Kuljettajan opastusjärjestelmästäkö lisää tuottavuutta puunkorjuuseen?

Transkriptio

1 Kuljettajan opastusjärjestelmästäkö lisää tuottavuutta puunkorjuuseen? Kari Väätäinen, Sami Lamminen, Jari Ala- Ilomäki, Matti Sirén ja Antti Asikainen Kannattavat metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti

2 Esityksen sisältö Missä mennään maailmalla? Opastukselle tarve koneellisessa puunkorjuussa EffFibre ohjelmahankkeen tuloksia Logging Map tarkka maastomalli hakkuutyön tukena Kohti tehokkaampaa metsäkuljetusta Kulkukelpoisuuskartta hakkuukoneen CANväylältä metsäkuljetuksen tueksi

3 Maantieliikenne Navigaattorit vakiona autoissa Reitinopastuksen lisäksi tullut paikka- ja aikasidonnaista opastusta (liikennetietoja)

4 Maantieliikenne Valvovia, opastavia ja automaattisia sovelluksia (Advanced driver assistance systems) Mukautuva vakionopeussäädin, kaistavahti, törmäyksen esto järjestelmä, älykäs ajonopeuden säätö, apunäkö pimeälle, mukautuva valonsäätö, automaattinen pysäköintio, liikennemerkkien tunnistuskatvealueen havainnointi, kuljettajan vireystilan tunnistus Suuri määrä tutkimusta ja kehitystyötä kehityksen taustalla Voidaanko muiden toimialojen kehitystyötä hyödyntää koneellisessa puunkorjuussa?

5 Maantieliikenne Googlen tietokoneohjattu auto Lupa ajaa liikenteessä Nevadassa Jo 0,5 milj. km ilman kolareita Autojen katoille on asennettu laseretäisyysmittari, joka tuottaa yksityiskohtaisen 3Dkartan ympäristöstä. Lisäksi videokameroita ja tutkia

6 Navigointi- ja reittisovellukset % kustannussäästöjä menetelmän käyttöönotosta alkuperäiseen tilanteeseen verrattuna Tyypillisiä optimoinnin parametreja: optimointikriteeri (matka, aika, kustannukset, täyttöaste jne.), etäisyys- ja nopeusyksiköt, kuljettajien työvuorojen ja taukojen pituudet, tunti- ja ylityökorvaukset, varastojen, varikkojen, terminaalien aukioloajat, suunnitteluperiodin pituus, työpäivien alkamis- ja päättymisajat ja mahdolliset optimointialgoritmille annetut parametrit, kuten esimerkiksi laskenta-ajan maksimipituus (Bräysy ja Porkka 2007, Nakari ym. 2007)

7 Onko järjestelmille tarvetta puunkorjuussa? Puunkorjuuyrittäjien mielipiteet heitä koskettavista ongelmakohdista koneellisen puunkorjuun tehokkaassa ja laadukkaassa toteuttamisessa. (Ylimäki ym. 2012; Keskimäärin kokenut kuljettaja 2,5 kertaa kokematonta tuottavampi Oppimisaika ksm. 15,6 kk (3-60 kk)

8 Onko järjestelmille tarvetta puunkorjuussa? Opastuksen tarve lähikuljetuksessa eri vastaajaryhmillä, kymmenen tarpeellisinta kohtaa. Vastaajaryhmien keskiarvot. (Ylimäki ym. 2012;

9 Tutkimus- ja kehitystyön tuloksia EffFibre hankkeessa

10 Logging Map -karttaopaste Logging Map tarkkaan maasto- ja puustomalliin perustuva karttaopaste puunkorjuuseen Tarkka karttatieto kuljettajan tukena maastoltaan vaikeissa korjuuolosuhteissa Testausympäristönä toimi Esrin ArcGis explorer-ohjelma Demonstraatiot (3 leimikkoa, 2 kuljettajaa) Rautavaaralla Metsähallituksen mailla Laserkeilausaineisto Metsähallitukselta

11 Kuormatraktorin Rinteen nousukyky: -Moottorin teho -Pyörien luisto liikkuvuusrajoitteet Uran sivukaltevuus: -Kaatumisvaara -Reunapuiden vahingoittuminen α 20, 20 ~35% α α β α 10, 10 ~15% β=? Ajouran mutka rinteessä: -Kaatumisvaara; Kuorman painopiste tyhjän päällä!

12 Lisäinformaatiota kuljettajalle Maaston korkeusmallin perusteella on mahdollista laskea ja esittää mm.: Vinovalovarjostettu kuva maastonmuodoista korkeusvaihtelua värein Tarkat korkeuskäyrät halutuilla korkeusväleillä Rinnekaltevuudet luokittain tai jatkuvana pintana Rinteet ilmansuunnan tai ajosuunnan mukaan

13 Kohde 1 Marraskuun demokohteet Kohde

14 Marraskuun demokohteet Kohde 1 Kohde 2

15 Demonstraatiot Rautavaaralla tammikuussa

16

17

18 . Image: Metla/Jari Ala-Ilomäki

19 Kohde 1. Kuvat: Metla/Jari Ala-Ilomäki

20 Puustotietoa Pohjapinta-ala Tarvittava harvennusvoimakkuus 20

21 Konseptin tuomat hyödyt Kuljettajapalaute Ajourien suunnittelu on helpompaa maastoltaan vaativilla kohteilla Karttanäkymästä saa hyvin käsityksen maaston kulkukelpoisuudesta Puustovaihtelun kuvauksesta näkee vähäpuustoiset ja puuttomat kohdat, mikä voidaan ottaa huomioon ajourien sijoitteluun Enemmän aikaa tuottavaan työhön; ei tarvitse jalkautua tutkimaan maaston muotoja Perinteinen karttapohja suurpiirteinen ja epätarkka eihän tästä saa oikein mitään apua Apu erityisesti olosuhteissa, jolloin heikko näkyväisyys

22 Kulkukelpoisuuskartta - tutkimukset

23 Kulkukelpoisuuden määritys kuormatraktorille - pääperiaatteet Hakkuukoneen kulkuvastus mitataan koneen CANväylätiedosta, josta määritetään kohteelle kulkukelpoisuuskartta: Vakionopeudella tasaisella maalla voimansiirrossa käytetty moottorin tuottama voima kulutetaan liikevastuksen voittamiseen Liikevastus riippuu pääosin renkaan uppoumasta Renkaan uppouma riippuu maaperän kantavuudesta ja siihen kohdistuneesta kuormituksesta Kulutettu voima havaitaan CAN-bus väylältä Moottorin ja voimansiirron hydrauliikan tunnuksia Maanopeus ja kaltevuus tarkentavina tunnuksina

24 Maaperän leikkauslujuuden ja ajouran muodostumisen yhtäläisyys - maastotestit

25 Kulkukelpoisuuden määritys testiradalla Coeff. of net traction = (tractive force - motion resistance) : vehicle weigth

26 Kulkukelpoisuuskartan hyödynnettävyys Ohjelman avulla ennuste voitaisiin laskea hakkuukoneen monitorointitietojen avulla Opastaa kartalla kuljettajalle huonosti kantavat kohdat Vähentää maaperävaurioita ja kiinnijäämisiä Parantaa korjuun tuottavuutta Apu kokonaisvaltaisessa puutavaran ajon reitityksessä # # #

27 Opastusta metsäkuljetuksen tehostamiseksi

28 Opastusta metsäkuljetuksen tehostamiseksi Puutavaran ajon suunnittelu ja toteutus on palapeliä, jossa ratkaisevana tekijänä on kuormaustavan valinta Puutavaran metsäkuljetuksessa on havaittu kuljettajien välillä suuriakin eroja, vaikka eroja ei ilmene itse kuormaintyöskentelyssä. Kuljettajan osaamisella suunnitella ja toteuttaa puutavaran ajo metsästä tienvarsivarastolle on suuri merkitys Kuljettajien erot kasvavat vaikeissa olosuhteissa; paljon puutavaralajeja, harvennuskohteet, ajouralenkit pitkiä

29 Opastusta metsäkuljetuksen tehostamiseksi Tutkimuksessa pyritään vastaamaan kysymyksiin: Ovatko perinteiset parhaat käytännöt metsäkuljetuksessa voimassa, kun puutavaralajimäärä on suuri? Millaiset kuormanhaku-, kuormantäyttö- ja purkutekniikat ovat tehokkaita puutavaran metsäkuljetuksessa esimerkkiharvennuskohteella? Voidaanko monilajikuormiin ja ajomatkaa minimoivaan työtekniikkaan perustuvalla menetelmällä parantaa metsäkuljetuksen kokonaistulosta? Parantaako karttanäyttöopastus ajamattomista puutavaralajikasoista kuljettajan ajosuoritetta?

30 Puutavaralajien jakautuminen esimerkkileimikolla

31 Toteutuneet kuormanajot ensimmäisellä ajouralenkillä kokenut kuormatraktorin kuljettaja 1. kuorma 2. kuorma 3. kuorma 4. kuorma 31

32 Kuormausajon määrää minimoiva ajotekniikka (laskennallinen, kuljettajalta mitatuilla ajanmenekeillä laskettu). Periaate: sekakuormia perustasoa enemmän, peruuttaessa vähemmistöpuulajeja kyytiin, kuitenkin kerroksittain) 4. kuorma 3. kuorma 2. kuorma 1. kuorma B. A. C. D. 32

33 Tehokkaan ajotekniikan tuomat hyödyt (koko työmaa, VRP-optimointi) Ajallinen säästö 4,4 % Polttoaineen säästö 6,8 % Etu bruttotonnikilometreissä 13,3 % Etu ajomatkassa 1498 m 16,6 % Säästö ajoajassa 30,2 min 18,5 % Purkuajan kasvu 11,8 min 14,4 %

34 Millaiset kuljettajaerot todella ovat identtisissä olosuhteissa?? Tutkimustyökaluna Ponsse ajokonepeli Korjuukohde, ajonopeudet, kuormaimen nopeudet sekä kuormataakan käsittelyajat olivat samat kaikille kuljettajille Erot syntyivät pelkästään kuormanajotapojen eroista

35 Alustavia tuloksia - ajokonepeli Kokonaisajomäärät leimikolla: Erot vaihteluvälillä: 20,1 % (ero pienimpään arvoon) 1680 metriä Vrt. Taivaljärvi case: Ero toteutuneen ja laskennallisen optimin välillä: 16,6 % metriä Huom! Tutkijasuoritteessa käytettiin soveltuvin osin ajomäärää minimoivaa ajotekniikkaa, jossa kuormausajon aikana peruuttaen kuormattiin vähemmistöpuutavaralajia pohjalle ja ajosuunnan vaihdon jälkeen enemmistöä päälle.

36 Alustavia tuloksia Tarkasteluja kuormatasolla

37 Tuloksia Tarkasteluja kuormatasolla

38 Tuloksia Kuormaustapojen vaikutus tuottavuuteen Monilajikuorma Sekakuorma Kerroksittainen Pystysuuntainen

39 Päätelmiä ajokonetutkimuksesta Tarkasta PTL-sijaintitiedoista ja suunnitteluun vapaasti varatusta ajasta huolimatta erot suoritteiden välillä olivat suuria Laaja kirjo erilaisia ajo- ja kuormaustapoja kuljettajien välillä Ajomäärää minimoivan ajotavan käyttöönotto järkevää usean puutavaralajin harvennuskohteilla, mutta vaatii opastusta

40 Kuljettajaa opastavien järjestelmien hyötyjä puunkorjuussa Logging Map karttaopaste helpottaa ajourien suunnittelua ja reittiopastus kulkukelpoisuuskartan tukemana tehostaa metsäkuljetusta Hakkuun ja erityisesti metsäkuljetuksen tuottavuuden kasvu, Työturvallisuuden paraneminen, Enemmän aikaa tuottavaan työhön, Parantaa kokemattomien kuljettajien, mutta myös kokeneiden työsuoritusta

41 Hankkeessa mukana: Ponsse Oyj Metsä Group Oyj Metsähallitus Motoajo Oy Creanex Oy Ammattiopisto Valtimo

42

43 Kiitoksia mielenkiinnosta!