Как 12-летние школьники автоматизировали заводскую логистику

С триумфальной победой вернулись из «Сколково» юные челнинские робототехники – заявившись на все номинации масштабного всероссийского конкурса, они собрали полный набор медалей и обыграли семь десятков команд из других регионов. Золото взяли два проекта, разработанные в интересах "КАМАЗа". С какими идеями ребята прорывались к пьедесталу, "Вестям КАМАЗа" рассказал их наставник Дмитрий Фомин.

АБСОЛЮТНЫЕ ЧЕМПИОНЫ РОБОТОТЕХНИКИ

Две золотые медали, а также серебро, бронзу и абсолютную победу на Всероссийских соревнованиях «Инженерные кадры России» (ИКаР) привезли воспитанники кружка робототехники при челнинском лицее инновационных технологий №36 (бывшая «Золотая горка»). На финальном этапе турнира, который состоялся в Сколково, в этом году выступали порядка 70 команд из 29 регионов страны - это 300 с лишним юных робототехников, включая делегацию из 22 челнинцев.

Всего в финале ИКаРа от Татарстана выступали шесть команд, соответственно предложенным номинациям. Из них одну провел через отборочные республиканские туры Кукмор – у соседей отличились дошкольники. Из пяти челнинских групп медалистами стали четыре, а младшая - первоклассники – заслужили статус лауреата соревнований. Взяв самый богатый комплект медалей по номинациям, челнинцы, соответственно, победили и в общем зачете.

Соревнования ИКаР – это плод многолетних трудов Российской ассоциации образовательной робототехники (РАОР), появившейся в 2008 году, когда несколько профильных специалистов и высокотехнологичных предприятий решили объединиться для продвижения робототехники в регионах. Первые шесть лет РАОР работал без юридической основы – ассоциация работала с провинциальными педагогами, поставляла в школы унифицированное оборудование для занятий робототехникой, организовывала соревнования, пока не пришло время соглашений с региональными властями. Так в 2014 году РАОР был официально зарегистрирован и практически сразу запустил масштабные всероссийские соревнования.

У татарстанцев, надо признать, было определенное преимущество перед соперниками – это преимущество компетенций их наставника Дмитрия Фомина, который уже с 2015 года проводит в республике отборочные туры ИКаРа, да и на московском этапе выступает старшим судьей по одному из шести направлений. Его кружок робототехники при лицее выставил на турнир все пять челнинских команд-финалистов.

Фомин пришел в лицей в 2014 году, когда отрасль образования остро нуждалась в преподавателях робототехники, набиравшей популярность. С тех пор один из сильнейших в Татарстане специалистов воспитывает юных инженеров автограда. В 2017 году его воспитанники взяли второе место на мировом чемпионате WorldSkills в Абу-Даби, после чего, в 2018-2019-х годах, Фомин сделал перерыв на Сочи, поработал в учебном центре «Сириус», однако не прикипел и снова вернулся в Челны. Не лицеистов в кружок он почти не принимает, а если и берет, то они, по словам Фомина, «с полгодика в кружок походят, а потом переводятся и в лицей».

Поскольку в этом году лицей выставил сразу пять команд, а их единственный преподаватель еще и судил одну из номинаций, к подготовке своих команд ему пришлось подключить родителей участников – они выступили тренерами, а сам наставник стал их техническим консультантом.

«ИКаР – это, пожалуй, самый сложный из отечественных турниров по робототехнике, - рассказал руководитель кружка "Вестям КАМАЗа", – Если, конечно, не считать чемпионата WorldSkills, но он профессиональный, там жесткий регламент по специализациям и очень дорогое оборудование. А в ИКаРе большая конкурсная программа из шести номинаций, которая охватывает весь производственный цикл и работу детей от знакомства с предприятием до готового продукта, включая и техническую документацию к нему, и его презентацию». Наиболее техничными после Татарстана, по словам Фомина, показали себя уральцы – Челябинск и судей выставил много, и проекты представил достойные.

ШКОЛЬНИКИ И ИХ ПАРТНЕР "КАМАЗ"

Два из пяти челнинских проектов, представленных на ИКаРе, были поддержаны "КАМАЗом", и именно они добились золотых медалей. Так, «Внешнеторговая компания "КАМАЗ"» организовала для команды пятиклассников «Инноботы» консультационные экскурсии по производственным процессам в МЦПК – работу станков и принципы логистики ребятам пришлось показать в учебном корпусе, поскольку непосредственно по заводу провести детей до 14 лет закон не позволяет.

Работу токарного станка будущие чемпионы изучали в камазовском МЦПК

Вторым подразделением, поддержавшим ребят, стал Научно-технический центр. Оба проекта, связанные с "КАМАЗом", схожи – собственно все работы в номинациях ИКаРа так или иначе были нацелены на автоматизацию либо производственной логистики, либо сборочных процессов. Техзадание от НТЦ было ориентировано на перемещение груза со склада к месту сборки опытного образца техники. Конечным продуктом для этой и других команд должна была стать модель процесса со всеми его станками, манипуляторами и погрузчиками, выполненная на базе конструктора Lego Mindstorms с применением датчиков и разного рода приводов.

«Инноботы» исполнили обратный маршрут: автоматизированную доставку детали с токарного карусельного станка до заданного места назначения – например, склада, - хотя применить модель логистической схемы, разработанную пятиклассниками, можно на многих участках производства. В общих чертах схема выглядит так: после обработки на токарном станке деталь подается на подъемник с полиспастом, затем с нужной высоты выталкивается на вилочный погрузчик, тот отвозит деталь до ленточного транспортера, по которому она поступает на пресс, прессуется, перекладывается в самосвал и уезжает к месту сдачи готовых заготовок. Участие человека подразумевается только на старте, где нужно запустить токарный карусельный станок. Реализовали эту модель 12-летние школьники: Диана и Светлана Федотовы, Злата Филипова и Тимур Зиятдинов. Тренерами выступили мамы Наталья Федотова и Яна Зиятдинова.

Помимо двух «золотых» проектов, связанных с машиностроением, челнинская делегация показала еще три успешно реализованных модели. Серебро взял проект 10-классников, выполненный по техзаданию казанской группы компаний ICL – челнинцы в своей номинации уступили команде Московской области. Старшеклассников попросили автоматизировать монтаж плат в ноутбуках с тем, чтобы робот сам определял единственно верный вариант сборки из нескольких десятков. Выбор в данном случае зависел от мощности и назначения плат, маркированных кодом и цветом, при этом автомат должен был уметь отбраковывать некондиционные платы с определенной меткой. Чтобы убедиться, что модель действительно сама способна выбрать верную последовательность сборки, ее вариант определялся на соревнованиях жеребьевкой.

Бронза досталась команде 6-х и 8-х классов, которая разработала алгоритм автоматической передачи заготовки со станка на станок – сначала деталь загружается на токарный, с него переходит на фрезерный, потом по транспортеру перемещается на сверлильный станок, затем под пресс, и с него уже уходит в кузов автомобиля. Задачу команде ставил челнинский завод по производству автокомплектующих Tenneco.

Лауреатами стали первоклассники, сделавшие модель станочка для производства кнопок в швейном производстве.

САЧКОВАТЬ НЕ ВАРИАНТ

У «Инноботов», работавших по заданию ВТК "КАМАЗ", весь проект занял около пяти месяцев: идея его созрела в декабре 2022 года и была полностью реализована к самым майским соревнованиям. До Сколково модель прошла через два отборочных тура, преображаясь и развиваясь после каждого.

Неискушенного наблюдателя в модели ребят, должно быть, впечатлит прежде всего динамика – тот факт, что пятиклассники заставили конструктор двигаться по алгоритмам, которые он сам же и запускает. Однако, по словам Фомина, как таковое программирование действий, диктуемых датчиками – цветовыми, ультразвуковыми и прочими - для робототехников не самая сложная часть задачи: нужно лишь понимать цель и знать язык программирования, который в лицее учат на информатике. Сложнее отладить эти процессы с учетом реальных условий производства. В нелабораторных условиях на четкость исполнения программы влияют много внешних факторов: уровень освещенности и шумовой фон сказываются на показаниях датчиков, какие-то помехи могут препятствовать взаимодействию разных блоков через Bluetooth и Wi-Fi.

«Программирование без механики – это ерунда, как и наоборот, - считает Фомин. - Робототехника требует сочетания того и другого, поэтому ребят, которые хорошо знают одну сторону моделирования, я всегда стараюсь сбалансировать в их знаниях».

Участие в работе школьников их тренеров, профессии которых, в общем-то, никак не связаны с инженерией, да и самого руководителя кружка зависит от уровня подготовки участников. «Чем старше ученик, тем меньше внимания я ему уделяю, - определяет свою долю в победе Фомин. - 6-8 классы сделали свою модель самостоятельно процентов на 90, девчонкам из пятого класса я помогал процентов на 30 - подсказывал, корректировал какие-то решения. Больше ими занимались родители, но они в основном решали вопросы организационного характера. Ребенок есть ребенок - ему, бывает, хочется и посачковать, а тренера ему – нет, мол, давай, программируй».

Фото и видео: предоставлено кружком робототехники лицея инновационных технологий №36