Фермерство будущего: как студенческий проект «перепахал» старые методы

Воплощая навыки Индустрии 4.0 в жизнь

Многие мелкие фермеры в Индии сталкиваются с огромными трудностями из-за высоких эксплуатационных расходов и затрат на рабочую силу. Используя Autodesk Fusion, студенты Университета GNA разработали инновационную сельскохозяйственную машину для решения этих проблем.

Проект «Автоматическая рассадопосадочная машина для разных овощей» объединил студентов разных специальностей для проектирования и производства агрегата, который автоматизирует высадку трех ключевых культур: перца чили, томатов и баклажанов. Использование генеративного дизайна во Fusion и робототехники стало ключом к их успеху.

Финальная версия машины способна высаживать около 1000 саженцев в час — задача, которая в противном случае заняла бы у бригады сельскохозяйственных рабочих почти восемь часов.

Учитывая серьезный дефицит квалифицированных кадров в Индии, этот проект — лишь один из примеров того, как Университет GNA помогает студентам овладеть компетенциями, необходимыми для Индустрии 4.0.

Решение реальных проблем с помощью новых идей

Вишал Шарма, выросший на сельской ферме в западных Гималаях, не понаслышке знает о вызовах традиционного земледелия. Его семья до сих пор использует быков для вспашки из-за холмистой местности, а затраты на рабочую силу и содержание хозяйства остаются постоянной проблемой. Будучи первым в семье, кто получил инженерное образование, и учась в Университете GNA (Пхагвара, Пенджаб), он понимал, что должны существовать инновационные решения.

Вишал и его однокурсники — некоторые из которых также выросли в семьях фермеров — объединились для работы над агроинженерным проектом. Но они полагались не только на личный опыт. Чтобы лучше понять потребности аграриев, команда провела опросы более чем 50 фермеров в регионе Пенджаб.

В ходе исследования они определили четкую цель: решить проблему высокой трудоемкости посадки урожая и создать экономически эффективную машину для высадки трех ключевых культур — чили, томатов и баклажанов.

«В Пенджабе не хватает рабочей силы, поэтому эта новая машина автоматизирует большую часть ручного труда при посадке», — говорит Вишал. «Существующие рассадопосадочные машины (трансплантеры) слишком дороги для мелких фермеров, поэтому мы хотели создать что-то доступное».

Автоматическая рассадопосадочная машина, спроектированная и изготовленная студентами / Фотография: Университет GNA.

Проектирование автоматической рассадопосадочной машины

Идея эволюционировала в «Автоматический мульти-овощной трансплантер» — машину, призванную оптимизировать процесс посадки. Этот интенсивный междисциплинарный проект привлек 25 студентов, специализирующихся в таких областях, как машиностроение, робототехника, информатика, электротехника и других.

Используя Autodesk Fusion, команда, назвавшая себя «Team Brainacs», задействовала облачные инструменты проектирования для эффективной совместной работы, даже находясь в разных локациях. Они дорабатывали проекты, проводили симуляции и решали сложные задачи, такие как разработка структуры и синхронизация роботизированных манипуляторов.

Использование генеративного дизайна стало одним из главных прорывов, позволив снизить вес цельнометаллической машины размером 1.8х1.8 метров с 500 кг до 380 кг без ущерба для прочности конструкции.

«Мы столкнулись с серьезными препятствиями», — вспоминает Вишал. «От проектирования компактных компонентов до внедрения таких функций, как конвейерные системы для лотков с рассадой и высокоточные роботизированные манипуляторы — это был сложный, но полезный процесс. С Fusion мы могли беспрепятственно работать вместе для достижения наших амбициозных целей».

Финальная конструкция представляла собой прицепной агрегат на аккумуляторном питании, оснащенный передовыми роботизированными манипуляторами, способными высаживать около 1000 саженцев в час — объем работы, на который у бригады рабочих ушло бы почти восемь часов.

«У многих студентов есть невероятные идеи, которые часто так и не реализуются», — говорит г-н Даймонд, старший преподаватель и CAD-дизайнер. «ПО вроде Fusion и проектное обучение помогают воплотить идеи из их мыслей в реальность».

Финальный дизайн автоматической рассадопосадочной машины в Autodesk Fusion. / Изображение: Университет GNA.

«Устранение дефицита навыков — важная задача для Индии сейчас. Работа над такими проектами и использование Fusion помогает студентам развивать и улучшать навыки для будущей карьеры». — Д-р Арвинд Катьяян, доцент кафедры машиностроения и автоматизации, Университет GNA.

Испытание прототипа

Завершить проектирование всего за два месяца было лишь полдела, но собрать всё воедино — совсем другой подвиг. Не покладая рук работая в мастерской Университета GNA, команда «Brainiacs» нашла материалы, изготовила нестандартные компоненты и собрала весь трансплантер вручную менее чем за четыре месяца. Пришло время испытать прототип на реальном поле университета.

«Один из ключевых компонентов автоматического трансплантера — это роботизированная рука», — говорит Вишал. «На прототипе мы смогли протестировать синхронизацию: как рука берет растение, опускает его в нужное место и обеспечивает правильную глубину посадки. Это было непросто, но помогло сделать нашу конструкцию еще лучше».

С помощью прототипа команда достигла ключевых целей автоматизации, повысив эффективность использования времени, чтобы фермеры могли сосредоточиться на других продуктивных задачах. Они также кардинально снизили потенциальную стоимость. Похожая коммерческая машина стоила бы от 8 000 до 10 000 долларов. Студенты создали свой продукт менее чем за 1 500 долларов.

Но прототип не остался только в стенах университета. Они решили представить свою разработку на престижном конкурсе SAE (Society of Automotive Engineers), посвященном сельскохозяйственным инновациям. К их удивлению, они заняли второе место в общем зачете и получили награду «Лучший экономичный прототип», а также второе место в категории «Рабочий прототип».

«Мы все участвовали в таком событии впервые, не имея опыта», — говорит Вишал. «Когда мы получили этот второй приз, мы были так счастливы. Это чувство... я не могу передать, как мы все радовались возможности получить признание наших инноваций и труда».

Но история автоматического трансплантера на этом не заканчивается. Команда активно дорабатывает прототип для коммерческого использования, ведутся переговоры с руководством колледжа и местными предприятиями о поддержке и масштабировании.

Конвейерная лента и роботизированная система в автоматической рассадопосадочной машине. / Фотография: Университет GNA.

«Как лидер команды я многому научился. Путь был сложным, но полным веселья и знаний. Учитывая наш фермерский бэкграунд, у нас были идеи построить что-то — и мы сделали что-то для мира. Приятно осознавать, что мы сделали всё это». — Вишал Шарма, студент факультета машиностроения и автоматизации, Университет GNA.

Формирование культуры обучения Индустрии 4.0

Команда «Brainiacs» и их машина — лишь один пример динамичных образовательных возможностей в Университете GNA.

Вуз отличается учебной программой, ориентированной на индустрию, современным оборудованием и тесным сотрудничеством с промышленностью. Благодаря интеграции в программы таких передовых инструментов, как CAD/CAM, робототехника и автоматизация, студенты получают техническую экспертизу наряду с практическим опытом. По словам доктора К.Р.

Трипати, декана факультета инженерии и дизайна Университета GNA, студенты должны развивать сочетание технических, гибких и перспективных навыков. Сочетание академического и промышленного опыта преподавателей, а также сильные связи по трудоустройству гарантируют, что выпускники будут обладать навыками, необходимыми для Индустрии 4.0.

«Преподаватели должны ставить в приоритет практическое, проектное обучение, предоставлять доступ к современным инструментам и поощрять междисциплинарное сотрудничество», — говорит доктор Трипати. «Создание возможностей для независимых проектов, признание достижений студентов и построение партнерств с индустрией — ключ к вдохновению на инновации. Поощрение участия в конкурсах и развитие предпринимательского мышления еще больше повышает вовлеченность студентов».

Обзор дизайна автоматической рассадопосадочной машины во Fusion. / Фотография: Университет GNA.

«Работа над проектами заполняет пробел между теорией и практикой, готовит студентов к требованиям индустрии, способствует обучению на протяжении всей жизни и вселяет уверенность. Это вооружает студентов техническим мастерством, навыками решения проблем и креативностью, необходимыми для успеха в карьере». — Д-р К.Р. Трипати, декан факультета инженерии и дизайна, Университет GNA.

Autodesk Fusion — это больше, чем просто система проектирования. Это единая платформа, которая объединяет CAD, CAM, CAE и PCB, позволяя превращать смелые идеи в реальные продукты быстрее и дешевле. История студентов GNA University доказывает: с мощным и доступным инструментом можно пройти путь от эскиза до победы в международном конкурсе всего за пару месяцев.

Хотите узнать больше о возможностях Fusion для бизнеса? Рекомендуем наши статьи:

"От прототипа до серийного продукта

Как Autodesk Fusion объединяет процессы" — Читать статью (ссылка)

"Масштабирование производства

как Fusion помогает бизнесу расти" — Читать статью (ссылка)

Нужны лицензионные ПО?

CAD.kz — официальный поставщик решений Autodesk. Мы поможем подобрать и поставить Autodesk Fusion, а также другое программное обеспечение для ваших инженерных и творческих задач. Свяжитесь с нами, чтобы оснастить вашу команду лучшими инструментами.

Тел.: 8 (7172) 57-70-75, 57-80-28

Моб.: 8 (701) 550-18-93 (+Whatsapp)

E-mail: office@cad.kz

www.cad.kz