Metlan työraportteja 279

Kuljettajaa opastavat järjestelmät koneellisessa puunkorjuussa – kooste hankkeen avaintuloksista

Sivuja: 24

Tiivistelmä

Keinoja puunhankinnan tehostamiseksi on etsitty FiBic Oy:n koordinoimassa EffFibre -ohjelmahankkeessa. Ohjelmaan kuuluvassa Älykkäät kuljettajaa opastavat järjestelmät puunkorjuussa -hankkeessa on tutkittu kuljettajaa opastavia järjestelmiä ja niihin liittyviä teknologioita puunkorjuun kustannus- ja ympäristötehokkuuden parantamiseksi. Hanke jakautui kolmeen päätehtävään, jotka olivat a) Tarkkaan maastomalliin perustuva karttaopaste LoggingMap hakkuukoneenkuljettajan tukena, b) Korjuukohteen kulkukelpoisuuden määrittäminen hakkuukoneen CAN-väylätiedoista, ja c) Puutavaran metsäkuljetuksen tehokkaat kuljetustavat, opastustarpeet ja -mahdollisuudet.

Ensimmäisessä tehtävässä tavoitteena oli tutkia ja selvittää tarkkaan laserkeilaukseen perustuvien maasto- ja puustomalliaineistojen karttapohjaista kuljettajaopastusta kulkukelpoisuuden määrittämisessä sekä ajouraverkoston suunnittelun tukena hakkuutyön aikana. Kenttätestien perusteella tutkimusten hakkuukoneenkuljettajat kokivat karttaopasteet hyödyllisiksi ajouraverkoston suunnittelussa erityisesti maastoltaan haastavilla kohteilla. Kuljettajien mielestä ero perinteiseen peruskarttaan oli suuri ja tarkat paikkaan sidotut maaston korkeus- ja kaltevuustiedot auttaisivat hakkuutyön lisäksi myös metsäkuljetusta.

Hakkuukoneen CAN-väylätiedoista kerätyillä ajoneuvon liikkuvuutta kuvaavilla tunnuksilla on mahdollista määrittää kulkukelpoisuuskartta metsäkuljetusta varten. Menetelmän etuina ovat tarkkuus, edullisuus ja tiedon kattavuus. Tulosten mukaan hakkuukoneen urapainaumat ennustivat 74 % kuormatraktorin urapainaumien vaihtelusta. Menetelmän edelleen kehittämiseksi tarkan maanopeuden ja maksimaalisen vetokyvyn määrittäminen sekä tiedonsiirron muodostaminen hakkuukoneen ja kuormatraktorin välillä olisivat edellytyksenä toimivan kulkukelpoisuuskartan käyttöönotossa.

Kolmannessa tehtävässä selvitettiin kuorman reititysopastuksen potentiaalia ja periaatteita puutavaran metsäkuljetuksessa sekä tutkittiin kuljetusmatkaa minimoivaa työmenetelmää puutavaran kuljetuksen tehostamiseksi harvennuskohteilta. Yksityiskohtainen ja paikkaan sidottu työntutkimusaineisto kerättiin kokeneen kuljettajan metsäkuljetuksesta kolmelta harvennuskohteelta. Toteutunutta metsäkuljetusta verrattiin VRP-reittioptimoinnin tulokseen samoilta kohteilta. Ajomatkaa minimoivalle reittioptimoinnille määritettiin käytäntöön siirrettävä kuorman hakutekniikka. Uuden työmenetelmän ja reittioptimoinin avulla metsäkuljetusta voisi kehittää vähentämällä erityisesti ajomatkaa, mutta myös polttoaineenkulutusta, urapainaumia sekä metsäkuljetuksen ajanmenekkiä. Jos metsäkuljetukseen kuljettajan tueksi voidaan kehittää opastava järjestelmä, keskimääräinen metsäkuljetuksen tuottavuuslisä olisi 10-20 % ja hyöty vuositasolla olisi noin 10 miljoonaa euroa Suomessa.

In “Intelligent operator tutoring systems for wood harvesting” -project the aim was to find and study new technologies and tutoring systems improving the cost- and environmental competitiveness in timber harvesting. The project was divided into three subtopics named as a) Multi-informative map-based assistance in harvesting, b) Using harvester CAN-bus data for mobility mapping and c) Principles and potential of forwarder’s load cycle guidance. In Task 1 the main objective was to test and observe various map-based visualisations of Digital Elevation Model, DEM-data assisting the harvester operator in assessing terrain trafficability and in strip road planning. DEM map visualization concept Logging Map was developed and tested in practical demonstrations in three harvesting sites. According to the operators, new map information of terrain trafficability would improve the productivity, in addition to harvesting, also in forwarding. Target of the second task was to examine comprehensive, continuous and low-cost assessing system for masuring and identifying trafficability of a harvesting site. Using the harvester, preceding the heavier forwarder on the site, to create a mobility map of the extraction road network fulfils these requirements. According to the study results, harvester rut depth explained 74 % of the variation in forwarder rut depth. Future efforts should be aimed at cost effective measuring of ground speed, determination of maximum available tractive force from CAN data and data transfer from harvester to cloud server and back to forwarder.

The objectives of task 3 were to find out the potential effect of load cycle guidance in forwarding productivity and to identify efficient forwarding techniques. Detailed, positional and multi-source work study data on forwarding was gathered from three thinning sites. The forwarding output as well as individual load cycles were compared to the results obtained by the vehicle routing problem (VRP) - solution generated with the ArcGis-application. In addition, new forwarding technique, following closely VRP-solution by minimizing driving especially in driving during loading, was introduced. Compared to the operator’s standard driving technique, the benefits included increased productivity, decreased soil compaction, lower fuel consumption and diminished strain to forwarder. On national level in Finland, the cost saving potential could be over 10 million euros, while the total annual forwarding costs are approximately 210 million euros.

Asiasanat

kuljettajaa opastava järjestelmä, laserkeilausaineisto, kulkukelpoisuuskartta, CAN-väylä, reititysoptimointi, vehicle routing problem (VRP) operator tutoring system, laser scanning data, mobility map, CAN bus, route optimization, vehicle routing problem (VRP)

Ladattavat tiedostot

Bibliografiset tiedot

Väätäinen, Kari, Lamminen, Sami, Ala-Ilomäki, Jari, Sirén, Matti & Asikainen, Antti. 2013. Kuljettajaa opastavat järjestelmät koneellisessa puunkorjuussa – kooste hankkeen avaintuloksista. Metlan työraportteja / Working Papers of the Finnish Forest Research Institute 279. 24 s. ISBN 978-951-40-2453-5 (PDF). Saatavissa: http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2013/mwp279.htm.

Yhteystiedot

Kari Väätäinen, Metsäntutkimuslaitos, Itä-Suomen alueyksikkö, Yliopistokatu 6, PL 68, 80101 Joensuu
Sähköposti: kari.vaatainen@metla.fi

Muut tiedot

Yksikkö: Itä-Suomen alueyksikkö
Ohjelma: Uudistuvat puutuotearvoketjut ja puunhankintaratkaisut
Hanke: Uudet logistiset ratkaisut teollisuuden puunhankinnan turvaamiseksi

Intelligent operator tutoring systems for wood harvesting -hanke kuului FIBIC Oy:n alaisen EffFibre-ohjelman (http://fibic.fi/fi/ohjelmat/efffibre) WP3-hankekokonaisuuteen
(Operational efficiency of intensified wood production and supply). Ohjelman ja hankkeen kesto on 3 vuotta ja päättyy 2013 loppuun mennessä.

Taitto: Sari Elomaa/Metla

Sivun alkuun
 
 Tuotettu tietokannasta:    27.11.2013 17:30 Metla : Julkaisut - Publications : Työraportteja 
Palaute
Metlan etusivulle