Картинка Jcomp, Freepik

Наблюдая за тем, как самодельщики разрабатывают 100500-й вариант NAS с резервным питанием, мне подумалось, что стоит поднять гораздо более интересную тему, которая позволяет раскрыть свои навыки, реализуя увлекательные проекты, и предоставляет поистине неисчерпаемый источник сложных инженерных вызовов. А ведь мы все любим такое, не так ли? ;-)

Речь в этой статье пойдёт о построении любительских систем автоматизации, ведь если оглянуться вокруг, то множество процессов могут быть легко автоматизированы людьми, имеющими даже минимальное знание программирования и чуть-чуть дружащих с руками. Второе в принципе под вопросом, так как можно всё требующееся смоделировать на компьютере в 3D, в инженерном CAD, после чего отдать на лазерную резку, сварку и т. д. Хотя, если вы это умеете, это весьма невредно для глубинного понимания процессов.

Но сначала немного предыстории. Дело в том, что я периодически закупаюсь электронными компонентами и микроконтроллерами для своих самодельщицких проектов в одном из известных магазинов (название специально говорить не буду, дабы не рекламировать). Во время закупок я обратил внимание, что вместе со мной закупаются компании (что видно по накладным), приобретающие достаточно широкий ассортимент компонентов.

В одну из таких закупок, так как делать было нечего, я разговорился с человеком, осуществляющим подобные закупки, и спросил, закупают ли они это для перепродажи.

Ответ меня сильно удивил: нет, не для перепродажи. Они на базе этих запчастей, в том числе Arduino Nano, строят вполне себе промышленные станки и затем успешно продают их!

Я привык считать, что автоматизацией занимаются эдакие суровые дядьки, ядрёные схемотехники и электронщики, и что «кривые поделки самодельщиков» в этой сфере не прокатывают. Правда оказалась совсем не такой, как я думал — вполне себе прокатывают и очень даже успешно.

Что, впрочем, показывают и результаты беглого гугления:

Подумав обо всём этом, я понял почему: такой подход позволяет реализовывать нестандартные проекты и, несмотря на существенное отступление от стандартов проектирования промышленной автоматики, вполне себе применим, так как:

• существенно удешевляет конечное изделие (хотя и можно сказать, что скупой платит дважды; тем не менее – цена играет роль);
• упрощает его дальнейшую эксплуатацию и усовершенствования, так как это становится возможным даже с задействованием людей, не знакомых с промышленной автоматикой (например, тех же самых самодельщиков или просто программистов).

Скажем, некоторое время назад я получил заказ из другого города на автоматизацию нагревательных котлов на крупном производстве, которые должны были нагревать молоко для производства сыра. На отдельных этапах в них должны были удерживаться определённые техпроцессом температуры (да-да, делов на 5 минут: ПИД-контроль нагрева).

Как они мне объяснили, найти профессионала по промышленной автоматизации им показалось дорого и сложно, и их вполне устроит даже на Arduino.

По цене мы не сошлись, поэтому я отказался от этого заказа (не имеет смысла ехать так далеко из Москвы за условные 3 копейки). Однако примечателен сам факт…

Вообще, где-то я читал такую мысль, что бизнес по большому счёту заинтересован в трёх вещах:

• Как производить больше и зарабатывать больше.
• Как тратить меньше в процессе.
• Можно ли в результате этого кого-то уволить (суровая правда капитализма, будь она неладна).

И если вы сможете предложить бизнесу что-то, что укладывается в одну из этих трёх концепций, — то он, скорее всего, у вас это купит. Так как затея «а давайте здесь прикрутим вот эту фитюльку, потому что это будет прикольно» бизнесу неинтересна.

И вот эта вся история с ардуинами на производстве как раз и укладывается в одну из этих трёх концепций.

Можно с этим спорить, однако на практике, бизнес уже зачастую голосует за это решение своими деньгами.

Что для нас является безусловным плюсом! Так как открывает дорогу талантливым самодельщикам, которые могут реализовать и предложить бизнесу свои инженерные решения.

Кстати, ещё одна любопытная мысль, в справедливости которой приходилось убеждаться лично, — самым успешным бизнесом, по статистике, является тот, что предлагает некую надстройку для уже существующих бизнесов.

Почему: мы не пытаемся «высасывать» идею из пальца, так как работоспособность идеи и рынка, на котором она работает, уже проверена существующим бизнесом. Мы всего лишь предлагаем для этого бизнеса некую надстройку, которая позволит ему что-то усовершенствовать (в рамках изложенных трёх пунктов).

Зачем что-то предлагать бизнесу: гораздо выше маржинальность. Грубо говоря, если для обычного человека и 5000 руб. за наш продукт может быть дорого, то для бизнеса и 500 000 руб. — не деньги (если это для него оправданно и имеет смысл). Но это так, всё-таки идеальный случай. В реальности же можно вполне успешно предлагать продукт и индивидуальным потребителям.

DIY-промышленная линия

Ок, а что же практически можно делать? Рассмотрим совсем недавний пример, когда пандемия заставила весь мир страдать от недостаточного количества имеющихся в наличии медицинских масок.

Я тоже заинтересовался тогда этим вопросом и изучил достаточно подробно промышленное оборудование для их производства.

Как оказалось, это очень сильно напоминает, знаете, те самые механизмы из мультфильмов: молоточек звонка будильника толкнул шарик, шарик покатился, ударил швабру, она упала и т. д.:

Как можно видеть, устройство достаточно простое и может быть реализовано практически каждым. Там, конечно, есть свои нюансы, в частности, ультразвуковой приклеиватель, который приплавляет резинку и маску и представляет собой один из самых дорогих элементов конструкции. Однако, полагаю, при желании можно обойтись и без него, используя обычный нагрев.

Для создания складок на маске используются вращающиеся валы с тремя конусами (верхний вал видно с 0:43):


Альтернативный вариант сгибателя масок, представляющий собой планку с тремя прорезями, показан в видео ниже:

Устройство для сгибания резинок хорошо видно вот в этом видео:

Как можно заметить, в подобных промышленных линиях широко используются в качестве источника усилий пневматические устройства.

Почему: большая мощность, простота передачи мощности на расстояние по шлангам, дешевизна отдельного силового «юнита» (гораздо дешевле использовать пневмоприводы, чем электродвигатели; возможно, спорно, поправьте, если не прав).

Управляется всё это великолепие очень просто с помощью пневмораспределителей, которые представляют собой устройства, пускающие или перекрывающие давление в определённых трубопроводах после подачи управляющего сигнала (приходилось видеть на 12 в).

Таким образом, управление любым пневмоприводом в системе с помощью Arduino элементарно и выглядит примерно так:

Arduino — силовой ключ на транзисторе — пневмораспределитель — силовой пневмоцилиндр.

В России есть завод, ещё с сороковых годов производящий всю необходимую пневмономенклатуру. Название его называть не буду, но кто захочет, тот найдёт. Скажу только, что будет это существенно дешевле, чем от итальянского завода Festo, при как минимум не худшем качестве.

Минимальная по цене линия, которую удалось найти в середине 2021 года, стоила порядка 1 100 000 руб. (без доставки).

Причём спрос на подобные вещи был достаточно высоким, так что любое новое видео на YouTube с показом самодельной линии подобного типа сразу вызывало шквал вопросов в комментариях, наподобие «how much, sir?, how to buy it?». Причём вопросы шли со всех концов света, включая Индию.

Если ещё раз обратиться к устройству линии, можно легко увидеть, что она, по сути, представляет собой транспортёр с рядом валов и, по идее, подобное устройство могло бы быть выполнено гораздо более компактным, в форм-факторе, подобном обычному лазерному принтеру (ну может, чуть больше), что, соответственно, удешевит конструкцию и сделает её более доступной для многих бизнесов.

В данный момент в России ужесточены правила производства подобных медицинских масок, и теперь для этого требуется особая лицензия, которую достаточно проблемно получить. Кроме того, несколько уменьшился ажиотаж в связи с прохождением основной волны пандемии. Тем не менее, никто не отменял того факта, что существуют бизнесы, для которых подобное оборудование нужно, и у которых есть соответствующая лицензия. Причём эти бизнесы не обязательно расположены только в России! Ну, вы поняли… ;-) Производство подобной промышленной линии не требует знаний на уровне запуска космических ракет и вполне доступно даже самодельщику средней руки.

▍ Термопластавтоматы

Ещё одним весьма интересным объектом для приложения усилий является создание собственного термопластавтомата. Подобное промышленное оборудование стоит дорого, даже сильно б/у, а потребность в нём очень большая.

По сути, если оглядеться вокруг, то нас окружает большое количество предметов, созданных на термопластавтоматах с применением метода впрыскивания расплавленного пластика в форму под давлением (даже компьютерная мышь, которую вы сейчас держите, читая этот текст).

Термопластавтоматы могут быть созданы с применением описанных выше пневмоприводов:

Или в виде более компактной настольной версии с применением мощных шаговых двигателей:

Нетрудно заметить, что в комментах к последнему видео народ просто в восторге :-)

▍ Экструдер прутка для 3D-печати

Или возьмём другой пример, на базе которого та же самая компания Filamentarno! сделала свой бизнес: производство и продажа прутка для 3D-печати на FDM-принтерах.

Насколько я помню эту историю, один из основателей продал свою квартиру и на вырученные деньги было закуплено оборудование и начато производство.

Зададимся вопросом: а обязательно ли покупать оборудование для начала подобного бизнеса? Полагаю, что нет, потому что, как правило, предприниматель не обязан быть инженером, и уж тем более программистом, чтобы уметь собирать подобное самостоятельно.

Поэтому ему, скорее всего, потребуются деньги для покупки готового оборудования.

А сложно ли создать такое оборудование? Тоже полагаю, что нет, по крайней мере, если судить по этому известному примеру:

Понимаю, что вы скажете, что пруток должен быть калиброван, производительность устройства должна быть соответствующей и т. д.

Однако в отличие от просто предпринимателя, мы — ИНЖЕНЕРЫ И ПРОГРАММИСТЫ. И можем создать устройство с требуемыми выходными параметрами.

Что, в свою очередь, делает его создание для нас максимально дешёвым, и мы почти не рискуем, так как не вкладываем в создание подобного устройства никаких серьёзных средств! Стартап? Почему бы и нет!

Кроме того (это уже по собственному опыту), если вы не любите бумажную волокиту, вы можете зарегистрироваться обычным самозанятым! Регистрация занимает буквально считаные минуты и производится со смартфона. Самозанятый может заниматься продажей товаров собственного производства, если правильно помню, на сумму не более чем 2 400 000 руб. в год (если более, то надо будет перерегистрироваться как ИП).

Таким образом, статус самозанятого — отличное средство для проверки бизнес-идей в рамках закона и без лишней бумажной волокиты.

Ему не нужен ни кассовый аппарат, ни расчётный счёт — деньги просто поступают на карту, и вы отмечаете их в приложении. Потом с них будет вычислен налог и потребуется его оплатить тут же, прямо в приложении.

▍ Сортировщик зерна

Ещё один весьма любопытный образец промышленного оборудования, создание которого потребует от создателя компетенций во многих областях, начиная от 3D-моделирования в CAD и заканчивая знаниями в области машинного зрения — так называемые фотосепараторы.

В двух словах: устройство, которое видит в сортируемом потоке чужеродные объекты (например, в потоке зерна — иные включения).

Как только чужеродный объект обнаружен, он выдувается кратковременным импульсом сжатого воздуха:

Кто знает, может быть, вы станете тем, кто потеснит на этом рынке известных грандов? ;-)

▍ Вышивальные устройства

ЧПУ-устройства проникли во многие сферы, однако мне было весьма удивительно обнаружить, что, несмотря на это, в свободном доступе практически отсутствуют устройства, позволяющие вышивать по ткани!

Проектов подобного плана раз-два и обчёлся (хотя, вряд ли кто-то сможет сказать, что шитьё в нашей жизни абсолютно не нужно). Любой новый проект, появляющийся в этой сфере и выкладывающий видео на YouTube, сразу же атакуется желающими, интересующимися деталями реализации и местами, где это можно купить!

Достаточно привлекательный скоростной проект удалось найти только один:

По-видимому, вначале он заявлялся как OpenSource, однако исходники проекта на данный момент в сети отсутствуют.

Из аналогичных проектов удалось найти только достаточно медленный в работе проект, но зато имеющий подробное описание и исходники, выложенные в открытый доступ. Возможно, при желании его реально как-то разогнать:

Такие ЧПУ-устройства можно использовать не только для фигурного вышивания, но и в качестве так называемого «стегального станка» для сшивания больших полотнищ ткани:

То есть в области подобных устройств сложилась интересная ситуация — спрос есть, предложения нет. Так что любой, кто сможет предложить готовое решение по сходной цене, наверняка вызовет интерес желающих…

▍ Автоматизация пищевого производства

Люди всегда ели, едят и будут есть — соответственно, любая автоматизация пищевых производств всегда будет нужна: разнообразные нарезатели, тестомесильные аппараты и т. д. и т. п.

Скажем, тот же самый блинный аппарат:

Устроен достаточно элементарно, спрос на него со стороны небольших кафе и производств будет вполне стабилен.

Точно так же, вполне элементарно устроен и аппарат для изготовления пончиков. Вряд ли кто-то скажет, что он сложен в производстве (или что пончики никто не ест и есть не будет):

Или, что уже гораздо интереснее, отдельный робот или даже линия по скоростному производству пиццы. Настоящая работа для настоящего инженера:

Тем не менее, вполне себе реализуема, и для тех, кто понимает, не содержит ничего особо фантастического.

Или целая линейка роботов со множеством степеней свободы, которая может производить 80 единиц пиццы в час:

Проблема автоматизации и роботизации производства

На одном из известных ресурсов, посвящённых проблемам роботизации, приходилось видеть отчёт, в котором одной из основных проблем внедрения роботов на производстве являлась их дороговизна и, соответственно, долгий срок окупаемости, в некоторых случаях находящий до 20 лет и более.

Таким образом, можно сказать, что любая автоматизация и роботизация всегда будет хорошо воспринята бизнесом, однако если стоимость её внедрения будет как можно ниже. Причём здесь можно даже говорить не об абстрактной величине, а например, более выгодной стоимости внедрения отечественных решений в противовес иностранным. Особенно сейчас, когда многие отрасли отечественной промышленности оказались отрезанными от зарубежных решений, а там, где остался доступ, цена их во многих случаях стала непомерной (что даёт хороший шанс многим самодельщикам в попытке входа на промышленный рынок!).

Как анализировать, что нужно людям?

Анализ нужен для того, чтобы попытаться на этом заработать. Мы же не хотим просто поразвлечься, создать некий аппарат, который изначально никому не нужен? :-)

В первом случае — можно просто попытаться производить то же, что уже используется в промышленности, однако попытаться удешевить по цене, сохранив качество (так как не забываем, что любой крупный производитель оборудования несёт постоянные большие затраты по содержанию офиса, производства, большого штата персонала и т. д., а также на оценку за бренд). Рядовой же самодельщик, особенно производящий штучную или мелкосерийную продукцию, вполне может конкурировать даже с крупными монстрами, неся в ряде случаев меньше затрат и являясь более гибким и быстрым в принятии решений (классическая ситуация, описанная во множестве учебников как преимущество мелкого бизнеса перед крупным).

Второй вариант — просто взять любую заинтересовавшую вас тему и, если мы планируем работать на Россию, посмотреть, используя известный сервис Яндекс Вордстат, насколько часто люди забивают в поиск подобное словосочетание и насколько оно вообще пользуется спросом?


Конечно, это будет очень грубым вариантом маркетингового исследования. Для этой цели гораздо более полезно использовать программу Key Collector.

Она позволяет исследовать поисковые запросы людей более подробно. Например, изучить, насколько эта тема популярна среди рекламодателей и какие из запросов являются наиболее денежными, то есть рекламодатели туда вкладывают много денег (и, соответственно, зарабатывают на этом). А значит, и нам не грех предложить рекламодателям в этой сфере некое промышленное решение для их потребностей.

Кроме того, можно посмотреть, насколько эта тема пользуется популярностью в течение года. Может так статься, что заинтересовавшая вас тема работает только 3 месяца в году, а все остальные месяцы простаивает и никому не нужна… Если будет интересно, как-нибудь расскажу подробнее, как производить анализ через эту программу.

Если же, например, мы хотим продавать свой товар на том же самом AliExpress, нужно забить интересующую вас тему в поиск и отсортировать результаты поиска по продажам, чтобы вначале шли наиболее продаваемые товары. После чего уже можно прикинуть, насколько это вообще нужно людям? Можно ли создание этого продукта как-то упростить с помощью автоматизации? Где находятся производители этого товара и что мы им можем предложить? А может, нам стоит самостоятельно начать производить этот товар, разработав для него автоматизированную линию?

Подытоживая, хочется сказать, что разработка самодельных систем автоматизации является весьма увлекательным делом, в ходе которого вы сможете реализовать себя в разных ролях: в качестве программиста, инженера, маркетолога, специалиста по юзабилити и многих других, а в случае успеха получить и благодарность рынка в виде «твёрдой монеты».

Приведённые в статье варианты даны в качестве примера и не охватывают весь спектр возможного, который ограничивается только вашим воображением ;-)

???? Голосуй за нас на премии «ЦОДы РФ»!