Aripix Robotics: как масштабировать хардверный проект

От MVP до запуска производства промышленного робота-манипулятора.

Первый прототип шестиосевого промышленного робота-манипулятора Aripix A1 я сделал в начале 2017 года для «Храпуновского инструментального завода».

Сегодня мы запускаем серийное производство. К 2022 году мы планируем выйти на глобальный рынок, обкатав Aripix A1 на российских заводах. О том, как мы стартовали и масштабируем Aripix Robotics.

Поработав в ЦНИИ «Циклон», Hoops-Outdoor, Nokia Siemens Networks и Huawei, я за десять лет вдоволь насладился статусом наёмного сотрудника и в 2016 году пришёл к мысли, что, если я хочу делать то, что я хочу, надо запускать свой проект.

Мне не давала покоя идея разработки нестандартного оборудования для промышленных предприятий. Работая главным инженером, я много раз видел, как, не находя технического решения, предприятия тратят огромные деньги на простые, рутинные операции и ручной труд.

Кстати, рабочие на производстве — это самый большой риск. Однажды я застал сорвавшего сроки поставщика в ярости — рабочие «отменили» третью смену, бросив в экструдер шарик от подшипника. В тот момент в очередной раз я подумал, что ручной труд могла бы исключить машина.

Серия таких примеров и мой собственный опыт убедили меня, что каждому заводу нужны нестандартные технические решения. И в 2016 году я открыл конструкторское бюро Inventa, вложив собственные 600 тысяч рублей. В команду я позвал нескольких одногруппников из Бауманки. За два года мы выполнили 38 заказов.

Сделали и установили автоматическую дробилку какао-бобов для Kadzama, станок для автоматического розлива парафина для UCandles, GSM-антенну уникального типа и ещё 20 разработок для МТС. Мы делали нестандартное промышленное оборудование по индивидуальным заказам. Чистая прибыль Inventa была около 25%.

В начале 2017 года к нам обратился Павел Беляков, директор и владелец «Храпуновского инструментального завода» (ХИЗ). Ему нужен был «автоматический укладчик заготовок в станки». Павел, как и мы, уверен, что без автоматизации никуда.

«Социальная безответственность» рабочих знакома всем промышленникам, да и экономически предприятию было непросто конкурировать с региональными игроками: в московской области зарплата рабочего выше, чем в глубинке. А «автоукладчику» платить зарплату не надо.

Обследовав рабочую площадку на ХИЗ, мы пришли к идее о роботе-манипуляторе. Беляков её поддержал, он уже рассматривал ранее варианты промышленного робота-манипулятора, но российских достойных разработок не обнаружил, а зарубежные для предприятия были слишком дорогими. ХИЗ дал нам 300 тысяч рублей аванса, и мы начали разработку.

Зарубежные промышленные роботы-манипуляторы (Fanuk, Kuka, ABB) сделаны по одной и той же кинематической схеме — это «многосуставная рука», которая может дотянуться до предмета и переместить его в определённом радиусе.

Такая конструкция оправдана, когда надо перемещать большие предметы на большое расстояние. При этом «суставы руки» — её слабые места, потому что испытывают сверхнагрузку.

Для надежности робота разработчики используют в её «суставах» прецизионные редукторы. Они преобразуют силу мотора в подъёмную силу — «рука» делает небольшое точное движение при этом перемещая габаритный груз с большим весом.

Но прецизионные редукторы сильно увеличивают не только надёжность, грузоподъёмность и точность робота-манипулятора, но и его стоимость.

Большое плечо и «многосуставная рука» были избыточны для выполнения задачи ХИЗ. Мы могли разместить робота рядом со станком, как и поддон с заготовками. И обойтись без дорогих деталей.

Пара месяцев ушла на разработку прототипа. В ход пошли остатки комплектующих от прежних разработок Inventa, детали из старого 3D-принтера, моторчики я достал из нескольких приборов, а некоторые детали выточил из пластика прямо в лаборатории.

Я сделал несколько конструкций робота и всё протестировал на разные манипуляции, наблюдая, как прототипы выполняют захват и перемещение предметов разной формы и с разной структурой поверхности.

Самое сложное было добиться нужных характеристик и при этом не усложнить конструкцию, оставив её максимально надежной. А также за ограниченное время просчитать, собрать и протестировать как можно больше вариантов конструкции узлов и решений.

По результатам тестов я нашёл перспективную конструкцию — она сейчас используется в промышленном роботе-манипуляторе Aripix A1.

К декабрю 2017 года мы сделали первый образец робота и привезли его на ХИЗ для испытаний. Нам выделили станок, заготовки, и мы начали тест в «боевых условиях».

Ещё мы сделали важный вывод: загрузка заготовок в станки — типовая задача для многих заводов, и Aripix A1 перспективен. В итоге я решил сконцентрироваться на производстве и инсталляции промышленных роботов-манипуляторов Aripix A1 и запустил проект Aripix Robotics.

Мы доработали робота, в том числе с точки зрения безопасности — встроили датчики движения и систему аварийной остановки, и занялись поиском покупателей. Многие проявляли интерес к Aripix A1, но покупать не торопились — заказчиков останавливало то, что разработка недостаточно обкатана, нет серийного производства и нет готового робота на складе, его надо ждать. Ждать клиенты не хотели.

Лист проявивших интерес у нас был большим, но стало ясно, что надо искать инвестора, иначе запустить серийное производство было невозможно.

В апреле 2018-го на программе акселерации HSE 100 я познакомился с Максимом Шеховцовым, управляющим партнёром венчурного фонда Genezis Technology Capital, и в ноябре 2018 Aripix Robotics получил $500 тысяч от фонда и Дмитрия Симоненко, частного инвестора, основателя Innalabs и EiraTech Robotics, на запуск серийного производства. В ноябре 2018 года мы арендовали офис и лабораторию в технопарке «Мосгормаш».

Вера инвесторов в наш проект помогла заказчикам «дозреть» до покупки, и мы приступили к обследованию новых рабочих площадок для Aripix A1.

В декабре 2018 года по приглашению Дмитрия Симоненко мы побывали в Ирландии на производствах Innalabs и EiraTech Robotics, изучили, как организованы у них процессы и как на практике работают международные стандарты качества.

Например, в Innalabs было интересно изучить системы, обеспечивающие необходимые чистоту воздуха, температуру и давление в «чистой комнате» — для сборки гироскопов необходимы особые условия.

Самое сложное в организации серийного производства технологичного устройства — обеспечить стабильное качество продукта.

Для этого необходимо выстроить систему: найти правильных подрядчиков и поставщиков комплектующих, организовать контроль качества поставки на входе и продукции на выходе, довести до совершенства конструкцию машины и технологические карты, сделав процесс производства ровным и ритмичным (все этапы производства должны занимать примерно одинаковое время, чтобы не возникало простоев и перегрузок), найти и обучить персонал.

При подходе к серийному производству Aripix A1 нам пришлось доработать конструкцию робота — мы заменили раму из профиля на полностью вырезанную лазером, это дороже, но при серийном производстве по такой технологии гораздо меньше брака.

Сделали конструкцию модульной, чтобы сборку робота можно было распараллелить. Добавили дополнительные разъёмы, чтобы упростить и ускорить сборку. Мы не смогли найти некоторые эксклюзивные комплектующие (датчики, энкодеры, шкивы) по разумной цене и в необходимых количествах, поэтому пришлось дорабатывать мозги робота для работы с другими комплектующими.

С поиском подрядчика нам повезло. Нашим соседом по технопарку оказалась компания Industrial Cooperation Center (ICC), располагающая собственным парком современного оборудования, необходимого для производства комплектующих для нашего робота.

С ICC в марте 2019 года мы заключили контракт на серийное производство основных комплектующих для Aripix A1. На полную мощность — 25 роботов в месяц, мы планируем выйти в середине 2020 года, и сейчас одновременно обучаем персонал, обкатываем технологический процесс и работаем с новыми заказчиками

От людей в итоге зависит качество робота, поэтому надо минимизировать вероятность ошибок. Каждого стажёра у нас обучает наставник, отрабатывая с ним операцию за операцией. Это небыстрый процесс, у нас он рассчитан на четыре месяца, но иначе качественно его организовать нельзя. Ведь если человек ошибётся, то на выходе будет брак.

Наставников у нас пока только трое — мои однокурсники, с которыми мы уже вместе работаем с Inventa и которые участвовали в разработке первого Aripix A1. На первом этапе уникальным вещам могут обучать только уникальные люди, и это сдерживающий фактор — найти людей с нужной квалификацией очень сложно. Но мы надеемся, что каждый из шести стажеров станет в будущем наставником.

В данный момент мы выстраиваем последовательность операций и оцениваем возможности запараллелить производственные процессы, налаживаем работу с поставщиками, выверяя качество и скорость поставки.

С поставщиками тоже всё не просто. Сейчас нарушение срока поставки на день-два не очень критичны, потому что линия производства пока работает не на полную мощность — в тестовом режиме.

Но когда мы обучим персонал, обкатаем производственный процесс и запустимся на полную мощность, такой срыв сроков станет критичным, поэтому мы заключаем с поставщиками жёсткие контракты (с оплатой неустойки за каждый день просрочки поставки) и формируем пул запасных, чтобы можно было относительно быстро заменить тех, кто систематически срывает сроки и не гарантирует стабильного качества.

Кроме того, вопреки lean-методологии, мы планируем все же иметь вариативный запас комплектующих на складе, чтобы застраховаться от русского авось.

Наши основные клиенты — производственные компании с численностью сотрудников до 30 тысяч человек. Они работают в различных отраслях: электроника — Aripix A1 необходим для тестирования плат; производство изделий из пластика — робот достает готовые изделия из ТПА (термопласт-автомат); пищевая промышленность (производство сосисок, хлеба, чая) — работа на конвейере и упаковка. Машиностроение — загрузка заготовок в ЧПУ, фрезерные и токарные станки, металлургия — загрузка штамповочных прессов и маркировка изделий и многие другие.

Работа с новыми заказчиками для нас — один из важных моментов. На этой стадии было бы неправильно остановиться в разработке робота, мы недаром назвали его Aripix A1, потому что подразумеваем развитие конструкции и появление Aripix A2 и так далее.

Поэтому сейчас мы изучаем вариативность задач для промышленного робота-манипулятора, условий, в которых роботу предстоит работать, уровень квалификации людей на заводах.

Хотя программное обеспечение у нас очень простое и интуитивно понятное, но простое оно для нас, разработчиков. Мы постарались сделать максимально дружественный интерфейс и сейчас тестируем, как воспринимает и насколько легко его осваивают рабочие.

Aripix A1 стоит 2 млн рублей (как минимум в два раза дешевле зарубежных промышленных роботов-манипуляторов), ему практически не требуется обслуживание, и робот окупается за 8–12 месяцев.

Сейчас мы делаем трёх роботов в месяц и пока не удовлетворяем спрос. Но мы делаем всё для того, чтобы обеспечить выпуск 15 роботов в месяц к началу 2020 года. К концу 2019 года наша выручка должна достичь показателей в 15–20 млн рублей в месяц.

Aripix A1 универсален, не уступает зарубежным аналогам по точности, скорости, надежности и безопасности. К 2022 году мы планируем выйти на глобальный рынок. Уверен, что наш робот-манипулятор будет востребован и в других странах.