Возможности обработки данных и автоматизации рабочих процессов создают новые шансы для решения вызовов будущего. Потенциал, обеспечиваемый интенсификацией применения цифровых технологий в повседневной жизни, действует как стимул для пересмотра давно известного и разработки новых решений для будущих областей применения. Требования по обеспечению качества и безопасности обусловливают все более комплексные системы в условиях одновременного сокращения числа имеющихся в распоряжении квалифицированных работников. Один из ответов на пути к выполнению всех этих вызовов заключается в реализации автоматизированных систем. Фирма Плассер & Тойрер занялась этой задачей и менее чем за три года - от идеи до поставки - разработала систему-ассистента для подбивки стрелочных переводов. Петер Виммер, разработчик на фирме Плассер & Тойрер, говорит в интервью о связанных с этой темой вызовах, опыте и шансах.

Как и когда началась разработка?

В 2015 году мы начинали с идеи автоматизации подбивочной машины. В это время это было еще совершенно абстрактное представление. В первые месяцы мы в первую очередь занимались разработкой основополагающих оценочных алгоритмов. Речь шла, например, о включении в объем регистрируемых лазерным сканером данных опознавания рельсов и шпал, а также щебня. С этими основополагающими исследовательскими работами мы скоро добились первых успехов и поэтому создание системы-ассистента из идеи возрастало в конкретный проект. В конечном счете, в середине 2016 году было принято решение о дальнейшей интенсификации этой разработки с целью создания продукта в течение года.

Как автоматизировать рабочие операции в управлении машиной?

Для нашей быстро растущей команды молодых разработчиков система-ассистент представляла собой большой вызов и нам пришлось при этом частично осваивать целину в области программного обеспечения. Одна из особенностей системы заключается, например, в том, что она справляется с самыми различными типами стрелочных переводов без необходимости добавления нового программного кода для каждого нового типа. Поэтому были разработаны алгоритмы, которые управляют подбивочными блоками на основе набора общеупотребительных правил. При этом система должна быть состоянии распознавать очень большое количество вариантов различных препятствий подбойкам, в любую погоду, в том числе в таких мало оптимальных условиях, как при наличии растительности на пути.

Система-ассистент для умной подбивки «PlasserSmartTamping – The Assistant» поддерживает оператора при управлении рабочими системами машин и представляет собой важный шаг на пути к автоматизации подбивочных машин.

Какие методы применялись при этом?

Программирование алгоритмов в ручном режиме при создании системы такой степени сложности быстро достигает своих границ; или же результирующие алгоритмы были бы слишком затруднительными и поэтому не применимыми. Поэтому решением являлось применение нейронной сети, которая после этапа обучения на примерных данных научилась корректно опознавать похожие, однако, не идентичные объекты. Еще один фактор успеха заключается не только в технологии, но и в организации. Тут мы пошли по новому пути: выбор «Scrum» в качестве метода управления проектом обеспечивал подвижный процесс разработки. Так мы могли оперативно реагировать на обратную связь и новые познания.

Как перевести разработанную программу на путь?

Полевые испытания стоят дорого и их организация требует много времени, так как должны быть предоставлены как машина с оператором, так и стрелочный перевод. Поэтому мы уже на раннем этапе приняли решение об использовании симулятора обучения для наших целей. При этом система «P-IC» управляет трехмерной моделью машины. От моделирования кабины с элементами управления в том виде, как она предоставляется для целей обучения, мы отказались в пользу компактного решения, которое можно было использовать в офисных условиях. Симулятор существенно облегчил наши повседневные работы по разработке, ведь теперь каждая новая функция могла быть испытана в приближенных к реальным условиях непосредственно в офисе, не теряя при этом ценного времени для организации трудоемких полевых испытаний.

Учитывается ли также практический опыт, т. е., опыт, накопленный на «настоящем» пути?

Дополнительно к испытаниям на симуляторе, естественно, также проводятся регулярные опыты на машинах. Так, например, первые лазерные сканы были записаны на прицепной рельсошлифовальной платформе. Тем временем мы уже сделали большой шаг вперед, ведь мы имеем теперь отдельную машину для проведения полевых испытаний. При изготовлении этой машины Унимат 09-4x4/4S Э³ уже были учтены все требования, предъявляемые со стороны системы-ассистента для подбивки стрелочных переводов, к механическому оборудованию и к управлению. С самого начала происходил оживленный обмен информацией между всеми отделами. В особенности отдел проектирования систем управления постоянно делал группе разработчиков хорошие предложения и указания. Но и практический опыт в форме подробной обратной связи с нашими машинистами был учтен при разработке. Без ноу-хау других отделов разработка не была бы возможной.

Состоялось ли уже успешное практическое использование новой системы?

В октябре 2016 года система управления подъемно-риховочным устройством на подбивочной машине Унимат 09-475/4S N-Динамик была впервые оборудована системой-ассистентом и прошла испытания в реальных условиях. Уже тогда можно было понять, насколько велик потенциал этой разработки. Чуть позже, а именно на выставке «iaf 2017», та же самая машина снова находилась в центре внимания. На мировой премьере система-ассистент была представлена специалистам на демонстрации, во время которой подбивочная машина полностью автоматически и только под надзором машиниста выполняла все работы по подбивке стрелочного перевода. Это действительно являлось амбициозной целью, но нам удалось достичь ее - да еще за такое короткое время разработки.

Каковыми будут следующие вехи?

Следующим шагом будет внедрение системы у заказчиков. В декабре 2018 года первая машина, оснащенная системой-ассистентом для подбивки стрелочных переводов, Унимат Комби 08-275, была поставлена заказчику. Система-ассистент будет внедряться поэтапно в рамках партнерства по разработке. С нами делятся ценным практическим опытом для того, чтобы мы могли дальше оптимизировать систему. Потенциал и заинтересованность в установке дальнейших систем-ассистентов для подбивки стрелочных переводов высоки - а мы, команда разработчиков, с гордостью несем за это ответственность.

Какие области применения можно еще представить?

Оглядываясь назад, мы видим, что мы очень многого добились всего за три года и что мы при этом нашли правильный подход ко многим вопросам. Так как обслуживающий персонал машин уже имеет в своем распоряжении большое количество систем-ассистентов, технологическое развитие продолжается в направлении к частично автономной машине.

Разработав систему-ассистента для стрелочных переводов, мы теперь идем в направлении текущего содержания пути на перегоне с опознаванием препятствий. В будущем дальнейшие сенсоры должны будут распознавать шпалы и препятствия, даже если они покрыты щебнем. Кроме того мы разрабатываем концепции автоматизации и других рабочих устройств. Мы четко представляем нашу задачу в разработке машины, которая будет работать полностью автономно.