Automaatioteknologia 3D-lähtötiedot 3D-suunnittelu- 3D-työkoneohjaus- 3d-tarkemittaukset

3D-Road projekti Oulun tiepiirin pilottihanke: Vt 4 parantaminen Haurukylän kohdalla (levennys+rp) Infra2010 -pilottihanke: Tiehallinto / Oulun Yliopisto Automaatioteknologia 3D-lähtötiedot 3D-suunnittelu- 3D-työkoneohjaus- 3d-tarkemittaukset

3D-Road projekti 2 3D-ROAD projekti Tavoitteet 3D-tietomalleja ja automaatiota hyödyntävän kokonaistoimintaprosessin kehittäminen tieväylien rakenteen parantamiseen todellisen RP-rakentamishankkeen kokonaisvaltainen läpivienti edistyksellisintä automaatioteknologiaa käyttäen tilaajan osavaihekohtaisten vaatimusten kehittäminen automaation ja uuden teknologian käyttöönoton nopeuttamiseksi yritysten automaatioteknologian kehittämisen ja käyttöönoton tehostaminen ja nopeuttaminen rakentamisen automaation tiivin tutkimusyhteistyön aloittaminen University of Californian kanssa Pilotti toteutetaan todellisen tien rakenteenparantamishankkeen vt4 Haurukylä - Haarasilta yhteydessä ja osana sitä vuosina 2007-2009. Lähtötietoja hankintiin 2006-2007, suunnitteluvaihe vuonna 2007 ja toteutusvaihe 2008-2009. Projekti alkoi 1.10.2006 ja päättyy 31.12.2009. "Tarkoituksena on, että suunnittelu, hankinta ja toteutusvaiheet toteutetaan normaalien kilpailutusmenettelyjen mukaisesti. Tarjouspyyntöasiakirjoihin sisällytetään suunnittelu- ja toteutusvaiheissa tehtävät kehittämisosiot ja/tai toimintatapavaatimukset."

3D-Road projekti 3 PILOTOINTI OSANA INFRA2010 OHJELMAA JA HANKKEITA PILOTTI 3: Suunnittelu- ja tuotantoprosessin testaaminen Automatisoitu hankevalmistelu Automatisoitu suunnittelu Automatisoitu hankinta Automatisoitu - työmaa Tuotemallit Tietomallit Tuotemallit Tuotemallit Tuotemallit Tietomallit Tietomallit Tietomallit Automatisoitu ylläpito ja hoito 3D-tietomalleja ja automaatiota hyödyntävän kokonaistoimintaprosessin kehittäminen tieväylien rakenteen parantamiseen - CASE VT4-Haurukylä- Haaransilta (3D-ROAD) RAKENTAMISTEKNOLOGIAN TUTKIMUSRYHMÄ

5.11.2008 / Ari Kuotesaho 3D-Road projekti 3D-ROAD projekti Vt4 Haurukylä Haaransilta, 12,5 km vt 4 väistötila, sivusuunnan tulppa tien leventäminen, rakenteen parantaminen, uudelleen päällystys, uudet kaiteet, laitesiirrot kevyen liikenteen alikulku väistötila sivusuunnan tulppa valaistuksen saneeraus uusi valaistus sivusuunnan tulppa ohituskaistapari? keskikaiteineen, yksityistiejärjestelyt 4

3D-Road projekti 5 3D-ROAD projekti lähtötietojen mittaus kaikki aiemmin tehdyt perinteiset + tuore tieanalyysi tarkkavaaittu runkoverkko, toimintakoordinaatistona EUREF-FIN 3D-helikopterilaserkeilaus (VRS RTK-GNSS + tukiasema) + referenssimittaukset takymetrillä 3D-ajoneuvolaserkeilaus (ATS-takymetri, VRS- GPS) 3D-maatutkaus (VRS-GPS), rakennekerrosten tulkinta ja mallintaminen automaattisen päällystevauriomittausten tulosten hyödyntäminen referenssi- ja vertailumittauksia

3D-Road projekti 6 3D-ROAD projekti suunnittelu lähtökohtana annetut jatkuvat 3Dlähtötietomallit (maaperämalli, vanhan rakenteen malli nykytilanteesta) tilaaja teetti tiesuunnitelman (Xstreet) ---> hallinnollinen käsittely, tiealue rakennussuunnittelu ja koneohjausmallit toteutuksen yhteydessä (Novapoint 17.00 Road Professional) (ST-urakkamuoto) suunnittelu jatkuvina 3D-pintoina huomioiden rakentamisen vaatimukset rakennussuunnittelija tuottaa työkoneiden ohjaukseen viimeistellyt 3D-koneohjausmallit koneohjausmallien virheettömyyden ja tarkkuuden tarkistukset työmaalla urakoitsijan mittausvastuuhenkilöllä

3D-Road projekti 7 3D-ROAD projekti rakentamisen toteutus, tarjousvaihe 3d -työkoneohjausvaatimus: mm. maapohjan ja ojien leikkaustyöt, tien levennyksen leikkaustyöt, uusien rakennekerrosten levitys- ja tiivistystöissä, päällystystöissä (optio 1) 3d -työkoneohjausvaatimus: väh. kahdessa kaivukoneessa, yhdessä puskutraktorissa/pyöräkuormaajassa, yhdessä tiivistyskoneessa, yhdessä asfaltinlevittimessä (optio 1) urakoitsija sai optiona esittää myös oman mobiilin tms. työprosessin seuranta- ja ohjausjärjestelmän käyttöä (optio 2) urakoitsija mittaa valmiin ja lopullisen päällystetyn tiepinnan 3Dajoneuvolaserkeilausjärjestelmällä (optio 3) valmiiden rakennepinnan toteumamittaukset 2D- tai 3D-tutkalla (optio 4) tilaaja tarkemittasi ennen rakentamista v. 2006 rakennetun runkoverkon pistetiedot (lähtötieto rakennussuunnittelulle/rakentamiselle) 3 urakkatarjousta, kaikki tarjosivat kaikki optiot urakoitsija valinnassa laatu- ja hinta-arviointi valitulla urakoitsijalla 3d-työkoneohjausjärjestelmänä: Vision 3d

3D-Road projekti 8 Hankkeen ohjelmointivaihe (tilaaja) riittävä aika prosessin läpiviemiseen (lähtötiedot/suunnittelu/rakentaminen) päätös hankintamenettelystä riittävän ajoissa tien leventäminen + RP: laaditaan tiesuunnitelma ---> hallinnollinen käsittely ---> rakennussuunnitelma rakenteen parantaminen (RP): rakennussuunnitelma päätös urakkamuodosta riittävän ajoissa (myös automaation käyttö) tilaajan hankkima tieto / vastuut

3D-Road projekti 9 3D -lähtötietojen hankinta hankitut lähtötiedot pitäisi palvella koko prosessia tarkka runkoverkko (palvelee lähtötietoja, suunnittelua, rakentamista) X, Y, Z -maastomalli (esim. helikopteri-laserkeilaus levennys + RP -hankkeissa) huolellinen mittaussuunnitelma (mm. mittausajankohta, lentokorkeus, lentokerrat) referenssimittaukset takymetrillä (laaduntarkistus) täydennysmittaukset (kartoitusmittaukset) --> lopputuotteena kolmiuloitteinen malli suunn.alueesta + orto-kuvat (kuvien hyödyntäminen?) --> yksi toimija kokoaa em. lähtoaineiston --> sopii pitkiin linjahankkeisiin --> vaatii suhteellisen paljon täydennys- ja referenssimittauksia --> pilottihankkeessa saavutettiin riittävä tarkkuus rakennussuunnitteluun autolaserkeilaus (RP -hanke) X, Y, Z -pistepilvi tien yläpinnan osalta (päällyste+piennar) yhdistettävissä hankkeen maastomalliin --> saadaan uratiedot esim. päällystesuunnittelua varten --> ongelmana luiskat, maanalaiset rakenteet --> ongelmana z-tarkkuus

3D-Road projekti 10 3D -lähtötietojen hankinta 3D-maatutkaus nykyiset rakennekerrokset jatkuvina rakennepintoina pituus- ja poikkisuunnassa päällystepaksuus, teräsverkot, siirtymäkiilarakenteet, maalaatikot --> ongelmana luiskat --> jatkuva malli pitäisi saada suoraan X, Y, Z -formaattissa --> Z -tarkkuus? --> yhtenä ongelmana valtava tietomäärä (RP-hankkeet ovat yleensä pitkiä ns. linjahankkeita) --> hyvät lähtötiedot edellytys laadukkaalle 3d-suunnittelulle - 3dtyökoneohjausrakentamiselle --> lähtötiedot hankittava samaan aikaan --> yksi toimija kokoaa kaiken lähtötiedon ennen teknistä suunnittelua --> kehitystarpeet nimenomaan RP-hankkeissa --> lähtötiedot suhteessa hankkeen vaativuuteen ("nopea ja kustannustehokas menetelmä")

3D-Road projekti 11 Suunnitteluvaihe Tiensuunnittelu/Tiesuunnitelma: tilaajan vaatimukset 3d-suunnittelua varten tarjouspyyntöön lähtötietojen hankinta, kokoaminen ja analysointi tärkeää (oma vastuuhenkilö esim. mittausalalta) kaikkien hankittujen lähtötietojen kokoaminen yhdeksi "3D-suunnittelumalliksi"!! lähtötietojen dokumentointi ja analysointi tiesuunnittelun tarkkuustaso (julkisuus, aluevaraus) edellisen suunnitteluvaiheen tiedonsiirto jatkosuunnitteluun (siirtotiedostostandardi)

3D-Road projekti 12 Suunnitteluvaihe Rakennussuunnittelu/Rakennussuunnitelma: tilaajan vaatimukset 3d-työkoneohjausmalleja varten tarjouspyyntöön rakennussuunnittelu rakentamisen yhteydessä automaatiohankkeissa (ST, Suunnittele ja Toteuta) urakoitsijan ja suunnittelijan vuorovaikutus (aineiston käsittely, korjaukset, muutokset) vastuut (tiensuunnittelija vastaa rakennemallien oikeellisuudesta urakoitsijan suuntaan) varmistetaan rakennussuunnitelman oikea/riittävä tarkkuustaso lopputuotteena jatkuva 3D-rakennemalli rakennemallit rakenneosittain --> 3dtyökoneohjaus suunnittelija ei enää voi tarkastella väylää poikkileikkauksittain vaan pitää huolehtia myös rakennepintojen oikeellisuus ja jatkuvuus rakennemallien muokkaaminen <---> yhteys määrälaskentaan rakennussuunnittelijan rooli/vastuu!! (suunnitelman laatu tarkentuu, työmäärä kasvaa) suunnitteluohjelmistoista puuttuvat kehittyneet 3d-rakennemallin muokkaus- ja testaustoiminnot/laadunvarmistus/raportointi!! suunnitelma-aineiston siirto 3d- koneohjauslaitteisiin (tasapuolisuus, siirtotiedostot)

3D-Road projekti 13 Rakentaminen pilotissa runkoverkon tarkistus ennen rakentamista tilaajalla tarjouspyyntöasiakirjoihin yhtenäiset vaatimukset 3d-työkoneohjausrakentamiseen tarjouksessa vaadittava vähintään tukiasematiedot/laitteistot työkoneittain/sovellukset, kuvaus ST-prosessissa ja laadunvarmistusmenettelyt työkoneohjauksen kannalta nimetyt vastuuhenkilöt, henkilöstön koulutus mittausvastaavan rooli (Huom. mittaustöiden rooli!!!) häiriötilanteiden ennakointi (laadunvarmistusmenettelyt 3dtyökoneohjauksellekin) rakennussuunnittelu osa rakentamista (suunnittelijan / urakoitsijan vuoropuhelu) ST suunnittelijalla oltava myös näkemys käytännön työmenetelmistä ja toteutustavoista (Huom. suunnittelijan rooli!!!) suunnitelmatieto siirtynyt hyvin suunnittelujärjestelmästä työmaalle rakennepintamallin käytännön tiedostokoko enintään 3 Mt (= 500 m), siirretään työkonelaitteen USB- tiedonsiirtoportin kautta laitteen tallentimeen koneohjauslaitteiden tuki/päivitykset langattoman yhteyden kautta alalle yhtenäiset tiedonsiirtoformaatit (eri toimijoita)

3D-Road projekti 14 Rakentaminen satelliittipohjaisen paikannuksen ongelmat (maantieteellinen asema/satelliittien määrä, maasto-olosuhteet, häiriöt ---> tarkkuus heikkenee) rakentamisaikaisten muutoksien/lisäyksien käsittely (reaaliaikaisuus!!!?, reagointiaika, yhteys määrälaskentaan) 3d-työkonejärjestelmät (laite, sovellukset) vielä kehitysvaiheessa ---> miten tuki järjestetty työmaalle (tukiresurssit), kehitystyön jatkuvuus 3d-työkoneohjauslaitteiden tarketieto-/laatudokumenttien laatu työmaalla tärkeää koulutus, kuljettajien ammattitaito / koulutus (pätevyysvaatimukset?) työmaalla oltava 3d-työkoneohjausvastuuhenkilö toteutumamittaukset uusilla menetelmillä (esim. 3d-ajoneuvolaserkeilausjärjestelmällä, vt4: optio 3 tai 3d-maatutkalla, vt4: optio 4) ---> 3d-toteutumamallit lähtötiedoiksi kunnossapitoon

3D-Road projekti 15 Rakentaminen Hyödyt/haasteet reaaliaikainen laatuseuranta hyöty nimenomaan rutiininomaisissa toistuvissa työvaiheissa (työn nopeus, ei tähtäysmerkkejä) säästö mittaus- ja materiaalikustannuksissa (massansiirron optimointi/reaaliaikainen seuranta) työmaan 3d-koneohjausjärjestelmien yhteensovittaminen!!!! --> mahdollisuus tuotannonohjaukseen/työprosessin seuranta- ja ohjausjärjestelmän käyttöön pilottikohde: urakoitsija on tuonut työmaalle ns. ylimääräisiä 3dtyökoneohjausjärjestelmillä varustettuja työkoneita pilottikohde: koneiden kuljettajat tyytyväisiä 3d-työkoneohjaukseen rutiininomaisissa työtehtävissä

3D-Road projekti 16 Jatko urakka päättyy syksyllä 2009 urakoitsijalla/suunnittelijalla velvollisuus laatia/päivittää 3d-koneohjauksen seurantaraportti (sis. rakennussuunnittelun) rakentamisen aikana pidetään 3d-työkoneohjausseurantakokouksia (suunnittelijan ja rakentajan kokemukset, arviointia, analysointia) Oulun yliopisto seuraa ja dokumentoi pilottiprojektin aikana prosessia lähtötietomittauksista aina rakennusvaiheeseen asti laaditaan loppuraportti urakan päätyttyä suunnittelun aikana valmistunut 2 insinöörityötä tilaajan aktiivisuus tärkeässä asemassa automaation käyttöönotossa ja kehittymisessä pilotointi hyvä tapa edistää käyttöönottoa (pilottien rahoitus?) 3d-työkoneohjaus: tulee tuottamaan todellisia käytännön hyötyjä urakoitsijalle / tilaajalle