«Эффективность и влияние использования электронных систем помощи оператору на процесс уборки самоходными кормоуборочными комбайнами». Так звучит тема выпускной аттестационной работы молодого специалиста Бена Бюльмана, который успешно завершил ее в этом году в Техническом университете Кёльна. Здесь он обучался по направлению «машиностроение самоходных сельскохозяйственных машин». Как проходили его исследования в этой области и какие важнейшие факты были выяснены?
Выбор этой темы для Бена Бюльмана стал неслучайным. В период своей учебы с 2019 по 2021 год он часто работал оператором кормоуборочных комбайнов на демонстрационных показах техники CLAAS. Поэтому с особенностями машин и их возможностями был знаком не понаслышке. Впрочем, для получения детальных данных по проблематике, конечно, потребовалось собрать информацию иным способом. Что и было сделано. В сезоне 2022 года молодой исследователь посетил много хозяйств и подрядных организаций в период, когда там убирали как «зеленку», так и кукурузу на силос. Это позволило ему собрать большой массив данных для анализа.
Какие же электронные помощники в кормоуборочных комбайнах CLAAS JAGUAR попали под прицел исследования? Это прежде всего различного типа автопилоты. Так, на подборе валков решено было задействовать CAM PILOT. В основе этой системы находится специальная камера, которая позволяет электронике комбайна получать трехмерное изображение валка. С помощью его проекции она и осуществляет автоматическое подруливание так, чтобы валок всегда располагался по центру подборщика. На уборке же кукурузы на силос предпочтение было отдано двум различным системам. Традиционной GPS PILOT, где позиционирование машины определяется по спутникам глобальных навигационных систем, и AUTO PILOT, работа которой основывается на данных от сигналов скоб-копиров, определяющих расположение жатки и комбайна относительно рядков кукурузы. Второй областью для изучения стала практика применения системы автоматического заполнения кузова прицепа AUTO FILL, которая также за счет специальной камеры видит не только края кузова, но и степень его загрузки в различных частях и благодаря этому гибко управляет силосопроводом. Третьим направлением исследования стала работа системы автоматического управления двигателем CEMOS AUTO PERFORMANCE. Ведь она призвана помочь оператору так загрузить кормоуборочный комбайн, чтобы он работал как можно эффективнее.
При этом исходное положение о том, что комбайны JAGUAR в хозяйствах должны быть оснащены всеми тремя типами систем, а также короткие временные окна, в которые, как известно, проводится кормоуборка, чуть было не сыграли с Беном Бюльманом злую шутку. Мало того что такие хозяйства было непросто подобрать, нужно было их еще и посетить. В итоге в список вошло 12 предприятий. Поэтому молодому специалисту пришлось еще и проявить незаурядные способности в части планирования. Тем более что для снятия данных каждое из хозяйств на протяжении одного дня нужно было посетить дважды. Один раз — задокументировать результаты работы без электронных помощников, а второй — с ними.
А вот с протоколированием данных, благодаря современным техническим средствам, проблем не возникло. Во-первых, на каждый комбайн устанавливался специальный логгер, прибор, автоматически регистрирующий нужные показатели с заданной периодичностью. Так, в его память заносились данные по взаимодействию оператора с различными системами управления комбайна. В частности, с рулевым колесом, ходовым штурвалом и органами управления силосопроводом. Для того чтобы одновременно измерить и влияние использования систем на оператора комбайна, использовались часы-пульсометр, которые измеряли частоту сердцебиения (ЧСС) во время работы. Таким образом, по изменению пульса решено было проследить рост или снижение физической нагрузки на оператора. После каждой такой тестовой поездки оператор еще дополнительно отвечал на вопросы специальной анкеты, где он мог поделиться своими индивидуальными ощущениями от работы.
Переходим непосредственно к полученным результатам. Начнем с объективных параметров влияния электронных помощников на интенсивность работы оператора с органами управления. Здесь важно отметить, что в разных хозяйствах и условиях разбег между результатами был достаточно существенным. Поэтому приведены лишь среднестатистические значения. По ним лидирует система автоматической загрузки кузова прицепа AUTO FILL. С ней оператор в среднем на 50,6 % меньше работал с четырехпозиционной кнопкой управления силосопроводом, чем без нее. Что же касается взаимодействия с системами автопилотирования в плане подруливания, то здесь работа оператора рулем снизилась на 35 %. Эффект же от использования системы автоматического управления двигателем CEMOS AUTO PERFORMANCE в плане снижения активности работы оператора ходовым штурвалом составил в среднем лишь 15 %.
Однако последняя цифра требует отдельного комментария. Здесь сыграла свою роль большая разница в результатах на подборе комбайном валков и уборки кукурузы на силос. Причем как с количественной точки зрения, ведь таких опытов было просто больше в силу того, что укосов в сезоне много, так и с технологической. Механизаторы на «траве» не так часто склонны работать ходовым штурвалом в плане выбора оптимальной скорости и загрузки двигателя. Ведь на ровных равномерных валках риска перегрузки на мощном JAGUAR практически нет, а с неполной загрузкой двигателя комбайн работает, хоть и не совсем оптимально и экономично. На неравномерных же валках влияние CEMOS AUTO PERFORMANCE уже более заметно. Однако лучше всего эта система разгружает операторов при уборке кукурузы на силос. Здесь благодаря ей штурвал бы задействован на 30 % реже.
Говоря об измерении физической нагрузки на оператора, важно отметить, что частота сердцебиения в покое и при той или иной нагрузке у всех людей разная. Вследствие этого говорить о конкретной динамике в этом случае было бы не совсем корректно. Поэтому для удобства анализа Бен Бюльман выделил несколько диапазонов ЧСС: от 61 до 70 ударов в минуту, от 71 до 80 и от 91 до 100 и т. д. Все полученные данные были спроецированы на такую шкалу. В результате выяснилось, что при включенных электронных помощниках основная масса (60 %) измерений ЧСС операторов пришлась на средний диапазон (от 71 до 81 удара в минуту). А вот без активных систем таких результатов было всего 6 %, а больше всего результатов (45 %) было получено в диапазоне от 91 до 100 ударов в минуту. В то время как с включенными системами здесь было всего 5 % результатов! Таким образом, предельно ясно, что оператор с включенными электронными ассистентами намного менее напряжен. Причем аналогичный вывод был получен и по результатам обработки анкет. Подавляющее число механизаторов отметили снижение нагрузки вследствие удобства, хорошей прогнозируемости и эффективности работы данных систем.
Разумеется, в силу ограниченного числа испытаний и хозяйств, участвовавших в исследовании молодого специалиста, а значит и скромной репрезентативности выборки, по точности конкретных цифр могут быть вопросы. Особенно с учетом того, что нет данных по зависимости эффективности работы этих систем на уборке кукурузы и по ее урожайности. Впрочем, это не мешает сделать однозначный вывод о том, что электронные системы помощи оператору в кормоуборочных комбайнах JAGUAR действительно приносят ощутимую пользу. Менее напряженный оператор утомляется медленнее, а значит, он может дольше сохранять нужную концентрацию внимания для эффективной и безопасной работы в кабине.