом году мы взяли новый комбайн John Deere S770 с приложением встроенной авторегулировки Integrated Combine Adjustment 2 (ICA2). Главная цель, которую мы преследовали, – добиться оптимальной работы всех систем машины на протяжении рабочей смены при заметной неоднородности полей и меняющихся условиях работы.

Испытания проводили на пшенице и сравнивали работу двух машин: нового John Deere S770 и двухлетнего нашего John Deere 760 с диалоговой системой настройки ICA1. Сначала обе машины были откалиброваны и настроены, уборка велась в одинаковых погодных условиях.

Интересно, что по потерям и качеству зерна разницы практически не было. Что касается скорости, то одинаковые по объему бункеры того и другого комбайна также наполнялись практически одновременно (разница в пределах погрешности – около 50–70 кг).

Однако с точки зрения утомляемости отличие колоссальное. Несмотря на то что за рулем сидели опытные механизаторы, отработать смену, управляя машиной только «смотря по сторонам», было гораздо легче, чем все время вникать в суть процесса. Учитывая, что смена длится по 10–12 часов, такая система позволяет существенно облегчить их труд и уменьшить напряжение.

Влияние человеческого фактора на уборку сложно недооценивать: один медлительный и тщательный работник будет работать со скоростью 40 га в смену, в то время как другой, нацеленный на максимальную выработку, станет намолачивать 60 га в сутки, но потери при этом серьезно увеличатся. Имея автоподстройку, мы можем сравнять результаты уборки, снизив влияние человеческого фактора, приблизить скорость и качество к идеальным параметрам.

Более того, средний возраст наших лучших опытных механизаторов свыше 40 лет, и, к сожалению, квалифицированных кадров постоянно не хватает. С новой системой самонастройки в режиме онлайн мы можем разгрузить наших профессионалов и перекинуть их на комбайны, требующие постоянного вмешательства оператора в процесс уборки, а на машины с ICA2 посадить менее опытных молодых людей.

Это в целом увеличит производительность уборки и улучшит результаты. Но главное, машины будут с максимальной отдачей работать независимо ни от чего: ни от густоты стояния растений, ни от сорной растительности, ни от рельефа, а квалификация операторов больше не будет играть решающую роль в разгар уборочной кампании, когда каждый человек на счету.

Кстати, нынешняя уборочная кампания стала одной из самых успешных на нашем предприятии с точки зрения производительности. Учитывая 11-метровую жатку, средняя скорость уборки составляла 53–56 га
в смену при урожайности 52–54 ц/га. Кстати, S770 с жаткой 11 м шел на одной скорости с S760 с жаткой 9 м. При этом, по словам операторов, комфорт работы в новых комбайнах с системой автонастройки был значительно выше.ка

Отправить ссылку другу
Оставить отзыв