适用于紧凑型主力设备的广泛传感器技术

适用于紧凑型主力设备的广泛传感器技术

城市化进程的加快和随之而来的空间不足正在显着改变对工程机械的要求。在狭窄的街道或庭院中，机器需要具有可操作性、易于运输且同时具有多功能性。制造商对此做出了回应，不再将紧凑型机器视为大型设备的纯粹“迷你”版本，而是将其视为具有模块化附件概念和辅助系统的独立产品系列。
例如，沃尔沃建筑设备公司的产品组合中有一款型号“ECR25 Electric”，这是一款电池供电的小型挖掘机，展示了如何在排放敏感区域使用紧凑型电机。电气化有多种方法。例如，小松系统地对其迷你车进行了电气化，并推出了多种型号，例如 Kuhn Baumaschinen 提供的“PC 20E”、“PC 26E”和“PC 33E-6”，这些型号使用电池，专为无排放运行而设计。
因此，紧凑型机器的市场不断增长也就不足为奇了。据市场研究人员预测，到2030年，这一数字将超过500亿欧元。然而，这一增长背后也面临着重大挑战，例如技术工人短缺、更严格的环境法规和数字化要求，迫使制造商和用户有时不得不做出代价高昂的调整。

日益网络化的建筑工地

每种情况下使用的电池在很大程度上决定了紧凑型电动机器的可能性。目前制造商主要依赖锂离子技术，但这种技术的使用寿命有限，而且一旦出现缺陷，更换成本很高。磷酸铁锂 (LFP) 等替代型号的使用寿命更长，但同时能量密度较低，从而减少了运行时间。
理论上，快速充电系统可以在午休时间充电至 80%，但通常需要昂贵的基础设施，而大多数建筑工地都缺乏这种基础设施。感应充电系统承诺非接触式充电，但易于维护且效率低下。现代紧凑型机器配备了大量传感器，这增加了制造成本。加速度传感器监控振动和冲击，温度传感器检测关键操作条件，压力传感器控制液压系统。采集到的数据需要强大的数据处理和存储能力。
利勃海尔的“L 507 E”是其系列中的一款电池电动紧凑型轮式装载机，它将熟悉的运动学和工作流程与电动传动系统相结合。这些模型表明，制造商之间的转型不仅限于个别利基市场，而且正在寻找进入核心产品线的途径。与此同时，发展也在不断向前推进。例如，威克诺森（Wacker Neuson）的产品组合中有电动型号，并且其产品系列中有电动迷你挖掘机，专门针对城市内作业进行广告宣传。洋马正在扩大其内部紧凑型产品，其中包括履带式装载机和一系列面向欧洲市场的电气化设备。卡特彼勒还扩大了自己的产品组合，并为其配备了辅助功能等。

实时捕捉运营数据

电气化在技术上是可行的事实并不意味着它已经成为日常生活的一部分。在实践中，用户面临几个问题。电池容量只是众多限制因素之一。电池越大，电池寿命越长，但重量也越大，潜在的运输挑战也越大。制造商正试图通过模块化电池系统、高效驱动和液压概念以及快速充电选项来化解这种目标冲突。但建筑工地的基础设施往往滞后；各地都没有足够的充电站，而且并非每个建筑工地都允许连接到强大的电网连接。此外，电动车型的购置成本通常明显高于同类柴油车型，这使得小公司的经济可行性计算更加困难。融资计划、租赁和租金优惠在克服较高的投资障碍方面发挥着重要作用。
在推动变革的同时，数字系统的重要性也在不断增长。远程信息处理不再只是大型机器园区的问题：紧凑型机器也越来越多地联网，以便实时读取运行时间、运行状态、充电状态和维护要求。捕获实时运营数据的能力为车队管理、预测性维护和成本控制带来了新的机会。这使得建筑公司能够更好地评估哪些机器处于满负荷状态、何时需要维修工作或哪里有节省潜力。获得的数据可帮助车队经理优化利用率、提前计划服务预约并更准确地计算生命周期内的总成本。还有一些辅助系统可以提高精确度或改善狭窄建筑工地的安全性。
状态监测系统旨在预测磨损并优化维护间隔，但需要持续校准和更新。预测性维护可以减少计划外停机时间，但所需的算法很复杂且维护密集。用于异常检测的机器学习系统需要大量的训练数据和定期调整。紧凑型机器的操作在不断发展；语音控制旨在使困难工作条件下的操作变得更加容易，但容易受到建筑工地噪音的干扰。手势控制理论上可以减少身体压力，但需要精确校准并且容易出错。
触觉反馈甚至可以在遥控机器上模拟表面纹理，但需要复杂的技术且使用寿命有限。虚拟现实培训可以实现无风险培训，但高昂的购置成本只能通过密集使用来摊销。用于信息叠加的增强现实系统需要大量维护，并且在照明条件不佳的情况下使用有限。紧凑型机器也逐渐集成到网络化建筑工地系统中，但其中的一个问题是数据保护和安全风险。
网络安全正变得越来越成为一个挑战，因为联网的紧凑型机器代表了潜在的攻击目标。因此，制造商需要在不影响可用性的情况下将重点放在开发安全架构上。这使得认证程序更加复杂和昂贵，反过来又常常使较小的制造商处于不利地位。此外，只有在存在统一标准的情况下，机器之间避免碰撞的通信才能可靠地工作，但该标准尚未建立。数字孪生（物理机器的图像）旨在实现模拟和优化，但需要持续的数据更新，最重要的是需要计算能力。

成本因素

从用户的角度来看，三个问题是核心问题：电池容量是否足以满足计划的工作日？经销商网络是否足够强大以确保快速服务？投资能否以经济的方式呈现？沃尔沃建筑设备公司和小松等制造商提供了某些型号的容量和充电选项的具体数据，但可用运行时间仍然高度依赖于温度、负载曲线和操作模式。这正是建议建筑公司进行详细的前期规划的原因：通过短期租赁进行实际运营测试、带有服务包或集成到共享平台的租赁模式可以降低风险，并在资金长期被占用之前提供经验。
另一个经常被低估的方面是员工的培训。电动和数控紧凑型机器在操作和维护方面与传统柴油车辆不同。培训内容相应广泛。使用它的任何人不仅可以从更高的效率中受益，而且还可以减少由于不正确的操作或维护不当而导致的停机时间。附件和电池组接口的标准化是加速紧凑型电动机器接受度的另一个杠杆。统一的连接器、可快速更换的电池模块和可互操作的远程信息处理标准将减少后勤工作并促进跨品牌配件的可重复使用。到目前为止，个别制造商选择了专有的解决方案，这限制了灵活性。如果共享模式和互操作性要在更大范围内发挥作用，市场将在未来几年内必须对监管或全行业合作做出反应。