Porvoo ostaa lakaisua neliömetreinä

Porvoon kaupunki on ottanut käyttöön Trombia Free -lakaisurobotin kahdeksanvuotisella palvelusopimuksella. Kaupunki ei omista konetta, vaan maksaa puhdistetusta pinta-alasta. Hankinnassa autonominen kone, huoltotelakka, etävalvomo, ohjelmistot ja ylläpito muodostavat yhden kokonaisuuden, jonka toiminnallisesta riskistä vastaa palveluntuottaja.

Porvoon torilla ja jokirannassa aloittanut Trombia Free on autonominen, täyssähköinen lakaisukone, joka työskentelee pääasiassa öisin. Kyse ei ole lyhytaikaisesta pilotista tai yksittäisestä konekaupasta, vaan kahdeksan vuoden Robotics as a Service -palvelusopimuksesta.

Porvoon kaupunki ostaa Trombia Technologiesilta valmista puhdistustulosta neliömetreinä. Palvelu sisältää koneen, käyttöönoton, reittien suunnittelun, operoinnin, jatkuvan etävalvonnan, ohjelmistot sekä teknisen ylläpidon. Kaupungin maksettavaksi eivät siten tule koneen seisonta-aika tai palveluntuottajan henkilöstökustannukset sellaisinaan, vaan toteutunut työsuorite.

Trombia Technologiesin toimitusjohtaja Antti Nikkanen pitää mallia tilaajalle läpinäkyvänä ja koneen käytettävyyteen liittyvän riskin kannalta poikkeuksellisen selkeänä.

– Kaikki laskutettavat neliömetrit ovat oikeasti puhdistettua kaupunkia. Laskutukseen eivät mene kahvitauot, sairauslomapäivät tai koneen seisonta, vaan kaupungille muodostuu yksinkertainen hinta toteutuneelle neliömetrille, Nikkanen sanoo.

Pitkä sopimuskausi puolestaan mahdollistaa kohdekohtaisen infrastruktuurin rakentamisen, ohjelmiston kehittämisen ja käyttöönoton kustannusten jakamisen usealle vuodelle.

Aikaisemmat kokemukset ratkaisivat hankinnan

Porvoon kaupungille Trombian lakaisutekniikka ei ole uusi tuttavuus. Kaupungin käytössä on ollut noin kahden vuoden ajan työkoneisiin asennettavia Trombia-lakaisulaitteita.

Kunnossapitopäällikkö Keijo Lehtikankaan mukaan kokemukset ovat olleet hyviä erityisesti vanhan kaupungin ympäristössä, jossa hienojakoisen pölyn poistaminen kiveyksiltä on osoittautunut perinteisille lakaisukoneille haastavaksi.

– Hankimme ensin yhden työkoneeseen asennettavan laitteen. Kun totesimme teknologian erittäin hyväksi, hankimme lisää. Trombian tekniikka on soveltunut vanhaan kaupunkiin ja poistanut hienoa pölyainesta muita käyttämiämme ratkaisuja tehokkaammin, Lehtikangas kertoo.

Aikaisempien konekokemusten perusteella kaupunki kiinnostui myös valmistajan autonomisesta ratkaisusta. Helsingissä ja Espoossa toteutettujen pilottien jälkeen teknologian katsottiin edenneen tasolle, jolla se voitiin ottaa Porvoossa osaksi normaalia kunnossapitoa.

– Emme hankkineet laitetta omaksi, vaan ostamme puhdistettuja neliöitä. Kun järjestelmä pääsee täyteen käyttöön, uskomme saavamme palvelusta hyvää vastinetta rahoillemme, Lehtikangas sanoo.

Autonomia vapauttaa työvoimaa muihin tehtäviin

Kaupungin näkökulmasta hankinnan keskeinen tavoite on puhtaanapidon laadun parantaminen ja henkilöresurssien käyttäminen aikaisempaa tarkoituksenmukaisemmin. Laajojen alueiden toistuva lakaisu ajoittuu usein iltaan tai yöhön, jolloin miehitetyn koneen käyttö sitoo henkilöstöä hankalina työaikoina.

– Kunnossapitotyö on erittäin työllistävää, eikä robotiikka poista ihmisen tarvetta. Se vapauttaa henkilöstöä suurten yhtenäisten alueiden rutiinipuhdistuksesta muihin tehtäviin ja päiväaikaan tehtävään viimeistelytyöhön, Lehtikangas painottaa.

Porvoossa on jo kokemusta robotiikan hyödyntämisestä viheralueiden hoidossa. Kaupunki käyttää ruohonleikkuurobotteja ja aikoo kasvattaa niiden määrää erityisesti suurilla yhtenäisillä alueilla. Autonominen lakaisu on saman toimintamallin laajentamista katujen kunnossapitoon.

Trombia Free työskentelee aluksi Porvoon torilla sekä jokirannan keskeisillä kävely-, katu- ja kiveysalueilla. Käyttökausi kestää lumettomana aikana noin 26 viikkoa vuodessa. Työ tehdään pääosin öisin, jolloin puhdistettavilla alueilla on vähemmän jalankulkijoita, pysäköityjä ajoneuvoja ja muuta liikennettä.

Porvoo on askel pilotista tuotantokäyttöön

Trombia Free -koneita on käytetty muun muassa teollisuusalueilla, lentoasemilla, satamissa ja suljetuissa kaupunkiympäristöissä. Suomessa koneita on kokeiltu aikaisemmin Helsingissä ja Espoossa, ja tuotantokäytöstä on kokemusta esimerkiksi Jätekukon jätekeskuksessa Kuopiossa. Kansainvälisiä toimituksia on tehty muun muassa Milanon MIND-alueelle.

Nikkasen mukaan Porvoon merkitys on siinä, että kone sijoitetaan suoraan kaupungin tavalliseen toimintaympäristöön.

– Tässä ei olla messukeskuksen alueella tai erillisessä innovaatiokaupunginosassa. Kone puhdistaa toria, jokirantaa, vanhaa kaupunkia sekä kävely- ja pyöräteitä – niitä samoja alueita, joilla normaalit lakaisukoneet työskentelevät, Nikkanen sanoo.

Porvoossa käyttöönotto tarkoittaa siirtymistä rajatusta pilotista jatkuvaan palvelutuotantoon. Samalla järjestelmä joutuu kohtaamaan teollisuusalueita vaihtelevamman toimintaympäristön, jossa reitille voi ilmestyä pysäköityjä ajoneuvoja, työmaita, tavaratoimituksia, jalankulkijoita ja muita ennakoimattomia esteitä.

Reitit perustuvat digitaaliseen karttaan

Autonominen lakaisukone ei liiku vapaasti koko katuverkolla, vaan toimii ennalta kartoitetulla ja hyväksytyllä alueella. Porvoon keskustasta on muodostettu digitaalinen ympäristömalli hyödyntämällä satelliittipaikannusta ja kolmiulotteista pistepilvikartoitusta.

Kun toimintaympäristö on kartoitettu ja varmistettu, Trombian kalustopalvelutiimi opettaa koneelle kaupungin laatiman puhdistussuunnitelman mukaiset reitit. Työtehtävät ja aikataulut määritellään Trombia Smooth -pilvipalvelussa.

Kone paikantaa itsensä yhdistämällä 3D-lidarien, GNSS-paikannuksen ja odometrian tuottamaa tietoa. Sensorifuusio mahdollistaa työskentelyn myös silloin, kun yksittäisen paikannusmenetelmän tarkkuus heikkenee esimerkiksi rakennusten, puiden tai sääolosuhteiden vuoksi.

Työn aikana kone vertaa ympäristöään digitaaliseen karttaan ja havainnoi siinä tapahtuneita muutoksia. Reitille tullut este voidaan pysäyttää, kiertää tai käsitellä etävalvomon avulla.

– Kaupunkiympäristöä varten koneeseen on lisätty kykyä ratkaista tilanteita aikaisempaa itsenäisemmin. Kun este voidaan turvallisesti kiertää, siihen ei aina tarvita enää valvomon erillistä lupaa tai ihmisen silmiä mukaan prosessiin, Nikkanen kertoo.

Reittisuunnittelussa pyritään minimoimaan turhat siirtymät. Nikkasen mukaan koneen pitäisi olla lähes koko liikkumisaikansa tuottavassa työssä.

– Autonomisen lakaisun keskeinen hyöty syntyy tehokkaasta reitityksestä. Kun kone liikkuu alueella, se on käytännössä aina lakaisutyössä eikä siirry pitkiä matkoja tyhjänä.

Työsaavutus jopa 8 000 neliömetriä tunnissa

Porvooseen toimitetun koneen työsaavutus on Nikkasen mukaan noin 6 000–8 000 neliömetriä tunnissa. Lakaisunopeus on tyypillisesti noin neljä kilometriä tunnissa.

Yhdellä latauksella voidaan puhdistaa olosuhteista ja työtehtävästä riippuen noin 30 000–33 000 neliömetrin eli noin 3–3,3 hehtaarin alue. Käytännön kapasiteettiin vaikuttavat pinnan likaisuus, roskan määrä, käytettävä lakaisuteho, reitin muoto, esteet ja tarvittavien tyhjennysten määrä.

Valmistajan mukaan Trombian lakaisutekniikka yhdistää mekaanisen lakaisun, ilmaveitsen ja suodattamattoman syklonierotuksen. Ratkaisulla voidaan kerätä samassa työvaiheessa suurempaa irtoainesta sekä hienoa PM10- ja PM2.5-pölyä.

Trombia ilmoittaa järjestelmän kuluttavan parhaimmillaan jopa 90 prosenttia vähemmän energiaa ja 95 prosenttia vähemmän vettä kuin perinteiset imulakaisuratkaisut. Todellinen kulutus riippuu työolosuhteista sekä vertailtavan koneen rakenteesta.

Täyssähköisen koneen paikalliset pakokaasupäästöt ovat nolla. Valmistaja ilmoittaa ulkomelun jäävän alle 75 desibelin, mikä mahdollistaa työskentelyn myös yöaikaan ja meluherkillä alueilla.

Autonomia ulottuu päivittäishuoltoon

Koneen lisäksi Porvooseen rakennettiin Trombia Free Service Station -telakka, joka automatisoi latauksen, roskasäiliön tyhjentämisen sekä koneen ja pölynerotusjärjestelmän pesun.

Nikkanen pitää päivittäishuollon automatisointia vähintään yhtä merkittävänä kehitysaskeleena kuin kuljettajattomuutta.

– Monen mielestä lakaisukoneen toiminnassa tärkeämpää on automatisoida päivittäinen huolto kuin itse ajaminen. Kuljettajat pitävät usein ajamisesta, mutta koneen peseminen ei ole yhtä suosittu työvaihe. Kun käsitellään hienoa katupölyä tai teollista piipölyä, pesu on kuitenkin oleellinen osa toimintavarmuutta.

Kone ajaa telakkaan mekaanista ohjuria pitkin. Ratkaisu varmistaa telakoinnin ilman monimutkaista elektronista kohdistusta. Kun etupyörä asettuu määrättyyn kohtaan, kone voidaan yhdistää lataukseen ja vesiliitäntään.

Telakan nostojärjestelmä siirtää koneen jätelavan kohdalle. Roskasäiliö tyhjennetään, minkä jälkeen järjestelmä pesee säiliön ja pölynerotuksen. Pesun valmistuttua kone lasketaan alas ja palautetaan latauspaikalle.

Porvoossa koneen lataaminen takaisin käyttövalmiiksi kestää akun varaustasosta riippuen noin kaksi tuntia. Nikkasen mukaan nopeimmillaan latausjakso voidaan tehdä noin tunnissa ja 45 minuutissa.

Telakka tarvitsee oman logistisen alueensa

Telakka-aseman vaatima varsinainen tila on noin 15 × 6,5 metriä. Lisäksi alueella on oltava riittävästi tilaa jätelavaa käsittelevälle koukkulava-autolle.

Porvoon telakka sijaitsee kaupungintalon takana Piispankatu 15:n sisäpihalla. Sijoituspaikan valinnassa on huomioitava sähkö- ja vesiliitäntöjen lisäksi jätehuolto, koneen turvallinen saapumisreitti sekä huoltohenkilöstön pääsy järjestelmän luo.

Telakka ja kone tunnistavat toisensa RFID-järjestelmällä. Tunnistusta käytetään myös turvallisuuden varmistamiseen: kone ei saa liikkua telakassa, jos suojatulle alueelle on tullut ihminen. Mekaanisella ohjauksella toteutettu telakointi vähentää puolestaan paikannusvirheen mahdollisuutta latauksen, vesiliitännän ja nostotoimintojen aikana.

Asennus muodostuu tehdasvalmisteisista moduuleista. Porvoossa moduulit tuotiin paikalle viikon alussa, minkä jälkeen tehtiin sähkö- ja vesiasennukset, viimeistely, turvatestaukset sekä koneen ja aseman RFID-paritus. Rakennusaika jää siten lyhyeksi, mutta ennen käyttöönottoa järjestelmälle tehdään kohdekohtainen turvallisuushyväksyntä.

Valvomo kuuluu palvelutuotantoon

Vaikka kone toimii autonomisesti, sitä valvotaan jatkuvasti etänä. Trombian valvomo seuraa samanaikaisesti useita koneita Suomessa ja muualla Euroopassa.

Valvomossa voidaan tarkastella koneen 360 asteen kamerakuvaa, teknisiä hälytyksiä, veden määrää, lataustilannetta ja diagnostisia tietoja. Tarvittaessa kone voidaan vapauttaa turvallisesti pysäyttäneestä hälytyksestä, ohjata uudelle reitille tai ajaa pois ongelmatilanteesta.

– Valvomosta voidaan tehdä käytännössä lähes kaikki poikkeustilanteessa tarvittava. Jos esimerkiksi joku estää tarkoituksella koneen liikkumisen, tilanne voidaan tarkistaa kameroista ja kone ajaa etäohjauksella pois, Nikkanen kertoo.

Trombian mukaan noin 98 prosenttia palvelupyynnöistä ja häiriötilanteista voidaan ratkaista etänä. Paikallista huoltokäyntiä tarvitaan vain sellaisissa vioissa, joita ei voida korjata ohjelmiston, diagnostiikan tai etäohjauksen avulla.

Etäpalveluun kuuluvat myös ohjelmisto- ja kyberturvallisuuspäivitykset. Järjestelmän käytettävyyttä voidaan seurata koneen lähettämän diagnostiikan perusteella ja huoltoa ennakoida ennen varsinaisen vian syntymistä.

Porvoon kaupungin kunnossapitopäällikkö Keijo Lehtikangas ja Trombia Technologiesin toimitusjohtaja Antti Nikkanen esittelevät hanketta laaja-alaisesti paikalle saapuneelle lehdistölle Porvoossa.

Turvallisuus määrää autonomian rajat

Trombia Free havainnoi ympäristöään 3D-lidareilla ja turvallisuusluokitelluilla tutkilla. Varsinaisen havainnointijärjestelmän lisäksi koneessa on varmistava pysäytysjärjestelmä.

Valmistajan mukaan koneen PLd-luokiteltu turvajärjestelmä täyttää muun muassa kuljettajattomia teollisuusajoneuvoja koskevan ISO 3691-4 -standardin ja ohjausjärjestelmien toiminnallista turvallisuutta käsittelevän ISO 13849 -standardin vaatimuksia. Telakka-asema on puolestaan toteutettu nostolaitteita koskevat turvallisuusvaatimukset huomioiden.

Kaupunkiympäristössä kone hidastaa havaitessaan lähestyvän ihmisen tai muun esteen ja pysähtyy ennen kosketusta. Autonomian tarkoituksena ei ole ohittaa turvallisuusrajoja, vaan antaa koneelle lupa ratkaista vain ennalta määritellyt ja turvalliseksi todetut tilanteet itsenäisesti.

Suojateiden ylityksissä ja muissa vaativissa liikennetilanteissa etävalvomo voi avustaa konetta. Järjestelmän toiminta-aluetta laajennetaan vasta käyttökokemusten ja turvallisuusarviointien perusteella.

Seuraava vaihe on varsinainen katuverkko

Ensimmäisessä vaiheessa Trombia Free työskentelee pääasiassa torilla, jokirannassa sekä kävely- ja pyöräilyalueilla. Porvoon kaupunki ja Trombia valmistelevat samalla pilottia, jossa kone tuodaan varsinaiselle katuverkolle autojen keskelle.

Katuverkko kasvattaa järjestelmän vaatimustasoa. Koneen on toimittava liikenteen, pysäköityjen autojen, risteysten, suojateiden, vaihtuvien työmaiden ja muiden tilapäisten esteiden keskellä. Onnistunut laajennus kasvattaisi samalla puhdistettavan pinta-alan niin suureksi, ettei yksi kone välttämättä enää riittäisi.

– Jos palvelusopimus osoittautuu hyväksi ja yksi laite ei riitä puhdistettavalle alueelle, kokonaisuutta voidaan laajentaa toisella tai jopa kolmannella robotilla. Alkuvuodet etenemme kuitenkin yhdellä koneella ja keräämme käyttökokemusta, Lehtikangas kertoo.

Porvoon hankinta toimii siten myös mittarina sille, kuinka hyvin autonominen työkonepalvelu voidaan liittää kaupungin normaaliin hankinta- ja kunnossapitoprosessiin. Arvioitavana eivät ole pelkästään koneen lakaisuteho ja turvallisuus, vaan koko palveluketjun käytettävyys, kustannusten ennakoitavuus, reagointi häiriöihin ja saavutettu puhtaustaso.

Koneen sijasta hankittiin tuotantokykyä

Porvoon ratkaisumalli osoittaa, että autonomisen työkoneen kilpailtushankkeet kasvavat huomattavasti itse konetta laajemmiksi palvelukokonaisuuksiksi. Toimiakseen järjestelmä tarvitsee digitaalisen kartan, opetetut reitit, huoltotelakan, jätehuollon, tietoliikenneyhteydet, etävalvonnan, ohjelmistot ja paikallisen huoltopalvelun. Ja näissä asioissa Suomen vanhimpiin taajamiin lukueutuva Porvoo näyttää nyt mallia maailmanlaajuisesti.

Tilaajan kannalta neliömetriperusteinen sopimus siirtää koneen käytettävyyteen ja tekniseen suorituskykyyn liittyvää riskiä palveluntuottajalle. Samalla tilaajan on määriteltävä tarkasti, mitä puhdistetulla neliömetrillä tarkoitetaan, millaista puhtaustasoa edellytetään ja miten toteutunut työ todennetaan.

Pitkä sopimus edellyttää myös ehtoja ohjelmistojen, tietoturvan, varaosien, huollon, järjestelmäpäivitysten ja mahdollisten teknologiavaihdosten varalle. Autonomisessa koneessa tuotantokyky riippuu fyysisen laitteen lisäksi jatkuvasti päivittyvästä ohjelmistosta ja palveluorganisaatiosta.

Porvoossa näistä osista on rakennettu yksi kokonaispalvelu, jossa Kaupunki hankki pelkän lakaisukoneen asemesta kahdeksaksi vuodeksi sovitun puhtaanapitokapasiteetin.

Trombia Free -palvelu Porvoossa

• Sopimuskausi kahdeksan vuotta

• Hankintamalli Robotics as a Service

• Laskutus puhdistetun pinta-alan perusteella

• Palveluun sisältyvät kone, käyttöönotto, operointi, valvonta ja ylläpito

• Käyttöalue aluksi Porvoon tori ja jokiranta

• Käytössä lumettomana aikana noin 26 viikkoa vuodessa

• Työskentelee pääasiassa öisin

• Työsaavutus noin 6 000–8 000 m²/h

• Pinta-ala latauksella noin 30 000–33 000 m²

• Lakaisunopeus noin 4 km/h

• Täyssähköinen käyttövoima

• 3D-lidarit, GNSS-paikannus, odometria ja turvatutkat

• PLd-luokiteltu turvallisuusjärjestelmä

• Jatkuva etävalvonta ja etädiagnostiikka

• Automaattinen lataus, tyhjennys ja pesu

• Telakan tilantarve noin 15 × 6,5 metriä

• Lataus takaisin käyttövalmiiksi noin kahdessa tunnissa

• Mahdollisuus laajentaa palvelua useampaan koneeseen

• Seuraavana kehitysvaiheena työskentely varsinaisella katuverkolla