Autonominen hyötyauto lähestyy tuotantoa - Kuljetusala etsii uutta kapasiteettia

IAA Media Summit, Eppstein, Saksa: Kuljetusalan pitkään odottama autonominen kuorma-auto on siirtymässä koevaiheesta kohti kaupallista käyttöä. Kehitys etenee ensimmäisenä Yhdysvaltojen moottoritiepainotteisessa runkoliikenteessä, mutta vaikutukset ulottuvat vähitellen myös Eurooppaan. Kyse ei ole enää vain kuljettajaa avustavista järjestelmistä, vaan kokonaisesta toimintamallista, jossa ajoneuvo, ohjelmisto, sensorit, etävalvonta, huoltoverkosto ja lainsäädäntö muodostavat yhden kokonaisuuden.

AUMOVIOn Aurora ohjelmasta vastaava Dr. Andree Hohm kuvasi alan olevan käännekohdassa. Hänen mukaansa kuljettajattomat kuorma-autot eivät ole enää vain kiinnostavia prototyyppejä, joissa ohjauspyörä kääntyy ilman ihmisen käsiä, vaan niistä ollaan rakentamassa todellista kaupallista tuotetta kuljetusyritysten käyttöön.

Kuljetusala etsii uutta kapasiteettia

Autonomisen ajamisen kehitystä on pitkään kuvattu henkilöautojen ja robotaksien kautta. Hyötyajoneuvoissa liiketoiminnallinen tarve on kuitenkin monessa mielessä suoraviivaisempi. Pitkän matkan maantiekuljetukset perustuvat toistuviin reitteihin, korkeaan käyttöasteeseen ja tarkasti laskettavaan kokonaiskustannukseen. Samalla ala kärsii kuljettajapulasta, nousevista kustannuksista ja vaatimuksesta vähentää päästöjä.

Hohmin mukaan autonomian suurin potentiaali löytyy alkuvaiheessa kaupallisesta moottoritieliikenteestä. Syynä on kahden tekijän yhdistelmä. Teknologia on etenemässä käyttökelpoiseen kypsyysvaiheeseen, ja taloudellinen vaikutus voi olla suurempi kuin monissa muissa autonomisen liikkumisen sovelluksissa.

Satama- ja piha-alueilla, maataloudessa sekä teollisuudessa autonomisia ratkaisuja on nähty jo pitkään rajatuissa ympäristöissä. Maantiekuljetuksissa vaikutus on kuitenkin laajempi, sillä runkoliikenne muodostaa suuren osan nykyaikaisen talouden logistiikan selkärangasta.

Ensin moottoritielle

Autonominen kuorma-auto ei todennäköisesti aloita uraansa jakeluautona suomalaisessa talviliikenteessä tai kaupunkien ahtailla lastauspaikoilla. Ensimmäinen todellinen käyttöympäristö on pitkän matkan terminaalien välinen liikenne. Tällöin reitit voidaan määritellä, testata ja validoida etukäteen. Ajoneuvo liikkuu hubista hubiin, jolloin lastaus, purku ja poikkeamatilanteet voidaan hallita järjestelmällisemmin kuin avoimessa kaupunkiliikenteessä.

Yhdysvallat on kehityksen ensimmäinen päämarkkina, koska etäisyydet ovat pitkiä, rahtivirrat suuria ja lainsäädäntö useilla osavaltioalueilla sallii jo kuljettajattomat raskaat ajoneuvot. Erityisesti eteläisen Yhdysvaltojen runkoreitit tarjoavat autonomiselle kuorma-autolle luontevan toimintaympäristön. Eurooppa seuraa perässä, mutta täällä liikenneympäristö on monimutkaisempi, etäisyydet lyhyempiä ja sääntely hajanaisempaa.

AUMOVIO ja Aurora rakentavat teollista kokonaisuutta

Autonomisesta ajamisesta puhutaan usein ohjelmistona. Raskaassa kalustossa ratkaisu on kuitenkin vahvasti myös teollista ajoneuvotekniikkaa. AUMOVIO ja yhdysvaltalainen Aurora Innovation ovat kehittäneet yhteistyössä ratkaisua, jonka tavoitteena on tehdä kuljettajattomasta kuorma-autosta sarjatuotantoon soveltuva ja kaupallisesti skaalattava järjestelmä.

Yhteistyössä Aurora vastaa kuljettajattoman ajamisen pääohjelmistosta, ajoneuvon operoinnista ja järjestelmäarkkitehtuurin määrittelystä. AUMOVIOn vastuulla on puolestaan laitteiston teollistaminen, sensorimoduulit, laskentayksiköt, varajärjestelmä sekä järjestelmän huolto ja ylläpito koko käyttöiän aikana.

Kuorma-autoon lisättävä kokonaisuus muodostuu useista sensori- ja laskentayksiköistä, tietoliikenneratkaisuista ja varajärjestelmistä. Kamerat, tutkat ja lidar-anturit seuraavat ympäristöä eri etäisyyksillä ja eri näkökulmista. Järjestelmä ei siis nojaa yhteen anturityyppiin, vaan useiden teknologioiden rinnakkaiseen käyttöön.

Anturit pitää saada kestämään

Raskaan kaluston käyttöolosuhteet asettavat järjestelmälle korkeat vaatimukset. Anturien on toimittava sateessa, liassa, lämpötilavaihteluissa ja kovassa ajosuoritteessa. Siksi pelkkä anturi ei riitä, vaan sen ympärille tarvitaan lämmitystä, puhdistusta, suojausta ja helposti vaihdettava moduulirakenne.

Hohm korosti esityksessään teollistamisen merkitystä. Ajoneuvotehtaalle ei voida tuoda kymmeniä erillisiä antureita ja kaapeliviidakkoa, joka integroidaan käsityönä yksittäiseen testiautoon. Järjestelmän pitää olla paketoitu, valmistettavissa, huollettavissa ja vaihdettavissa tavalla, joka sopii ajoneuvotehtaan tuotantoprosessiin ja raskaan kaluston käyttöastevaatimuksiin.

Tämä on yksi keskeisistä eroista prototyypin ja kaupallisen tuotteen välillä. Testiauto voidaan rakentaa pitkälti käsityönä. Kuljetusyrityksen arjessa auton pitää kuitenkin olla tien päällä, ja huollon pitää pystyä palauttamaan se nopeasti liikenteeseen.

Turvallisuus ratkaistaan poikkeustilanteissa

Autonomisen hyötyauton uskottavuus ratkaistaan poikkeustilanteissa. Normaalin ajosuorituksen lisäksi järjestelmän on osattava toimia hallitusti silloin, kun jokin osa järjestelmästä vikaantuu tai ajotilanne muuttuu ennakoitua vaikeammaksi.

AUMOVIOn rooliin kuuluu erillinen varajärjestelmä, joka toimii varsinaisesta ajotehtävän suorittavasta järjestelmästä riippumattomana turvakerroksena. Sen tehtävä on valvoa ajoneuvon ympäristöä ja ottaa kuorma auton hallinta, jos varsinainen ajamiseen käytettävä järjestelmä ei pysty jatkamaan tehtäväänsä turvallisesti.

Varajärjestelmä arvioi jatkuvasti tien varren pysähtymismahdollisuuksia ja valitsee häiriötilanteessa vähimmäisriskin toimenpiteen. Tarvittaessa se voi ajaa kuorma autoa useita minuutteja, kunnes turvallinen pysähtymispaikka saavutetaan. Tavoitteena ei ole vain se, että auto osaa ajaa normaalitilanteessa, vaan että se osaa hallitusti epäonnistua.

Uusi ansaintamalli 

Autonomisen ajamisen kaupallistuminen muuttaa myös ajoneuvoteollisuuden ansaintamalleja. Perinteisessä mallissa toimittaja myy komponentin ajoneuvovalmistajalle ja vastaa sen jälkeen varaosista sekä mahdollisista takuukysymyksistä. Autonomisessa kuorma-autossa järjestelmätoimittaja pysyy mukana koko käyttöiän ajan.

AUMOVIOn ja Auroran mallissa autonominen ajaminen kytkeytyy ajettuihin maileihin. Aurora tarjoaa kuljettajattoman ajamisen palveluna, ja AUMOVIO toimittaa laitteiston palvelumallilla. Kuljetusyrityksen näkökulmasta kyse ei ole vain uuden osan ostamisesta kuorma-autoon, vaan suoritteeseen sidotusta kokonaisuudesta, jossa käytettävyys ratkaisee.

Tämä tekee huollosta ja järjestelmän toimintavarmuudesta liiketoiminnan kannalta yhtä tärkeitä kuin itse ajoteknologiasta. Ajoneuvot ovat jatkuvasti yhteydessä taustajärjestelmiin, jotka seuraavat laitteiston kuntoa. Jos anturi tai moduuli vikaantuu tai kalibrointi muuttuu, auto ohjataan huoltoon. Huollossa ei välttämättä korjata yksittäistä anturia paikan päällä, vaan vaihdetaan koko moduuli nopeasti. Viallinen yksikkö voidaan sen jälkeen kunnostaa erillisessä keskuksessa ja palauttaa varaosakiertoon.

Automaatio etenee portaittain

Nykytilaa voi kuvata kahdella tasolla. Ensimmäinen taso on jo arkipäivää. Kuorma ja linja autoihin tulee yhä enemmän pakollisia ja vapaaehtoisia kuljettajaa avustavia järjestelmiä, kuten hätäjarrutusta, kaistavalvontaa, katvealuevaroituksia, tutkia ja kameroita. Samalla ajoneuvot muuttuvat ohjelmistopohjaisiksi kokonaisuuksiksi.

Toinen taso on kuljettajaton L4-automaatio rajatuilla reiteillä. Tässä vaiheessa ihminen ei enää istu ohjaamossa varmistajana, mutta ajoneuvo ei myöskään liiku kaikkialla vapaasti. Reitti, sääolosuhteet, perävaunutyypit, pysähtymispaikat, terminaalit ja huoltoprosessit pitää validoida ennen laajempaa käyttöä.

Kehitys etenee vaiheittain myös sääolosuhteiden osalta. Ensimmäiset kaupalliset reitit valitaan olosuhteista, joissa järjestelmän toimintaympäristö on mahdollisimman hallittu. Sen jälkeen kyvykkyyttä voidaan laajentaa sateeseen, kovaan tuuleen ja myöhemmin vaativampiin keliolosuhteisiin.

Euroopassa eteneminen on hitaampaa

Euroopan kannalta autonominen raskas liikenne ei ole yhden yön murros. Sääntely, liikenneympäristö, maantiede ja kuljetusketjujen rakenne tekevät etenemisestä hitaampaa kuin Yhdysvaltojen eteläisillä runkoreiteillä. Samalla Euroopan kuljetusala kohtaa samat peruspaineet. Kuljettajista on pulaa, kuljetuskapasiteetin tarve kasvaa, energiatehokkuus korostuu ja ajoneuvojen kokonaiskustannusta tarkastellaan entistä tarkemmin koko elinkaaren ajalta.

Hyötyajoneuvomarkkinaa muokkaavat samanaikaisesti käyttövoimien muutos, digitalisaatio, ohjelmistopohjainen ajoneuvoarkkitehtuuri, turvallisuus, automaatio ja taloudellinen tehokkuus. Autonominen ajaminen ei kehity irrallisena teknologiana, vaan osana laajempaa muutosta, jossa ajoneuvo, pilvipalvelut, telematiikka, huolto ja logistiikan suunnittelu kytkeytyvät samaan järjestelmään.

Tulevaisuuden hyötyauto ei siis ole vain sähköinen, vähäpäästöinen tai verkkoon kytketty. Se on yhä useammin laskentatehoa, sensoridataa ja ohjelmistoa käyttävä tuotantoväline, jonka arvo mitataan käytettävyydessä, ennustettavuudessa ja kustannuksissa kilometriä kohti.

Kuljettaja ei katoa 

Autonominen kuorma-auto ei poista kuljettajan ammattia yhdellä kertaa. Todennäköisempi kehityspolku on työnkuvien muuttuminen. Ensimmäiset kuljettajattomat ajot tapahtuvat terminaalien välillä, kun taas ihmisiä tarvitaan edelleen jakelussa, lastauksessa, poikkeustilanteissa, asiakaskohteissa, kunnossapidossa ja valvonnassa.

Samalla kuljettajapula voi tehdä automaatiosta pikemminkin kapasiteetin lisääjän kuin suoran korvaajan. Jos kuljetusala ei löydä riittävästi kuljettajia nykyiseen ja tulevaan kuljetustarpeeseen, autonominen teknologia voi täydentää olemassa olevaa kalustoa ja vapauttaa kuljettajia tehtäviin, joissa ihmisen osaamista tarvitaan eniten.

Raskaan kaluston automaation seuraava vaihe ratkaistaan käytännön luotettavuudessa. Jos järjestelmät pystyvät ajamaan pitkiä reittejä turvallisesti, sääolosuhteiden valikoimaa voidaan laajentaa, huoltomalli toimii ja käyttöaste pysyy korkeana, autonominen kuorma-auto voi siirtyä 2020 luvun loppupuolella vakavasti otettavaksi vaihtoehdoksi tietyissä kuljetustehtävissä.

Prototyyppien aika ei ole kokonaan ohi, mutta hyötyajoneuvojen autonomiassa painopiste on siirtymässä siihen, mikä ratkaisee kuljetusyrityksen kiinnostuksen. Autojen pitää kuljettaa rahtia turvallisesti, ennakoitavasti ja kannattavasti. Vasta silloin autonominen ajaminen muuttuu teknologiaesityksestä kuljetusalan työkaluksi.