ИИ-платформа MarQus для сортировки твердых бытовых отходов

1. Вводная задача от заказчика, проблематика, цели

Сейчас большое внимание уделяется проблеме переработки мусора и максимизации использования вторичного сырья. В связи с этим остро стоит вопрос о повышении эффективности работы предприятий по сортировке твердых бытовых отходов (ТБО).

До появления инновационного решения российская индустрия сортировки твердых бытовых отходов (ТБО) развивалась по двум основным сценариям:

Первый путь – создание крупномасштабных многостадийных сортировочных линий. Такой подход требовал колоссальных инвестиций в строительство, обширных производственных площадей и, что особенно критично, использования преимущественно импортного оборудования. В результате подобное решение оказывалось доступным только крупным предприятиям в мегаполисах.

Второй, более распространенный путь – организация конвейерных линий с ручной сортировкой. Этот метод, используемый большинством небольших компаний, основывался на визуальном определении типа отходов сотрудниками, имел ограниченную пропускную способность и сильно зависел от человеческого фактора в процессе сортировки.

Существующие подходы к сортировке ТБО сталкивались с серьезными ограничениями эффективности:

1. Ключевой проблемой являлась крайне низкая производительность ручной сортировки – всего 27,8 единиц в минуту при скорости конвейера 0,39 м/с, причем реальные показатели зачастую оказывались вдвое ниже из-за человеческого фактора.

2. Ситуацию усугубляли физические ограничения конвейерных линий: их длина не могла быть увеличена бесконечно, количество рабочих мест на линии было строго ограничено, что создавало непреодолимые барьеры для масштабирования производства.

Альтернативные решения в виде многостадийных линий также имели существенные недостатки: запредельно высокую стоимость внедрения, критическую зависимость от импортного оборудования и необходимость в значительных производственных площадях.

Перед командой стояла задача повысить эффективность работы предприятий по сортировке ТБО, увеличив объемы и точность обработки, при этом снизив затраты на инвестиции и производственные площади по сравнению с существующими решениями.

MARQUS стал ответом на этот запрос, предложив комплексное решение, сочетающее передовые технологии, гибкость и доступность. Внедрение платформы позволило оптимизировать производственные процессы, снизить издержки и вывести сортировку ТБО на новый уровень.

2. Описание реализации кейса и творческого пути по поиску оптимального решения

В основе нашего решения лежит технология распознавания материалов (Material recognition) на базе мультиспектральных данных объектов. Основываясь на отличиях в отражающих способностях разных материалов, технология Material recognition позволяет значительно повысить точность сортировки ТБО не только по типам, но и по отдельным маркам. А также определять наличие органики в ТБО, попадание которой значительно снижает качество вторсырья.

Впечатляющий датасет из 223 209 размеченных мультиспектральных изображений, инновационные алгоритмы корректировки видеосигнала, адаптивная система управления манипуляторами — все это демонстрирует высокий уровень инженерного мастерства. Сочетание передовых технологий, гибкости и доступности делает MARQUS эталонным решением для индустрии переработки отходов.

История проекта MARQUS началась с разработки мобильного приложения для оптимизации доставки ТБО от населения. После успеха проекта (более 70 тысяч пользователей) команда решила расширить свои горизонты и разработать систему для автоматизации сортировки отходов на промышленных предприятиях.

Чтобы преодолеть недостаток доступных датасетов для обучения нейросетей, команда создала собственный датасет методом быстрой и экономичной мультиспектральной съемки. Сотрудничество с локальным проектом «Собиратор» помогло собрать разнообразный материал для исследования. Разработчики придумали универсальный модуль управления манипуляторами, что увеличило адаптацию системы к различным видам оборудования. Экономичное решение мультиспектрального сканирования позволило снизить стоимость внедрения.

С помощью мультиспектральных камер и робота-манипулятора программа сейчас может различать и разделять 11 видов и подвидов перерабатываемых отходов: стекло, металл, бумагу, различные виды пластика и др.

3. Результаты сотрудничества

1. Увеличение объема сортировки ТБО без значительного увеличения затрат на персонал: MARQUS позволяет организовать работу по сортировке ТБО в несколько смен без увеличения штата сотрудников.

2. MARQUS позволяет на 30% повысить количество извлекаемых фракций из ТБО в сравнении с другими способами автоматизации за счет работы с несколькими фракциями ТБО, в то время как большинство решений настроены на работу с конкретной фракцией, например, с пластиком или металлом.

3. Значительно ниже стоимость внедрения и владения продуктом по сравнению с иностранными аналогами на базе технологии распознавания материалов.

4. Решение работает с 4 группами (пластик, металл, картон и бумага, стекло) и 11 типами ТБО (PET, HDPE, LDPE, PS , PP, немагнитные металлы, черные металлы, алюминий, фольга,картон и бумага, стекло), сохраняя среднюю точность распознавания 96%

5. Точность до 94% по захвату объектов манипулятором с конвейерной ленты.

Внедрение системы MARQUS способствует улучшению экологической обстановки в регионах, развитию культуры раздельного сбора и повышению осведомленности граждан об экологических проблемах. Более эффективная переработка отходов приводит к снижению нагрузки на свалки и улучшению качества жизни местных сообществ. Кроме того, автоматизация процесса сортировки создает комфортные условия труда для работников предприятий.