Teknologioiden yhdistäminen koneiden automatisoinnissa

Automaatioväylä 5 / 2021   Teksti Marco Pedretti ja Andrea Incerti Delmonte, TTControl, Risto Haapala Hydac Oy

On epätodennäköistä, että täysin autonomisia autoja tullaan näkemään teillämme vielä aivan lähitulevaisuudessa, mutta automaattisesti liikkuvat työkoneet ovat asia erikseen. Robotiikka ja konenäkö ohjaavat tulevaisuuden liikkuvien työkoneiden autonomisoinnin suuntaa.

Koneenrakentajat kohtaavat alati monimutkaisempia toteutuksia elektroniikan, havainnoinnin ja ohjelmistoarkkitehtuurien suhteen. Asiakkaat vaativat koneiltaan yhä parempaa hyötysuhdetta, toistettavuutta ja suurempaa suorituskykyä. Ratkaisu tähän saavutetaan tekemällä entistä automaattisempia koneita. Menestyminen automaatiostrategiassa vaatii oikean teknologian käyttämistä, käyttäjien tukemista ja kouluttamista sekä vertikaalista integraatiota toimittajilta, joilla on oikea asiantuntemus käytettävissään.

Teknologiat tarjoavat mahdollisuuksia
Anturit, algoritmit ja suurteholaskennan alustat ovat pääkomponentit, joiden avulla voidaan saavuttaa automaation seuraavat tasot. Anturit havainnoivat ympäristöä ja tuottavat valtavan määrän monimodaalista dataa (kuten väri, etäisyys, ääni). Tämän jälkeen tarvitaan pitkälle kehitettyjä algoritmeja poimimaan tästä datamäärästä merkitsevä tieto ja ohjaamaan päätöksentekoprosessia. Perinteiset sulautetut arkkitehtuurit eivät pysty täyttämään tätä eksponentiaalisesti kasvavaa laskentatehon tarvetta.

Koneen kyky havainnoida ihmiset ja esteet koneen
ympärillä parantaa koneiden ja kuljettajan turvallisuutta

Tätä tarvetta täyttämään astuvat suurteholaskennan arkkitehtuurit (HPC, High Performance Computing), jotka pystyvät optimoimaan tarvittavat suuret laskentakuormat. Liikkuvien työkoneiden valmistajat hyötyvät taloudellisesti ja teknisesti autoteollisuuden itseajaviin autoihin jo tekemästä tuotekehityksestä. Anturit, algoritmit ja suurteholaskennan alustat, jotka muutama vuosi takaperin olivat vain tutkimuskäyttöön, ovat nyt yhä lähempänä jokapäiväisiä sovelluksia. Nämä laskenta-alustat ovat nyt saavuttaneet sen kestävyyden ja luotettavuuden tason, jota vaaditaan liikkuvien työkoneiden käyttöympäristöissä.

Käyttäjien tukeminen ja kouluttaminen
Koneen kuljettajan korvaaminen kokonaan ei ole automaation päätarkoitus. Sen sijaan yleiset trendit pyrkivät tuomaan esille kehittyneempiä koneen ajoa avustavia järjestelmiä (ADAS, Advanced Driving Assistance Systems). Osa nykyisistä kuljettajan tehtävistä poistuu kuljettajan harteilta ja vapauttaa hänet keskittymään olennaisiin arvoa tuottaviin tehtäviin. Toisena tavoitteena pyritään yksinkertaistamaan koneiden käyttöä siten, että kuljettajien koulutus taitaviksi käyttäjiksi nopeutuu.
Havainnoinnin määrän lisäämisen odotetaan nostavan koneiden tuottavuutta ja hyötysuhdetta. Esimerkkinä rakennustyömailla koneen kyky havainnoida ihmiset ja esteet koneen ympärillä parantaa koneiden ja kuljettajan turvallisuutta. Toinen esimerkki tulee maataloudesta, jossa arvokkaiden viljelykasvien kuten hedelmien ja vihannesten tuotanto voi hyötyä paljon reaaliaikaisesti prosessin optimoinnista. Tästä seuraa myös säästöä veden ja kemikaalien kulutuksessa, millä on suuri vaikutus ympäristökuormitukseen.

 

>> Lue koko artikkeli Automaatioväylä 5/2021    (pdf, 89 KT)