Categories
Älykästä tuotantoa Hiilineutraaleja ratkaisuja Pulssi

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

Logot: Pohjois-Karjalan maakuntaliitto, Business Joensuu, EU:n aluekehitysrahasto

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.