Foto: L5 Navigation
Tekst
Lars Holm
Publisert
12.01.2022

Maskinstyringsteknologi: På vei mot robotproduserte infrastrukturprosjekt

I dag er 3D maskinstyring helt vanlig i forbindelse med veibygging i Norge. Teknologien byr imidlertid på mer i fremtiden.

Stadig sjeldnere ser vi folk med kikkerter, sprayboks og markørpinner i vegprosjekter. Forklaringen er at de i stor grad er byttet ut med instrumentering og datavisualisering på en skjerm inne i maskinen. Maskinstyring har foregått lenge, fra en sped 1D-start som registrerte høyde, til at en i dag gjør forsøk på å putte BIM inn i maskinstyringsprogramvaren for å gi maskinfører bedre informasjon.

– På bulldoser og veihøvel anvender man hydraulisk automatikk for å korrigere for høyder og tverrfall basert på informasjon fra en datamodell, sier Rolf Michaelsen, Daglig leder i L5 International AS.

– For gravemaskiner finnes det halvautomatiske systemer som assisterer maskinfører for å kunne grave og planere hurtigere til rett nivå og fasong. 3D maskinstyring gir entreprenøren mulighet til å produsere raskere til rett nivå mens maskinen er på plass. Dette gjør at landmåleren kan bruke tid til å kontrollere i stedet for å korrigere. Dataflyt fra prosjekterende til maskin er en utfordring som krever litt ‘håndspåleggelse’ av landmåler. På denne måten har landmålerens rolle endret seg en god del. Volumberegning og masseforflytting er fakturagrunnlaget til entreprenøren. 3D Maskinstyring kan derfor gi både byggherre og entreprenør bedre kontroll.

Samfunnsøkonomi

Maskinstyring i forbindelse med vegbygging kan ha stor samfunnsøkonomisk betydning.

Foto: Privat

– Et vegprosjekt kan starte med utsprengning ved hjelp av 3D maskinkontroll på borerigg, forteller Michaelsen.

– På denne måten kan man sprenge ned til rett nivå. Dermed får aktørene bedre kontroll med sikkerhet, volum og nivåer. Korrekt utlasting med gravemaskin og hjullaster til rett nivå, bulldoser flytter og legger deretter ut masser til rett nivå. Alle lag kan kontrolleres og evalueres før man legger neste lag. Til slutt kommer veihøvel, vals og asfaltutlegger som da skal legge ut de mest kostbare lagene. Er det da feil i bunnen så må man kompensere med de dyreste massene i toppen. Her vil byggherre og entreprenør sammen kunne evaluere dette lag for lag. Maskinstyring bidrar til at alle nivåer er lagt ut og komprimert korrekt, slik at man slipper å justere for ujevnheter i de øverste lagene. Bedre kvaliteten i hvert lag fører til redusert vedlikeholdsbehov og levealder for vegen. En hump gir rekyl fra trafikk ned i vegkroppen som ikke bare ødelegger asfaltlaget, men også massene under. I tillegg er stående vann i en hump et stort problem både for trafikksikkerhet og fordi frostskader fra stående vann hurtig gir skader på asfaltdekket som er det absolutt dyreste laget i vegkroppen.

Et stykke igjen til full autonomitet

Det er gruveindustrien som har kommet lengst når det gjelder kombinasjon av maskinstyring, flåtestyring og førerløse lastebiler. Dette er imidlertid ikke like enkelt i åpne anleggsområder.

Foto: L5 Navigation

– I gruver er lastemaskinene stasjonære i lange perioder, og lastebilene kan sendes automatisk frem til denne posisjonen, sier Michaelsen.

– Dette kan være enkelt og kan også øke sikkerheten i en inngjerdet gruve med svært få mennesker på bakken. Her er kollisjonsbeskyttelse også en viktig bidragsyter. Fjernstyring av gravemaskiner er i dag også mulig, og det finnes flere eksempler på dette, men full automatisering med førerløse gravere er ikke enkelt. Situasjonen i et åpent anlegg i dagen er imidlertid ganske annerledes, her vil det ta svært lang tid før vi kan forvente full autonomitet.

Fra modell til maskin

– De fleste av samtidens systemer klarer å hente inn IFC-modeller, og klarer å bruke det, sier Karsten Haukås, Daglig leder i Forcit Consulting AS.

–Hovedutfordringen er informasjon ut i modellen, hva trenger operatørene å ha der? Når en skal ha oversikt over et komplekst anlegg kan det bli vel mange parametere å forholde seg til. Med maksimal autonomitet kan en for eksempel tenke seg at en operatør styrer flere maskiner inne et gitt område. Dette kan være vals, lastetruck, bulldozer, veghøvel, eller en stor gravemaskin som laster stein i en skjæring.

Digitalt lag på virkeligheten

Autonomitet kan altså graderes, som semiautonomt og autonomt. Et nytt nivå her er Augmented Reality, AR, på norsk Utvidet Virkelighet, som kort fortalt er at en legger digitale elementer til en livevisning, som fortsatt er teknologi som er under utvikling.

Foto: Privat

– Dette er selvsagt helt avhengig av at en klarer å skape gode digitale 3D-modeller av hele prosjekt og at en klarer å distribuere data frem og tilbake mellom maskiner og servere, sier Haukås.

– Dette krever også live kamera i maskinene med heads-up display, dette er nå i testfaser hos utviklerne.

Viktige sikkerhetsutfordringer

Selvkjørende maskiner som i en utvidet virkelighet selvstendig jobber frem store infrastrukturprosjekt trenger ikke være veldig langt inn i fremtiden med dagens fart på teknologisk utvikling, men det finnes også sikkerhetsaspekter ved dette.

– Myndighetene er et spørsmål, hvilke krav vil de stille? Det finnes maskiner som kan gå helt autonomt i dag, men hvilke regler som gjelder ute på prosjekter er uklart. Maskinleverandørene tenker å jobbe med holistiske bilder av hele byggeplasser der menneskegjenkjenning og identifisering av risikoområder er integrert i styringssystemene. For en ting er helt klart: på lange infrastrukturprosjekt vil mennesker alltid være i nærheten, og der ligger nok den største utfordringen i fremtiden. Full robotisering i et anlegg vil kreve fullstendig kollisjonsbeskyttelse maskin til maskin og mellom menneske og maskin, samt at området er fullstendig inngjerdet og beskyttet fra annen trafikk, mennesker og dyr, avslutter Haukås.

Hold deg oppdatert med nyhetsbrev fra Samferdsel & Infrastruktur