Omfattande sensorteknik för kompakta arbetshästar

Omfattande sensorteknik för kompakta arbetshästar

Den ökande urbaniseringen och den därtill hörande utrymmesbristen förändrar markant kraven på entreprenadmaskiner. På smala gator eller innergårdar krävs maskiner som är manövrerbara, lätta att transportera och multifunktionella på samma gång. Tillverkare reagerar på detta genom att inte längre tänka på kompakta maskiner som rena "mini"-versioner av stora enheter, utan snarare som oberoende produktfamiljer med modulära fästkoncept och assistanssystem.
Volvo CE har till exempel en modell i sin portfölj, ”ECR25 Electric”, som är en batteridriven minigrävare som visar hur kompakta elektriska maskiner kan användas i utsläppskänsliga områden. Det finns ett brett utbud av metoder för elektrifiering. Komatsu har till exempel systematiskt elektrifierat sin miniklass och presenterat flera modeller som "PC 20E", "PC 26E" och "PC 33E-6" från Kuhn Baumaschinen, som fungerar med batterier och är designade för utsläppsfri drift.
Därför är det knappast förvånande att marknaden för kompakta maskiner kontinuerligt växer. Enligt prognoser från marknadsforskare ska en volym på över 50 miljarder euro vara nådd år 2030. Men bakom denna tillväxt finns också stora utmaningar, såsom brist på yrkesarbetare, hårdare miljöregler och digitaliseringskrav, som tvingar tillverkare och användare att göra ibland kostsamma anpassningar.

Byggarbetsplatser som är alltmer nätverksbyggda

Batteriet som används i varje enskilt fall avgör till stor del möjligheterna för elektriska kompaktmaskiner. Tillverkare förlitar sig för närvarande mest på litiumjonteknik, men denna har endast en begränsad livslängd och det är höga utbyteskostnader vid defekt. Alternativa modeller som litiumjärnfosfat (LFP) ger längre livslängd, men har samtidigt lägre energitäthet, vilket minskar drifttiden.
Snabbladdningssystem tillåter teoretiskt sett laddning till 80 procent under lunchraster, men kräver vanligtvis dyr infrastruktur som saknas på de flesta byggarbetsplatser. Induktiva laddningssystem lovar kontaktfri laddning, men är underhållsbenägna och ineffektiva. Moderna kompakta maskiner är utrustade med omfattande sensorer, vilket ökar tillverkningskostnaderna. Accelerationssensorer övervakar vibrationer och stötar, temperatursensorer upptäcker kritiska driftsförhållanden och trycksensorer styr hydraulsystem. Den insamlade informationen kräver kraftfull databehandling och lagringskapacitet.
Med "L 507 E" har Liebherr en batterielektrisk kompakt hjullastare i sitt sortiment som kombinerar den välbekanta kinematiken och arbetsprocesserna med en elektrisk drivlina. Sådana modeller visar att omvandlingen bland tillverkare inte är begränsad till enskilda nischer, utan letar sig in i centrala produktlinjer. Samtidigt drivs utvecklingen framåt. Wacker Neuson har till exempel elvarianter i sin portfölj och har eldrivna minigrävmaskiner i sitt sortiment som är specifikt annonserade för innerstadsverksamhet. Yanmar utökar sitt interna kompakta erbjudande med bland annat bandlastare och en rad elektrifierade enheter för den europeiska marknaden. Caterpillar har även utökat sin egen portfölj och bland annat utrustat den med assistansfunktioner.

Fånga driftsdata i realtid

Att elektrifiering är tekniskt möjlig betyder inte automatiskt att det redan är en del av vardagen. I praktiken möter användarna flera problem. Batterikapaciteten är bara en begränsande faktor bland många. Ju större batteri, desto längre batteritid, men desto större vikt och potentiellt större transportutmaningar. Tillverkare försöker övervinna denna målkonflikt genom modulära batterisystem, effektiva driv- och hydrauliska koncept och snabbladdningsalternativ. Men infrastrukturen på byggarbetsplatser släpar ofta efter; Det finns inte tillräckligt med laddplatser överallt, och inte varje byggarbetsplats tillåter anslutning till starka nätanslutningar. Dessutom är anskaffningskostnaderna för elvarianter vanligtvis betydligt högre än för jämförbara dieselmodeller, vilket försvårar den ekonomiska bärkraftskalkylen för mindre företag. Finansieringsprogram, leasing- och hyreserbjudanden spelar en stor roll här för att övervinna de högre investeringshindren.
Parallellt med drivförändringen växer betydelsen av digitala system. Telematik är inte längre bara ett problem för stora maskinparker: kompakta maskiner kopplas också allt mer till nätverk för att i realtid avläsa drifttider, drifttillstånd, laddningsstatus och underhållskrav. Möjligheten att fånga operativa data i realtid öppnar nya möjligheter för vagnparkshantering, förutsägande underhåll och kostnadskontroll. Detta gör att byggföretagen bättre kan bedöma vilka maskiner som har kapacitet, när servicearbete kommer att krävas eller var det finns potential för besparingar. De erhållna uppgifterna hjälper vagnparksförvaltare att optimera utnyttjandet, planera servicebeställningar i förväg och beräkna totala kostnader över livscykler mer exakt. Det finns också hjälpsystem som ökar precisionen eller förbättrar säkerheten på trånga byggarbetsplatser.
Tillståndsövervakningssystem är avsedda att förutsäga slitage och optimera underhållsintervaller, men kräver kontinuerlig kalibrering och uppdateringar. Förutsägande underhåll kan minska oplanerad driftstopp, men de algoritmer som krävs är komplexa och underhållskrävande. Maskininlärningssystem för anomalidetektering kräver omfattande träningsdata och regelbundna justeringar. Driften av kompakta maskiner utvecklas ständigt; röststyrning är avsedd att underlätta driften under svåra arbetsförhållanden, men är känslig för störningar i byggarbetsbuller. Gestkontroll minskar teoretiskt sett fysisk belastning, men kräver exakt kalibrering och är benägen att göra fel.
Haptisk återkoppling simulerar ytstruktur även på fjärrstyrda maskiner, men kräver komplex teknik med begränsad livslängd. Virtual reality-träning möjliggör riskfri träning, men de höga anskaffningskostnaderna amorteras endast vid intensiv användning. Augmented reality-system för informationsöverlagring är underhållskrävande och har begränsad användning under dåliga ljusförhållanden. Kompakta maskiner integreras också successivt i nätverksanslutna byggplatssystem, men ett problem med detta är dataskydd och säkerhetsrisker.
Cybersäkerhet blir mer och mer av en utmaning eftersom nätverksanslutna kompakta maskiner representerar potentiella attackmål. Följaktligen måste tillverkare utöka sitt fokus på att utveckla säkerhetsarkitekturer utan att kompromissa med användbarheten. Detta gör certifieringsförfarandena mer komplexa och dyra, vilket i sin tur ofta försätter mindre tillverkare i underläge. Dessutom fungerar kommunikationen mellan maskiner för att undvika kollisioner endast tillförlitligt om det finns enhetliga standarder, som dock ännu inte har fastställts. Digitala tvillingar – bilder av de fysiska maskinerna – är tänkta att möjliggöra simuleringar och optimeringar, men kräver kontinuerlig datauppdatering och framför allt beräkningskapacitet.

Kostnadsfaktor

Ur användarens perspektiv är tre frågor centrala: Är batterikapaciteten tillräcklig för den planerade arbetsdagen? Är återförsäljarnätverket tillräckligt starkt för att säkerställa snabb service? Och kan investeringen presenteras ekonomiskt? Tillverkare som Volvo CE och Komatsu tillhandahåller specifik information om kapacitet och laddningsalternativ för vissa modeller, men den användbara körtiden är fortfarande starkt beroende av temperatur, belastningsprofil och driftsmönster. Det är just därför en detaljförberedande planering rekommenderas för byggföretag: korttidsuthyrning för testning i verklig verksamhet, leasingmodeller med servicepaket eller integration i delningsplattformar kan minska risken och ge erfarenhet innan kapital binds på lång sikt.
En annan aspekt som ofta underskattas är utbildning av personal. Elektriska och digitalt styrda kompaktmaskiner skiljer sig från klassiska dieselfordon när det gäller drift och underhåll. Utbildningsutbudet är motsvarande brett. Alla som använder detta drar inte bara nytta av högre effektivitet, utan också av mindre stillestånd på grund av felaktig användning eller felaktigt underhåll. Standardiseringen av gränssnitt för tillbehör och batteripaket är en annan spak som kan påskynda acceptansen av elektrifierade kompakta maskiner. Enhetliga kopplingar, snabbt utbytbara batterimoduler och interoperabla telematikstandarder skulle minska logistiska ansträngningar och underlätta återanvändning av tillbehör mellan olika märken. Hittills har enskilda tillverkare valt egna lösningar, vilket begränsar flexibiliteten. Marknaden kommer att behöva svara på reglering eller branschgemensamt samarbete under de närmaste åren om delande modeller och interoperabilitet ska fungera i större skala.