Infra-teknologiaohjelman päätösseminaari Helsinki 2.3.2006 Automatisoitu tietyömaa unta vai liiketoimintaa? Rauno Heikkilä, Mika Jaakkola Oulun yliopisto, Rakentamisteknologian tutkimusryhmä
Sisältö Johdanto Käyttökokemuksia tietyömaan automaatiosta Seuraavat haasteet Yhteenveto
Johdanto Kilpailukykyisen liiketoiminnan (business operations, activities, excellence) tunnusmerkkejä Toimintaprosessi hallitaan hyvin Toiminta tehokasta taloudellinen tulos hyvä Lopputuotteiden laatu korkea Onko automaatio tietyömaalla liiketoimintaa? 1) Onko käytössä? 2) Onko havaittu hyötyjä? 3) Onko edelleen käytössä? 4) Onko aikomus kehittää edelleen?
IT ja automaatio? Informaatioteknologia IT = informaation synnyttämiseen mittaustekniikat käsittelyyn mittaustulosten käsittelytekniikat jalostamiseen suunnittelu- ja mallinnustekniikat siirtämiseen tiedonsiirtotekniikat hyödyntämiseen ohjaustekniikat tarvittavia menetelmiä ja tekniikoita Automaatio Soft Robotics
Johdanto IT ja automaatio rakentamisprosessiin työprosessi: digitaalinen, kolmiulotteinen (), mallipohjainen, mekanisoitu, automatisoitu LÄHTÖTIETOJEN HANKINTA TUOTE- SUUNNITTELU RAKENTAMISEN OHJAUS TUOTE- TARKASTUS TOIMIVUUS- MITTAUKSET LUOVUTUS- MITTAUKSET LÄHTÖTIETO- MALLI TUOTEMALLI TOTEUTUS- MALLI TOTEUTUMA- MALLI YLLÄPITOMALLI JÄÄNNÖSARVO- MALLI mallinjalostusprosessi: alussa luotua mallia jalostetaan läpi toimintaprosessin
Tuotemallintamisen ja rakentamisautomaation nykytilanne Maa- ja vesirakentaminen Lähtötietoja mitataan ilmasta 3D-laserkeilaamalla, 3Dajoneuvolaserkeilaus ja -maatutka vielä kokeiluvaiheessa Suunnittelu TB-siltoja lukuunottamatta 3D-mallintamalla, ohjelmistoja kehitetään automaation suuntaan Työkoneiden automaattinen 3D-ohjaus yleistä (Eurooppa), järjestelmät kehittyvät edelleen voimakkaasti Toteutumatietoja mitataan jo jonkin verran 3Dlaserkeilaamalla ja 3D-maatutkalla Talonrakentaminen lähtötietojen mittaus työmaalta vähäistä rakennus-, rakenne- ja LVI-suunnittelu siirtymässä 3Dmallintamiseen IFC-tiedonsiirto kehitys- ja käyttöönottovaiheessa Työmaan automaatiokehitys toistaiseksi vähäistä
Automaatio tietyömaalla - Ruotsi 30.6.2005 suuri pääurakoitsija: Uppsala-Medeheby, 38 km moottoritietä (yhteensä 78 km), 67 siltaa, 140 M työmaalla 52 kpl 3D-ohjattua (RTK-GPS) työkoneiden (kaivukoneet, tiehöylät, tiivistyskoneet) ohjausjärjestelmää käytössä Koneohjausmallit poikkeuksellisesti paperisuunnitelmista (15 v. vanhat) mallintamalla (vaati 6 hlötyövuotta) pääurakoitsijalla noin 80 kpl 3Dkoneohjausjärjestelmää, Mikrofyn+Unmask, ei grafiikkaa
Automaatio tietyömaalla - Ruotsi Toimiva huolto ja tekninen tuki oleellista (VV/Mr. Wai-Lok Lam) Järjestelmät työmaan sisällä saman merkkisiä Ruotsissa MVRurakoiden saaminen ilman 3D-koneohjausta epätodennäköistä
Automaatio tietyömaalla pääurakoitsija Norja Tunneliporaus (10 järjestelmää) Merenpohjan ruoppaus (3 järjestelmää) Puskutraktori (8-10 järjestelmää) Tiehöylä (3 järjestelmää) Kaivukone (40-50 järjestelmää)
Automaatio tietyömaalla - pääurakoitsija Norja Käytössä jo 6 vuotta (Anmask), 3D-järjestelmiin kokonaisvaltaisesti Lähes kaikki maarakennustyöt tehdään 3D-järjestelmillä Kaikki kuljettajat tahtovat 3Djärjestelmän Parantanut tuottavuutta merkittävästi Nopeus lisääntyy, virheet jäävät pois
Automaatio tunnelirakentamisessa - pääurakoitsija Norja Käytössä porausjumbot (Atlas Copco), Control System (Bewer), Novapoint (Vianova) Tunnelin 3D-tuotemalli suoraan porausjumbon ohjaukseen Porausjumbossa laserskannaus Toteutuman laserkeilaustulosten vertailu 3D-malliin
Automaatio vesirakentamisessa - pääurakoitsija Norja Kaikkia merialuksia ohjataan GPS:n ja 3D-mallien avulla Prolecin (UK) 3D- koneohjausjärjestelm rjestelmät käytössä ruoppauksessa ja paalutuksessa Merenpohjan reaaliaikainen mallinnus mittauksiin perustuen, graafinen näyttö kuljettajalle Hyödyt maksaneet kehityskustannukset moninkertaisesti takaisin
Automaatio tietyömaalla - Hollanti Havaintoja kahdelta työmaalta 9/2005, ei enää lainkaan mittapaalutuksia Urakoitsijalla Trimblen Terramodelohjelmisto + 3Dtyökoneiden ohjausjärjestelmät RTK/GPS- ja takymetripaikannus Hollannissa laajasti käytössä työkoneiden ohjauksessa Myös tilaajan valvonta jo täysin GPS-laitteiden varassa
Automaatio tietyömaalla - Hollanti Maasto tasaista, rakennustyö sinänsä yksinkertaista, toleranssit kuivatussyistä tiukkoja Tiensuunnittelu ja koneohjausmallinnus vielä erillään (eri suunnittelijat, eri ohjelmistot) toisistaan Tiensuunnitteluohjelmat (MOSS, UK) vielä kehittymättömiä? Ohjausjärjestelmissä graafiset käyttöliittymät
Automaatio tietyömaalla - Puola pääurakoitsija N sekä yhteistyössä SBG (Svensk Byggnadsgeodesi Ab) Tähän asti maailman suurin 3Dkoneohjausjärjestelmäkauppa (12/2005): 50 kpl Georog TM 10 kpl GeoPad TM n kpl Geo TM softwares Tietyömaa: A1 Gdansk- Warsaw Motorway Construction Project, 570 M$
Suomalaisia automaatioyrityksiä maailman kartalla Terrasolid Oy, laserkeilauksen analyysi ja mallinnus, 3Dkadunsuunnittelu, integraatio 3D-suunnittelusta 3D-mittauksiin ja - koneohjaukseen Roadscanners Oy, teiden ja siltojen maatutkaus, analyysi, mallinnus, korjaussuunnittelu Tekla Oyj, rakenteiden 3D-mallinnus (Structures, Viewer, 4D PM, 5D), väylien 3D-mallinnus (Xstreet), 3D-infratietokannat (Xcity, Xenergy, ) Vianova Systems Finland Oy, väylien 3D-mallinnus (Novapoint), Civil Construction, WSP SuunnitteluKORTES, 3D-sillansuunnittelu, 3Drakennesuunnittelu Axiomatic Technologies Oy, 3D-koneohjausjärjestelmät Novatron Oy, 3D-koneohjausjärjestelmät Roadsys Oy, 3D-koneohjausjärjestelmät (Robot grader, LandXML) Tieliikelaitos, pääurakoitsijan automaation kokonaisjärjestelmä Andament Oy, automaatio rakenteen parantamisen prosesseissa Rapal Oy, infrarakenteiden kustannusarviointimenetelmät ja ohjelmistot
Seuraavat haasteet Maa- ja vesirakentamisessa Maaperämallin ja olemassaolevien rakenteiden geometrian ja ominaisuuksien sähköinen 3D-mittaus TB-siltojen 3D-mallintamisen kehittäminen Työkoneiden 3D-ohjauksen käyttöönotto Suomessa Toteutumamallien 3D-mittauksen kehittäminen ja hyödyntämisen aloittaminen Toimivuussuureiden mittauksien ja analysoinnin kehittäminen Talonrakentamisessa 3D-lähtötietojen mittausten kehittäminen ja siirtäminen tuotesuunnittelun lähtötiedoiksi Tuotesuunnittelumenetelmien edelleen kehittäminen Työmaa-automaation kehittäminen ja käyttöönottaminen 3D-toteutumamittausten kehittäminen ja hyödyntämisen aloittaminen
Seuraavat haasteet Tutkimuksessa rakentamisautomaation kokonaistoimintaprosessin, erityisesti rakenteen parantamisessa, kehittäminen täsmäkehitysprojekteilla työtestauksineen Suomessa aktiivisen kansainvälisen tutkimusyhteistyön aloittaminen (UC Berkeley, UC Davis, NIST, NCSU), suomalaisen teknologian kokeilut ulkomailla (erityisesti USA mielenkiintoinen mahdollisuus) Tuotekehityksessä tutkimus- ja yritysyhteistyöllä suomalaisen automaatioteknologian kilpailukyvyn ja vientimahdollisuuksien lisääminen keskeistä integraatio avoimeen (LandXML, IFC) kokonaistoimintaprosessiin Opetuksessa uuden teknologian korkeakoulutuksen kehittäminen (TKK, OY, USA) luo kestävällä tavalla kansainvälistä kilpailukykyä suomalaiselle teollisuudelle
Suomen eteneminen automaatiossa (houkuttelemalla vai) pakottamalla? Vrt. Ruotsi, Norja, Hollanti, Puola, : tilaajan rooli automaation käyttöönotossa ollut keskeinen Toimeenpanoehdotuksia: 1) Tiehallinto edellyttää vuodesta 2007 lähtien kaikissa suurehkoissa uudisväylärakentamiskohteissa työkoneiden 3Dohjausjärjestelmien käyttöä 2) Tiehallinto edellyttää vuodesta 2008 lähtien kaikissa rakenteenparantamiskohteissa työkoneiden 3Dohjausjärjestelmien käyttöä 3) Tiehallinto ja Ratahallintokeskus edellyttävät vuodesta 2007 lähtien 5D-sillansuunnittelumenetelmien käyttöä kaikissa uudissiltakohteissaan 4) Tiehallinto ja Ratahallintokeskus edellyttävät vuodesta 2008 lähtien 5D-sillansuunnittelumenetelmien käyttöä kaikissa korjausrakentamiskohteissaan 5) Tiehallinto, Ratahallintokeskus ja kaupungit edellyttävät
Yhteenveto Automaatio laajassa käytössä (Eurooppa, paitsi Suomi!) tienrakentamisen liiketoiminnassa, jossa osoittautunut erittäin hyödylliseksi ja tulokselliseksi Rakentamisen tiedot hallittavissa, järjestettävissä ja optimoitavissa vain 3D-geometrian avulla, henkilöstön sitominen 3D-toimintatapaan oleellista Jatkossa mittaukset jalostavat yhä enemmän tietoa suunnittelun lähtötiedoiksi Tuotemallintaminen kehittyy edelleen, yhä enemmän huomiota suunnittelumenetelmien kehittämiseen Työkoneiden 3D-ohjaustekniikat kehittyvät voimakkaasti, urakoitsijat investoivat jo uusimpiin generaatioihin Suomalaisilla erinomaiset mahdollisuudet hyödyntää uutta teknologiaa ennakkoluulottomasti myös vientitoiminnassa
Kiitos mielenkiinnosta! RAKENTAMISTEKNOLOGIAN TUTKIMUSRYHMÄ