Datorstyrning av entreprenadmaskiner

Med begreppet ”maskinstyrning” av entreprenadmaskiner syftas ofta på digital styrning alternativt guidning och övervakning – av maskinellt arbete. Förutom dator, skärm och digital information t ex en terrängmodell används positioneringsteknik GPS eller GNNS.


Denna artikel innehåller flera filmer i syfte att exemplifiera det som beskrivs i texten. Filmerna är bl.a. framtagna av leverantörer. Vissa filmerna är reklamfilmer.  Byggipedia förespråkar inte någon särskild leverantör. Filmerna är bara exempel!


Digital maskinstyrning blir allt vanligare inom anläggningsbranschen och önskemål från branschen är att elever i yrkesutbildningen får utbildning i att hantera den digitala tekniken.

Entreprenadmaskiner, bl.a. grävmaskiner, är då utrustade med dator och programvara. Det behövs också koordinater och kommunikation helst med lokal mätstation för att övervaka och styra arbetet med god precision.

Några fördelar med denna typ av maskinstyrning är
⦁ god precision i arbetet
⦁ särskild utsättning behöver inte alltid göras
⦁ övervakning och guidning av arbetet via datorskärm

När digital maskinstyrning tillämpas och digital filer (terrängmodeller) tagits fram med exakta mått, vinklar och koordinater för arbetet samt en basstation finns på plats kan maskinen arbeta relativt självständigt.

Digital maskinstyrning kan ske både i 2D och 3D.

Analog teknik i samverkan med den digital tekniken

Digital styrning av entreprenadmaskiner innebär att analoga och digitala system samverkar. Det digital i processen handlar främst om överföring av information mellan systemets olika delar. I automatiska processer utförs ofta tungt arbete – detta arbete är mekaniskt och analogt.

När digital styrsystem används är det digitala tekniken och signalsystemen  som hanterar data, visualiserar arbetet på skärm och möjliggöra kommunikation mellan olika delar i systemet.

Vad är digitalt?

Digital maskinstyrning av en grävmaskin behöver följande enheter:

  • en datorenhet med processorn som processar digital data t ex från en digital fil (terrängmodell) som laddas upp
  • en digital skärm som visualiserar och möjliggör för övervakning  (visualisering) av arbetet samt indata,

Indata och olika inställningar för maskinen, verktyget och arbetet kan maskinföraren till viss del själv göra via datorn. Via datorn kan arbetet och skopa justeras i höjdled samt tvärfall och längsfall.

Exempel på navigering av grävmaskin med skärm:

Vad är analogt?

Analoga processer och tekniker i en grävmaskin kan vara mekaniskt arbete och kraftöverföring, motorer, elekticitet, laser, sensorer.
Framförande av maskinen och det arbetet som maskinen utför är analogt:

  • En motor (ofta förbränningsmotor) driver maskinen.
  • Mekaniska och hyrauliska principer används för arbete och kraftöverföring.

Analoga signaler används för sensorer, mätning/laser och kommunikation med mätstation. Omvandling mellan analoga och digital signaler sker.

Radiosignaler som används för att skicka korrektionsdata från basstation till entreprenadmaskinen är analoga.

Vad är digitalisering?

Positioneringsteknik

För att med automatik lägesbestämma (positionera) exakt var arbetet ska utföras är det nödvändigt att maskinen/datorn kommunicerar med satelliter eller en lokal mätstation (basstation) som i sin tur är exakt lägesbestämd. Även höjder kan bestämmas och mätas under arbetet, dvs. schaktningsdjupet.

Mätnoggrannhet kan uppgå till ett par millimeter men eftersom jordytan är sfärisk (rund) då krävs lokala korrigeringar av positionerna som satelliterna ger. Lantmäteriet och Sveriges kommuner har skapat ett nät av lokala mätpunkter med könda positioner som kan användas för att upprätta en lokal basstation.

Satellitpositionering sker via GPS (amerikansk system) eller GNSS, (Glocalnass, som ger högre precision i Europa/Sverige). Positionen som satelliterna ska en ge kan påverkas av olika faktorer som medför avvikelser t.ex:

  • Atmosfäriska störningar
  • Nedslitning av skäret
  • GPS-mottagares är inte placerad i samma position som skopan.

För att justera skopans och GPS-ens olika positioner finns sensorer placerade på maskinens olika delar. Med hjälp av en algoritm beräkna skopans faktiska position.

Framtida automation inom anläggningsbranschen

Idag används de digital styrsystemet främst som ett stöd för maskinföraren. Helt självgående (autonoma) entreprenadmaskiner kan komma att användas i branschen (i Sverige) redan inom några år.

Helt autonoma entreprenadmaskiner finns utvecklade i USA. De söljs där främst i syfte att komplettera yrkesföraren så att man klarar av större jobb på kortare tid.

Befarade risker med att låta entreprenadmaskiner operera självständigt är framförallt säkerhetsrisker.  Det troliga är att autonoma maskiner i första hand kommer att användas som ett komplement och att  de maskinförare som verkar på en på arbetsplats kommer att vara på plats under tiden maskinen är igång och arbetar.


Vad är automation ?

Automation innebär att olika komponenter samordnas för att styra ett arbete utan att en människa behövs för att övervaka styrsystemet. I branschen finns många arbeten som är automatiserade men det är ännu så länge alltid någon som hanterar utrustningen och övervaka alternativt styr arbetet, t ex med en handenhet, dator eller joystick.


Autonoma maskiner finns redan – så här kan det se ut när de jobbar:

Kommer nya yrkesroller att utvecklas?

Ny teknologi och digitalisering är inte alltid något som blir enklare eller billigare men det kan föra med sig en omfördelning av arbetet. redan idag ser man att det kommer nya yrkesroller på tjänstemannasidan i branschen.

Yrkesarbetarnas kompetens- och arbetsbeskrivningar kan komma att uppdateras med anledning av ny teknologi. Digitaliseringen generellt innebär att flera yrkesgrupper kan komma att använda olika digitala program för informationshantering i arbetet och det visar sig då snarast ställa allt högre krav på att analoga kunskaper finns.

Vad är digital kompetens?

Det tycks vara anläggningsmaskinförarna som blir först ut att lära känna den nya tekniken som automation bygger på. Därför förespråkar branschen att detta bör ingå i yrkesutbildningen av maskinförare.

Även andra som arbetar med tunga, monotona, svåråtkomliga och farliga arbeten kan komma att behöva ökad teknologisk kompetens i framtiden.  Samtidigt kommer det att vara minst lika viktigt att en maskinförare har analoga kunskaper för yrket. För anläggningsmaskinförare kan det vara mätteknik, ritningsläsning, säkerhet, jordarter.

Att på plats kunna göra egna bedömningar, upptäcka fel och risker är viktigt.

  • Även om tekniken fungerar så är det inte säkert att all data, input och inställningar som görs är korrekta.
  • Markens förutsättningar kan snabbt förändras t.ex. vid regn.

Digital kompetens för en anläggningsmaskinförare är bl.a:

  • goda grundläggande yrkeskunskaper
  • ritningsläsning
  • mätning, utsättning, positionering
  • hantera terrängmodeller och datorenhet

Flera instruktionsfilmer och exempel finns som visar hur maskinstyrning fungerar finns på YouTube, bl.a. från Leica.  Maksinstyrningsprogrammen kan se olika ut beroende på leverantör och program men principen är samma.

Maskinförare eller operatör

Definitionsmässigt skulle rollen som maskinförare kunna utvecklas till maskinoperatör som som instället för att manövrera en maskin i framtiden färmst programmerar, och övervkara en eller flrea maskinen.

Markundersökningsteknikerna och projektering av anläggningsmodeller kan också komma att utvecklas och bli mer precisa och därmed möjliggöra att data som används för maskinstyrning också blir exaktare. Det kan innebär att automationen i branschen också kommer att utvecklas.

Källor och länkar

Wikipedia

GPS och satellitpositionering (Lantmäteriet)

Scanlaser academy (Leica/YouTube)

https://byggipedia.se/arbete-med-anlaggningsmaskiner/

https://byggipedia.se/anlaggningsarbete/