Роботы отправляются в мусор
Применение искусственного интеллекта и машинного зрения позволяет в разы уменьшить стоимость сортировки отходов
Автоматы, созданные в недрах компании Nevlabs, в мусоре разбираются лучше и стоят в разы меньше иностранных аналогов. По крайней мере, в этом уверен ее гендиректор и основатель — выпускник Бауманки, кандидат технических наук Александр Неволин. Проблема в масштабировании: заказчика еще нужно убедить в том, что «отечественное не значит плохо».
Иностранные решения для сортировки, появившиеся пятнадцать-двадцать лет назад, до сих пор работают по устаревшему принципу спектрального анализа. Его суть в том, что в инфракрасном диапазоне разные материалы имеют разный спектральный отклик и по нему можно анализировать, что ты видишь: ПЭТ-бутылку, стекло, металл и проч.
Кулинарные фантазии
«Такой метод (спектрального анализа) хорошо определяет материалы, но имеет как минимум два существенных недостатка, — отмечает Неволин. — Во-первых, очень высокая стоимость спектрометра, которая составляет две трети стоимости всей установки. Во-вторых, этот метод определяет только материалы, однако он “слеп” к некоторым особенностям. Например, из массы ПЭТ-бутылок нужно отдельно выделять бутылки из-под масла и из-под молочки, но спектральный анализ не в состоянии увидеть эти отличия».
Nevlabs предлагает два варианта установок, имеющих непривычные для мусорной отрасли названия — «Гурман» и «Эстет». «Я фрик и скорее застрелился бы, если бы мое оборудование называлось МБ-54С или в названии было бы слово “Эко”, — поясняет он. — А “Гурман” и “Эстет” — в самый раз».
«Эстет» — это сортировщик, отстреливающий выбранные мусорные фракции сжатым воздухом. Его производительность, по словам разработчиков, довольно высока и позволяет заменить в работе по сортировке двадцать-сорок человек.
«Такие установки могут в один момент времени отбирать только один вид отходов: что нужно — отстрелил, что не нужно — упало вниз, — говорит Неволин. — И у них огромная производительность — до десяти тонн в час».
Из минусов: под применение такой установки нужно заранее проектировать завод (или перепроектировать существующий), чтобы правильно распределить потоки мусора.
Вторая разработка, «Гурман», — робот-сортировщик. Манипулятор выхватывает с ленты конвейера заданные фракции. По словам разработчика, он хорошо дополняет «Эстета» или его иностранные аналоги, выбирая с конвейерной ленты то, что они пропустили. Но может работать и как самостоятельный сортировщик. «На многих мусороперерабатывающих заводах людей вполне можно заменить роботами. Мусор там уже однородный, без мелкой органики, и ничто не мешает “Гурману” работать эффективно, — говорит Неволин. — Наш робот может отбирать до шестидесяти предметов разных фракций в минуту». К тому же, по его словам, одним из достоинств робота является то, что его установка не требует переоборудования завода — «Гурман» просто ставится на существующий конвейер и может одновременно сортировать до четырех видов фракций.
Цена вопроса секретом не является. Например, «Гурман» стоит три миллиона рублей, тогда как «Эстет» — четыре миллиона за метр ширины конвейерной ленты. Это почти в два раза дешевле аналогичного иностранного оборудования.
Мусорная поляна
Как отмечают участники рынка, сегодня существует как минимум два подхода к сортировке мусора.
«Первый — строительство больших заводов на большой площади, которые используют механические свойства мусора: его вес, способность пролетать через сетку с ячейками разной величины, способность тонуть, — считает Андрей Спиридонов, основатель и гендиректор компании Aripix Robotics, производителя промышленных роботов-манипуляторов. — Такие заводы используют механические нероботизированные сортировщики мусора — это разного рода сепараторы (магнитный, вихретоковый, воздушный)». По его словам, строительство таких заводов требует больших капитальных вложений, но при этом их мощности ограничены и масштабировать их сложно.
Второй — небольшие заводы с большим количеством людей, с ручной сортировкой мусора, идущего по конвейеру. «Это вообще неэффективно, — уверен Спиридонов. — Работа с мусором, несмотря на то что она не считается вредной, опасна для здоровья, что несет дополнительные расходы для предприятия. Кроме того, люди быстро устают, теряют внимание и иногда просто ошибаются».
Во втором варианте люди как раз могут быть заменены установками, подобными тем, что производит Nevlabs. Они работают быстрее, точнее и, что важно, без перерыва на обед и сон.
Как говорит Алексей Спиридонов, разработанный Aripix Robotics манипулятор выполняет одну операцию в две секунды — в три раза быстрее человека.
Как смотреть
Важнейший элемент установок по сортировке от Nevlabs — система машинного зрения, которая должна распознать и классифицировать мусор, поясняет Александр Неволин. «У нас используются набор датчиков, камеры; вся информация подается в нейронную сеть. Мы показываем ей: вот это прозрачная бутылка ПЭТ, это макулатура, это алюминий. Таких примеров десятки тысяч, — говорит он. — На их основе “нейронка” сама учится находить закономерности и в будущем распознавать объекты, которых ранее не видела».
Основная проблема при сортировке мусора роботами — его распознавание, соглашается Андрей Спиридонов. По его словам, видеосистема, установленная на конвейере, должна точно определить, что находится перед ней: бутылка из ПЭТ-пластика, стекло, металлическая банка или что-то еще. Для сортировки применяются мощные камеры видеонаблюдения (с разрешением не менее 20 мегапикселей и скоростью 60 кадров в секунду) плюс мощный компьютерный сервер. Кроме того, используются алгоритмы искусственного интеллекта, которые обучаются на больших массивах данных (фото и видео мусора) распознавать его, ориентируясь на деформированные фрагменты и оттенки цвета.
Сами не местные
Рынок, по словам Александра Неволина, сегодня плотно занят иностранными компаниями и поставщиками, так что заходить на него довольно непросто. Более 70% установок, используемых на сортировке, — российские, но собранные из импортных комплектующих. «Пока мы росли, они успели поставить в России достаточно много оборудования и тем самым заработать себе репутацию, — сетует он. — С другой стороны, они все по-прежнему упорно продолжают ставить ИК-спектрометры, что отражается на цене самих установок. Наше оборудование кратно дешевле и работает без потери качества — это уже позволило подвинуть конкурентов в нескольких контрактах». Бить конкурентов из-за рубежа Неволину позволяют несколько факторов. «Во-первых, мы используем искусственный интеллект, и это дает возможность сделать цену гораздо ниже, — отмечает он. — Во-вторых, ИИ позволяет распознавать фракции, неподвластные спектральному анализу: масляные бутылки, молочку и другие. В-третьих, у нас внедрена и реально работает крайне важная система: мы собираем фотографии со всех заводов, они стекаются на центральный сервер, после чего люди вручную их размечают, и мы дообучаем нейронную сеть. Все наши девайсы имеют встроенный интернет-модем, поэтому обновления автоматически прилетают всем нашим заказчикам».
Основной сдерживающий фактор роста продаж — отсутствие репутации. «Нам не верят, боятся, что оборудование не будет работать, что сломается, — жалуется глава Nevlabs. — Мы постепенно ломаем этот стереотип, но выходит очень медленно». По его словам, во многом его компанию спасает требование о семидесятипроцентной локализации оборудования, и он надеется, что оно будет увеличено. Тогда и конкурентов из-за рубежа не станет. «Подобное оборудование, к моему удивлению, пока не делают китайцы (искал специально), так что в основном конкурентами из иностранцев для нас являются Европа (Tomra, Steinert, Pellenc, Redwave) и США (BHS)», — перечисляет Неволин.
Впрочем, Китай на российском рынке все-таки присутствует. Компания Pure Lands (Самара) уже больше года сотрудничает с одним из ведущих китайских производителей в области мусоропереработки. «Анализируя рынок перед пандемией, мы успели побывать в Китае, посмотреть на оборудование, наладить логистику», — пояснил «Эксперту» представитель компании. По его словам, сегодня российский рынок оборудования в сфере сортировки и мусоропереработки поделен между российскими и европейскими производителями довольно непропорционально. «Около 75 процентов заняли отечественные продавцы установок для мусоропереработки (которые используют в том числе импортные комплектующие), еще около 20 процентов принадлежит европейским поставщикам, — рассказывает он. — Но в ближайшей перспективе ситуация изменится, поскольку на наш рынок неизбежно выйдут китайские производители. Именно они смогут обеспечить потребности такого рода оборудования в регионах Сибири и Дальнего Востока — в силу географической близости этих регионов к производителю из КНР».
Фотографии предоставлены компанией
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl