Ocena użytkowników: 5 / 5

Gwiazdka aktywnaGwiazdka aktywnaGwiazdka aktywnaGwiazdka aktywnaGwiazdka aktywna
 

Wdrożenie ciężarówek bez kierowców, jako transportu liniowego wewnątrz jednej firmy
 Implementation of Self-driving truck, as a transport inside the company


     Iryna Ivanska,     Lyubov Onyshchuk,

Międzynarodowa Wyższa Szkoła Logistyki i Transportu we Wrocławiu

Opublikowane w otwartych innowacjach 1/2016

Abstrakt:

Dzisiaj informacja o bezzałogowych pojazdach jest bardzo popularną, ale do tej pory zaskakującą. W artykule opisano zastosowanie innowacyjnego rozwiązania w sieciowych firmach Europy. Wyświetlono zasady działania nowoczesnych ciężarówek. Pokazano wpływ na rozwój i dalszy bieg wysyłek na odległości powyżej 300 km. Dokładnie opisano wady i zalety wdrożenia nowych technologii w standardowy proces firmy.



Abstract:

Today, information about unmanned vehicle is very popular, but so far astonishing. The article describes the use of innovative solutions in the European network companies. Displaying operating principles of modern trucks. Showing the influence on the development and further course of shipping for distances above 300 km. It is accurately described advantages and disadvantages of the implementation of new technologies in the company basic process.

Słowa kluczowe: pojazd bezzałogowy, ciężarówka, samochód przyszłości Mercedes-Benz, komunikacja typu ciężarówka - ciężarówka
Kyes words: self-driving truck, driverless cars, Mercedes-Benz Future Truck, autonomous car, "car-to-car communication" (C2C),  "vehicle-to-vehicle communication" (V2V)

 

Wstęp

Bezzałogowy samochód w naszych czasach nie jest zaskoczeniem, ale ogromne ciężarówki, które są w stanie bez ingerencji kierowcy poruszać się po drodze w nocy to bardzo nietypowy wariant. Uwzględniając to, że 90\%{} wypadków są spowodowane błędem kierowcy, czy nie jest lepszym rozwiązaniem bezzałogowy pojazd sterowany za pomocą wielofunkcjonalnego programu?
„Kolumna ciężarówek bez kierowców zakończyła przejazd testowy przez Europę, do celu w Rotterdamie dotarła bez incydentów.” - Dana wiadomość już znaczy dużo dla rozwoju nowoczesnej infrastruktury transportu wewnątrz firmy. [1]
Wykorzystaniu przedstawionego rozwiązania pojazdów sterujących się w sposób automatyczny nie zawsze jest racjonalne. W transporcie zwykłym czasami nie ma możliwości doskonałego zaplanowania całej trasy od miejsca wysyłki towaru do docelowego miejsca i drogi powrotnej na bazę, także ograniczeniem jest czas pracy kierowców (trudno uwzględnić wszystkie możliwe warunki oraz nieprzewidywalne sytuację podczas transportu).
 Natomiast, jeżeli odpowiednie rozwiązanie zastosować w przedziałach jednej firmy, która ma swoje oddziały w całej Europie, ideę da się rozwinąć. Auta liniowe wysyłane są zawsze jedną i tą samą trasą, którą da się obliczyć i zaplanować w najlepszy sposób. Odległości nie są tak duże, więc kierowca będzie mógł w ciągu 9 godzin dojechać do docelowego miejsca, również nie są wymagane długie pauzy w drodze. Ciągła jazda eliminuje niebezpieczeństwo związane z kradzieżą i przestojem. [2]
Propozycją jest stosowanie kontenerów, w zamian na plandeki. Wszystkie auta będą oplombowane i zaprogramowane na ekonomiczną i bezpieczna jazdę. Zaletą jest możliwość realizacji dostawy na czas bez udziału czynniku ludzkiego. Wszystkie ciężarówki mają być wyposażone w pojemniki na dokumenty, zabezpieczone chipem, a także każdy towar ma posiadać tag RFID, co ułatwi możliwość sprawdzenia towaru wewnątrz auta, a także przy nagłej potrzebie sprawdzenia towaru w aucie.

Rozdział I

 

1. Teoria o pojazdach bezzałogowych

Pojazd bezzałogowy - to środek transportu wyposażony w automatyczny układ sterowania pojazdem, który może przemieszczać się bez udziału człowieka (kierowcy).
Istnieje kilka głównych organizacji zajmujących się rozwojem bezzałogowych pojazdów, w tym Komisja Europejska, z budżetem w wysokości 800 milionów euro, 2getthere w Holandii, program badawczy ARGO we Włoszech, konkurs DARPA Grand Challenge w Stanach Zjednoczonych oraz projekt ”bezzałogowych statków Google”.
Obecnie wiele firm jest zaangażowanych w rozwój swoich produktów dla rynku masowego, w tym General Motors, Volkswagen, Audi, BMW, Volvo, Nissan, Google i inne. W 2008 roku General Motors ogłosił plany rozpocząć testowanie bezzałogowych pojazdów w 2015 roku oraz możliwość wprowadzenia produktu na rynek w roku 2018.
W 2009 roku British Royal Academy of Engineering stwierdziła, że bezzałogowe samochody ciężarowe mogą pojawić się na drogach w Wielkiej Brytanii od 2019 roku.
Od kwietnia 2011 roku na lotnisku Heathrow w Londynie uruchomiono w pełni automatyczną taksówkę poruszającą się z prędkością do 40 km / h; o maksymalnej ilości pasażerów - 4. Okazało się, że takie taksówki są o 70\%{} bardziej ekonomiczne niż samochody osobowe i o 50% niż autobusy.
Nissan planuje stopniowo wyposażyć swoje samochody Nissan Qashqai w funkcję bezzałogowej jazdy od roku 2017. Firma Volvo testuje pociąg drogowy pół-automatyczny dla autostrad, które mogą zostać wykorzystane do uruchomienia w 2020 roku.
    Pojazdy bezzałogowe są wykorzystane w celach cywilnych i wojskowych. Dzięki udanym badaniom amerykańskich sił zbrojnych rozwój pojazdów bezzałogowych jest o jeden krok bliżej do technicznej rewolucji. Specjalne oprogramowanie wojskowe Terra Max od wielu lat działają w trybie testowym. Od 2005 roku na różnych etapach rozwoju system, w który jest wyposażony pojazd został badany na pustyni w ramach projektów Agencji Obrony Zaawansowanych Projektów Badawczych. Terra Max nie jest przywiązany do konkretnego typu pojazdu i może być zainstalowany na każdym rodzaju transportu wojskowego. [3]
     W nasze czasy coraz więcej firm poruszą temat bezzałogowych pojazdów, testują innowację za pomocą różnych systemów sterujących, publikują informacje o udanych testach i prognozują wdrożenia danego pomysłu w swoich przedsiębiorstwach w najbliższe czasy. [3]

 

 

Rys. 1. Jeden kierowca prowadzi trzy ciężarówki – holenderski test bezzałogowych ciężarówek.


2. Opis bezzałogowego pojazdu



Poniżej została opisana zasada działania bezzałogowego pojazdu (na przykładnie testowanej ciężarówki The Mercedes-Benz Future Truck). [5]
Samosterowana ciężarówka

Jest to rewolucja, która w wolnym tempie staje zwykłym życiem. Spokojnie i bezpiecznie, Mercedes-Benz Truck Future 2025 porusza się autostradami przy maksymalnie 85 km / h. Obowiązuje ruch prawostronny. Kierowca jest zobowiązany do pozostania za kierownicą, ale nie musi sterować pojazdem, a tylko planować dalszą drogę i sprawdzać stan towaru przewożonego za pomocą specjalnego tabletu.
Samochód sterowany jest za pomocą automatycznego systemu zwanym Highway Pilot. Kierowca również ma możliwość zmiany ruchu, używając tabletu sterowniczego (w przypadku nie przewidywalnych sytuacji).
Przeprowadzone badanie pokazuje, że samochód może również obsługiwać szczególne sytuacje bez problemu: np. samochód wjeżdża na pas ruchu lewostronnego, aby umożliwić wystarczająco dużo miejsca dla omijania samochodu zepsutego, znajdującego się na poboczu drogi; również pojazd ustępuje drogę dla samochodów ratowniczych (w tym przypadku, kiedy samochód ratowniczy wyśle sygnał do pojazdu bezzałogowego). Zwłaszcza wśród mniejszych pojazdów, proces ten nazywa się "car-to-car communication" (C2C), ale termin powszechnie stosowany to "vehicle-to-vehicle communication" (V2V).[5]

Przyszłe standardy technologiczne

W międzyczasie kierowca będzie miał czas, aby zarezerwować miejsce parkingowe na następnym postoju, utrzymywać kontakt za pomocą wideo rozmowy z własną firmą lub odbiorcami, również będzie możliwość ciągłego nadzorowania wszystkich procesów, zachodzących w pojeździe.
Wolfgang Bernhard, członek zarządu Daimer Industries podkreśla, że Future Truck 2025 będą wykorzystane również dla przewozów towarów na długie odległości. W lipcu 2014 roku Wolfgang Bernhard powiedział, że “The truck of the future is a Mercedes-Benz and his driverless” ("Pojazdy przyszłości - to Mercedes-Benz i brak ich kierowców").[5]

Wyposażenie samochodu

Samochód otrzymał opływowy korpus i różne specjalne diody LED, które zmieniają kolor w zależności od trybu pracy urządzenia. Na przykład, jeśli samochód steruje kierowca, to światła - białe, a jeśli samochód jest na autopilocie, kolor zmienia się na niebieski.
Wewnętrzna przestrzeń kabiny Future Truck wygląda bardziej jak duży pokój. Podłoga i część przedniego panelu, wykończone w drewnie, fotel kierowcy jest obracany o 45 stopni i pochyla się do tyłu, a tablica przyrządów jest zainstalowana na tablecie, który jest kontrolowany przez całą elektronikę samochodową, w tym kontrola klimatyzacji.
W celu zmniejszenia oporu aerodynamicznego, lusterka zostały zastąpione przez kamery wyświetlające obrazy na pionowych ekranach (zainstalowane wewnątrz kabiny). System jest wyposażony w radary, które skanują przestrzeń wokół pojazdu. Dwa z nich są zainstalowane z przodu i na kilku bokach kabiny. Posiadają również stereo kamerę, która skanuje drogę na 100 metrów do przodu i otaczającą przestrzeń na 45 stopni w poziomie i 27 stopni w pionie.
Skanery wykrywają liczbę pasów drogi, obiekty ruchome i są w stanie odczytać dane ze znaków drogowych. Podczas manewrowania, elektronika wysyła sygnał do kierowcy o martwych polach, znajdujących się pobliżu pojazdu.
Ponadto, elektroniczne systemy pojazdów mają możliwość do "komunikowania się" z innymi samochodami na drogach i obiektami infrastruktury za pomocą Wi-Fi. Więc kierowca z góry wie o korkach na trasie, wypadkach itd.
Należy zauważyć, że funkcja autopilota działa tylko podczas jazdy na autostradach i szosach. System elektroniczny nie pozwoli do naruszania przepisów ruchu drogowego, więc zmniejszy się liczba wypadków z udziałem samochodów ciężarowych.
Podczas ruchu pojazdy znajdują się w odległości około 15 metrów od siebie, gdy tradycyjne ciężarówki zachowują odległość około 50 metrów. Jednakże, za pomocą elektronicznego systemu mała odległość dla samochodów ciężarowych jest bezpieczniejsza, bo pojazdy przemieszczają się w kolumnie i błyskawicznie reagują na zmiany w ruchu pojazdu z przodu. Ruch na bliskich odległościach powoduje zmniejszenie oporu powietrza i kosztów paliwa. [6]


 

Rys. 2. Lusterka zostały zastąpione przez kamery.

 

Rys. 3. Wygląd zewnątrz.

 

Rys. 4. Wygląd wewnątrz.


Pojazd, jako biuro

The Futurę Truck 2025 pokazuje, że nowe technologii realne i możliwe. Podczas podróży kierowcy mogą wykonywać inne ważne zadania dla swoich firm, w tym, na przykład, elastyczne planowanie bieżącego rejsu, kolejnych wypraw i księgowości. Kierowca ciężarówki może całkowicie polegać na systemach komputerowych jego samochodu, który dzięki swoim czujnikom i programom wymiany danych z otoczeniem, bezpiecznie i efektywnie kieruje pojazd do miejsca przeznaczenia. [5]
W pełni zintegrowana maszyna z inteligencją zbiorową.
Chociaż autonomiczny kierowca w Mercedes-Benz Truck Future może sterować, hamować, przyspieszać automatycznie, natomiast system nie podejmuje decyzja tylko bazują na dane czujników. Zamian temu, pojazd nabywa znaczącą ilość informacji poprzez wymianę danych z innymi pojazdami (V2V), z sieci komunikacyjnych nieruchomej infrastruktury (komunikacja typu pojazd-infrastruktura lub V2I) oraz za pomocą nawigacji satelitarnej, aby określić swoją pozycję. [5]

1. Przykład na hipotetycznej firmie w Europie



Dla danego przykładu wybrano firmę X. Przedsiębiorstwo charakteryzuje się rozwiniętą siecią magazynów opartych o system cross-docking na terytorium całej Europy. Codzienne dokonywane są wysyłki towarów do klienta pomiędzy oddziałami w kraju, a także na terytorium UE.
Firma jest jedną z największych operatorów logistycznych w branży motoryzacyjnej, budowlanej i elektronicznej. Część towarów (często małe paczki, drobne kartony itd.) są dostarczane na produkcję, więc jest wymagana pilna dostawa, bez opóźnień. Dzienna duża rotacja towarów i wysokie wymagania odnośnie czasu dostawy powodują zapotrzebowanie na optymalizację łańcucha dostaw w firmie X. Wysoka wartość przesyłek wymaga bezpiecznych przewozów.
Celem jest optymalizacja transportowania przesyłek wewnątrz przedsiębiorstwa, pomiędzy oddziałami w kraju, a także przewozami międzynarodowymi. Jest to przedstawienie nowego i innowacyjnego rozwiązania dla firmy. Problemy, które firma ma na celu rozwiązać, to częste zgubienie przesyłek, opóźnienie dostaw (surowców) na produkcję, duża ilość reklamacji i wysoki koszt pokrycia przesyłek niedostarczonych na czas.

2. Opis procesu wysyłek liniowych


Wybrany proces jest przeanalizowany od momentu przyjęcia towarów na magazyn aż do momentu wysyłki na inny magazyn w kraju lub w innym państwie.  Firma posiada w swojej flocie 5 aut do codziennej wysyłki towaru na różne kierunki. Dla przykładu wzięte kierunki to:

 - Wrocław-Katowice;

 - Wrocław-Poznań;

 - Wrocław-Berlin;

 - Wrocław-Ostrawa;

 - Wrocław-Praga.

Przedstawiono każdą z tras w tabeli 1, średnia prędkość to 75km/godzinę.

Tab. 1. Opracowanie własne. Kierunki wyjazdów.

 

1. Rozwiązanie innowacyjne



Dany proces jest powtarzalny. Towar nie wymaga dodatkowych operacji, które polegają na przepakowaniu lub kompletowaniu wysyłki z kilku paczek, więc tagi RFID są dobrym rozwiązaniem dla przesyłek na większe odległości wewnątrz jednej firmy.
Drugim, ale nie mniej ważnym problemem jest kwestia bezpieczeństwa przesyłek, a także pilnych dostaw. Rozwiązanie ma w sobie nie tylko rozwiązaniem wyżej wymienionych problemów, ale i zmniejszeniem kosztów związanych z zakupem paliwa.
Nowoczesnym rozwiązaniem są pojazdy bezzałogowe. Dla firmy z dużym codziennym przepływem przesyłek dane rozwiązanie jest skuteczne dla aut liniowych. Pojazdy bezzałogowe wysyłane każdego dnia na określoną trasę można monitorować. Droga zaplanowana wcześniej pozwoli wybrać najszybszy sposób dostawy. W ciągu przeprowadzonych badań odnotowano, że zużycie paliwa jest o 15% mniejsze, niż przy zwykłych transportach, co ma bezpośredni wpływ na emisję substancji szkodliwych. Wykorzystując analizę LCA należałoby wykazać bezpośredni wpływ na środowisko [1,10]
Na podanych odległościach czas pracy kierowcy nie będzie istotny dla wysyłanego auta, o ile trasa jest dość krótka. Natomiast ważnym elementem jest to, że możemy zmniejszyć spalenie, co pozwoli obniżyć koszt wysyłki. Eliminacja zbędnych pauz w drodze na odpoczynek kierowcy, pozwoli również zabezpieczyć zawartość wysyłki. Proponowaną naczepą jest kontener. Każde auto zostaje oplombowane, a 1kierowca będący w pojeździe nie ma dostępu do ładunku. Przy takim założeniu bezpieczeństwo jest gwarantowane. Auto wyposażone w najnowsze czujniki i z zaplanowaną trasą rozwiąże problem różnych wypadków, o ile będzie w stanie zaprogramować się na bezpieczną jazdę. Skutkiem tego będzie zmniejszenie reklamacji z powodu uszkodzenia towaru w drodze. Można będzie zaplanować czas dostawy nawet z przybliżeniem do kilku minut. Dokładność dostaw wyeliminuje opóźnienia.
Każdemu pojazdowi warto nadać pojemnik na dokumenty, w którym będą wszystkie niezbędne listy, np. CMR. Takie miejsce będzie zabezpieczone chipem i umożliwi dostęp tylko upoważnionym osobom.
W wyniku wdrożenia pojazdów bezzałogowych zmniejszono koszty paliwa o 15\%{}, zredukowano czas realizacji dostaw, a także zapewniono większe bezpieczeństwo wysyłek drogich towarów.


Wnioski

Dzięki zastosowaniu nowych rozwiązań można zwiększyć poziom świadczonych usług, zmniejszyć ilość reklamacji spowodowanych opóźnieniem dostaw i uszkodzeń w czasie dostawy. Koszty początkowo wzrosną, natomiast z czasem zmniejszą się koszty dostaw poprzez zdobycie nowych klientów ze względu na wysokie wskaźniki, jakości realizowanych usług.

Zalety:

 

  • Przewóz towarów w niebezpiecznych obszarach, podczas klęsk żywiołowych i działań wojennych;
  • Obniżenie kosztów transportu towarów;
  • Mniejsze wydatki związane z zatrudnieniem pracowników;
  • Bardziej ekonomiczne zużycie paliwa i wykorzystanie drogi z powodu scentralizowanego sterowania ruchem;
  • Zaoszczędzenie czasu poświęcanego na sterowanie pojazdem przez kierowcę;
  • Kierowca w czasie jazdy może odpocząć;
  • Dla osób z wadami wzroku możliwym będzie niezależne przemieszczanie się pojazdem;
  • Minimalizacja wypadków, ofiar;
  • Zwiększenie przepustowości dróg kosztem zwężenia szerokości pasów.

    Wady:
  • Odpowiedzialność za szkody spowodowane pojazdem; 
  • Utrata możliwości samodzielnego prowadzenia pojazdu;
  • Wadliwe oprogramowanie; 
  • Brak doświadczenia jazdy dla kierowców w sytuacjach krytycznych;
  • Utrata pracy przez osoby mające odpowiednie kwalifikacje.; 
  •  Pytanie moralności odnośnie najbardziej odpowiedniej liczby ofiar. Program sterowniczy nie posiada sztucznej inteligencji. Pojazd kierowany wyłącznie wg poleceń wcześniej ustalonych, nieprzystosowany do podjęcia lojalnych decyzji.

Literatura

[1] Karol Bogusz „Tiry już wkrótce będą jeździć bez kierowców? Autonomiczne ciężarówki przejechały właśnie przez Europę. I zużyły mniej paliwa”, 07.04.2016 r., źródło: http: //next.gazeta.pl/next/7,151003,19880821,tiry-juz-wkrotce-beda-jezdzic-bez-kierowcow-autonomiczne-ciezarowki.html

[2] Strona internetowa “Centrum obsługi transportu”, źródło: http://csk.szczecin.pl/czas-pracy-kierowcow-w-pl-i-ue/ [07.04.2016]

[3] O'Toole Randal „Gridlock: why we're stuck in traffic and what to do about it.”, Cato Institute, 2009. [07.04.2016]

[4] Rys.1. Jeden kierowca prowadzi trzy ciężarówki – holenderski test bezzałogowych ciężarówek, źródło: http://40ton.net/wpcontent/uploads/2015/02/scania\_{}bezzalogowe\_{}ciezarowki\_{}holandia\_{}test.jpg [07.04.2016]

[5] Strona oficjalna Mercedes-Benz, źródło: https://www.mercedes-benz.com/en/mercedes-benz/innovation/the-long-haul-truck-of-the-future [07.04.2016]

[6] Forum internetowy, źródło: http://motor.ru/news/2014/09/23/futuretruck [07.04.2016]

[7] Rys. 2. Lusterka zostały zastąpione przez kamery, źródło: https://www.mercedes-benz.com/wp-content/uploads/sites/3/2015/01/04-Mercedes-Benz-Autonomous-Truck-Logistic-Future-Truck-2025-680x3791.jpg  [07.04.2016]

[8] Rys. 3. Wygląd zewnątrz, źródło: https://www.mercedes-benz.com/wp-content/uploads/sites/3/2015/01/01-Mercedes-Benz-Autonomous-Truck-Logistic-Future-Truck-2025-1180x6862.jpg [07.04.2016]

[9] Rys. 4. Wygląd wewnątrz, źródło: https://www.mercedes-benz.com/wp-content/uploads/sites/3/2015/01/06-Mercedes-Benz-Autonomous-Truck-Logistic-Future-Truck-2025-680x3791.jpg [07.04.2016]

[10] Haller. P, Kardasz P. Sitnik L., Trzmiel K. Emission of pollutants and energy consumption in life cycle of diesel oil Journal of Ecology Engineering 2013 [07.04.2016]