Kuljettajan

opastusjärjestelmästäkö lisää

tuottavuutta puunkorjuuseen?

Kari Väätäinen, Sami Lamminen, Jari Ala-

Ilomäki, Matti Sirén ja Antti Asikainen

Kannattavat metsänkäsittelyn menetelmät –seminaari

13.6.2013 Lahti

Esityksen sisältö

Missä mennään maailmalla?

Opastukselle tarve koneellisessa

puunkorjuussa

EffFibre ohjelmahankkeen tuloksia

– Logging Map – tarkka maastomalli

hakkuutyön tukena

– Kohti tehokkaampaa metsäkuljetusta

– Kulkukelpoisuuskartta hakkuukoneen CAN-

väylältä metsäkuljetuksen tueksi

Maantieliikenne

Navigaattorit vakiona

autoissa

Reitinopastuksen

lisäksi tullut paikka- ja

aikasidonnaista

opastusta

(liikennetietoja)

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?

Googlen tietokoneohjattu auto

Lupa ajaa liikenteessä

Nevadassa

Jo 0,5 milj. km ilman kolareita

Autojen katoille on asennettu

laseretäisyysmittari, joka

tuottaa yksityiskohtaisen 3D-

kartan ympäristöstä.

Lisäksi videokameroita ja tutkia

Maantieliikenne

Navigointi- ja reittisovellukset

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)

10…35 %

kustannussäästöjä menetelmän käyttöönotosta alkuperäiseen tilanteeseen verrattuna

Onko järjestelmille tarvetta

puunkorjuussa?

Keskimäärin kokenut kuljettaja 2,5 kertaa kokematonta tuottavampi

Oppimisaika ksm. 15,6 kk (3 - 60 kk)

Puunkorjuuyrittäjien mielipiteet heitä koskettavista ongelmakohdista koneellisen puunkorjuun tehokkaassa

ja laadukkaassa toteuttamisessa. (Ylimäki ym. 2012;

http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2012/mwp224.pdf)

Onko järjestelmille tarvetta

puunkorjuussa? Opastuksen tarve lähikuljetuksessa eri vastaajaryhmillä, kymmenen tarpeellisinta kohtaa.

Vastaajaryhmien keskiarvot. (Ylimäki ym. 2012;

http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2012/mwp224.pdf)

Tutkimus- ja kehitystyön tuloksia

EffFibre hankkeessa

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

Uran sivukaltevuus:

α

α ≤ 10°,

10° ~15%

β

β=?

Kuormatraktorin

liikkuvuusrajoitteet

α ≤ 20°,

20° ~35% α

Rinteen

nousukyky: -Moottorin teho

-Pyörien luisto

-Kaatumisvaara

-Reunapuiden vahingoittuminen

Ajouran mutka rinteessä: -Kaatumisvaara;

Kuorman painopiste tyhjän päällä!

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

22.3.2011 13

Marraskuun demokohteet Kohde 1

Kohde 2

Marraskuun demokohteet

Kohde 1 Kohde 2

22.3.2011 15

Demonstraatiot Rautavaaralla tammikuussa

22.3.2011 16

22.3.2011 17

. Image: Metla/Jari Ala-Ilomäki

. Kuvat: Metla/Jari Ala-Ilomäki

Kohde 1

Puustotietoa

20

Pohjapinta-ala Tarvittava harvennusvoimakkuus

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

Kulkukelpoisuuskartta - tutkimukset

19.6.2013 23

Kulkukelpoisuuden määritys kuormatraktorille - pääperiaatteet

Hakkuukoneen kulkuvastus mitataan koneen CAN-

väylätiedosta, 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

Maaperän leikkauslujuuden ja ajouran muodostumisen

yhtäläisyys - maastotestit

Kulkukelpoisuuden määritys testiradalla

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

• 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

Kulkukelpoisuuskartan hyödynnettävyys

# # # #

Opastusta metsäkuljetuksen

tehostamiseksi

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…

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?

Opastusta metsäkuljetuksen

tehostamiseksi

19.6.2013 30

Puutavaralajien jakautuminen esimerkkileimikolla

19.6.2013 31

1. kuorma 2. kuorma

3. kuorma 4. kuorma

Toteutuneet kuormanajot ensimmäisellä ajouralenkillä – kokenut kuormatraktorin kuljettaja

32

2. kuorma

1. kuorma

4. kuorma

3. kuorma

Kuormausajon määrää minimoiva ajotekniikka (laskennallinen, kuljettajalta mitatuilla ajanmenekeillä laskettu). Periaate: sekakuormia perustasoa enemmän, peruuttaessa vähemmistöpuulajeja kyytiin, kuitenkin kerroksittain)

B. A.

D. C.

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 %

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

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 %

– 1 500 metriä

Huom! Tutkijasuoritteessa käytettiin soveltuvin osin ajomäärää minimoivaa

ajotekniikkaa, jossa kuormausajon aikana peruuttaen kuormattiin

vähemmistöpuutavaralajia pohjalle ja ajosuunnan vaihdon jälkeen enemmistöä

päälle.

Alustavia tuloksia

Tarkasteluja kuormatasolla

Tuloksia

Tarkasteluja kuormatasolla

Tuloksia

Monilajikuorma Sekakuorma Kerroksittainen Pystysuuntainen

Kuormaustapojen vaikutus tuottavuuteen

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

Päätelmiä ajokonetutkimuksesta

19.6.2013 40

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

Kuljettajaa opastavien järjestelmien hyötyjä puunkorjuussa

Hankkeessa mukana:

Ponsse Oyj

Metsä Group Oyj

Metsähallitus

Motoajo Oy

Creanex Oy

Ammattiopisto Valtimo

Kiitoksia mielenkiinnosta!