Для любой дорожно-строительной компании рано или поздно встает вопрос увеличения эффективности техники. Обычно это происходит, когда компания выигрывает крупный тендер на строительство. Тогда на сцену выходят систему автоматического управления рабочим органом машины. Данная статья является инструкцией по выбору системы автоматики на вашу технику. Или просто САУ. В качестве примера будут использоваться системы MOBA. Сразу скажу, что на 70-80% эта информация актуальна для САУ других производителей. 20-30% я отдаю на «особые разработки» компаний, это то, о чем Вы будете знать в первую очередь, поскольку задача любого менеджера подчеркнуть особенность именно своего бренда. Но и, разумеется, есть особые разработки каждой компании, производящей САУ. Эти разработки не имеют аналогов, такие вещи тоже необходимо учитывать. Для выбора системы, заказчику придется самому себе ответить на три принципиальных вопроса: на какую машину я ставлю систему автоматики, сколько машин я хочу укомплектовать САУ, что я хочу: 2D или 3D систему.
Первое, что необходимо учесть заказчику системы - 2D или 3D? Это два принципиально разных решения вашей проблемы. 3D стоит дороже 2D, означает ли это, что 3D лучше? Нет. Тогда лучше 2D? Тоже нет. Каждое решение имеет свои плюсы и минусы. И ваша задача не слушать менеджеров по продажам, а принять самостоятельное решение. На основании стоящих перед вами задач и собственных ресурсов: материальных и кадровых.
Что общего в 2D и 3D? Оба решения автоматически контролируют положение рабочего органа машины. Оба решения увеличивают эффективность машины. Оба решения гарантируют точность работы при правильной эксплуатации. Оба защищают от исправления, переделок объекта – незапланированных расходов вашей компании. Оба снижают влияние человеческого фактора на качество работы. Оба варианта укомплектовываются одним типом датчиков, что делает возможным апгрейд. Как видите сходств много. Но еще больше различий.
Для работы системы 2D требуется на строительном объекте создать ту поверхность, которую система будет копировать. Она называется опорной поверхностью. То есть для корректной работы системы на объекте необходимо выполнить предварительную разбивку (плановую и высотную): забить колья или натянуть струну. От того, с какой точностью инженеры-геодезисты выполнят разбивку, зависит точность работы системы 2D, а значит, точность вашей работы. То есть, система 2D жестко привязывается к опорной поверхности: она должна сканировать то, что копирует.
Система 2D на грейдере и асфальтоукладчике - сканирование струны и поверхности.
Для работы системы 3D требуется создать цифровую модель поверхности в специальной программе. Для создания модели используются проектные данные. Далее эта модель загружается в компьютер, и система работает, как навигатор в автомобиле: модель используется, как карта навигатора, система определяет свое положение и на основании своего положения и направления движения машины сдвигает рабочий орган в нужном направлении. Это позволяет машине свободно перемещаться по строительному объекту, однако делать это все равно не рекомендуется. А вот работа на сложных участках упрощается, особенно там, где постоянно меняется поперечный уклон (вход и выход из поворота). То есть, в среднем на 5% от всей территории объекта.
Какая же точность работы 2D и 3D? Вы, как заказчик, должны понимать два понятия: точность копирования системы и общую «финишную» точность. На точность влияют многие сторонние параметры, например, техническое состояние вашей машины. Но критическое влияние на точность системы окажет опорная поверхность: забитые колья, натянутая струна или загруженная в компьютер 3D модель. Сравнить мы можем только точность копирования опорной поверхности. Точность работы 2D системы 1-2мм, 3D системы от 10мм (система с роботизированным тахеометром) до 30мм (спутниковая система). 2D система точнее копирует, это факт. Именно поэтому при укладке верхних слоев асфальта используются только 2D системы, только они удовлетворяют высоким требованиям по точности.
Еще один очень важный параметр – это поддержка системы автоматики. Эту информацию Вы практически никогда не услышите от менеджеров по продажам! Просто потому, что им выгодно реализовать более дорогую 3D систему. К САУ нельзя относиться как к обычному навесному оборудованию. Система автоматики, неважно 2D или 3D, сама не работает! Для ее правильной работы нужно ее обслуживать: регулярно калибровать датчики, и т.д.
Систему 2D очень просто обслуживать: достаточно раз в неделю откалибровать датчики. Это занимает 5 минут рабочего времени. Система выполняет команды оператора и сканирует опорную поверхность. Она проста и понятна, позволяет сразу после разбивки приступить к работе, что невозможно при использовании 3D.
Говоря об обслуживании системы, мы больше подразумеваем 3D систему, поскольку она к нему очень требовательна. «Лучше день потерять, а потом за пять минут долететь» - это про 3D. Калибровка датчиков остается, как и в 2D системе. А дальше – в зависимости от типа 3D.
Система 3D бывает 2 видов: спутниковая (GNSS) или с роботизированным тахеометром. Что в них общего? Оба типа системы используют цифровую модель проекта, которую геодезист создает в специальной программе. Модель – это нечто больше, чем просто оцифровка точек и создание поверхности. Это анализ и исправление проектных ошибок, удаление лишних контуров и т.д. Это большой и кропотливый труд, от которого зависит производительность системы и точность работы. Неправильная модель приводит к неправильному результату. Необработанная модель ведет к осложнениям и неточности «в поле». Оператор будет вынужден вручную исправлять недочеты модели. Поэтому первым условием работоспособности 3D – это правильная, полная и понятная оператору модель, загружаемая в компьютер системы автоматики.
Какая модель лучше для оператора: слева или справа?
Основные различия двух типов системы 3D в структуре работы. Соответственно и требования к обслуживанию будут различаться.
Система 3D с роботизированным тахеометром требует проведение обратной засечки каждый раз, когда тахеометр устанавливается. Это означает, что на протяжении всего объекта у вас должны быть марки-репера. Также учитывайте, что каждые 200-400м тахеометр будет переставляться. Соответственно, каждый раз будет проводиться засечка. Эта операция занимает 20-40 минут рабочего времени. Таким образом, главное условие успешной работы системы с тахеометром – хорошее и равномерное покрытие строительного объекта реперами. Что ложится дополнительным бременем на ваш геодезический отдел.
При работе с системой 3D GNSS следите, чтобы не возникла путаница с системами координат. В 90% случаев 3D GNSS работает в глобальной системе координат (широта, долгота, высота). Соответственно, системе требуются параметры пересчета из глобальной системы в вашу систему. Для этого также необходимо 3-4 репера по периметру строительного участка. Эта операция называется локализация, ее необходимо делать каждый раз, когда базовая станция устанавливается на новую точку.
3D система с тахеометром требует прямой видимости между прибором и машиной, длина плеча – максимум 300-400 метров. Это означает, что ни одна машина, человек и т.д. не должны стоять на пути луча тахеометра. Как только луч прерывается, автоматика выключается. С увеличением расстояния точность существенно падает. Точность такой системы ±5мм.
3D GNSS система работает с более длинным плечом: 1,5-2км и даже больше. Не требуется прямой видимости между базовой станцией и машиной. Но система не работает в условиях ограниченного неба: в городской черте, в густом лесу, в горах система может работать нестабильно, при строительстве тоннелей использовать этот тип 3D системы вовсе невозможно.
Особое внимание уделите производителю машины. В России на сегодняшний день можно выделить три основных сегмента машин: западного производителя (Европа, США, Япония), отечественные и китайского производства. Давайте рассмотрим случай из жизни:
Дорожно-строительная компания купила отечественный грейдер. Она начала делать запросы на САУ для машины. Запросы делались исключительно на 3D систему! Со слов заказчика: «Потому что 3D система точнее и лучше, чем 2D». Получив стоимость системы, представители компании очень удивились: система стоила дороже, чем сам грейдер.
Одна система 3D сегодня стоит как 3-4 системы 2D. Не разобравшись в особенностях САУ, Вы рискуете впустую потратить деньги. Определитесь с объемом будущих работ. Сколько единиц техники у вас есть в наличии? Какого они производителя? Может быть, имеет смысл укомплектовать всю технику более доступными 2D системами? Имеется ли у ваших специалистов опыт работы с САУ? Имеется ли опыт обслуживания САУ? Рассмотрим следующий пример:
У дорожно-строительной компании 3 грейдера. САУ устанавливаться будет впервые. Что лучше сделать заказчику: укомплектовать 3 автогрейдера системами 2D или один грейдер системой 3D, а 2 грейдера оставить без автоматики? Ответ далеко не очевиден. Можно двумя грейдерами делать черновую работу, а грейдером с 3D выполнять чистовые проходы. Или сделать 3 универсальные машины: грейдер с системой 2D. Оба варианта имеют смысл. И выбор зависит от Вас.
Работать с САУ будет, в первую очередь, оператор. От его принятия/неприятия САУ напрямую зависит результат. Из моей практики 2D систему оператор принимает на порядок лучше. Она ему намного понятнее. Для адаптации 2D системы в рабочий процесс требуется 30 минут. C системой 3D поначалу сложнее: оператор не хочет принимать компьютер у себя в кабине. Но рабочий потенциал у 3D системы, безусловно, выше, чем у 2D. Но, опять же, 3D систему должен принять не только оператор, но и инженер-геодезист, который будет ее обслуживать, а это дополнительная работа и ответственность.
Вернемся к точности системы и фронту предстоящих работ. С грейдером/бульдозером понятно, а что с асфальтоукладчиком? Только 2D. 3D система на асфальтоукладчике может применяться только на выравнивающем слое. Причем только с тахеометром. На верхних слоях асфальта использоваться будет только 2D система, потому что она в несколько раз точнее. Особняком стоят дорожные фрезы. На них вполне возможна установка как 2D, так и 3D системы. Оба варианта имеют право на жизнь.
Автоматизировать можно все что угодно. На какую машину устанавливается САУ? Бульдозер или грейдер, асфальтоукладчик или дорожная фреза – эффективность работы системы напрямую зависит от технического состояния машины. Перед установкой системы убедитесь в отсутствии люфтов на машине. Никакая САУ не решит проблемы люфтов на машине! Если машина не в состоянии работать точно, значит и САУ не будет.
Помните: не существует идеального решения по автоматизации строительных работ. Любая система имеет достоинства и недостатки. Подбор системы нивелирования зависит от множества факторов: типа строительных работ, их объема, наличие персонала, производителя машины, продолжать можно бесконечно. От заказчика требуется учесть все эти моменты. И выбрать подходящую систему нивелирования.