Informace z okolních zemí
Digitalizace se při výstavbě asfaltových vozovek projevuje stále výrazněji. Nikoli samoúčelně, ale hlavně jako nástroj pro vyšší kvalitu, efektivnost i měřitelné emise CO2. Praktickým příkladem může být i Smart Site One od společnosti Smart Site Solutions. Tento systém zahrnuje plánování, provádění a dokumentaci na stavbách asfaltových vozovek a předkládá v reálném čase podporu při rozhodovacích procesech. Systém rovněž ukazuje, proč jsou jednak základní vlivy teplota, logistika a datové toky základními prvky, jednak i body, v nichž dnes může UI prakticky pomáhat.
Společnost Smart Site Solutions zahájila výzkum okolo roku 2013. V té době už řada odvětví využívala automatizované řízení procesů, v oblasti silničních staveb však automatizace nebyla na programu a stavebnictví obecně bylo silně „poddigitalizované“. Na základě těchto výsledků výzkumu byla založena společnost Smart Site Solutions, která pracuje v Německu výhradně v souladu s ochranou všech dat a údajů.
V současné době je vyvinutý software používán v celé Evropě ve 12 jazykových mutacích jak ve velkých stavebních firmách, tak i ve firmách středních. Ve většině firem pracují zaměstnanci podle svého nejlepšího svědomí, ale informace nejsou vzájemně propojeny. Systém proto sbírá data z více zdrojů, přičemž základním kamenem je zapojení obalovny. Aktuálně je v systému zařazeno celkem 730 obaloven v celé Evropě. Tyto obalovny zadávají údaje z dodacích listů do systému digitálně. K tomu přistupují různá rozhraní k různým telematickým řešením (nákladní vozidla, stavební stroje), kde na mapě je vše v reálném čase jasně viditelné. Z údajů o nakládce a pohybu vznikají prognózy o dojezdovém čase, výstrahy o případném zpoždění, údaje k teplotám. Pro vlastní průběh stavby jsou průběžně porovnávány údaje o množství a časech a současně aktualizovány propočty o zbývajícím množství materiálu, který je nutné objednat dříve, než ukončí obalovna provoz.
Z plánovacích údajů odvozuje software doporučení, zda je například nutné přizpůsobit rychlost pohybu finišeru. Cílem je tedy pokud možno rovnoměrná pokládka bez zastavení nebo zbytečných prostojů. V pozadí procesu je tedy zásadní logika – stabilní proces výrazně zvyšuje šanci na provedení vysoce kvalitní vozovky. Jedním z důležitých faktorů je tedy například čas připojení vozidla a ukončení jeho vykládky. Na základě relativních pohybů systém tedy rozpozná, zda je vozidlo právě vykládáno, nebo zda to samé vozidlo musí ještě vykládku dokončit, nebo zda bude již vykládáno vozidlo následující. Další praktickou výhodou je rozpoznávání trasy. Plánované a skutečně používané trasy se zpravidla odchylují. Pokud systém rozpozná opakující se alternativy, mohou tyto být nabídnuty nejprve pro probíhající den pokládky a dále pro dny následující.
Teplota jako klíč k uhlíkové stopě a kvalitě
Pro projekt KINASTRA bylo modelováno teplotní chování asfaltové směsi v průběhu celého řetězce od obalovny přes dopravu až k poslednímu pojezdu hutnícího válce. Cílem bylo zpracování prognózy, po jakou zůstává asfaltová směs v hutnící oblasti. V důsledku se tedy jedná o čas, který zůstává poslednímu hutnícímu válci pro dostatečné zhutnění dříve, než asfaltová směs výrazně ztuhne. V praxi lze stanovit tento zbývající čas jen velmi obtížně. Měření jsou prováděna bodově, ale zpravidla nikoli průběžně od nakládky až po zhutnění. Aktuálně se jedná o důležitý faktor, který se stává v souvislosti s používáním NTAS zásadním. Zde obsahuje software varování před požadavkem „snižovat, snižovat, snižovat“. Pokud dojde k výraznému snížení teploty, může být výrazně ovlivněno hutnění, a tedy snížena životnost vozovky. Pokud pak důsledkem je dřívější oprava, je původní emisní úspora velmi rychle spotřebována.
Velikost vlivu teploty lze popsat směrnými hodnotami. Obecné pravidlo udává úbytek cca 1 kg CO2 ekvivalentu na 1 tunu asfaltové směsi při snížení teploty o 10 °C. Je to velmi zjednodušený údaj, který je dále závislý i na topném médiu, které používá konkrétní obalovna. Ukazuje však zásadní fakt – pro snížení uhlíkové stopy má zásadní vliv výroba. Literatura uvádí podíl výroby na celkovém vlivu životního cyklu. Podle provedených propočtů vzniká 80 % až 90 % emisí CO2 při výrobě, tedy včetně surovin a jednotlivých komponentů a jejich dopravy na obalovnu. Vlastní podíl dopravy na stavbu včetně pokládky a hutnění se pohybuje v rozsahu 10 % až 20 %. Tým Smart Site Solutions dospěl při zpracování simulace z historie na poměr ca 91 % vs. 9 %!
Kvalita prognózy vychází z rozsahu použitých dat
Vývojový tým pracoval s daty z cca 5 000 historických měření. Tato data byla rozdělena klasicky na tréninková data a data testovací, tedy ca 70 % pro trénink a 30 % pro vyhodnocení. V hodnocení dosáhl model míry určitosti 0,88, což lze hodnotit jako vysokou jakost prognózy. Současně je pozoruhodný i ukazatel nesprávnosti: v 80 % prognóz činila absolutní chyba méně než 5 °C!
Co to znamená pro praxi? Na základě simulace na bázi historických dat z obaloven stanovil zjistil vývojový tým, že potenciál úspory leží okolo 5,5 % při dodržení stejné kvality bez zvýšení nákladů.
Přechod od vývoje do praxe
Následným krokem je integrace výrobků. Vědecky vyhodnocené modely jsou do softwaru zavedeny tak, aby zpracovaly každou novou stavbu a převedly hodnoty a doporučení na monitor. V současné době je nutné zajistit nová tréninková data z oblasti NTAS. Materiálové chování i teplotní okna se v tomto případě odlišují od klasických asfaltových směsí.
Je však zřejmé, že digitalizace není pouze technická záležitost. Problém může vzniknout tam, kde zavedení softwaru je pojímáno jako velký vícenáklad. Zde může pozitivně k dalšímu vývoji přispět tlak ze strany zadavatele – v případě požadavku na předložení dat pro dokumentaci a následně dat pro doložení dat z provádění prací může dojít k výraznému urychlení celého procesu. Stavby nebudou ze dne na den autonomní, ale mohou být výrazně lépe řízeny na základě měřitelných hodnot. V tomto případě nepomohou vize, ale zejména odolná data ve správném čase.
Zpracoval: Ing. Václav Valentin
Zdroje: Jacobsen M. Wie KI den Asphaltstraßenbaueffizienter und nachhaltiger macht. Asphalt 2026, 2.