Kuinka koneohjaus auttaa maarakennuksen käytännön töissä? - Pahuksen hyvä asia

Kolmiulotteisiin malleihin perustuva koneohjaus on mullistanut maarakennuksen työmaiden arkea. Se on vaikuttanut koko rakentamisprosessiin yhtä hyvin suunnitteluun kuin työmailla tehtävään konetyöhön. Tässä kehityksessä koneenkuljettajien työ on muuttunut ratkaisevasti. Monet kuljettajat ovat sanoneet, että koneohjaus on parasta, mitä tekninen kehitys on tuonut tullessaan heidän työuransa aikana.
Tietomallinnus parantaa suunnitteluvaiheen laadunvarmistusta. Silmämääräisen tarkastelun lisäksi tietomallille voidaan tehdä törmäystarkasteluita eri osasuunnitelmien kesken. Näin saadaan selville, voidaanko esimerkiksi eri putkilinjat asentaa suunnitelman mukaisesti, vai onko ne suunniteltu virheellisesti törmäämään toisiinsa. Tätä tehtävää hoitavat automaatio-operaattorit. Kuvassa Markku Palkama Destialta.

Koneohjausta käyttävän työmaan tunnistaa ensimmäiseksi reuna- ja korkomerkkien puuttumisesta. Työmaalla olevat koneohjausta käyttävät koneet puolestaan erottuvat kauas metristen varsien päähän kiinnitetyistä paikannusantenneista.

Yleensä 3D-koneohjauksesta puhutaan ikään kuin se olisi oma itsenäinen järjestelmänsä. Nykyaikainen koneohjaus on kuitenkin paljon enemmän kuin pelkästään itse koneessa olevat ohjausjärjestelmät. Todellisuudessa koneohjaus on vain pieni osa tietomallinnukseksi kutsuttua kokonaisuutta.

Tietomallinnuksessa kaikki hankkeeseen liittyvät suunnitelmat ovat saatavissa yhteisestä sähköisestä tietokannasta. Fyysisesti tämä tieto sijaitsee jollakin palvelimella. Jokainen suunnitelma ja sen osa on nimetty siten, että tarvittava tieto on saatavissa valitsemalla valikosta haluttu nimike.

Työkoneet ovat puolestaan langattomasti yhteydessä tähän palvelimeen. Voisi hyvin sanoa, että tietomalli on eräänlainen kirjasto, josta koneenkuljettaja noutaa kulloisessakin työssä tarvitsemansa kuvat.

Nämä palvelimelta noudetut suunnitelmat toimivat pohjana, johon työkoneiden koneohjausjärjestelmät vertaavat koneen ja sen työlaitteiden sijaintia. Tässä tilanteessa sijaintitiedon tarkkuus on kriittinen tekijä.

3D-koneohjaus perustuu RTK- GNSS-satelliittipaikannukseen. Riittävän tarkkuuden saavuttamiseksi käytetään työmaalla sijaitsevaa lähetintä, jonka antaman korjaussignaalin avulla koneohjausjärjestelmä pääsee parhaimmillaan parin sentin toleranssiin.

Alkuvaiheen ongelmat

Koneohjauksen edellytys on tietysti se, että työkoneen järjestelmä pystyy tulkitsemaan tietomalliin liitettyjä suunnitteluohjelmilla tuotettuja suunnitelmia. Maanrakennuksen osalta on muutaman viime vuoden aikana pyritty pääsemään siihen, että kaikki koneohjausjärjestelmät tukisivat yhteistä ja avointa Inframodel-tiedonsiirtoformaattia.

Alkuvaiheessa ongelmat eri järjestelmien välisessä kanssakäymisessä aiheuttivat paljon hankaluuksia ja esimerkiksi eri valmistajien koneohjausjärjestelmiä ei välttämättä voitu käyttää yhdessä. Tässä suhteessa ollaan päästy paljon eteenpäin. Koneviesti vieraili useammalla työmaalla ja haastatteli sekä koneiden kuljettajia, työnjohtoa että suunnittelijoita. Halusimme saada selville, mitä tietomallinnus ja koneohjaus on merkinnyt käytännön tasolla.

Kaikilta osapuolilta saatiin yhtenevä vastaus: uuden tekniikan koettiin tuovat merkittäviä etuja koko rakentamisprosessiin. Tietomallinnuksen käyttöönotto ei kuitenkaan ole sujunut täysin ilman ongelmia.

Parempaa perehtymistä tarvitaan

Suunnittelijat kokivat isona ongelmana tilaajaorganisaatioiden osaamattomuuden. ”Jos tilaajapuolella ei ole selvillä, mitä halutaan, ei tämä malli toimi”, oli yksi kommentti. Varsinkin pienempien kaupunkien hankkeissa saatetaan olla vielä opettelun asteella.

Toisaalta urakoitsijoiden organisaatioissa on jouduttu toteamaan, että suunnittelijoiden työssä on merkittäviä laadullisia eroja, jotka ainakin osaksi saattavat johtua puutteelliseksi jääneestä perehtymisestä ohjelmien käyttöön.

Tyypillisiä ongelmia ovat olleet esimerkiksi linjojen ja liittymäkohtien epäjatkuvuudet tai sekavat ja ristiriitaiset nimeämiskäytännöt. Nimeäminen on kriittinen kysymys siksi, että työmaalla tarvittavat tiedot poimitaan valikoissa olevien nimikkeiden avulla.

Iso osa näistä ongelmista on ollut olemassa jo niin kauan kuin rakennussuunnitelmia on tehty, eivätkä ne suoraan liity uuteen tekniikkaan. Tietomallinnuksen ansio on, että ainakin osa ongelmista paljastuu jo hyvissä ajoin ennen työmaalle päätymistä.

Työ on järkiperäistynyt

Tietomallinnuksen hyödyntäminen ja 3D-koneohjauksen käyttö on poistanut osan työmaalla tapahtuvasta mittaustyöstä. Lähtötiedot on edelleen mitattava vähintään samalla tarkkuudella kuin ennenkin, mutta työaikainen kepittäminen on suurelta osin jäänyt pois. Tietomallien käyttö on kuitenkin luonut tarpeita uudenlaisille tehtäville.

Jotta koneohjauksen ylläpito olisi mahdollista, tarvitaan ihmistyötä. Tämä on yleensä pääurakoitsijan tehtävä. Kävimme tapaamassa Destian Kalasataman hankkeessa automaatio-operaattorin tehtävänimikkeellä työskentelevää maanmittausinsinööri Markku Palkamaa.

”Minä suodatan, pilkon, tarkastan ja voi kai sanoa, että jalostan tiedon niin, että sitä voi käyttää ja se myös toimii työmaalla. Osa infraBIM-aineistosta on järkyttävän isoja kokonaisuuksia, joita ei todellakaan voi ajatella toimitettavan sellaisenaan suoraan työmaalle”, kuvaa Palkama työtään.

Hän ei kuitenkaan koe työnsä perusluonteen muuttuneen. ”Minun roolini ei oikeastaan ole muuttunut hirveästi. Käytännön työ on toki hieman erilaista nyt, mutta periaatteessa edelleen toimitetaan mitta-aineistoa maastoon. Aluksi pelättiin, että mittaajien työ katoaa. Edelleen mitataan, mutta voisi sanoa, että nyt voidaan keskittyä oleellisempaan, kun ei tarvitse enää lyödä keppejä joka kohtaan. Ei voi sanoa, että tämä olisi vähentänyt työtä tässä portaassa”, sanoo Palkama.

Hän näkee tietomallinnuksen nostaneen suunnittelun tasoa. ”Ei ole vielä tullut eteen täysin virheetöntä aineistoa. Suunnittelijat ovat ihmisiä ja ohjelmien käytön hallinnan taso on erilaista, mutta kyllä tietomallinnus on parantanut suunnittelun tasoa. Tämä vaatii suunnittelijalta enemmän ja suunnitelman tason pitää olla korkeammalla.”

”Suomessa on nyt käytössä kolme tai neljä koneohjausjärjestelmää, jotka ei kuitenkaan niele ihan sitä samaa lähtötietoa. Toki me pystytään toimimaan eri järjestelmienkin kanssa. Tälläkin työmaalla on tällä hetkellä kaksi kaivinkonetta, joista toisessa on Leica ja toisessa Novatron ja kyllä se toimii.”

Kaivinkoneen hytissä

Vertailimme kokemuksia kolmelta eri työmaalta. Ensimmäisenä on Helsingissä sijaitseva Pasila–Käpylä-pyöräilybaanan työmaa, jota urakoi Destia Oy Helsingin Kaupungille.

Työmaa on kohtalaisen kokoinen, eikä ensi katsomalta uskoisi, että kysymyksessä on kevyen liikenteen väylän rakentaminen. Paikalla on useampia kaivinkoneita, puskukone, dumpperi ja porauskalustoa, sillä hankkeeseen kuuluu myös mittava kallioleikkaus.

Yksi työmaalla olevista kaivinkoneista on Doosan DX 225LC ja se kuuluu Kaivuu ja Kuljetus T. Skyttä Oy:lle. Koneessa on Novatron Xsite Pro 3D -koneohjausjärjestelmä. Konetta on ajamassa omistaja Teijo Skyttä.

Kaivinkoneenkuljettajan työ on muuttunut merkittävästi. Kuljettaja seuraa suunnitelmia koneensa näytöltä ja hän saa tarvitsemansa mittatiedot työhönsä suoraan ilman välikäsiä. Hän myös merkkaa toteutuneet korot ja sijaintitiedot järjestelmään koneen ohjausjärjestelmän avulla.

Tämä kaikki on omiaan vähentämään perään katsomisen tarvetta. Koneohjaus on käytännössä johtanut koneenkuljettajien toimenkuvan itsenäistymiseen. Työnjohdon rooli painottuu entistä enemmän työmaan aikataululliseen ohjaukseen ja eri urakoitsijoiden työsuoritusten ja toimintojen yhteensovittamiseen.

Erittäin tyytyväinen

”Kuljettajan näkökannasta tämä on ihan pahuksen hyvä asia. Siitä ei ole epäilystäkään”, kuvailee Skyttä näkemystään koneohjauksesta. ”Kyllä se on helpottanut kovasti, kun jatkuvasti näkee missä on menossa. Pystyy tekemään kerralla valmista, koska kaiken näkee suunnitelmasta.”

”Merkittävimpiä hyötyjä tässä on, että se säästää materiaaleja, kun ei tule kaivettua ylisyvää. Pystyy myös tekemään tarkempaa kaivutyötä ja pystyy laskemaan tarvittavat massat paljon tarkemmin”, kertoo Skyttä. Hän antaa käytännön esimerkkejä töiden helpottumisesta.

”Otetaan esimerkiksi vaikka putkilinja, joka täytyy jättää kesken odottamaan seuraavaa vaihetta. Kartoitat putkenpään kauhan kulmalla ja peität. Sinä itse tai kuka tahansa työmaalle tulee, löytää sen helposti sitten, kun se taas pitää saada esiin. Rummut on tässä laitettu ihan pelkästään tämän koneohjauksen avulla. Ei ole tarvittu mitään putkilaseria – sitä käytetään sitten, kun on tarve oikein tarkalle asennukselle.”

Skyttä on hyvin tyytyväinen koneohjauksen tarkkuuteen. ”Tarkkuus on kaivutöihin vähintään riittävä: viimeisen tarkistuksen mukaan sivusijainti oli kolmen sentin sisässä ja korko puolentoista sentin haarukassa. Eikö tällä tarkkuudella pitäisi pärjätä? Tämä tarkistus koneisiin tehdään viikoittain.”

Iso kynnys pienelle urakoitsijalle

Koneohjauksen käyttäminen yleistyy nopeasti isoilla työmailla. Pienille urakoitsijoille kynnys uuden tekniikan käyttöön ottoon on kuitenkin suuri, sillä yrityksessä on oltava vähintään yksi ihminen, jonka tehtäviin kuuluu koneohjausmallien luonti ja suunnitelmien muokkaus sekä siirtäminen työkoneisiin.

Kustannukset ovat myös iso este. Nykyisin 3D-koneohjauksen vaatimat laitteistot ja ohjelmat maksavat yhtä konetta kohti reilun 30 000 euroa ja lisäksi järjestelmän ylläpito vaatii vuositasolla helposti useamman tuhat euroa, jos yrityksellä on enemmän kuin yksi kone.

Tietomallinnus ja koneohjaus ovat väistämättä tulossa yhä useammalle työmaalle. Syynä ovat järjestelmän tuomat edut. Kokemukset osoittavat, että digitaalinen tieto mahdollistaa huomattavan tuottavuusloikan myös maanrakennushankkeissa. Hyödyt voivat parhaimmillaan olla useamman kymmenen prosentin luokkaa.

Kuvat: Jussi Laukkanen, Liikennevirasto, Teijo Skyttä

Lue lisää
Kiinnostuitko aiheista?