Проект беспилотного большегрузного карьерного самосвала «ЮПИТЕР» ПАО «КАМАЗ»

Однако новость в другом: ПАО «КАМАЗ» сразу же устремилось развивать сегмент беспилотных автомобилей высокой грузоподъёмности в рамках проекта «Юпитер», благо опыт уже имеется в рамках НИОКР «Одиссей». В НТЦ КАМАЗа под кураторством главного конструктора по инновационным автомобилям Сергея Назаренко, проект разделён по нескольким сегментам грузоподъёмности: 28-30 т, 90-100 т, 125-150 т и 200-260 т, которые объединены по платформам и компонентной базе. Щекотливость ситуации заключается в том, что вся линейка способна составить конкуренцию на рынке продукцию БЕЛАЗы, Komatsu, Caterpillar, Hitachi и Liebherr.

К слову сказать, до КАМАЗа среди отечественных производителей свои силы в карьерной технике уже пробовали ЧСДМ (завод им. Колющенко, шарнирно сочленённые самосвалы ВДС-16 и ВДС-25) в начале 2000-х и ТОНАР из подмосковного Губино.

Участники проекта

Прелюдией к разработке послужил Договор №40-2019 на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ от 17 сентября 2019 г. между ПАО «КАМАЗ», и ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева». Документ оформлен на основании конкурса по постановлению Правительства № 218 (в документации 11-й очереди, изданной в сентябре 2019 года расширен список направлений, по которым могут проводиться научно-исследовательские и опытно-конструкторские и технологические работы (НИОКТР).

Изначально цель работы состояла в создании опытного образца карьерного самосвала КАМАЗ грузоподъемностью 130 тонн, предназначенного для перевозки горной массы на разрезах Кузбасса и России по безлюдной добыче полезных ископаемых в системе «Умный карьер».

Это стало прологом для создания в 2020 года в институте информационных технологий, машиностроения и автотранспорта ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» нового направления «Автомобили в транспортных технологиях» для подготовки специалистов по созданию и обслуживанию автотехники, в том числе и беспилотной. А уже в конце 2020 года стартовал проект «Создание высокотехнологичного производства семейства роботизированных карьерных самосвалов грузоподъемностью до 90 т с электромеханической трансмиссией на основе цифровых технологий». Подключение давнего соисполнителя КАМАЗа – МГТУ имени Н.Э. Баумана позволило также сюда включить и вилку грузоподъёмности в 65-90 метрических тонн.

Индустриальными партнёрами стали «Кемеровохиммаш» (филиал АО «Алтайвагон»), АО ХК «СДС-Уголь», а также угольные компании, ведущие открытые горные работы. Процесс коммерциализации с нулевого этапа (где доминирует лишь идея) должен пройти три этапа.

Первый – быстрый анализ, а результате которого идёт разработка на ранней стадии, в которой проверяется обратная реакция.

Второй этап – включает в себя такой инструмент как «венчурная оценка» и заканчивается стадией конечной версии прототипа. После чего в процесс запускается оформление бизнес плана. Он и станет третьим этапом, в котором начинается запуск производства и принимается решение о рыночной диверсификации.

Как одна из мер снижения экологического воздействия на среду предполагается комплектовать беспилотники КАМАЗ криогенными бортовыми топливными системами (КБТС) работающих на метане. В том же КубТУ в 2020 году начата разработка импортозамещающего комплекта автоматики (КА) для КБТС, обеспечивающих эксплуатацию карьерных самосвалов в двухтопливном (газодизельном) режиме и системы испарения (регазификации) сжиженного природного газа (СПГ) в КБТС.

Кстати, а что там с рынком?

Конкуренты дрожат от импортозамещения?

Автономные ТС используемые в карьерах уже выходят за рамки опытной эксплуатации. Этому способствует закрытая территория, на которой проще вести исследования и настройку систем, лидаров, радаров, УЗ-датчиков, камер кругового обзора и оперативно вносить коррективы в программный пакет. Используемые аппаратные системы связи и навигации у всех одинаковые: УКВ-связь, LTE, Wi-Fi 4G или 5G, спутниковая связь ГЛОНАСС или GPS, а также инерциальная система.

Подразделение Volvo Trucks тестирует в Швеции, в карьере Викан-Кросс (Гётеборг) 8 карьерных 15-тонных гибридных электросамосвалов HX 02, 70-тонного экскаватора EX1 и одного погрузчика LX1 с гибридным двигателем.

Компания Caterpillar Inc. ведёт разработку автономных машин грузоподъёмностью до 240 тонн и получает много заявок от заказчиков на дооборудование своего парка самосвалов беспилотной технологией. В сравнении с обычными грузовиками автономные самосвалы работают дольше в среднем на 2,5 часа в день, а затраты на оборудование составляют порядка US$ 200 тыс.

В 2017 году концерн Liebherr заявил, что его техника будет совместима с автономной платформой управления и контроля Mobius от Autonomous Solutions, Inc.

В середине 2018 года японская Hitachi Construction Machinery Co. также заявила о намерении перевести карьерные самосвалы на беспилотное управление.

Инженеры компании Komatsu LTD создали систему управления беспилотными моделями техники FrontRunner AHS (Autonomous Haulage System), которая работает с помощью подключения к LTE сетям. Новинка уже успешно прошла испытания на одном из полигонов в Америке, а именно в Тусоне, штат Аризона. Японские представители заверяют, что с помощью их автоматизированных нововведений (концепте Komatsu IAHV) удастся добиться конвейерной точности при транспортировке различного рода земляных пород и ископаемых.

Ещё нам известен 30-тонный концепт Scania AXL, чей показ состоялся в октябре 2019 года на на корпоративном шоу TRATON GROUP’s Innonation Day концерна TRAXON.

Китайская компания SANY Heavy Equipment’s в прошлом году начала эксплуатацию 30-тонных автономных электросамосвалов SKT90E внедорожного габарита, которые рассчитаны на эксплуатацию в районах высокогорий (до 4000 м над уровнем моря) или в районах, где высок риск оползней.

Другой китайский производитель NHL в октябре 2020 года отгрузил в Монголию сразу 10 автономных 91-тонных самосвалов NTR100A (бывш. Terex TR100).

В апреле 2019-го компания «ВИСТ Групп» адаптировала для автономного движения самосвала в зимних условиях. При испытаниях на «на отказ» в рамках проекта «Интеллектуальный карьер» БЕЛАЗ-7513R на заводском полигоне непрерывно работал 24 часа и совершил 468 циклов проехав 153 км. В прошлом году белорусские машиностроители заявили о готовности перевести на автономное управление 450-тонный БелАЗ-75710.

Ставки растут быстрее желаний

Высокотехнологичное производство беспилотного автосамосвала ПАО «КАМАЗ» грузоподъёмность 220 т для угольного карьера (проект «ЮПИТЕР») должно обеспечить производственные мощности в 2027 году, не менее 15 шт.

Чем это грозит БЕЛАЗу? Среди недостатков БелАЗов называется низкая клиентоориентированность. ОАО «БЕЛАЗ» называет себя крупнейшим мировым производителем карьерных самосвалов большой и особо большой грузоподъёмности, а также другого тяжёлого транспортного оборудования, применяемого в горнодобывающей и строительной отраслях промышленности. В состав холдинга входят 8 крупных предприятий, а 30% мирового рынка карьерных самосвалов особо большой грузоподъёмности принадлежат белорусской компании. В 2019 году белорусский производитель отправил за рубеж 790 самосвалов на $641 млн, при этом на российский рынок пришлось 75%: 593 машины на $550 миллионов.

Основная часть горнодобывающих предприятий России имеют в своём парке карьерные самосвалы БелАЗ грузоподъёмностью 90; 130; 160; 180; 220; 240; 290; 320; 360 и даже 450 тонн. Причём только в Кузбассе сконцентрировано более 2500 единиц карьерной техники.

Производство беспилотного карьерного самосвала челночного типа ПАО «КАМАЗ» грузоподъемность 220 т (проект «ЮПИТЕР») должно обеспечить производственные мощности: в 2023 году, не менее 1 шт.; в 2024 году, не менее 3 шт.; в 2025 году, не менее 5 шт.; в 2026 году, не менее 10 шт.; в 2027 году, не менее 15 шт. Потенциальный спрос на карьерные самосвалы ПАО «КАМАЗ» после выхода на полную производственную мощность прогнозируется на уровне 100 единиц в год.

Так что никакого особенного «батькозамещения» не планируется. С другой стороны, у зарубежных аналогов выше цена, дорогая техподдержка и риск потерять сервисная поддержку в с лучае прекращения поставок из-за торговых войн.

Сколько это будет стоить?

На период 2019-2021 годы из бюджета на НИОКР по беспилотникам КАМАЗ для «Умного карьера» было выделено 217 млн. руб. Согласно плановым показателям с 1 марта 2020 года по 1 февраля 2024 года проект «Юпитер» потребует 250 млн руб. бюджетных средств и ещё 750 млн внебюджетных инвестиций.

Из всего пирога 50% вложит Торгово-промышленная палата РФ, опытно-конструкторские работы (27%) и научно-исследовательские работы (7%) лягут на бюджет. Оставшиеся 16% в равных долях поделят ПАО КАМАЗ и «Кемеровохиммаш».

Период производства единицы продукции должен составить до 10 в год при потенциальном спросе в 100 единиц. Оптовая цена определена в 132 млн, а розничная – 200 млн руб. для 220-тонных самосвалов.

В процессе моделирования финансовых показателей учитывалось, что выпуск продукции начинается после завершения работ по НИОКР и валовой объём продаж на конец 2027 года должен составить 2 млрд руб., где чистая прибыль – 530 млн рублей. Окупаемость проекта должна составить 83 месяца, при этом планируется создать лишь 30 рабочих мест, что говорит скорее о рачительности, чем о желании поскорее освоить фонды.

На этапе бизнес-оценки проекта «Юпитер» имеется предзаказ на 200 единиц техники: 75 машин для «СДС-Уголь», ещё 125 машин предполагают заказать СУЭК, «Кузбассразрезуголь» и «Стройсервис».

Очевидны ли выгоды?

Современные луддиты уже не ломают технику, как в позапрошлом веке, а лишь ворчат лёжа на диване. Что же даёт столь мощный напор технической революции?

Мы живём во время смены технологического уклада. К примеру, именно таким стало появление автомобиля в конце ХХ века. Затем пошёл эволюционный цикл с оттачиванием ключевых компонентов. Сюда входят ДВС, КП, РК, КОМ, мосты и подвеска, кабина, кузов и пассивная безопасность.

Далее идёт революционный скачок, целью которого становится нулевой выхлоп, снижение смертности до 0, снижение эксплуатационных затрат, рост пропускной способности дорог в 3-4 раза. В заключении это должно принести рост скорости перемещения людей и грузов в 3 раза. Это решается за счёт внедрения 4 столпов: автономного движения, электрического или водородного транспорта, 100-процентной энергоэффективности и связи автомобиля со средой.

Другие доказанные эффекты от внедрения беспилотной техники очевидны: снижение аварийности, простоев, расхода ГСМ и зарплат; увеличение производительности 24/7, скорости, загрузки; и наконец (что очень важно для человека) – возможность эксплуатации машин, в особо экстремальных либо вредных условиях работы.

При работе в карьерах попутно решается три глобальных задачи: снижение себестоимости добычи полезных ископаемых, снижение негативного влияния человека на эффективность бизнеса и минимизация порчи транспорта (человеческий фактор).

У КАМАЗа в последнее время был неплохой задел по непрофильным разработкам. Помимо перспективных НИР «Платформа» и ОКР «Платформа-О» на ПАО «КАМАЗ» сумели вывести на рынок электробусы, тягачи поколения К5, рассматривают перспективу выпуска автономного электромобиля «Кама». И это всё произошло меньше чем за 5 лет.