Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät – seminaari ja retkeily 13.-14.6.2013 Lahti

1. 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

2. 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

3. Maantieliikenne
Navigaattorit vakiona
autoissa
Reitinopastuksen
lisäksi tullut paikka- ja
aikasidonnaista
opastusta
(liikennetietoja)

4. 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?

5. 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

6. 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

7. 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)

8. 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)

9. Tutkimus- ja kehitystyön tuloksia
EffFibre hankkeessa

10. 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

11. 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!

12. 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

13. 22.3.2011 13
Marraskuun demokohteet
Kohde 1
Kohde 2

14. Marraskuun demokohteet
Kohde 1 Kohde 2

15. 22.3.2011 15
Demonstraatiot Rautavaaralla tammikuussa

16. 22.3.2011 16

17. 22.3.2011 17

18. . Image: Metla/Jari Ala-Ilomäki

19. . Kuvat: Metla/Jari Ala-Ilomäki
Kohde 1

20. Puustotietoa
20
Pohjapinta-ala Tarvittava harvennusvoimakkuus

21. 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

22. Kulkukelpoisuuskartta - tutkimukset

23. 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

24. Maaperän leikkauslujuuden ja ajouran muodostumisen
yhtäläisyys - maastotestit

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

26. • 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
# # ##

27. Opastusta metsäkuljetuksen
tehostamiseksi

28. 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…

29. 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

30. 19.6.2013 30
Puutavaralajien jakautuminen
esimerkkileimikolla

31. 3 31
1. kuorma
2. kuorma
3. kuorma
4. kuorma
Toteutuneet kuormanajot ensimmäisellä ajouralenkillä – kokenut
kuormatraktorin kuljettaja

32. 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.

33. Tehokkaan ajotekniikan tuomat
hyödyt (koko työmaa, VRP-optimointi)
Ajallinen säästö 4,4%
Polttoaineen säästö 6,8%
Etu bruttotonnikilometreissä 13,3%
Etu ajomatkassa 1498m 16,6%
Säästö ajoajassa 30,2min 18,5%
Purkuajan kasvu 11,8min 14,4%

34. 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

35. 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.

36. Alustavia tuloksia
Tarkasteluja kuormatasolla

37. Tuloksia
Tarkasteluja kuormatasolla

38. Tuloksia
Monilajikuorma Sekakuorma Kerroksittainen Pystysuuntainen
Kuormaustapojen vaikutus tuottavuuteen

39. 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

40. 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

41. Hankkeessa mukana:
Ponsse Oyj
Metsä Group Oyj
Metsähallitus
Motoajo Oy
Creanex Oy
Ammattiopisto Valtimo

43. Kiitoksia mielenkiinnosta!