Mallipohjaiset automaatio-ohjelmat ovat keskeinen osa kaikkien premium-työkoneiden ohjausjärjestelmiä – koneet oppivat sekä tehtaalla että pellolla
Mallipohjaisia automaatio-ohjelmia käytetään laajasti nykyaikaisten maatalouskoneiden sähköohjatuissa voimansiirroissa ja automaatiossa.
Kuva: Juho Nivala7.1.202608:00
Maatalouskoneisiin integroitu elektroniikka on jo vuosikymmeniä perustunut piirilevylle asennettuihin mikroprosessoreihin, joiden toimintaa voidaan muokata ohjelman koodimuutoksilla. Yksinkertaiset ohjelmat voivat matkia logiikkapiirien tai laskureiden toimintaa, mutta nykyaikaisilla ohjelmistoilla saadaan aikaan monimutkaisia laskutoimituksia, joihin kiinteät logiikkapiirit eivät taivu.
Mallipohjaisilla automaatio-ohjelmistoilla tarkoitetaan järjestelmiä, joissa todellisen koneen käyttäytymisen mallia käytetään ennustamaan ja säätämään toimintaa. Käyttäytymisen malli on perinteisesti saatu aikaan tuotekehityksen testipenkissä, jossa tuotetaan ominaiskäyriä eri toimintapisteissä.
Traktoreihin tällainen teknologia tuli 1990-luvun alussa, kun neliportaiset powershift-vaihteistot vaativat useiden monilevykytkimien samanaikaista ohjaamista. 1990-luvun alussa neliportaisia osapowershiftejä toivat markkinoille Case IH (Maxxum), Ford (40-sarja SLE), John Deere (6000-sarja PowerQuad), MF (mm. 3690), Fendt (Turboshift 800 ja 500C) ja Deutz-Fahr (Agrotron 6). Näin monimutkaisia vaihteistoja ei yleensä enää ohjata on/off-hydrauliikalla.
Hyvä esimerkki on vuonna 1993 esiteltyjen Fendt Favorit 800- ja 500-traktorimallistojen ZF-voimansiirto, jossa on sekä nelivaihteinen powershift että sähköhydraulinen suunnanvaihdin samassa paketissa. Tämä on toteutettu yhteensä kuudella hydraulisella monilevykytkimellä, joista tietyt kaksi ovat kerrallaan kiinni, mahdollistaen kahdeksan eri kombinaatiota (neljä eteenpäin, neljä taaksepäin). Kuuden kytkimen sähköhydraulinen ohjaaminen pehmeästi edellytti mikroprosessoria ja mallipohjaista ohjelmistoa. Pahimmillaan neljä kytkintä vaihtaa samanaikaisesti tilaansa (vaihto 2–3). Lisäksi turbiinikytkimen yli mitattua luistoa käytetään testipenkissä tallennettujen ominaiskäyrien avulla vääntömomentin estimointiin – mallipohjaisesti. Vääntömomentin huomioon ottaminen kytkentäohjelmassa mahdollistaa pehmeän vaihdon kuormituksesta riippumatta. Kyseisessä traktoriperheessä vastaavaa mallipohjaisuutta löytyy myös mm. öljynpaineen valvonnasta ja voimanulosoton kytkennästä.
Koneet oppivat sekä tehtaalla että pellolla.
Nykyisin vastaavanlaiset mallipohjaiset ohjelmistot ovat keskeinen ja välttämätön osa kaikkien premium-työkoneiden ohjausjärjestelmiä. Agritechnica-messuilla palkituissa innovaatioissa tämä näkyy mm. Amazonen, Horsch-Leebin, Lemkenin ja New Hollandin tuotteissa. Onko mallit tehty neuroverkolla vai klassisella matematiikalla, on tarkkaan varjeltu yrityssalaisuus.
Kehitys ei ole pysähtynyt. Tehtaan testipenkissä nauhoitettuja ominaiskäyriä voidaan nykyisin parantaa käytössä olevista koneista tulevalla telemetriadatalla ja nämä tulevat osana ohjelmistopäivitystä. Mallit voivat olla myös adaptiivisia eli oppia käytön aikana. Tällaisia järjestelmiä on pitkään käytetty esimerkiksi lannoitteenlevittimissä, joissa annostelumäärän ja vaaka-anturin välistä mallia kalibroidaan jatkuvasti.
Agritechnica 2025 -messuilla kultamitalilla palkittiin Claasin suurkanttipaalain, jossa yhdistyy älykäs voimansiirto ja tekoälyyn nojautuva automaatio-ohjelmisto. Suurella määrällä paalausdataa koulutettu mallipohjainen järjestelmä pystyy ennustamaan paalin painon täysin ilman vaakaelementtejä. Mitä enemmän dataa, sitä tarkempi mallin pitäisi olla.
Kirjoittaja toimii maatalouskoneautomaation professorina Münchenin teknillisessä yliopistossa.
Artikkelin aiheet- Osaston luetuimmat
