Комбайн с джойстиком, беспилотник и обед в поле: как живётся современным механизаторам
Согласитесь, нечасто нам приходится бывать в полях, смотреть, как работает уборочная техника. А уж чтобы почувствовать себя на месте комбайнёра – такое только в фантазиях и приснится.
Белгородским журналистам недавно повезло выехать на свекловодческое поле. Решили посмотреть, откуда, так сказать, у сахара ноги растут, и как работают комбайны. В поле нас угостили настоящим механизаторским обедом, показали беспилотник и дали прокатиться в кабине комбайна.
Зелёное облако
Когда читаешь информацию о том, что сахарную свёклу у нас в области убирают с площади свыше 53 тыс. гектаров, на середину сентября работы проведены на 4,6 тыс. гектаров, собрано свыше 176 тыс. тонн корнеплодов – кажется, что уборка сельскохозяйственной продукции дело такое же скучное, как сами цифры.
С такими мыслями в один из солнечных сентябрьских деньков мы и ехали на поле. И как же были неправы!Сразу очаровала картинка – комбайн высыпает собранную свёклу. Ещё больше впечатлил вид огромной уборочной машины, которая двигается по полю, словно корабль по водной глади, только гонит перед собой не голубую волну, а зелёное облако из разрезанной на мельчайшие части свекольной ботвы.
Комбайны недавно вышли на свекольные поля и начали сбор урожая. Им нужно справиться до первой недели ноября, когда приходят первые заморозки.Машины копают ровно столько, сколько готов в день переработать сахарный завод. Долго хранить урожай под открытым небом нельзя – свёкла начнёт гнить.
Казалось бы, какая особая сложность может быть в этом корнеплоде. Однако с точки зрения аграриев, подумать только – это одна из самых непростых и затратных культур. Её трудно выкопать, она сложна в переработке, да и в хранении тоже.
Умный комбайн
Работал на поле современный немецкий комбайн «Холмер». По словам специалистов, в нём настроена автоматическая система, уже заложен маршрут, а механизаторам надо только поворачивать при переходе на очередной участок.
Когда нам предложили прокатиться в кабине, никто не отказался. Всё-таки не каждый день удаётся посидеть в такой машине.
Чтобы оказаться на месте комбайнёра, поднимаешься по специальной приставной лестнице – высота довольно приличная, больше двух метров.
В кабине не очень много места, она рассчитана на одного человека, но всё очень комфортно устроено: хороший обзор впереди, монитор слева от водителя – на него передаётся изображение с видеокамер, и руль управления, похожий на джойстик. Вот раздолье какому-нибудь геймеру. Если повернуться назад, то можно увидеть, как в бункер сыпется выкопанная свёкла.
– Трудно управлять? – спрашиваю механизатора.
– Первые комбайны был, как самолёт – столько кнопок. Этими управлять легко. Хоть и сложные машины, но они устроены проще.
Юрий Солодилов работает на комбайне больше 30 лет. Попытался когда-то найти работу в городе. Не получилось. Вернулся в деревню и сел за руль комбайна.Столько лет работает на уборке сахарной свёклы, а к сладкому равнодушен и сахар не любит.
Управление
Пока едем с Юрием, беседуем. Комбайнёр сетует, что было мало дождей, поэтому и земля твёрдая.
– Музыку включаете в кабине?
– Рабочий день долго длится?
– В сезон, как сейчас, работаем сутки.
– И как справляетесь?
– Привык уже. В обед час перерыв, вечером поел, обслуживание сделал, и за руль.
– Ночью ведь темно.
– У него фары мама не горюй, как днём всё видно.
– Потом домой приходите и, наверное, сутки спите?
– Практически. Меня родные, считай, не видят. На следующий день снова на работу.
– Что делаете, чтобы ночью в сон не клонило?
– Не до сна. Пока выйдешь, обслужишь комбайн, устранишь какие-то неполадки, сон и разогнал.
– Комбайн сам выбирает дорогу или вы его направляете?
– Я корректирую направление. Ввожу машину в рядок, нажимаю кнопку и фиксирую таким образом. Вот эта штука впереди, посередине [показывает выступ внизу кабины], она и ведёт комбайн. Бегает от свёклы до свёклы и держит направление.
– Бывает, что комбайн выскакивал из рядка?
– Да, бывает, отвлечёшься, он сбивается, резко дёргается, просыпаешься от этого мгновенно. А если с сидения встать, то вся система сразу блокируется, и комбайн моментально останавливается. Можно и в стекло обзорное влететь лбом, мало не покажется.
Искусственная птица
Сейчас аграриям в работе помогают и беспилотники. Нам показали один такой. Он может разгоняться до 60 километров в час. Заряда хватает на полчаса работы, есть запасные аккумуляторы, но больше, собственно, и не надо. В задачу дрона входит снять видео и передать изображение на землю. Агроном видит всё на экране пульта управления. И понимает, где у него хорошо взошли культуры, где есть проблемы, а где урожай болеет или сохнет. Чтобы проверить состояние зерновых или корнеплодов и обойти поле, нужно время. Дрон делает за человека эту работу всего за несколько минут.
Полевые будни комбайнера продуманы до мелочей
Колоссальная работа
Петуха с курицей знать не по картинкам
На часах — 6:00. Во время уборочной кампании утро Виктора Тиунчика, старшего комбайнера, начинается на час раньше, чем обычно. Жена Татьяна встает вместе с мужем, чтобы приготовить завтрак. Она работает продавцом. С Виктором они познакомились в Минске у родственников.
— Потом началась уборочная кампания, — вспоминает он события одиннадцатилетней давности. — Татьяна в Минске, я здесь: в полях с утра и до ночи. Времени на звонки не было.
Зато после того как закончили убирать урожай, наконец-то состоялся долгожданный звонок, после которого все пошло-поехало. Недавно пара построила собственный дом.
— Хозяйством пока не обзавелись, — говорит Виктор. — Но обязательно будет. Как это в деревне жить и без хозяйства? Не хочу, чтобы мои дети петуха с курицей знали только по картинкам в книгах.
После завтрака — километр быстрым шагом: на мехдворе ждет «боевой конь» — комбайн «Палессе». Перед тем как идти в поле, нужно внимательно осмотреть машину:
— Это важный момент, потому что неожиданные поломки в поле чреваты потерянными тоннами урожая.
Также нужно выписать путевки:
— Заправляем технику — 400 литров. На день хватает, если без непредвиденных обстоятельств.
На пшеничном поле комбайны появляются около девяти. Как раз к этому времени утренняя роса подсыхает. Пять машин, прицепив жатки, распределяют полосы, с которых начнется рабочий день.
— А как делите полосы? — спрашиваю у Виктора и его напарника Константина Изотова.
— На глаз, — смеется Константин.
Комбайн должен убирать со скоростью 3 км/ч.
— Если ехать быстрее, — объясняет Виктор,— будут потери.
В этот раз ему достался небольшой участок полеглой пшеницы. Эту культуру, говорит, убирать приятнее всего:
— Зерно не так вбито в колос, оно легко вымолачивается. С ячменем сложнее. Но пшеница может запросто сама осыпаться, поэтому важно подобрать момент, когда ее нужно убирать.
Из окна гигантской машины видно лишь бескрайнее поле и как жатка «поедает» колосья, оставляя за собой полосу соломы. В кабине никакой музыки.
— По звуку мотора можно определить, хорошо ли идет работа, — поясняет Виктор.
Когда бункер полный, загорается оранжевая лампочка и звучит сирена, оповещающая, что места для зерна больше нет.
В 12:00 на поле приезжает машина, доставляющая обеды. На сей раз в меню салат из свеклы с сыром, суп харчо, жареная курица, макароны, булочка домашняя и виноградный компот. Также на поле всегда привозят питьевую воду. Такой обед обходится комбайнеру в 2,5 рубля.
Короткий отдых — и снова в бой. Нужно спешить.
— Если пройдет дождь, придется ждать, пока поле подсохнет, — говорит Виктор, разворачивая комбайн, чтобы начать убирать новую полосу.
Скоро его сменит Константин. Они первыми в Барановичском районе перешли тысячный рубеж. С таким событием поздравить тружеников приехали представители районной власти. Руководитель Барановичского райисполкома вручил героям жатвы дипломы и денежные премии.
У Виктора — двое сыновей. Артему — 10, Егору — 5 лет. Младший обожает комбайны и тракторы. И порой Егор выступает в роли помощника, когда отец берет его с собой в поле. По похожему сценарию начиналось все и у Виктора: вырос и стал работать в паре с отцом. Был помощником комбайнера. А когда в хозяйстве появился новый комбайн, Виктора пересадили на него. Сейчас «Палессе GS 12 A1» официально закреплен за ним. Сегодня отец и сын работают на одном поле на разных комбайнах.
Телефонный звонок разбавил монотонное жужжание мотора.
— Едем на другое поле, — сказал Виктор после короткого разговора по мобильнику. — Будем убирать ячмень. Пшеница на этом поле еще постоит.
Один за одним комбайны выруливают на дорогу. Максимальная скорость — 25 км/ч.
С наступлением темноты экипажи все еще работают.
— Хорошо, если в 11 дома окажемся, — говорит мой собеседник.
Первое, что нужно сделать, когда окончен рабочий день, — снять жатку. И — на мехдвор.
— Завтра в поле. Урожай не знает выходных, — улыбается Виктор. — Главное, чтобы погода не подвела.
Наша огромная гордость: мирные советские роботы-комбайны убрали первый урожай в южных регионах
А ведь в прошлом году это делали senior-разработчики.
Возможно, вы помните, что мы говорили про то, как можно сильно улучшить работу обычного сельскохозяйственного комбайна, если использовать нейросетки для распознавания культур и препятствий и робота для автопилотирования. Всё это (кроме процессоров Nvidia и ещё части железа) — наша разработка. А радость в том, что в некоторых южных регионах страны закончилась уборочная страда, и наши комбайны показали себя лучше, чем ожидалось. Слава роботам!
В этом году мы поставили несколько сотен блоков из мощного графического ядра (для нейросетей), камер, гидравлических насосов или CAN-модулей для подруливания. Если в прошлом году агропилоты были в опытной эксплуатации, то сейчас речь идёт уже про серийные модели. И они справились.
Более того, они справились лучше, чем мы ждали. Кроме того, в релиз вошли далеко не все фичи. В релизе осталось, по сути, ядро, но одно только это позволило получить очень заметный экономический эффект.
Конечно, обошлось не без сюрпризов. Но давайте расскажу более конкретно, с числами и примерами.
Можно разглядеть камеру 2 Мп сверху. NVIDIA TX2 в специальном кожухе и с огромным радиатором монтируется внизу в подкабинном пространстве. Экран — в кабине.
О чём идёт речь
Сельскохозяйственный комбайн по сложности управления похож на церковный орган. Когда в кабине — комбайнёр и помощник, то один рулит (держит кромку), а второй управляет мотовилом, ветрами, барабанами и вообще следит за сбором. Третий в это время может делать отгрузку на ходу в грузовик, едущий рядом. Четвёртый следит за препятствиями. В эпоху СССР в кабине было двое, потом остался один. В итоге он или рулит, или собирает зерно нормально. Стоя на месте, собирать зерно нормально не выходит, поэтому он рулит. Про то, как там всё хитро закручено и почему комбайны регулярно перемалывают людей, врезаются в тракторы и бегущие через поле столбы ЛЭП, — наш первый пост.
Вторая особенность — каждая из ролей, даже если выполнять её не отрываясь, очень монотонная и требует постоянной бдительности. Это как смотреть на трассу 10 часов в день при условии, что нужно поймать буквально два момента за сутки, когда нужна быстрая реакция.
Третья особенность — комбайнёры часто предпочитают убирать быстрее с меньшим КПД (поскольку оплата идёт за отгруженные тонны), а не получать максимум зерна с гектара.
В серию вошли фичи удержания кромки (комбайн сам следит за тем, как едет, и сам рулит) и предотвращения столкновений (комбайн внимательно смотрит по сторонам и прогнозирует движение всего, что видит, — от людей до тракторов). Тут наработки беспилотного трамвая после езды вокруг ВДНХ очень пригодились. В поле куда спокойнее с препятствиями. Про видеоаналитику есть вот здесь.
Отдельное подразделение занимается обучением нейросетей (фотографированием ситуаций и разметкой данных), чтобы определять, где какая культура, как выглядит полёгшая пшеница и так далее. Поскольку обучающих выборок нет, мы ездим в поля и снимаем сами. Это важно, потому что одна и та же культура от сорта к сорту и от климата к климату отличается визуально.
Ещё одно подразделение занимается разработкой железа. У нас есть радар собственной разработки для тепловозов и трамваев, но на комбайне — только камеры, потому что оснащать их нужно как можно дешевле. Сложная история — это разбор протоколов управления (иногда утерянных вместе с производителем, и тогда нужно реверсить) или же установка гидравлики для подмешивания нашего сигнала в руление. Вычислительные модули на каждом комбайне автономные.
Что случилось в этом году
В поля вышли не инженеры и специально обученные испытатели, а обычные работяги, для которых всё это и разрабатывалось. Они убирали реальный урожай. И да, они проверяли нашу систему на прочность, как в том анекдоте про бензопилу.
Больше всего мы боялись, что именно конечные пользователи (комбайнёры) станут мешать внедрению, потому что почувствуют угрозу своей работе. Но всё обошлось успешно. Они понимают ограничения автопилота, понимают, что нужны в кабине, понимают, как он их разгружает и что именно они могут делать лучше. У них увеличивается выработка, а значит, увеличивается заработок за уборочную. Причём значительно: примерно на 10–15 %. Они хотят работать с нашим роботом в паре. В одном хозяйстве они бились за машины с ним.
Человек полностью разгружен. Он включает систему, отпускает руль, в лучшем случае контролирует работу машины, в худшем — сидит в телефоне. Недели уборочной для комбайнёров — это работа-сон-работа-сон-работа. Сил ни на что не бывает в принципе, потому что за месяц нужно заработать на полгода. Наши пилоты стали рассказывать, что у них остаются силы для домашней работы. Машины стали лучше смотреть, потому что после работы хотелось не упасть и уснуть, а можно было заняться техобслуживанием. Те, кто осознанно выбирал больший рабочий день, говорили, что можно легко работать на два часа больше. Они и работали бы больше, но совсем ночью нельзя: роса.
Вот пара картинок, которые соседние механизаторы увидели из своих машин и потом полезли смотреть, как всё устроено:
«Сидит там, чай пьёт, гад! *** [зачем] теперь механизатор нужен?». Потом смотрели, что робот всё же может далеко не всё, и понимали, что это просто как новый комбайн с парой особенностей. И успокаивались.
Уборочная началась с того, что Герман Греф попробовал в Песчанокопской аграрной группе (на крупной серийной партии) и сказал, что освоил за три минуты. Мы гордимся этим видео. Если президент банка справился, то работяги в полях справятся точно.
Ну и если вдруг у кого-то освободится в регионе несколько сотен чиновников, то можно быстро переквалифицировать их в операторов техники. Вы задумайтесь. «Русагро» подписала контракт на 240 машин. Многие хозяйства дозаказали на следующий год комплекты на весь парк.
Не без сюрпризов
К слову о том, как мужики быстро освоили технику. Хозяйство взяло четыре комплекта протестировать, мы приехали, установили их на машины, сделали пусконаладку. Не до конца откалибровали одометрию, потому что для этого нужен дневной свет. Решили сделать с утра. Утром приходят установщики, а мужики на этих машинах на дефолтных настройках уже вышли в поле, всё инициализировали и снимают из кабины, что творит робот. Возможно даже, это был стрим в Инстаграме для остальных на поле. С одной стороны, конечно, хотелось сделать калибровку, а с другой — приятно, что мужики всё сами запустили и всё поднялось на настройках по умолчанию.
После первых дней во многих хозяйствах в нашего робота то ли начинали верить, как во всемогущий интеллект вроде Терминатора, то ли просто тестировали на прочность. Так или иначе, в одном хозяйстве решили попробовать убирать ночью. Иногда люди думают, что робот должен думать, как человек. Были несколько разочарованы тем, что ночью он справляется хуже. Дело в том, что в боевом релизе нет ночной уборки: это требует дообучения и немного других алгоритмов обработки данных. Пока мы гарантируем нормальную ночную работу только при достаточно широком освещении (оно такое на иностранных комбайнах трёх-четырёхлетней давности почти везде), а здесь наши испытатели вышли в поле на отечественном комбайне 16-летней давности с узким мерцающим конусом света впереди. Поскольку ночную уборку большая часть хозяйств не практикует, мы отложили эту фичу на следующий год.
Второе место, где были завышенные ожидания, — это сложные условия по пыли. Например, комбайны, когда идут друг за другом, поднимают облака пыли. Ветер иногда такой, что порывом тучу пыли сносит на комбайн, который сзади. Поскольку ориентируется он не по дорогущему радару, а по обычной камере, ему не видно, что впереди. Видимость в облаках пыли бывает шесть метров. В такие моменты наша система перестаёт видеть: она сигнализирует механизатору и отпускает управление. Нам даже говорили, что лидар отказал. Но лидара на комбайне нет. Механизаторы ругались: «Ну как он не видит?». В итоге именно это почему-то их успокоило насчёт работы. Человек-то помнит и понимает: до комбайна — метров 10, мы едем с такой-то скоростью, порыв пронесёт через минуту, ничего не случится, если дольше — надо вставать. И Пётр Михалыч впереди точно не встанет. Наверное. Система жизненным опытом не обладает и с Михалычем годами не бухала, поэтому она в таком случае останавливает машину и отпускает управление. Так в очередной раз человеческий интеллект побеждает бота.
В релиз не вошли автоповороты. Это та фича, которая невероятно поражала всех комбайнёров, но она же оказалась самой сложной по тестированию: при огромной ширине жатки нужно строить очень много гипотез про то, что выпадает из поля зрения. На каждой машине — свои особенности. Плюс это же требует сложной системы управления с тем, чтобы задавать маршрут заранее или как-то его программировать. Мы — за естественное управление: щёлкнул рубильником робота, ведёшь машину, выходишь на поле, начинаешь убирать. Робот говорит: «Мужик, дай я порулю», щёлкаете вторым рубильником — и он рулит. Нужно повернуть — просто делаете это, ко-пилот отпускает управление, потом ищет новую кромку. Когда находит — снова просит вернуть управление. Всё интуитивно понятно и просто. В итоге поворачивать между проходами мы доверили людям. С автоматизацией ждём конца тестов на сложном рельефе. Обычно проходка — длиной до пяти километров, то есть сами повороты занимают меньше 1 % времени работы комбайнёра.
Камера на комбайне одна, потому что приоритет — цена. Вторая не очень увеличивает цену, но очень увеличивает нагрузку на вычисления, а вычислительный блок на 4 Tflops — большая часть стоимости железа. Камера смотрит влево на жатку. Есть несколько экзотических схем (редко используемых в РФ), когда всё интересное происходит не только слева, но и справа. Вообще у нас две основные системы уборки: загонкой и челноком. Работа загонкой: отрезается кусок поля, и вокруг него всё обкашивают по сужающемуся прямоугольнику или кругу, стремясь к центру. Соответственно мы это делаем против часовой стрелки. Челноком: с одной стороны заезжают и ездят туда-сюда — как на принтере. Образуются пустые прогоны между проходками, но зато можно взять участок любой формы. Так вот, для полей сложной формы есть более оптимизированные схемы, которые требуют смотреть в обе стороны. Возможно, в одном из следующих релизов предложим переключение между камерами.
«Канадская» схема.
Потом — монтаж. В середине лета в самый разгар карантина наши комбайны впервые с прошлого года вдруг все увидели и заметили. Точнее, наверное, заметили ещё в том году, но заказывать комплекты стали прямо перед уборочной (это связано, возможно, с кредитованием хозяйств с короткими сроками). В итоге мы ездили по стране в условиях карантина, что наложило неповторимый отпечаток на работу специалистов по нейросетям. Установщики где-то сидели 14 дней, где-то ходили чуть ли не в скафандрах, но получилось справиться с 50 хозяйствами (и предстоит ещё столько же).
Сталкивались с техсложностями: на некоторых зарубежных моделях (и одной российской) компоновка отсеков крайне плотная. Разница — как между заглянуть под капот «Жигулей» и заглянуть в Макбук. Из полей присылали размеры, мы срочно заказывали новые кронштейны или новые системы крепления под конкретную модель.
Из-за пандемии сменили поставщика оборудования. Гидроблоки были от немецкого производителя. Они нам в марте сказали: «Приходите через четыре месяца». Это была паника, потому что от этого зависела вся история. Нашли российского производителя, они всё поняли, оказались лёгкими на подъём и сделали нам гидравлику. Оперативно, но тоже не без сюрпризов да и не без нервов при постановке задачи, конечно. Но до этого года мы не верили, что это вообще возможно в России.
Что дальше
Роботы убирали злаковые: пшеницу, ячмень, овёс, рожь в южных регионах. Ещё не было серийной эксплуатации на кукурузе и подсолнечнике (это позже по агрономическим срокам). Нам интересны ещё рапс и соя. Рапс — это Центральная Россия, пока там ждём уборки. Соя — Сибирь, Алтай, юг Сибири, Хабаровский край, это уже совсем скоро.
Сарафанное радио не стоит на месте. За последние месяца полтора пришло около десятка очень крупных холдингов из первых 50 со своими кастомными запросами. Какие-то уже приобретают комплекты для тестирования на эту уборочную. Кто-то делает для нас собственное ТЗ и особые хотелки — мы будем думать в межсезонье. Задачи стоят подвязать мониторинг урожайности (комбайн же считает зерно в телеметрии и видит координаты, то есть можно снимать данные по урожайности участков почв до метра), мониторинг работы комбайна (отправка телеметрии в центр). Какие-то хозяйства приходят только к цифре, многим для севооборота важно, чтобы были отмечены критические точки на полях. Важно понимать годовую среднюю урожайность и оценивать каждый год «живые» деньги. Аналитика нужна для того, чтобы примерно понимать загрузку тракторов и технику: докупить или убавить. Там много нюансов вплоть до заказа ГСМ перед сезоном: это всё неприятные предоплаты. Как сказал крупный руководитель крупного хозяйства: «Мы работаем с рынком. Рынок мы не контролируем. Чтобы больше зарабатывать, можем только уменьшать себестоимость. Если не уменьшать — нас съедят тупо».
Срок жизни комбайна пишут 10–12 лет (но мы часто видим 2005 год, ставили в этом году даже на 2001-й). Мы их все дооснащаем. Потому что, пока лошадка живая, на ней ездят. Когда починка становится дороже стоимости нового, берут новый. Кончается, кстати, тем, что старый комбайн становится донором запчастей для других таких же. Да, это просаженная печень и сломанные ноги, но год-два они работают. Потом всё это сгнивает.
И ещё замечательное — отзывы о том, что с этой экономикой комбайн окупается быстрее. Стоит машина, например, 25 миллионов рублей (зависит от производителя и модели). В хозяйстве считают: пять лет — на отечественные машины, иномарка окупается за восемь лет. Теперь — минус год примерно.
Сейчас мы закончим уборку в этом году на серийных моделях и ещё нескольких экспериментальных, сведём экономику и будем публиковаться в международных экономических обзорах. Наши модули будут ставиться как в таком виде — отдельной коробки на комбайны, так и войдут в виде интегрированных устройств в новые комбайны, если всё кончится хорошо. У нас получилось. Два с половиной года жизни команды, кажется, немного меняют мир.
