Paikan­nus­tek­no­lo­gioi­den hyödyn­tä­mi­nen raken­nus­työ­maalla toisi tehok­kuutta ja turvallisuutta

Paikan­ta­mista hyödyn­ne­tään nykyi­sin raken­nus­työ­mailla hyvin vähän. Hyvin suun­ni­tel­lun paikan­nus- ja inven­taa­rio­jär­jes­tel­män avulla olisi mahdol­lista tehos­taa yksit­täi­siä työvai­heita ja kehit­tää logis­tiik­kaa koko­nai­suu­tena. Kerätyn tiedon avulla voidaan paikal­lis­taa pullon­kau­lat ja tehos­taa tuotan­toa pitkällä aika­vä­lillä. Paikan­nusta voidaan käyttää myös paran­ta­maan raken­nus­työ­maan turvallisuutta.

Työmaaym­pä­ristö aiheut­taa kuiten­kin haas­teita paikan­nus­tek­no­lo­gioi­den hyödyn­tä­mi­selle. Useat paikan­nus­tek­no­lo­giat tulisi yhdis­tää yhdeksi toimi­vaksi koko­nai­suu­deksi ja sovit­taa osaksi raken­ta­mi­sen prosesseja.

Työmaalla on tarvetta paikantamiselle

Useiden tutki­mus­ten mukaan valtaosa raken­nus­työn­te­ki­jän työajasta kuluu aivan muihin asioi­hin kuin varsi­nai­sen työteh­tä­vän suorit­ta­mi­seen. Työai­kaa kuluu etsis­kel­lessä työka­luja, raken­nus­ma­te­ri­aa­leja tai työssä tarvit­ta­vaa infor­maa­tiota. Raken­nusa­lalla sattuu myös suhteel­li­sen paljon työta­pa­tur­mia, ja kaikki keinot onnet­to­muuk­sien vähen­tä­mi­seksi tulisi ottaa käyttöön.

Työmaalle saapu­van rahdin seuranta tarjoaa mahdol­li­suu­den varau­tua purka­mi­seen enna­kolta, jolloin töihin voidaan ryhtyä heti kuorman saavut­tua. Tällöin myös kulje­tus­ka­lusto vapau­tuu käyt­töön suju­vam­min ja tieto purku­pai­kasta on helposti saata­villa. Suurella työmaalla voi olla useita varas­toa­lueita sekä -kont­teja, ja mate­ri­aa­li­vir­rat ovat lähes jatku­via. Mate­ri­aa­lin lisäksi myös siihen liit­ty­vän tiedon tulisi siirtyä suju­vasti. Työn­joh­don voi olla hanka­laa pysyä ajan tasalla jatku­vasti muut­tu­vassa ympäristössä.

Paikan­nus­tek­no­lo­giat on valit­tava tarpeen mukaan

Paikan­ta­mi­seen löytyy erit­täin paljon eri tekno­lo­gioita, jotka eivät sovellu jokai­seen sovel­luk­seen, vaan tekno­lo­gia täytyy valita tarpeen mukaan. Paikan­ta­mi­nen terminä tuli suuren yleisön tietoon GPS:n (Global Posi­tio­ning System) yleis­ty­mi­sen myötä. Seuraa­vassa osiossa on luetel­tuna ylei­sim­pien tekno­lo­gioi­den perustietoja.

GNSS (aiemmin GPS)

GNSS (Global Navi­ga­tion Satel­lite System) perus­tuu satel­liit­ti­pai­kan­nuk­seen ja toimii käytän­nössä maail­man­laa­jui­sesti. Paikan­nus vaatii näköyh­tey­den taivaalle satel­liit­tei­hin, joten GNSS:n käyttö sisä­ti­loissa ja esimer­kiksi korkei­den talojen välissä ei vält­tä­mättä toimi luotet­ta­vasti, jos ollenkaan.

GNSS-järjes­tel­mää voidaan avustaa maa-asemilla, jolloin paikan­nuk­sen nopeus ja tark­kuus paranee. GNSS-paikan­nuk­sen avus­tuk­seen voidaan käyttää myös kännyk­kä­verk­koa lait­teen karke­aan paikan­nuk­seen, joka nopeut­taa itse GNSS-paikan­nusta. GNSS-paikan­nus kulut­taa paljon ener­giaa, joten se ei sovellu paris­to­käyt­töi­siin sovel­luk­siin, joilta vaadi­taan pitkä toiminta-aika.

UWB

UWB (Ultra-Wide Band) on paikan­nus­tek­no­lo­gia, joka perus­tuu radio­sig­naa­lin kulkuai­kaan, ei signaa­lin voimak­kuu­teen, jota perin­tei­sesti käyte­tään. UWB-paikan­nus vaatii paikan­net­ta­valle alueelle useita vastaa­not­ti­mia eli ankku­reita, jotka kaikki vastaa­not­ta­vat signaa­lin paikan­net­ta­vasta lait­teesta. Näiden tieto­jen perus­teella paikka voidaan laskea geomet­ri­sesti. Paikan­ta­mi­nen vaatii keski­tet­tyä järjes­tel­mää, joka tietää ankku­rien paikat, kerää tiedot ankku­reilta ja laskee lopul­li­sen paikan. UWB-paikan­nus vaatii GNSS:n tavoin aktii­vi­sen lait­teen, joka tarvit­see virta­läh­teen ja sillä on tietty toiminta-aika. Jotkin nykyi­set känny­kät tukevat UWB-paikan­nusta, joten henki­lö­pai­kan­nus ei vält­tä­mättä tarvitse eril­listä paikannuslaitetta.

RFID

RFID (Radio Frequency Iden­fica­tion) ja varsin­kin UHF-versio (Ultra-High Frequency) sovel­tuu paikan­ta­mi­seen karkealla tasolla. RFID-tekno­lo­gia eroaa kahdesta aiem­masta siten että itse paikan­net­tava laite tai oikeam­min RFID-tägi (tarra tai mokkula) on passii­vi­nen laite, joka saa ener­giansa lukijan lähet­tä­mästä ener­gia­puls­sista, joten ne eivät sisällä paris­toa ja niillä ei ole ns. rajoi­tet­tua toiminta-aikaa. RFID-paikan­nuk­sessa ei pystytä selvit­tä­mään tägin tarkkaa paikkaa vaan yleensä tiede­tään, onko tägi lukua­lu­eella vai ei, tai montako tägiä on lähis­töllä ja niiden tunnis­te­tie­dot. RFID:tä voidaan myös käyttää ns. portin kanssa, jolloin tiede­tään kaikki portin läpi menneet tägit. RFID-tägejä käyte­tään esimer­kiksi kappa­le­ta­va­rain­ven­taa­riossa, jolloin RFID-luki­jalla voidaan lukea kerralla koko varas­ton sisältö.

BLE

BLE (Blue­tooth Low Energy) tekno­lo­giaa voidaan käyttää paikan­ta­mi­seen tiedon­siir­ron lisäksi. BLE-lait­teet lähet­tä­vät aktii­vi­sesti beacon-signaa­lia (majakka), jolloin kaikki signaa­lin kuule­vat lait­teet tietä­vät ko. lait­teen olevan lähis­töllä. Tätä tietoa voidaan hyödyn­tää paikan­ta­mi­sessa. Paikan­nus ei kerro lait­teen tarkkaa sijain­tia, vaan sen, onko laite vastaa­not­ti­men kuulu­vuusa­lu­eella. Tämä tekno­lo­gia vaatii UWB:n tavoin ankku­reita paikan­net­ta­valle alueelle ja keski­te­tyn järjes­tel­män paikan­nus­tie­don määrit­tä­mi­seen. BLE on tekno­lo­giana erit­täin vähän ener­giaa vaativa, joten se sovel­tuu myös pidem­piai­kai­seen paikantamiseen.

Mobii­li­verk­ko­pai­kan­nus

Kännyk­kä­verk­koa voidaan käyttää paikan­ta­mi­seen kuten edellä mainit­tu­ja­kin tekno­lo­gioita. Kännyk­kä­ver­kon paikan­nus perus­tuu känny­kän (tai paikan­net­ta­van lait­teen) ja verkon tukia­se­mien keski­näi­seen vies­tin­tään ja kolmio­mit­tauk­seen. Kolmio­mit­tauk­sen perus­teena käyte­tään signaa­lin­voi­mak­kuutta. Paikan­nuk­sen tark­kuus riippuu tukia­se­ma­ver­kos­ton tihey­destä ja maas­toes­teistä paikan­nusa­lu­eella. Kännyk­kä­ver­kon paikan­nuk­sen käyttö vaatii yleensä sopi­muk­sen operaat­to­rin kanssa ja pääsyn paikan­nuk­seen liit­ty­vään dataan.

Wifi

Wifi-paikan­nus perus­tuu signaa­lin voimak­kuu­teen ja yleensä myös paikan­nusa­lu­een verkon kartoi­tuk­seen, jonka perus­teella lait­teen paikka määri­te­tään. Wifi on tekno­lo­giana ener­gia­syöppö eikä sovellu paris­to­käyt­töi­siin sovelluksiin.

Kame­ra­val­vonta ja hahmontunnistus

Paikan­nusta voidaan tehdä työmaa-alueella myös kame­ra­jär­jes­tel­mien ja hahmon­tun­nis­tuk­sen avulla. Kame­ralla voidaan kattaa laajoja alueita eikä kame­ra­val­vonta tarvitse ylimää­räi­siä paikan­nus­lait­teita paikan­net­ta­vien kohtei­den seuran­taan, joten se on kustan­nus­te­ho­kas tapa.

Kuinka paikan­nusta voisi hyödyn­tää tulevaisuudessa?

Tarjolla ei siis ole yhtä muiden ylitse kohoa­vaa paikan­nus­tek­no­lo­giaa, mutta yhdis­te­le­mällä edellä mainit­tuja keinoja on mahdol­lista raken­taa toimiva paikan­nus­jär­jes­telmä. Järjes­telmä voisi koostua esimer­kiksi RFID-paikan­nuk­sen avulla tapah­tu­vasta auto­maat­ti­sesta inven­taa­riosta siten, että työmaa­kon­teissa ja varas­toa­lueilla olisi ns. portit, joiden läpi kulke­vat työka­lut ja mate­ri­aa­lit rekis­te­röi­tyi­si­vät auto­maat­ti­sesti järjes­tel­mään. Lisäksi käytössä voisi olla UWB-henki­lö­pai­kan­nus, jossa hyödyn­net­täi­siin työn­te­ki­jöi­den matka­pu­he­li­mia heidän oles­kel­les­saan työmaa-alueella. Suurem­pia työko­neita ja kulje­tuk­sia voidaan seurata GNSS-paikan­nuk­sen avulla. Näiden lisäksi työtur­val­li­suutta voisi kehit­tää kame­ra­val­von­taa ja hahmon tunnis­tusta hyödyntäen.

Digi­ta­li­saa­tio tuo muka­naan muutok­sia raken­nusa­lalle. Raken­nusa­lan tuot­ta­vuus ei ole kehit­ty­nyt muiden teol­li­suu­den alojen kanssa samaa tahtia, mutta uudet tekno­lo­giat tuovat muka­naan runsaasti uusia mahdollisuuksia.

---

Kirjoit­ta­jat

Ossi Laak­ko­nen, projek­ti­pääl­likkö, Karelia-ammattikorkeakoulu

Riku Hirvo­nen, projek­ti­koor­di­naat­tori, Karelia-ammattikorkeakoulu

Artik­ke­li­sar­jan julkaisu on osa Raken­ta­mi­sen vihreä siir­tymä RAVI -projek­tin toimen­pi­teitä. RAVI-projek­tin tavoit­teena on edistää raken­ta­mi­sen vähä­hii­lis­ten ratkai­su­jen ja proses­sien käyttöönottoa​, vahvis­taa vähä­hii­li­seen raken­ta­mi­seen liit­ty­vää mate­ri­aali- ja tuoteo­saa­mista sekä nopeut­taa digi­ta­li­saa­tion hyödyn­tä­mistä raken­ta­mi­sen proses­seissa. RAVI-projek­tin päära­hoit­ta­jana toimii Pohjois-Karja­lan maakun­ta­liitto REACT-EU EAKR-ohjelmasta.