Rakennusprojektien digitaalisten mallien, jotka ovat nyt saatavilla BIM-järjestelmissä (Building Information Modeling), odotetaan tekevän rakennusalasta kestävämpää. Novatron hyödyntää BIM-tietoja mahdollistaakseen nopeamman ja tarkemman maansiirtotyön, mikä säästää arvokkaita resursseja. Tämän saavuttamiseksi yritys on kehittänyt congatecin tietokonemoduuleihin perustuvia koneenohjausjärjestelmiään varten lujatekoisia teollisuustietokoneita.

Nykyään rakennusyritykset voivat saavuttaa kilpailukykyiset hinnat ja suurimman tehokkuuden vain digitaaliteknologiaa hyödyntäen. Mitä tulee maansiirto- tai poraustöihin raskailla rakennuskoneilla, projektin digitaaliset 3D-mallit - jotka yhä useammin ovat saatavilla tietomallijärjestelmien kautta - toimivat perustana tehokkaalle ja tarkalle työmaalle. Tämä prosessi edellyttää todellisen rakennustyön vertaamista suunnitteludataan, mikä edellyttää kaikkien asiaankuuluvien rakennuskoneiden ja ympäristöparametrien tarkkaa kirjaamista.

Tavoitteena on vähentää mittaamista

Novatron on johtava IIoT-pohjaisten koneenohjausjärjestelmien toimittaja. Nämä järjestelmät toimivat vastaavalla tavalla kuin autojen kuljettajaa avustavat ADAS-järjestelmät. Novatronin tapauksessa järjestelmä tarjoaa käyttäjälle tarkkaa tietoa työkoneen ja suunnitelmamallin sijainneista. Mukana on esimerkiksi reaaliaikaiset tavoitteiden ja toteutuneiden töiden vertailut. Tämän tekniikan avulla käyttäjät voivat säästää jopa 90 prosenttia maanmittaustyöstä rakennustyömailla, koska manuaaliset ohjausmittaukset ja niiden vertaaminen BIM-spesifikaatioihin voidaan jättää kokonaan pois.

Näin projektit saadaan valmiiksi kaksi kertaa nopeammin ja rakennuskaluston käyttöajat lyhenevät noin kolmanneksella. Lisäksi järjestelmä mahdollistaa, että työt suoritetaan korkeimmalla laatutasolla. Lukuisat erittäin tarkat anturit tallentavat kaivinkoneen kauhojen tarkan sijainnin reaaliajassa, joten maansiirtoa voidaan tehdä jopa 2 senttimetrin tarkkuudella.

Kuva 1. Uutta lisäarvoa syntyy, kun rakennuskoneet yhdistävät IoT:n BIM-datamalliin (lähde: Novatron).

Novatronin Xsite-ohjausjärjestelmiä käytetään monenlaisissa maansiirtoajoneuvoissa, mukaan lukien kaivinkoneet, pyöräkuormaajat, puskutraktorit ja poravaunut, valmistajasta riippumatta. Xsite-asennukset löytyvät lähes kaikista tärkeimmistä konetyypeistä maailman kymmenen suurimman valmistajan koneista. Joukossa on markkinajohtajia kuten Caterpillar, Komatsu ja XCMG, Sany, Zoomlion, John Deere, Volvo, Hitachi, Liebherr, Doosan Infracore ja monet muut.

Soveltuu universaalisti rakennuskoneisiin

Xsite-ratkaisujen suunnitteluvaihtoehdot sopivat laajasti erilaisiin rakennuskoneisiin. Eri valmistajien verkkokorjauspalveluita, tukiasemia ja GNSS-vastaanottimia on helppo yhdistää, minkä avulla voidaan pysyä mukana teknologioiden nopeassa kehityksessä. Xsite ei ole riippuvainen yksittäisestä valmistajasta, mikä takaa joustavuuden. Järjestelmä on yhteensopiva myös suosittujen 3D-mallien ohjelmistojen kanssa, mukaan lukien pilvipohjaiset tietomalliratkaisut. Erilaisia ​​openBIM-dataformaatteja voidaan käyttää ilman muunnos- tai yhteensopivuusongelmia ja reaaliaikainen työn edistyminen voidaan tallentaa tarvittaessa. Modulaarisen ohjelmistorakenteensa ansiosta Xsite on skaalautuva ja sen pro-versio tukee sekä 2D- että 3D-visualisointeja.

Kuva 2. Maansiirtolaitteiden digitalisointi säästää aikaa, koneita ja ympäristöä.

Novatronin avoimet Xsite-ohjausjärjestelmät toimivat monipuolisena digitalisointialustana rakennuskoneille. Maanrakennusyritykset ja rakennuskonevalmistajat arvostavat tämän alan teknologiajohtajan tarjoaman kokonaisratkaisun poikkeuksellista laatua. Tällaisen merkittävän markkina-aseman saavuttaminen vaatii kuitenkin jatkuvaa ponnistelua ja omistautumista, jotta teknologisessa kehityksessä pysytään mukana.

Tekninen johtajuus edellyttää jatkuvaa innovaatiota

Novatronin lanseerattua ensimmäisen kaupallisesti kannattavan 2D-koneenohjausjärjestelmänsä noin 30 vuotta sitten lasereita oltiin vasta alkamassa hyödyntää rakennusteollisuudessa, ja satelliittipaikannus senttimetrin tarkkuudella oli vielä kaukainen tavoite. Myöskään BIM ja IIoT eivät olleet silloin vielä suuria trendejä. Kuitenkin alusta alkaen nopeat ja viiveettömät reaaliaikaiset suunnittelutietojen visualisoinnit verrattuna todellisiin maansiirtoihin näyttävällä grafiikalla ovat olleet yritykselle tärkeitä. Tämä johtuu siitä, että graafisella käyttöliittymällä (GUI) on tärkeä rooli tuotteen koetun laadun määrittämisessä.

- Xsite-järjestelmää kehittäessämme halusimme tarjota käyttäjälle parhaan mahdollisen suorituskyvyn ja haimme siksi inspiraatiota esimerkiksi pelikonsoleissa käytetystä huipputeknologiasta, joka nykyään tarjoaa upeita käyttökokemuksia. Kattava Open GL -tuki oli meille erityisen tärkeää, koska se takasi nopean avun 2D- ja 3D-vektorigrafiikkaa koskevissa ongelmissa. Siksi valisimme AMD:n prosessoriteknologian tuolloin, ja olemme iloisia siitä, että AMD säilyttää edelleen johtavan asemansa SoC-integroiduissa GPU-prosessoreissa, kertoo Novatronin tuotantojohtaja Kalle Jussila.

Käyttökokemus on aina ollut tärkeintä

Alkuperäinen 3D-koneohjaustietokone Xsite MCC15 käytti AMD:n sulautettua prosessoria Embedded G-sarjasta. Tämä prosessori toi lukuisia parannuksia verrattuna AMD:n aikaisempaan sukupolveen. Tämä yksisiruinen G-Series SOC-järjestelmäpiiri paransi prosessorin suorituskykyä jopa 113 prosenttia ja paransi tukea DirectX 11.1-, OpenGL 4.2- ja OpenCL 1.29:lle tehokkaan grafiikan käsittelyyn jopa 20 prosentin parannuksella. Vielä tänäkin päivänä AMD on kehityksen kärjessä sulautetuissa x86-prosessoreissa, joissa on integroitu grafiikka. Esimerkiksi uusimmassa 3D-koneohjaustietkoneessa on AMD Ryzen Embedded V1000 -piiri, joka tarjoaa grafiikan ja multimedian käsittelyyn erillisgrafiikkaprosessorien suorituskyvyn. Se saavuttaa jopa 3,61 TFLOPS:n suorituskyvyn, mikä on huomattava 200 prosentin parannus aiempiin AMD:n SoC-piireihin verrattuna. Vielä tärkeämpää on, että saatavilla on teollisuusluokan prosessorivaihtoehtoja, jotka voivat toimia äärimmäisissä lämpötiloissa -40 asteesta +85 asteeseen. Tämä on olennainen ominaisuus rakennustyömailla, kuten Novatronin Xsite-ratkaisussa.

Nykyinen suorituskyky riittää mainiosti vertaamaan reaaliaikaisia - 200 kertaa sekunnissa kysyttäviä - rakennuskone- ja ympäristöparametreja 3D-datamallien tavoitetietoihin. Tulokset voidaan visualisoida kosketuspaneeleilla ja LED-näytöillä. Novatron on hyvin valmistautunut mahdollisiin tuleviin projekteihin: Xsite-ohjain perustuu PICMG COM Express -standardia noudattaviin Computer-on-Modules- eli COM-järjestelmiin. Jos tarvitaan tehokkaampia prosessori-integraatioita, COM-standardi mahdollistaa helpon prosessorin vaihtamisen, vaikka siinä olisi uusi liitin tai se olisi toiselta valmistajalta.

COM-moduulissa on helppo parantaa suorituskykyä

Novatron on tehnyt näin useita kertoja. AMD Embedded G-Series -sarjan käytön jälkeen Novatron asensi AMD Embedded R-sarjan, joka julkaistiin vuonna 2015, ennen kuin siirtyi nykyiseen AMD Ryzen Embedded V1000:een. Sovellusvalmiiden COM-moduulien käyttö tarjoaa kuitenkin enemmän kuin vain skaalautuvuuden eri prosessorisukupolvien ja -valmistajien kesken. Se tarjoaa myös maksimaalisen turvallisuuden ja riippumattomuuden tietyistä moduulivalmistajista.

Kuva 3. AMD-prosessoriin pohjautuvien congatecin moduulien suorituskyvyn kasvu mahdollisti Novatron-ratkaisujen jatkuvan parantamisen.

Novatron arvostaa suuresti COM-moduulien suunnittelun luotettavuutta perusteellisesti testatun BSP-paketin (board support package) kanssa. Se vähentää huomattavasti kehitystyötä verrattuna täysin mukautetun suunnittelun luomiseen, joka muuten olisi tarpeen. Tämä on erityisen tärkeää, koska 3D-sovelluksiin käytetyn MCC22-ohjaimen koko on vain 250 x 160 x 90 millimetriä. Tämän takia siihen ei sovi tavallista sulautettua emolevyä jo pelkästään fyysisen koon perusteella. Lisäksi pienemmissä yleiskäyttöisissä SBC-korteissa tai kaupallisissa COM-kantakorteissa, jotka ovat molemmat saatavilla lisävarusteena, ei ole vaadittuja liitäntöjä tai komponentteja, jotka on kvalifioitu vaativiin ympäristöihin. MCC22-ohjain sisältää siis Novatronin suunnitteleman emolevyn, joka vastaa erityisesti Xsite-ratkaisun 3D-sovellusohjaimen vaatimuksiin. Se sisältää erilaisia ​​liitäntöjä, kuten CAN, RS232, USB, näyttöportti, SIM-kortti, Ethernet, PWR, GSM, UMTS, LTE, HSPA ja GPRS.

- Tällaisen ominaisuuspakettiin COM- ja emolevyihin nojaava lähestymistapa on juuri oikea meille, selittää Novatronin koneohjauksen laitteistokehityksestä vastaava johtaja Jesse Kettunen. - Vaikka valmis kortti olisi kätevä, se tulisi todennäköisesti yhdeltä toimittajalta. Sen sijaan käytämme mieluummin omia kantakorttejamme ja ostamme COM Express -moduulin sovellusvalmiina vakiokomponenttina. Mielestämme tämä lähestymistapa on paljon kestävämpi ja varmistaa myös tuotteidemme korkean laadun.

Kuva 4. Novatronin koneenohjausjärjestelmien kehitys.

COM Express vai COM-HPC

Entäpä PICMG:n uusin, huippuluokan moduulistandardi COM-HPC, onko sillä vaikutuksia Novatronin suunnittelupäätöksiin. - Emme vaadi niin montaa rajapintaa kuin COM-HPC tarjoaa, ja COM Expressin PCIe Gen4 -tuen ansiosta olemme edelleen hyvin varusteltuja seuraavan sukupolven Xsite-ohjaimiamme varten, Jesse Kettunen selittää.

Puoliautomaattisten rakennuskoneiden idea ei sekään ole Novatronille syy muuttaa ohjauskonseptiaan keskipitkällä aikavälillä. Tavoitteen ja toteutuneen maansiirron vertailu voidaan visualisoida ja tiedot voidaan siirtää ohjausjärjestelmiin. Autonomisten rakennuskoneiden edellyttämä ohjainsuunnittelu sisältäisi kuitenkin eri toimialueen ja vaatisi videodatan prosessointia. Kestää jonkin aikaa, ennen kuin tämä kaikki sulautuu reaaliaikaisiin BIM-pilviin. Siitä huolimatta Novatron on jo kaivinkoneiden puoliautomaatiovaiheessa. Yritys tukee myös OEM-asiakkaita palvelutarjonnan kehittämisessä, sillä Xsite-ratkaisu tarjoaa tarvittavan tietokannan, mukaan lukien pilvialustat ja BIM-integroinnin.

Novatron ei kuitenkaan kertonut tarkempia tietoja tulevista innovaatioista, koska niiden markkinoilletuloaika on ratkaiseva niiden käyttöönoton kannalta. Yhtiöstä myönnetään, että standardisoidut COM-moduulit lyhentäisivät merkittävästi tuotteiden markkinoilletuloaikaa. Esimerkiksi integroiduilla tekoälymoottoreilla varustettujen moduulien hyödyntäminen olisi mahdollista. - COM-moduuleilla prosessoriteknologian innovaatiosyklit voidaan toteuttaa paljon nopeammin - varsinkin kun niiden mukana tulee hyvin valmisteltu käyttövalmis BSP, Jesse Kettunen lisää.

Korkea suorituskyky myös palveluun

Xsite-ohjaimet käyttävät congatecin COM Express -moduuleja. Novatron on valinnut johtavan sulautetun tietotekniikan toimittajan, joka on erikoistunut erityisesti korttimoduuleihin. Tämä erikoistuminen takaa korkean laadun ja tarjoaa laajan valikoiman vaihtoehtoja hinnan ja suorituskyvyn tasapainottamiseen. Se takaa myös kestävän etenemissuunnitelman Xsite-ohjainten tuleville päivityksille.

Jesse Kettunen ei kuitenkaan ole vaikuttunut pelkästään laajasta moduulivalikoimasta ja ekosysteemistä, joka sisältää sopivat jäähdytyslevyt ja alustalevyt evaluointia varten. Hän on myös jatkuvasti vaikuttunut congatecin henkilökohtaisesta integraatiotuesta, joka on aina helposti saatavilla ja nopeasti reagoiva.

- Koko congatec-tiimi on uskomattoman ketterä ja tehokas. Näin tehokas palvelu tekee uusien teknologioiden kanssa työskentelystä erittäin miellyttävää, sillä sen avulla saadaan nopeita vastauksia kaikkiin esille tuleviin kysymyksiin ja BIOSin muuttuviin vaatimuksiin vastaaminen on erittäin helppoa. Voimme tehdä sen omien sisäisten tiedostokuviemme avulla, Jesse Kettunen kehuu.