Мировой рынок робототехники
Роботы в транспорте и логистике
Согласно классификации IFR, основные области применения ро- ботов в логистике и на транспорте делятся на решения вне помещения, в закрытых помещениях, на складе и "другие" (см. рис. 2.21). При этом IFR подчеркивает, что в своей аналитике беспилотные автомобили для перевозки людей в категорию роботов она не включает.
Рис. 9.21. Классификация транспортных и логистических роботов в концепции IFR. Источник: IFR, 2022 г.
На рис.9.22 показаны основные виды применения роботов для решения транспортно-логистических задач на разных этапах жизненного цикла продукта - от поставки комплектующих, перемещения материалов в цехе при сборке, передачи товара на дистрибуцию до доставки товара беспилотным транспортом по земле или воздуху до потребителя.
Источник: IDTechEx [ "Источники использованной литературы" ]
Перемещение материалов и мобильная комплектация
Автоматизация складской деятельности позволяет оптимизировать задачи комплектации, упаковки, укладки, приемки и т. д., устранив человеческий фактор.
Складские роботы могут подбирать и перемещать товары, закрывать и запечатывать коробки, помогать в проведении инвентаризации. Традиционные решения, такие как AGV и AGC, уже много лет успешно используются для автоматизации логистики, они надежны с точки зрения транспортировки тяжелых грузов на большие расстояния. IDTechEx прогнозирует, что рынок этих машин будет расти до 2032 г. и потом начнет сокращаться, занимая все более узкие рыночные ниши. Относительно новым и перспективным решением по автоматизации склада являются так называемые GTP-решения (Goods-to- person, или "товар к человеку"). GTP-решение служит для автоматизации склада, при котором товары доставляются работнику с по- мощью стационарных или чаще автономных мобильных роботов. Сотрудники получают товары, необходимые для выполнения заказа, на своих станциях комплектации без необходимости перемещаться с места на место, что дает большую экономию.
GTP-решение сочетает автоматизированное хранение и поиск с точными, эргономичными процессами комплектации. Легкие или мелкие товары хранятся в системе и автоматически транспортируются непосредственно к оператору по мере необходимости для комплектации, что позволяет избежать бесполезных хождений и предоставляет точные данные об инвентаризации и комплектации.
По сути, GTP-решение заменяет сбор товара на автоматическую доставку к сборщикам. Процесс ручного перемещения и комплектации заказов может занимать более 50% времени комплектации. Согласно данным [ "Источники использованной литературы" ], средний работник склада в США в 2018 г. тратил около семи недель в год на ненужные движения, что в целом по отрасли составляло более 4,3 млрд долларов США.
В системе GTP сотрудникам склада не нужно посещать каждую товарную позицию, чтобы отобрать заказы. Вместо этого автоматическая система забирает необходимые товары со склада и доставляет их непосредственно рабочим или операторам.
GTP-системы позволяют значительно повысить эффективность и точность процесса комплектации. На экранах рабочих мест отображается, какой именно товар должен выбрать оператор. Это исключает ошибки в заказах, которые часто являются проблемой в условиях высокой скорости и высокого спроса.
Робототехника позволяет не только снизить нагрузку на сотрудников, но и уменьшить количество проблем с безопасностью на объекте з
На складах создаются специальные зоны, предназначенные только для роботов, в которых эти роботы с высокой скоростью перемещают складируемый продукт на станцию комплектации, где работают люди, что приводит к существенному повышению производительности.
Общая технологическая тенденция в применении мобильных роботов состоит в том, что технология навигации переходит от автоматической к автономной благодаря более совершенным алгоритмам SLAM. Автономные мобильные роботы (AMR), не требующие создания дополнительной инфраструктуры или изменения окружающей среды, позволяют экономить больше средств и времени.
Автономные грузовые перевозки
Для перевозок на существенные расстояния применяются беспилотные грузовики, которые обещают решить проблему нехватки водителей, возникающую в ряде стран. Речь идет о так называемых грузовиках "уровня 4", беспилотных грузовиках, которые могут работать без вмешательства человека в контролируемых дорожных условиях - таких как движение по автотрассе.
Автономные грузовики четвертого уровня оснащены датчиками и компьютерными системами, которые позволяют им ориентироваться на дороге, поддерживать безопасную дистанцию до других транс- портных средств и принимать обоснованные решения, связанные со скоростью, сменой полосы движения и другими аспектами вождения. Кроме того, эти грузовики могут взаимодействовать с другими автономными транспортными средствами и компонентами дорожной инфраструктуры для дальнейшего повышения безопасности и эффективности. Тем не менее в некоторых ситуациях, например в экстремальных погодных условиях или неожиданных ситуациях, может потребоваться вмешательство человека-водителя. В ряде штатов США уже используются автономные грузовики для доставки грузов по назначению 911 сентября 2023 года сенат Калифорнии принял законопроект, в соответствии с которым в кабине беспилотных грузовиков при движении по дорогам общего пользования в любой момент времени должен находиться страхующий водитель. Фактически утвержденные правила запрещают эксплуатацию самоуправляемых фур без присутствия человека .
По данным аналитической компании IDTechEx, доходы за счет беспилотных грузовиков четвертого уровня начнут формироваться в 2025 г.
Доставка на этапе последней мили
Рынок использования автономных роботов для доставки грузов на этапе последней мили активно развивается. Доставка на последней миле - это самая дорогая часть доставки грузов потребителю.
Здесь используются в основном 10Ряд компаний исследует шагающих роботов для этих целей. (Прим. ред.) три типа решений - автономные фургоны, тротуарные мобильные роботы и автономные летающие дроны.
Большинство автономных фургонов и тротуарных роботов работа- ют на электричестве и передвигаются на относительно низкой скорости. Фургоны имеют большую вместительность и более длительный срок службы аккумулятора по сравнению с тротуарными роботами и, соответственно, могут доставить за одну поездку больший груз. При этом тротуарные роботы могут быть сформированы в крупный парк машин и доставлять грузы разным клиентам одновременно. Воздушная беспилотная доставка пока сталкивается со сложным нормативным регулированием. Тем не менее ряд компаний, таких как Amazon, UPS, Mercedes-Benz и др., активно тестируют технологии доставки комбинированными решениями, когда на борту фургона расположены наземные или воздушные роботы с грузом. Такое решение позволит в будущем полностью исключить человека из цикла доставки до дверей, передав ему диспетчерскую функцию [ "Источники использованной литературы" , "Источники использованной литературы" ].
По данным IDТechЕх, автономные фургоны в ближайшее время будут основным средством доставки на этапе последней мили.
Варианты монетизации доставки грузов на последней миле существенно зависят от особенностей нормативно-правовой базы - в на- стоящее время в большинстве стран она все еще препятствует широкомасштабному внедрению таких роботов.
Роботы в сельском хозяйстве
Спрос на продукты питания стремительно растет, и этот рост стимулирует цифровизацию, направленную на увеличение производительности труда в сельском хозяйстве.
Работы в сельском хозяйстве включают целый ряд рутинных, трудоемких и опасных задач, которые вполне можно автоматизировать с помощью робототехники. Сельскохозяйственные роботы используются для автоматизации в молочном животноводстве, в полеводстве, для сортировки семян, обработки почвы, для прополки и посева. В связи с широким спектром применения роботы в этой отрасли могут выступать в виде самых разных машин - это могут быть автономные тракторы, роботы для уборки урожая, сельскохозяйственные дроны, роботы-дояры и т. п.
Роботизированные тракторы способны выполнять почвообрабатывающие операции (пахать, сеять или убирать урожай) без прямого управления человеком. Они могут быть запрограммированы на оптимизацию процесса обработки и энергопотребления, использовать датчики для навигации и анализа состояния почвы.
При распределении удобрений роботы способны оптимизировать этот процесс, используя систему навигации и дозирования материалов. Это позволяет кардинально снижать потери. Кроме того, в сельском хозяйстве также используются роботы для прополки сорняков, автоматизированного полива, мониторинга состояния растений и др. Роботы для сбора урожая могут автоматически собирать фрукты, овощи или другие сельскохозяйственные продукты. Эти машины оснащены системами компьютерного зрения и алгоритмами для распознавания плодов.
Дроны используются для наблюдения сверху за полями, для оценки состояния урожая, а также для распыления удобрений или пестицидов. Сельскохозяйственные беспилотники находят все более широкое применение, однако во многих странах нормативные акты еще по-прежнему ограничивают их использование.
На рис. 9.23 представлена диаграмма, которая ранжирует различные робототехнические решения по ценности приложения и технической сложности реализации. Естественно, более раннюю коммерциализацию получают те решения, которые легко реализовать и которые дают высокую отдачу. В первую очередь это автоматизация доения, перемещение материалов и инструментария, точечное опрыскивание.
Источник: IDTechEx [ "Источники использованной литературы" ]
Роботы для доения сформировали большой рынок. Эти машины выполняют функции доения без необходимости прямого участия фермера, позволяют настраивать доильный процесс для каждой отдельной коровы, учитывая ее особенности. Роботы оснащены датчиками и камерами, которые позволяют контролировать и анализировать состояние и поведение коров, определять запуск доения, управлять его продолжительностью и обнаруживать аномальные показатели или проблемы. Использование роботов в полевых работах менее распространено по сравнению с животноводством. Это связано с рядом технических проблем, которые возникают при разработке автономных полевых роботов. Одна из основных проблем - непредсказуемый рельеф и погодные условия, с которыми роботы должны справляться в полевых условиях. Неровности почвы, препятствия на маршруте и изменчивость погоды создают сложности для надежной работы роботов. Часто дополнительной сложностью является удаленность сельскохозяйственных угодий от сервисной инфраструктуры. Роботы должны обладать способностью самостоятельно достигать этих угодий и эффективно работать там, даже без доступа к стандартным сервисным службам. Для решения этих технических проблем требуется дальнейшее развитие и инновации в области автономной навигации, преодоления препятствий и устойчивости к изменчивым условиям. Также необходимо разработать системы энергоснабжения, позволяющие роботам работать на удаленных сельскохозяйственных угодьях без постоянного доступа к электроэнергии и другим ресурсам.
Аналитические данные по структуре рынка соответствуют вышеприведенным рассуждениям. Так, например, по данным IFR, в 2020 г. было продано около 7300 единиц сельскохозяйственных роботов примерно на 950 млн долл. Рост рынка в штуках составил 3%, а в деньгах - примерно 5%. И при этом 77% пришлось на автоматизацию доения рис. 9.24).
Рис. 9.24. Структура потребления сельскохозяйственных роботов в 2020 г. Общий объем 950 млн долл. Источник: IFR World Robotics Service Robots 2021
Другие аналитики подтверждают, что в структуре рынка первое и основное место занимает роботизированное доение.
Так, в частности, по оценкам Grand View Research, в 2023 г. примерно 75% рынка приходилось на доильных роботов, около 15% на БПЛА и по 5% на беспилотные тракторы и роботы по перемещению материалов.
При этом размер рынка сельскохозяйственной робототехники Grand View Research оценивает намного выше, полагая, что в 2022 г. этот рынок составил 11,57 млрд долл. [ "Источники использованной литературы" ].
По данным Research and Markets [ "Источники использованной литературы" ], уже в 2017 г. глобальный рынок робототехники составлял 6,374 млрд долларов США.
По данным Mordor Intelligence, рынок сельскохозяйственных робо- тов в 2023 г. составил немногим более 13 млрд долл. и вырастет до 24 млрд долл. в 2028 г. [ "Источники использованной литературы" ].
Вероятно, IFR описывает лишь те поставки роботов, которые достоверно зафиксированы, и недооценивает категорию "другие", что приводит к более скромным оценкам глобального рынка робототехники в области сельского хозяйства по сравнению с другими аналитическими агентствами.