|
Роботи за логистични действия, базирани на следващо поколение въоръжение и оборудване за наземни операции във ВС
Марин Грудев Мидилев
РЕЗЮМЕ: Прогресивното въвеждане на Индустрия 4.0 с нови технологии в различни сфери на дейност дава тласък на развитие на технологиите и във военно промишлените комплекси за създаване на ново въоръжение и бойна техника с нови методи на производство, средства за транспорт и осигуряване. Предстоящите за въвеждане в експлоатация ново въоръжение и бойна техника изискват нови знания и умения (нови професии), както и нови организационни структури на управление във въоръжените сили.
Националната Доктрина за Логистиката на Министерството на Отбраната на Република България е създадена през 2013 г. от авторски колектив „в съответствие с „Доктрината на въоръжените сили на Република България“ и постановките от Съюзните доктрини и Концепции на НАТО и Европейския Съюз. Времевия хоризонт на Доктрината е насочена към настоящето и близкото бъдеще. Документът подлежи на периодичен преглед и корекциипри промени в правно-нормативната база и/или в принципите и подходите за логистично осигуряване, залегнали в националните документи и такива на ЕС и НАТО“.
Същност и съдържание на военната логистика:
„Логистиката е наука, занимаваща се с проектиране, анализ, управление и контролиране на потоци от материали, хора и енергия. Основната задача на логистиката е оптимизация на процесите, включително доставката на необходимите стоки и материали на точното място и време при зададени количество и качество с минимални усилия и разходи.“
„Военната логистика обхваща комплекс от дейности за планиране и осъществяване на придвижването и осигуряването (поддръжката) на войските и силите. Тя е важен фактор за изграждане и поддържане на физическия компонент на военната мощ и свързва националната икономика с войските и силите развърнати в операция. Военната логистика се подразделя на производствена и потребителска.“
„Производствената логистика е част от военната логистика, занимаваща се с проучване, проектиране, развитие, произвеждане и въвеждане в експлоатация на материални ресурси. Тя включва стандартизация и съвместимост, договори, сертификати за качество, осигуряване на резервни части и материали, анализи за надеждност и дефекти, метрология и стандарти за безопасност на оборудването, спецификации на производствени процеси, тестове , кодификация, документация за оборудване, контрол на конфигурациите и модификациите, освобождаване от излишните материални ресурси.“
„ Потребителската логистика се заключава в осигуряване на войските и силите с материални ресурси и услуги и включва:
- приемане, съхранение (складиране), поддръжка (вкл. ремонт и сервиз и метрологичен контрол), разпределение, доставки, използване и бракуване на материални ресурси;
-транспорт и придвижване;
-придобиване и предоставяне на услуги;
-здравно и медицинско осигуряване.“
„Потребителската логистика се заключава в осигуряване на войските и силите с материални ресурси и услуги и включва:
- приемане, съхранение (складиране), поддръжка (вкл. ремонт и сервиз и метрологичен контрол), разпределение, доставки, използване и бракуване на материални ресурси;
-транспорт и придвижване;
-придобиване и предоставяне на услуги;
-здравно и медицинско осигуряване.“
На 30.08.2017 г. правителството на Република България одобри „ Концепция за цифрова трансформация на българската индустрия (Индустрия 4.0).
„Развитието на новите поколения цифрови технологии се определя като водещ фактор и основание за изграждането на конкурентоспособна национална икономика
в рамките на следващите десетилетия. В световен и европейски план ефектът от
приложението на цифровите технологии, и в частност в производствения сектор, е
изведен като стратегически приоритет. Целта на настоящата Концепция за цифрова трансформация на българската индустрия (Индустрия 4.0) е да се създадат предпоставки за модернизиране, автоматизиране и конкурентно позициониране на българската икономика в
средносрочен до дългосрочен план (2017 – 2030)“.
„В обхвата на цифровата икономика попадат разнородни дейности, бизнес модели и
технологични решения. От една страна са развитието на електронния бизнес и електронната търговия, интелигентните производствени предприятия, автоматизираното промишлено производство и интелигентните транспортни системи и транспортни средства, интелигентните енергийни системи и други.“
„Терминът Индустрия 4.0 (Industrie 4.0) се дефинира за първи път от Федералното
правителство на Германия като основна инициатива за приемане на високотехнологична стратегия за развитие на немската индустрия през 2011 г. (част от стратегията High-Tech Strategy 2020 for Germany), като през последните години терминът се появява в конкретни стратегии (например – на Агенцията за търговия и инвестиции в Германия ).“
Терминът Индустрия 4.0 е съкратеното название на Четвъртата Индустриална Революция. В глобален план официалното предствавяне е на е световния икономически форум в Давос, Швейцария от 23 до 26 януари 2016 г .
Първата индустриална революция е 1760-1820 г.: механицация с водна и парна енергия;
Втората индустриална революция е 1870 – 1914 г.: масово производство, конвейр, разделение на операциите, с електрическа енергия;
Третата индустриална революция е 1950 – ? г.: автоматизация, електронизация, компютъризация;
Четвъртата индустриална революция е сега: трансформация на цялата система на производство, услуги, живот; кибер-физически системи, свързаност М2М, нови бизнес модели.
Новите парадигми на производството са:
- от централизирано към децентрализирано;
- от масово към индивидуално (поръчково); гъвкаво;
- интелигентни роботи, интелигентни машини и системи(„смарт фабрики“);
- диалог между машините и вземане на решения от тях (човекът се отделя за вземане на решения на определено ниво на компетентност);
- нови бизнес модели(3D принтиране, виртуално производство и развой, гъвкаво работно време, нови материали – 3D индустрия);
Индустрията се трансформира:
- Чрез дигитализация на продуктите, машините,системите, услугите, процесите, фабриките;
- Изключително увеличение на изчислителната мощност, предаване, обработка и анализ на голям обем от данни;
- Развиване на възможностите за проучване и анализ, ускоряване на развоя чрез моделиране на процеси и виртуално производство;
- Нови форми на взаимодействие и свързаност (машина-човек, машина-машина, машина-продукт, машина-околна среда, Internet of Things);
- Дигитални модели на реалността (роботика, 3D печат, добавена реалност, симулации);
- Всичко това в интернет среда.
Променят се здравеопазване, транспорт и мобилност, сигурност, комуникации, управление и потребление на енергията.
Робот е машина с автоматично управление, който може автономно да изпълнява определени задачи почти винаги с помощта на електронен хардуер и програмни инструкции.
Основно роботите се делят на два вида – индустриални (промишлени) и мобилни.
Мобилен робот е автоматична машина, имаща способността да се движи и не е фиксирана към едно физическо място.
Мобилните роботи могат да бъдат – автономни, AMR ( автономни мобилни роботи), което означава, че те могат да навигират в некоконтолирана среда, без да са необходими физически или електромеханични устройства за насочване. Алтернативно мобилните роботи могат да разчитат на системи за насочване, които им позволяват да пътуват в предварително определен навигационен маршрут в относително контролирано пространство (AGV automated guide veshicle).
Мобилните роботи намират приложение в индустриалните, военните и охранителните среди. Съществуват и домашни мобилни роботи, както и развлекателни мобилни роботи.
Земните и домашните мобилни роботи се наричат основно безпилотни земни превозни средства (UGVs). Те основно са колесни или на следи (тракове – верижни).
Колесните мобилни роботи могат да бъдат с шаси от 2, 3, 4, 6 и 8 колела. Основно мобилните роботи се задвижват от електрически двигатели.
Първите елетрически шасита са на електрическите модели на автомобилите на Фердинанд Порше – Egger-Lohner C.2 Phaeton, но е известна като P1(4x4) и е създадена през 1898 г.
Възстановен P1s – части колело с електродвигател на вторият електромобил на Фердинад Порше, която е с хибриден агрегатен модул. Това решение, като вариант се прилага и при съвременните електрически автомобили и платформи на мобилни роботи.
Най добре възможностите на мобилните роботи (и бъдещите автономни електрически автомобили) могат да се видят от действащите модели мобилни роботи, предназначени за научни и изследователски цели.
Световен лидер е моделът Seekur Jr на обединението
OMRON и Adept : http://www.mobilerobots.com/ResearchRobots/SeekurJr.aspx
Seekur Jr е плъзгащо устройство, платформа с четири колела, платформа за всички времена за изследване и ново експериментално разработване на приложения. Мощните задвижващи двигатели на Seekur Jr позволяват движение по стръмни склонове и по неравен терен. Манипулацията, наблюдението, допълнителните изчисления и безжичната комуникация могат да се добавят, за да отговарят на всяко приложение.
Seekur Jr. предлага пространство, мощност и работа в мрежа за до 2 компютъра EBX from factor. Това отваря пътя за по-голяма бордова визия и обработка на сензори, усъвършенствана мобилна манипулация, картографиране, локализация и др. Другите външни роботи за проверка нямат същата гъвкавост, за да изградят точно необходимите аксесоари за вашите специфични приложения.
Seekur Jr може да работи непрекъснато до 5 часа на батериите NiMH с възможност за смяна на батерията. Seekur Jr може да достигне скорост до 1,2 метра в секунда (2,7 MPH) и да достигне 75 % с натоварване от 50 кг [110 lbs]. Опциите Seekur включват лазерна, цветна панорамна (наклонена) увеличителна камера, DGPS приемник за позициониращ и навигационен софтуер, MobileRanger stereovision, инерционен измервателен уред, манипулаторна рама и други аксесоари.
Навигационни пакети:
С помощта на пакета за лазерно картографиране и навигация, Seekur Jr. може да начертае складове, хангари, лабораторни помещения и други вътрешни пространства за минути; Точно локализиране в рамките на картографираното вътрешно пространство; автономно придвижване, като се планират и следват динамичните пътища към целите; и избягване на препятствията по пътя.
Или с пакета за външна навигация, Seekur Jr. може също така да картографира и навигира както на закрито, така и на открито. Точно локализиране в рамките на едно от картографираните вътрешни открити пространства или на открито с помощта на DGPS (Дифернциална Глобална Позиционна система) данни; автономно планират динамични пътища към целите, избягвайки пречките по пътя.
Варианти на Мобилните роботи са автономните електрически автомобили – има създадени доста концептуални и експериментални модели или общото им название може да бъде автономни електрически превозни средства.
Едно от основните предимства на електрическите авромобили е сравнително малкия брой подвижни части приблизително около 100 пъти по-малко от конвенционалните.
Първите демонстрации на частично автономни автомобили са направени през 20-те и 30-те години на миналия век. Първият самостоятелен и истински автономен автомобил се появил през 80-те, със Carnegie Mellon University's Navlab и ALV project през 1984 и кооперативния проект на Mercedes-Benz и Bundeswehr University Munich's EUREKA Prometheus Project през 1987 г. От тогава множество компании и научноизследователски организации са произвели работещи прототипи на автономни коли.
Редица компании са работили или в момента работят върху версии на автономни коли, включително и Mercedes Benz, General Motors, Continental Automotive Systems, Autoliv Inc., Bosch,Nissan, Renault,Toyota, Audi, Volvo, Peugeot, AKKA Technologies, Vislab from University of Parma, Oxford University и Google. Към 2013 г., четири американски щата са прокарали закони, позволяващи автономни автомобили: Невада, Флорида, Калифорния и Мичиган. В Европа, градове в Белгия, Франция, Италия и Великобритания планират да въведат транспортни системи за коли без шофьори. Германия, Холандия и Испания са позволили тестване на роботизирани автомобили в движение. През 2015 г. правителството на Великобритания е стартирало обществени проучвания на безпилотното превозно средство LUTZ Pathfinder в Милтън Кийнс.
Бърза зарядна станция за електрически превозни средста – Quick charge Advance system. Зарядните станции за бърз заряд на Circontrol са най-бързият начин на зареждане на днешните електрически превозни средства. Техният новаторски, оригинален дизайн предлага бърз, лесен начин за зареждане, в съответствие с действащия стандарт CHAdeMO за бърз заряд на електрически превозни средства с прав ток. Тази зарядна станция има удобен потребителски интерфейс, вандалоустойчив дизайн и е лесна за инсталиране структура.
Мобилни източници на електрическа енергия
Днешните хуманитарни организации и армии се нуждаят от максимална мобилност, автономия и сигурност, поради което е толкова важно да се възползват от съвременните и устойчиви енергийни решения. REMULES – първата в света напълно мобилна слънчева система с мощност от 2 kWp, е създадена за съвършенство, използвайки най-висококачествените материали, налични в слънчевата и космическата промишленост. Технологията с въглеродни влакна осигурява здрав дизайн, като същевременно намалява теглото на всички основни компоненти. Системата REMULES може да се носи удобно от четирима души и да се създава само от един човек в рамките на десет минути. REMULES също е доказано. Освен това REMULES – с интегрирания си двуосов слънчев проследяващ механизъм, е най-ефективната слънчева енергийна система, която произвежда до 40 % повече енергия от монтираните системи
Vortexis – мобилна вятърна система за добив на електроенергия и комбинирана система за добив на електрическа енергия.
През 2013 г. корпусът на инженерите на американската армия обяви, че е възложил договори на 17 частни компании за изграждане на вятърни турбини в сградите на Министерството на отбраната в цялата страна. Това беше третата от серия от четири групи договори за възобновяема енергия за Департамента за отбрана, които в крайна сметка ще възлизат на 7 милиарда долара. Сред познатите имена в тази група с глобален обхват, Сименс е добре познат с технологията си за вятърни турбини и е включен и в геотермалната група, а италианската Enel има силно присъствие на американските пазари.
Ecos Power Cube е най-големият мобилен слънчев генератор. Той работи на високоенергийни фотоволтаични панели, които могат да се комбинират с ветрогенератори. Енергията се съхранява в бордови батерии. Като самостоятелна поддържаща се електроцентала Ecos Power Cub има приложение във въоръжените сили, както и при помощ за бедствия и аварии и хуманитарни мисии. В събран вид се транспортира чрез обикновен морски контейнер.
Мощността, която генерира е 15 kW. С произведеното електричество могат да се захранват различни бордови системи, системи за пречистване на вода, системи за водоснабдяване, както и много други. Тези системи могат да са за интернет свързаност, за сателитни комуникации и други. Може да се използва като захранване за болници и училища.
Захранването на безпилотните и пилотни електрически наземни превозни средства е основно от литиево-йонни акумулаторни батерии. С нанотехнологии се разработват нови материали и за нов вид батерии: литиево-натриеви, керамични, графенови и други.
Графенът е двумерен – всеки слой е с дебелина един атом; устойчив – около 200 пъти по-твърд от стоманата; лек – един квадратен метър е по-лек от грама; гъвкав; топло и електрически проводим; има директни приложения в медицината.
Част от съществуващи и в процес на разработка тактически платформи за безпилотни наземни превозни средсва във въоръжените сили по света:
Украйна – Фантом
Към 2040 г. американският сенат е приел американската армия да премине изцяло на ползването на възобновяеми източници на енергия – електрическа енергия и на горивни клетки.
Компанията Mega Engineering Vehicles Ins вече е публикувала на своя сайт официално проектите за Автономни електрически превозни средства за пехотата:
APC 8X8, APC6X6, Combat system LGVs&AGVs, APC 4X4
Mega Engineering ще проектира и произвежда бъдещи военни превозни средства с модерни технологии. Системата Advance Electric Armored Vehicle премахва зависимостта от нефт. Системите се проектират с лазерна навигация LGV.
От гореизложеното до тук могат да се направят следните изводи:
Бъдещите превозни средства във въоръжените сили да бъдат автономни и електрически със степен на автономност до 35 %.
Разработката и производството да бъдат финансирани на базата на офсетни програми, европейски програми, програми на НАТО и други на базата на коопериране с доказани производители за новите.
Какво може да се направи също така:
1. Модернизация на съществуващи платформи БРДМ-2, БТР 60-ПБ, БМП и МТЛБ в електрически, както и роботизирането им;
2. Създаване на мобилни системи за генериране на електрическа енергия на базата на български разработки и патенти за фотоволтаични системи и вятърни генератори:
3. Създаване на мобилни електрически зарядни системи за бърз заряд – „цистерни за електрическа енергия”, както и системи за мобилна смяна на акумулаторните батерии
4. Създаване на покритие от фотоволтаични системи върху корпусите на автоматизираните превозни средства.
5. На базата на съществуващи български електрически транспортни средства да бъдат допроектирани и създадени мултифунционални превозни средства за поддръжка и логистика ( MULE).
6.Други.
В разработката и производството на бъдещите превозни средства ще се използват достиженията на 3D индустрията. От това следва, че подразделенията занимаващи се с ремонт и поддръжка на бойната техника трябва да са оборудвани с 3D принтери и да са елемент на 3D индустрията по проектиране, производство и поддръжка на същата.
Един от разделите в доктрините по логистика на Държавите членки на НАТО е опазване и възстановяване на околната среда. Като проблемни обекти за околната среда са посочени складове за бойни припаси и взривни вещества, депа площадки за съхранение на химични вещества и смеси, площадки за унищожаване на излезли от употреба експлозиви и други.
Проблемите, които съществуват при използването на съвременните технологии за демилитаризацията и утилизацията на боеприпасите и взривните вещества основно се състои в това, че центровете за тези дейности са стационарни и са на голямо разстояние работа, с цел свеждане до минимум на човешкия фактор (само чрез оператори), то действията могат да бъдат автоматизирани с роботи на поточна линия в Интегрираните Комплекси.
Модификациите на Интегрираните Комплекси зависят от видовете боеприпаси и взривни вещества, основно от теглото и размерите.
Модификации на Интегрираните Комплекси могат да бъдат проектирани за разминиране на минни полета от противопехотни мини, както и невзривени боеприпаси след бойни действия или производствени аварии в складове за съхранение на боеприпаси или предприятия за демилитаризация (утилизация) на такива.
Опасни са ръчните или механизираните товаро-разтоварни дейности, транспортирането на големи разстояния както и ръчните и механизирани действия по утилизация и демилитаризация.
На базата на технологиите възникващи с Индустрия 4.0, проектирането, конструирането и въвеждане в експлоатация на Мобилни Интегрирани Комплекси проблемите в тези дейности ще бъдат сведени до минимум.
Оборудването на Комплексите ще е върху електрически превозни средства, покрити в фотоволтаични елементи. В Комплексите ще има и мобилна фотоволтаична централа осигуряваща нужната енергия за работа на оборудването.
Към комплексите ще бъдат създадени товаро-разтоварнирни и транспортни роботи (роботизирани платформи), които след приключване на дейността е редно да останат за обслужване на дейностите в складовите помещения.
Комплексите дават възможност да бъдат разположени за експлоатация на минимално безопасно разстояние от склада за боеприпаси или площадките за съхранение.
При вариант за унищожаване на взривни вещества е редно да има и модул горивна камера с катализатори и със стърлигов двигател.
Поради факта, че всички боеприпаси са стандартизирани и действията по демилитаризация и утилизация са известни на специалистите като последователност и процеси на работа, с цел свеждане до минимум на човешкия фактор (само чрез оператори), то действията могат да бъдат автоматизирани с роботи на поточна линия в Интегрираните Комплекси.
Модификациите на Интегрираните Комплекси зависят от видовете боеприпаси и взривни вещества, основно от теглото и размерите.
Литература и ползвани материали:
1. Програма за развитие на отбранителните способности на Въоръжените сили на Република България 2020, Министерски съвет на Република България, 2015г;
2. Доктрина за Логистиката, Министерство на Отбраната на Република България- Дирекция Логистика, авторски колектив, Заповед за въвеждане: ОХ-191/08.03.2013;
3. Концепция за цифрова трансформация на българската индустрия (Индустрия 4.0), Министерски Съвет на Република България, 2017 г.;
4. Готова ли е българската икономика за Индустрия 4.0, Съвет по иновации на БТТП 21/7/2017г., Българска Асоциация на Електортехниката и Електрониката, Бюлетин БТТП юли 2017 г.;
5. Световен Икономически форум Давос, 2016, www.weforum.org;
6. DARPA, https://www.darpa.mil/our-research;
7. http://www.army-technology.com/;
8. http://www.megaev.com;
9. Automated Command and Control Information Systems (ACCIS) and CAX, Walter H.P. Schmidt Leitweg 31A-6345 Kössen, Austria;
10. Mobile Robotics, Pedro Lima, Maria Isabel Ribeiro, Instituto Superior Técnico/Instituto de Sistemas e Robótica, March 2002 ;
11. http://www.zemotoring.com/news/2012/03/mercedes-sls-amg-e-cell-laid-bare;
12. http://www.mobilerobots.com;
13. Национална Браншова Огранизация за Електрическа Мобилност www.emic-bg.org/content/item/1;
14. http://www.remules.com/;
15. https://www.vortexis.com/;
16. http://www.ecospheretech.com/;
17. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%BC_(%D0%91%D0%9F%D0%90);
18. https://www.roboticsbusinessreview.com/security/israeli-security-expertise-supports-robotics-expansion/;
19. https://argoxtv.com/;
20. http://milrem.ee/en/research_development;
21. http://www.army-technology.com/projects/uran-14-multi-mission-unmanned-ground-vehicle/;
22. http://www.lockheedmartin.com/us.html;
23. http://www.robo-team.com/;
24. http://www.drivingline.com/articles/the-first-porsche-ahead-of-its-time/;
25. http://defense-update.com/;
26. https://www.defensenews.com/;
*/ Доклад на Марин Грудев Мидилев на международна конференция във военна академия „Г.С.Раковски на 04 октомври 2017 г.
|
