Автономная навигация беспилотников
В рамках реализации мероприятий дорожной карты «Новое индустриальное ПО» (НИПО) создан новый ИЦК (индустриальный центр компетенций) - «Беспилотные авиационные системы» (БАС). Об этом в ходе кросс-отраслевого демо-дня ИЦК рассказал замгендиректора компании «Транспорт будущего» Богдан Плахотников.
В рамках ИЦК разрабатывается проект, который претендует на статус особо значимого (ОЗП): это разработка программно-аппаратной системы автономной навигации беспилотных воздушных средств (БВС) с применением искусственного интеллекта. Проект предназначен для планирования и исполнения работ с использованием БВС в условиях автономной навигации с применением технологий искусственного интеллекта. Это необходимо для территорий с плохим покрытием сотовой связи или в условиях спуфинга (глушения сигнала спутниковых сетей). Также система должна будет автоматически определять эшелоны для миссий БВС с учетом занятости воздушного пространства и отслеживать большое количество БВС с использованием разных эшелонов.
Целями проекта являются: минимизация риска аварий и инцидентов с БВС за счет использования передовых сенсорных технологий и алгоритмов предотвращения столкновений; повышение точности навигации для выполнения задач и предотвращения аварий БВС; разработка и интеграция различных сенсоров для обеспечения комплексного мониторинга окружающей среды и высокогорного определения положения БВС; разработка алгоритмов планирования маршрутов, распознавания и избрания препятствий, адаптивного контроля и стабилизации полета.
Проект необходим в связи с тем, что отсутствие надежных автономных систем навигации увеличивает риск человеческих ошибок и сбоев, а также для снижения риска аварийных ситуаций при возникновении непредвиденных препятствий в воздушном пространстве при выполнении полетного задания. В рамках проекта будет замещено иностранное ПО: DJI Terra (Китай), американские Batlink и DroneDisplay, а также QGroundControl и MissionPlanner. В 2025 г. будет достигнут УТГ (уровень технологической готовности) 5 из максимально возможных 9.
«Белые пятна» в области ПО для эксплуатации БАС
В рамках ИЦК был сформирован ИТ-ландшафт, который позволял выявить «белые пятна» в рамках соответствующего ПО. В том числе были определены бизнес-функции, для которых отсутствует и иностранное ПО. В рамках ИТ-ландшафта было выделено три направления (бизнес-функции первого уровня): «Разработка БАС», «Производство БАС» и «Эксплуатация БАС».
Полностью российское ПО отсутствует для пяти бизнес-функций третьего уровня, четыре из которых относятся к направлению «Эксплуатация БАС». Всего в направлении «Эксплуатация БАС» есть четыре группы (бизнес-функции второго уровня): «Управление беспилотным воздушным судном (БВС)», «Контроль и диспетчеризация транка БВС», «Применение БАС» и «Техническое обслуживание». Два «белых пятна» относятся к бизнес-функциям третьего уровня «Построение календарного плана проведения технического обслуживания, ремонта» и «Прогнозирование отказов. Прогноз замены компонентов беспилотных воздушных судов», которые входят в группу «Техническое обслуживание БАС». Впрочем, в этих сферах отсутствует и иностранное ПО.
В группе «Техническое обслуживание» присутствует также бизнес-функция третьего уровня «Анализ налета беспилотных воздушных судов». Здесь есть два российских продукта, соответствующих на 40-70% необходимым требованиям: «Цифровая платформа «Небосвод» (разработчик - «Аэроскрипт») и «Платформа Runavia». Иностранных продуктов для данной бизнес-функции нет.
Еще одно «белое пятно» как для российского, так и для иностранного ПО - «Доставка грузов» - относится к бизнес-функции второго уровня - «Применение БАС». В этой группе есть еще три бизнес-функции: «Обработка сельскохозяйственных культур», «Мониторинг» и «Прием и выполнение услуг с использованием БПЛА». Для бизнес-функции «Обработка сельскохозяйственных культур» есть 4 российских продукта: ExactFarming (разработчик - «Айтисфера»), «Спутник Агро» («Геоскан»), «ТВ Mission Planner» (Самарский университет») и AgroPilot («Чистое небо»). Функционал первых двух на 40-70% соответствует функционалу иностранного продукта - Cropwise (разработчик - Syngenta), функционал двух остальных - также на 40-70% соответствует функционалу продукта DJI Agras.
Для бизнес-функции «Мониторинг» есть два российских продукта от компании «Геоскан»: Geoscan Plannerи «ГИС Спутник». Они на 40-70% соответствуют функционалу иностранного продукта - DJI Terra. Для бизнес-функции «Прием и выполнение услуг с использование БПЛА» есть два российских проекта. Один из них - «Сервис FlyDrone» - соответствует необходимым требованиям на 40-70%, другой - «Цифровая платформа «Небосвод» - менее чем на 40%. Иностранных продуктов для данной бизнес-функции нет.
В группе «Управление беспилотным воздушным судном (БВС)» есть две бизнес-функции третьего уровня: «Формирование и управление полетным заданием БВС» и «Программирование БАС». Вторая из этих бизнес-функций является «белым пятном» для российского ПО. Иностранным продуктом в данной сфере является ArduPilot.
Для бизнес-функции «Формирование и управление полетным заданием БВС» существует три российских продукта: «ТВ Mission Planer», AgroPilot и GeoscanPlanner. Все три на 40-70% соответствуют функционалу иностранных аналогов - QGroundControl от Dronecode и MissionPlannerот 3DRobotics.
В группе «Контроль и диспетчеризация транка БВС» есть четыре бизнес-функции третьего уровня: «Планирование полета», «Получение разрешения на полет», «Диспетчеризация БВС» и «Страхование БВС». Для первых трех российскими продуктами являются «Сервис FlyDrone» и «Цифровая платформа «Небосвод». FlyDroneна 40-70% соответствует функциональным требованиям к бизнес-функциям «Планирование полета» и Получение разрешения на полет» и менее чем на 40% - к бизнес-функции «Диспетчеризация полетов БВС». Кроме того FlyDroneотносится и к «Страхованию БВС» (уровень соответствия функциональным требованиям - 40-70%). «Небосвод» на 40-70% соответствует функциональным требованиям к бизнес-функции «Планирование полета» и менее чем на 40% - к бизнес-функциям «Получение разрешения на полет» и «Диспетчеризация полетов БВС».
«Белые пятна» в области ПО для разработки БАС
В направлении «Разработка БАС» выделяется две бизнес-функции второго уровня (группы): «Проектирование БАС» и «Проектирование компонентов БАС». В группе «Проектирование БАС» есть три бизнес-функции третьего уровня: «Разработка полного электронного макета всего изделия и его составных частей»», «Стендовые испытания» и «Программирование БАС».
Для бизнес-функции «Разработка полного электронного макета всего изделия и его составных частей» есть три российских продукта. Из них два - Tflex (разработчик - «ТОП «Системы») и «CadКомпас-3D» (разработчик - «Астон») - на 40-70% соответствуют функционалу зарубежных продуктов: NX (Siemens Digital Industries Software) и AutoCAD (Autodesk). Еще один российский продукт - Engee (разработчик - «Ритм») - менее чем на 40% соответствует функционалу зарубежного продукта - UAV Toolbox (MathWorks).
Для бизнес-функции «Стендовые испытания прототипов» есть четыре российских продукта и два иностранных - Simulink и Stateflow (оба от MathWorks). Российский продукт Engee более чем на 70% соответствует функционалу Simulink и на 40-70% - функционалу Stateflow. Российский продукт «Среда динамического моделирования технических систем» (разработчик - ЗВС) на 40-70% соответствует функционалу Simulink и менее чем на 40% - функционалу StateFlow. Два других российских продукта - «Прадис Программа анализа динамических систем» («Ладуга») и Repeat (ИТЦ) - менее чем на 40% соответствуют функционалу Simulink.
Для бизнес-функции «Программирование БАС» есть 4 российских продукта и три иностранных решения - Simulink Coderи EmbeddedCoder (оба от MathWorks) и STM32CubeProgrammer (разработчик - ST). Российские продукты Engee и САПФИР («Система автоматического проектирования инженерных расчетов», разработчик - ИТЦ) на 40-70% соответствуют функционалу Simulink Coder. Другой российский продукт - «Ритм Встраиваемые системы» - на 40-70% соответствует функционалу EmbeddedCoder. Продукт «Среда динамического моделирования технических систем SiminTech» менее чем на 40% соответствует функционалу Simulink Coderи EmbeddedCoder. Продуктов, соответствующих функционалу STM32CubeProgrammer, в России нет.
В группе «Проектирование компонентов БАС» выделяется две бизнес-функции третьего уровня: «Инженерные расчеты и численное моделирование» и «Проектирование радиоэлектронных средств». Для первой из них существует три российских продукта и два иностранных - Ansys Mechanical (разработчик - Ansys) и Matlab (разработчик - MathWorks). Российский продукт Engee более чем на 70% соответствует функционалу Matlab. Еще два продукта - «T-FlexАнализ» и «APMStructFEM» (разработчик - АПМ) - на 40-70% соответствуют функционалу AnsysMechanical.
Для бизнес-функции «Проектирование радиоэлектронных средств» существует два российских продукта: «T-Flex печатные платы» и Delta Design (разработчик - «Эремекс»). Они оба на 40-70% соответствуют функционалу иностранного продукта - AltiumDesign.
«Белые пятна» в сфере производства БАС
В направлении «Производство БАС» существует три бизнес-функции второго уровня (группы): «Управление ресурсами предприятия», «Управление производственным процессом» и «Управление поставками». Иностранные продукты для указанных групп бизнес-процессов отсутствуют. В группе «Управление ресурсами предприятия» выделяется четыре бизнес-функции третьего уровня.
Для первой из них - «Пооперационное планирование, производство» - существует три российских продукта. Из них два соответствуют требуемому функционалу более чем на 70%: «1С:ERP Управление предприятием 8» и «Система Галактика ERP». Еще один продукт - «T-Flex PLMПлатформа» - соответствует на 40-70%. Для бизнес-функции «Отслеживание состояния производственных мощностей» существует российский продукт «Галактика MES», более чем на 70% соответствующий необходимому функционалу.
Для бизнес-функции «Отслеживание и контроль параметров качества» отечественных и зарубежных решений нет. Для бизнес-функции «Обеспечение персонала и оборудования информацией, необходимой для начала процесса» существует два российских продукта - «1С:ERPУправление предприятием 8» и «Система галактик EPR» - со степенью соответствия требуемому функционалу более чем на 70%.
| Создание трехмерных моделей авиационной техники с высокой степенью детализации. Импорт и экспорт файлов различных форматов для обмена данными с другими программами. Анализ прозрачности и жесткости конструкции авиационной техники, включая расчеты нагрузки и напряжений. Наличие функционала для расчета характеристик аэродинамики создаваемых моделей. Функционал для создания виртуальных прототипов, проведения виртуальных испытаний и моделирования работы, создание технической документации по проектируемым моделям, включая чертежи, спецификации и отчеты. Возможность обновления и доработки программного обеспечения в соответствии с изменяющимися требованиями отрасли. |
В группе «Управление производственным процессом» существует две бизнес-функции третьего уровня: «Диспетчеризация производственных процессов» и «Составление отчетов о деятельности производственных линий в режиме реального времени». Для каждой из них есть два российских продукта: «Галактика MES» и InduSoft DispatchingSystem (разработчик - «Индасофт»). Степень соответствия требуемому функционалу у них - 40-70% и менее 40% соответственно.
В группе «Управление поставками» есть три бизнес-функции третьего уровня: «Автоматизация и управление всеми этапами снабжения предприятия», «Контроль товародвижения» и «Построение краткосрочного и долгосрочного прогнозов». Для каждой из них есть только один российский продукт - key2SCM (разработчик - «Центр ЗИС») - со степенью соответствия требуемому функционалу 40-70%.
БАС имеют обширное применение. В сфере лесного хозяйства и охраны окружающей среды БПЛА (беспилотный летательный аппарат) применяется для следующих задач: мониторинг лесопожарной ситуации и распространения лесных пожаров; мониторинг (автоматизированная оценка) численности животных; выявление незаконных вырубок и построек, наблюдение, наведение, охрана объектов, патрулирование; информационная поддержка оперативных штабов по тушению крупных лесных пожаров; лесопатологический мониторинг состояния контрольных участков лесного фонда. Снижение стоимости авиапатрулирования лесных объектов за счет БПЛА достигает 5 раз.
В сфере мониторинга инфраструктуры БПЛА применяются для обнаружения мест несанкционированного доступа; мониторинга аварийных ситуаций и перегревов; оценки технического состояния существующей системы; инвентаризации и охраны объектов инфраструктуры; поиска утечек.
В сфере мониторинга линейных объектов (на примере ЛЭП) БПЛА применяются для мониторинга аварийных ситуаций и перегревов; инвентаризации опор и объектов инфраструктуры; выявления отклонений от проектного положения элементов опор, размывания талыми или дождевыми водами; контроля коррозии деталей опор, оголения и ржавения арматуры; выявления нарушений лакокрасочного или цинкового покрытия, деформаций, повреждений металлоконструкции; контроля количества изоляторов в гирлянде; выявления механических повреждений фарфора или стекла изоляторов; выявления следов перекрытия гирлянд и отдельных изоляторов (повреждение глазури, разрушение фарфора, стекла, оплавление армировки изоляторов и арматуры гирлянд и пр.).
В сфере цифровых двойников объектов БПЛА применяются для создания 3Dмодели региона (территорий, жилых, коммерческих и административных зданий и сооружений) и возможности BIM-моделирования. В сельском хозяйстве БПЛА применяются для следующих задач: инвентаризация сельхозугодий; оперативный мониторинг состояния посевов; создание электронных карт полей; получение карт плодородия почвы и сорняков; измерение объемов собранного урожая; авиахимичеcкие работы; посев семян. Благодаря применению БПЛА на 85% снижаются затраты на посадку семян и на 15% растет урожайность.
В сфере доставки грузов БПЛА применяются для магистральной доставки средних и тяжелых грузов, срочной доставки медицинских грузов, доставки строительных грузов, доставки почты и в качестве последней мили. Использование БПЛА обеспечивает потенциальную экономию до 23% при снижении тарифа на перевозку и до 10% - экономию затрат за 5 лет на перевозку грузов.
В сфере мониторинга строительства БПЛА используются для следующих задач: визуальный контроль хода строительства; снижение затрат на штат инспекторского состава работников; доставка легких инструментов; выявление нарушений и отступления от технологии выполнения работ; оперативное реагирование и предупреждение нарушений; оседание или вспучивание грунта, оседание или вылавливание фундамента, отклонение геометрических размеров фундамента от проектных; определение объема расчистки и расширения территории строительства.