Мировой рынок робототехники и сопутствующих сервисов, по оценке IDC (январь 2017 года), достиг $91,5 млрд и к 2020 году приблизится к $188 млрд. Драйвер роста спроса на робототехнику — производственный сектор, на который приходится свыше 2/3 рынка. Внедрение автоматизированных и роботизированных систем — один из элементов Индустрии 4.0, промышленности четвертого поколения, переход к которой начали наиболее технологически развитые страны мира. В перспективе 10−15 лет эти изменения коснутся и казахстанского реального сектора.
О том, как развивается сегмент робототехники в РК, «Капитал.kz» беседует с ассоциированным профессором департамента робототехники и мехатроники школы науки и технологий Назарбаев Университета, PhD Алмасом Шинтемировым. Вне строго образовательного процесса он курирует исследовательские проекты по развитию интеллектуальных восприятий и систем управления для роботизированных систем и мобильной робототехники. Вместе с Алмасом Шинтемировым мы попробуем ответить на ключевой вопрос: какие ниши может занять Казахстан на этом быстрорастущем рынке.
— Какие роботехнологии уже применяются в казахстанской промышленности?
— В основном это роботы-манипуляторы. Такие есть на автосборочном предприятии «СарыаркаАвтоПром» в Костанае, они используются для сварочных и покрасочных работ. Сварочные манипуляторы были установлены на недавно открывшемся заводе в Атырау, есть манипуляторы на заводе Astana Solar.
На многих автосборочных предприятиях также внедряются роботы-ассистенты, интеллектуальные машины, которые компенсируют массу груза через подвесную систему. В зависимости от массы груза, они адаптируют параметры поддержки так, чтобы человеку было легко и удобно передвигать этот груз. Наиболее популярный пример — автозаводы, где такие роботы помогают при монтировании сидений, приборных панелей внутри кузова автомобиля, колес. Оператор-сборщик направляет движения робота, прикладывая минимальные усилия.
— Какие роботехнологии можно назвать наиболее перспективными для казахстанской промышленности?
— Такие технологии, внедрять которые можно практически везде, где необходимо повысить эффективность операций или обеспечить безопасность труда, минимизировать человеческий фактор. Но все упирается в экономическую целесообразность.
— Что сдерживает применение роботехнологий и роботостроения в РК?
— Главная проблема состоит в том, что внедрение промышленных роботов эффективно лишь при больших объемах выпуска, на поточных линиях. При выполнении мелких партий и единичных заказов предприятиями внедрение роботов экономически невыгодно.
С роботостроением самая большая проблема — дефицит квалифицированных специалистов, и я еще об этом скажу. Кроме того, все компоненты импортные, даже в РФ далеко не все производится: микромоторы и микроредукторы и они, и мы завозим из дальнего зарубежья. Один микромотор размером с батарейку стоит $500, а их требуется не менее пяти на некоторые изделия, такие как, например, роботизированные протезы рук. Хороший небольшой сервопривод постоянного тока с встроенным цифровым управлением для создания робота-манипулятора стоит от тысячи долларов. Таких необходимо, например, шесть для создания среднего робота-манипулятора с шестью степенями свободы грузоподъемностью 5−10 килограмм. Отсюда вытекает высокая конечная стоимость промышленных роботов.
Для проведения научных исследований в этой области в Назарбаев Университете созданы необходимые условия в плане инфраструктурного и аппаратного оснащения, но для выполнения инженерных разработок нам нужна система поддержки исследований (researchassistance), по примеру западных вузов. Например, там докторант спроектировал основную схему прототипа, рассчитал основные параметры, сделал пластиковый прототип на 3D-принтере, с ним он идет в инженерный центр (machineshop), где сидят опытные инженеры и помогают советом и делом — подскажут как лучше реализовать те или иные технические решения и изготовят опытный образец в металле на имеющемся хорошем станочном парке с машинами ЧПУ. Причем в короткие сроки — за несколько дней. В Казахстане такой системы machineshops пока я не видел, мы вынуждены тратить много времени на рутинные инженерные работы, например, самостоятельно создавать прототипы печатных плат, вытачивать валы, мелкие детали на станках. Покупать те же редукторы, моторы, датчики и другие электронные компоненты приходится через государственные закупки — а это потеря нескольких месяцев. Если деталь дешевая, то нам проще заказать ее в интернет-магазине за собственные деньги.
— Рынок очень конкурентный, местным потребителям доступны продукты любых мировых лидеров. Где может быть конкурентоспособна казахстанская робототехника?
— Вот здесь и таится резерв. Наши специалисты при прохождении соответствующих тренингов могут выполнять сервисные операции по техническому обслуживанию, перепрограммированию иностранных роботов и исправлению неполадок. Сейчас компаниям приходится неделями ждать сервисников компании-производителя, а это простой оборудования, расходы на командирование и пребывание инженеров в Казахстане. Если бы сертификационные центры компаний-производителей были в РК, мы могли бы готовить этих людей здесь, это сделало бы услуги мировых производителей робототехники еще привлекательнее для нашего бизнеса.
Но мы можем участвовать не только в сервисном сегменте цепочки добавленной стоимости. Мне кажется очень интересной ниша реабилитационной медицинской робототехники. Во-первых, это не массовые продукты, а кастомные. Во-вторых, сейчас стоимость таких устройств очень высока — до $100 тыс. Все эти системы зарубежные, многие из этих продуктов не дошли до Казахстана. В связи с чем у нас есть планы по созданию прототипов низкостоимостных роботизированных протезов. Медицинская робототехника, 3D-протезирование — технологии с высокой добавленной стоимостью, но если эти продукты проектировать и изготавливать в Казахстане, то они будут стоить в разы дешевле, пусть даже с несколько меньшим функционалом по сравнению с зарубежными аналогами. Мы хотим начать с меньшего по сложности — реабилитации верхних конечностей. Повторюсь, этот рынок еще никем не занят ни у нас, ни в России, и если планомерно заниматься развитием данной области робототехники, то можно выйти на передний край.
Второе направление — беспилотные автомобили, комбайны и другая сельхозтехника, наземные мобильные роботы. Территория у нас огромная, население сравнительно небольшое, особенно в удаленных от городов регионах и сельской местности, месторождений природных ископаемых много. Благодаря беспилотникам можно разрабатывать большое количество месторождений, осваивать земли сельхозназначения, привлекая минимум работников по примеру RioTinto в Австралии, где уже работают беспилотные самосвалы в карьерах.
Сейчас университет заключает соглашение с одной российской компанией, в партнерстве с которой мы должны будем помогать им делать универсальный беспилотный грузовой автомобиль на базе новой модели «КамАЗа» с коробкой-автомат и бортовым компьютером. На закрытых территориях, где нет людей, такие машины должны будут в будущем уметь передвигаться по заданному маршруту и прочее при выполнении операций грузоперевозок. «КамАЗ» предоставляет нам одну машину для того, чтобы на ней отрабатывали технологию.
— Почему этот проект россияне решили делать с вами?
— Первую систему они изготавливали в России, но возникали проблемы, поэтому на новые модели машин они решили разрабатывать другую систему с нами для дальнейшего выхода на рынок Казахстана. К тому же стоимость работы у нас дешевле, чем в РФ. Вообще, технологии машинного зрения в Казахстане имеют огромный потенциал. Например, интеллектуальную систему видеонаблюдения и видеоаналитики для контроля дорожного движения «Сергек» разработали в Назарбаев Университете. Систему активно внедряют в Астане, по сообщениям новостных сайтов, порядка 3000 камер будет установлено на улицах города на начальном этапе. Уже есть факты применения системы видеонаблюдения для раскрытия преступлений хулиганского характера. В дальнейшем, скорее всего, будут внедряться алгоритмы распознавания лиц для автоматического поиска находящихся в розыске преступников.
Есть огромный потенциал у военной робототехники. Для Казахстана военные роботехнологии — крайне актуальная вещь: границы протяженные, население маленькое, армия небольшая — нам понадобятся мобильные роботы для патрулирования границ, системы кругового видеоконтроля.
— Сколько денег нужно для вашего проекта по реабилитационной робототехнике, времени, людей?
— Сейчас приходит понимание, что самый острый дефицит — человеческий капитал. Для серьезных проектов нужны талантливые механики-проектировщики, сильные программисты, электронщики, которые могут осваивать новые теории и методы самостоятельно, учиться по зарубежным научным публикациям — такими технологиями, как правило, не делятся, сразу их патентуют и закрывают.
Ну, и ресурсов, конечно, тоже не хватает, целевого финансирования на такие проекты нет. Сколько именно, мы пока не просчитывали, но понятно, что грамотных опытных специалистов на одну голую идею не привлечешь.
— В Фонд науки на грант не подавали?
— Они поддерживают в основном законченные разработки и технологии, готовые к коммерциализации. В этом плане, научные группы в казахстанских университетах, давно работающие в таких традиционных направлениях, как технологии добычи и переработки минералов, химические технологии, имеющие соответствующий научный задел, будут более интересны для финансирования через такие конкурсы. Мы пока новое направление и находимся на стадии прикладных научных исследований. На более позднем этапе, когда у нас будет высокая готовность к выходу на коммерциализацию, мы, возможно, попробуем выиграть грант от Фонда науки.
— Ваша задача в Назарбаев Университете — как раз подготовка кадров. Кого вы готовите, в каких количествах?
— Специальность бакалавриата «Робототехника и мехатроника» открылась в 2011 году. У нас по этой специальности небольшие группы — по 30 студентов на каждом курсе. Недавно открылась магистратура, там обучается 10 человек в год, есть и докторантура — несколько человек, единицы. Но ведь нашими выпускниками круг специалистов не ограничивается. До нас подготовка кадров в области робототехники осуществлялась в КазНТУ. Недавно в ЕНУ открыли специальность «Космическая робототехника и мехатроника», они готовят специалистов для космической отрасли, в частности для планирующегося к открытию «Казкосмосом» предприятия по проектированию спутников в Астане. В политехе был упор на механиков, проектирование механических систем роботов разного типа, а мы делаем упор на мехатронные технологии, микропроцессорную технику, интеллектуальные алгоритмы управления, искусственный интеллект. Наши студенты работают с реальными промышленными роботами, учатся их программировать и с нуля проектировать.
— Куда уходят ваши выпускники?
— Лучшие студенты стремятся продолжить образование в западных вузах — по программе «Болашак» или другим зарубежным стипендиальным программам. Мы нацелены на развитие креативных способностей, поэтому вовлекаем студентов в научные проекты, они готовят публикации, участвуют в научных конференциях, поэтому им охотно предоставляют стипендии и принимают в магистратуру или докторантуру ведущие западные вузы. Часть остается при университете и продолжает обучение в магистратуре, многие уходят на производство — на предприятия КТЖ в Астане: «Тулпар-Тальго», электровозный и локомотивный заводы. Там вся работа и техническая документация ведется на английском, наши выпускники ее легко читают. Конечно, там их профиль работы больше связан с промышленной автоматикой, чем с робототехникой. Многие выпускники работают в IТ, телеком и других инновационных компаниях в городах Астана и Алматы. Наши студенты подходят по квалификации и для спутникового завода «Казкомоса», с ними проводились предварительные переговоры по подготовке кадров, только они производство все никак не запустят.
— Спрос растет?
— Растет. Нам самим не хватает талантливых специалистов, чтобы развивать это направление в научном плане. Университет планирует расширять набор студентов, есть планы по открытию дополнительной специальности «Промышленная автоматика». И интерес сверху есть. В правительстве сейчас разрабатывают стратегию технической модернизации промышленности с внедрением элементов Индустрии 4.0. Нами они пока интересуются с точки зрения подготовки кадров. На последнем форуме машиностроителей РК я демонстрировал наши научные разработки и потенциал, возможно, будет заинтересованность в научном сотрудничестве в будущем.
