L'automatisation des excavatrices atteint le niveau supérieur

Le contrôle de qualité d'excavatrice qui peut commander les vannes hydrauliques de la machine se répand dans toutes les marques pour automatiser les fonctions, réduisant les exigences des opérateurs et facilitant l'obtention des résultats souhaités

De nombreuses caractéristiques de la génération la plus récente d'excavatrices permettent un fonctionnement semi-automatique des fonctions critiques.Cela augmente l'efficacité et la productivité de l'opérateur.

« Le contrôle des pentes se déplace rapidement dans l'industrie de la construction comme un ouragan », déclare Adam Woods, directeur de l'innovation et de l'intégration technologique, LBX.« Link-Belt le reconnaît et a développé une solution de nivellement intégrée optimisée par Trimble Earthworks, appelée Link-Belt Precision Grade.Le système fonctionne à l'unisson et est parfaitement intégré à notre système hydraulique exclusif, appelé Spool Stroke Control.
« Link-Belt Precision Grade a été développé et lancé à de nombreuses fins, mais la réduction du manque de main-d'œuvre imminent en faisait partie », poursuit-il.« Avec le départ à la retraite d'un plus grand nombre d'opérateurs chevronnés, l'industrie verra une augmentation du nombre de jeunes générations venant occuper ces postes. »Avec cela vient un besoin d'éduquer, de former et d'apprendre.C'est là qu'intervient la solution de gradation intégrée.« En prenant de nouveaux opérateurs et en les amenant aux niveaux de productivité des opérateurs chevronnés en quelques heures et/ou jours, Link-Belt Precision Grade cherche à réduire la courbe d'apprentissage pour rendre les clients productifs et efficaces le plus rapidement possible. »

Les fonctionnalités automatisées sont un excellent outil pour les opérateurs nouveaux ou moins qualifiés.« Cela les aide à maintenir le niveau en les aidant une fois que le godet a atteint le niveau et [leur permet] d'en avoir une idée », déclare Ryan Neal, professionnel du marché, Caterpillar.« Et pour les opérateurs qualifiés, c'est un autre outil dans leur ceinture.S'ils comprennent déjà la lecture des piquets de pente et ont une idée de la profondeur et de la pente, cela ne fera que les aider à être plus précis pendant de plus longues périodes et à réduire la fatigue mentale de l'opérateur.

L'automatisation aide à la précision
Cat Grade avec assistance standard automatise les mouvements de la flèche, du bras et du godet pour des coupes plus précises avec moins d'effort.L'opérateur règle simplement la profondeur et la pente dans le moniteur et active le creusement à levier unique.
« Nous proposons notre Cat Grade avec assistance sur la plupart de notre gamme, de la 313 à la 352, en standard », déclare Neal.« Cela permet à l'opérateur de maintenir la pente et de garder l'opérateur plus précis et moins fatigué mentalement d'avoir creusé sur la pente toute la journée.Nous avons une solution 2D standard pour ceux qui souhaitent conserver une profondeur spécifique, ainsi qu'une solution 3D d'usine ou d'un revendeur SITECH.

John Deere a simplifié le fonctionnement avec la technologie SmartGrade.« Nous avons équipé les 210G LC, 350G LC et 470G LC de SmartGrade pour donner aux opérateurs débutants la possibilité d'effectuer des nivellements rapidement et en toute confiance », déclare Justin Steger, responsable du marketing des solutions, du développement du site et du sous-sol.« En contrôlant la flèche et le godet, cette technologie semi-automatique permet à l'opérateur de se concentrer sur la fonction du bras, ce qui réduit à chaque fois le nombre de vérifications périodiques de la pente.La technologie SmartGrade fera des opérateurs novices de bons et des bons opérateurs formidables. »

L'excavatrice à commande intelligente de machine (iMC) de Komatsu permet à l'opérateur de se concentrer efficacement sur le déplacement des matériaux tout en traçant de manière semi-automatique la surface cible et en limitant la sur-excavation.« À partir de notre PC210 LCi-11, nous avons lancé iMC 2.0 », déclare Andrew Earing, chef de produit pour les équipements à chenilles.« Avec iMC 2.0, nous allons proposer le contrôle de maintien du godet ainsi qu'un contrôle d'inclinaison automatique du godet en option, deux fonctionnalités principales qui contribueront à la productivité et à l'efficacité globales sur le chantier. »

Le maintien de l'angle du godet et la commande d'inclinaison automatique en option sont de nouvelles fonctionnalités sur les pelles Komatsu iMC.Avec le maintien de l'angle du godet, l'opérateur définit l'angle de godet souhaité et le système maintient automatiquement l'angle tout au long de la passe de nivellement.La commande d'inclinaison automatique incline automatiquement le godet vers la surface de conception et le ramène à l'horizontale pour le déchargement.

Le contrôle d'inclinaison automatique augmente l'efficacité du chantier.« Vous n'avez plus besoin de déplacer la machine à chaque fois que vous souhaitez effectuer une passe de nivellement de finition », explique Earing.« Vous pouvez maintenant le faire à partir d'une position et toujours niveler les surfaces avec une très grande précision. »

L'assistant de nivellement automatique facilite le nivellement.L'opérateur déplace le bras et la flèche ajuste automatiquement la hauteur du godet pour tracer la surface cible de conception.Cela permet à l'opérateur d'effectuer des opérations de creusement grossières sans se soucier des surfaces de conception et de niveler finement en actionnant uniquement le levier du bras.

Comme première étape vers l'automatisation, Case Construction est entrée dans le domaine du contrôle des machines montées en usine avec ses pelles de la série D plus tôt cette année.Vous pouvez désormais commander et prendre livraison d'une pelle Case avec système d'excavation 2D ou 3D déjà installée et testée par l'OEM.

« Ce que nous faisons ici, c'est faire correspondre, installer et tester les systèmes 2D et 3D de Leica Geosystems avec les pelles Case D Series jusqu'à la CX 350D », explique Nathaniel Waldschmidt, chef de produit – pelles.« Cela simplifie énormément le processus d'acquisition.

« Le contrôle de la machine a la capacité de transformer la productivité, l'efficacité et la rentabilité à long terme des pelles hydrauliques », poursuit-il.« Nous ajoutons maintenant le contrôle de la machine avec des excavatrices entièrement clé en main, permettant aux entrepreneurs de profiter de ces avantages dans une expérience extrêmement transparente avec leur concessionnaire certifié Case SiteControl. »

Améliorations mesurables de la productivité
Les tests effectués par plusieurs des principaux équipementiers de pelles hydrauliques démontrent des améliorations de productivité impressionnantes lors de la mise en œuvre de fonctions de contrôle de nivellement semi-automatisées.

« Dans un test de nivellement de pente planaire contrôlé, nous avons mesuré la vitesse et la précision d'un opérateur novice et expérimenté en mode manuel par rapport au contrôle SmartGrade 3D de [John Deere].Les résultats ont été que SmartGrade a rendu l'opérateur novice 90 % plus précis et 34 % plus rapide.Cela a rendu l'opérateur expérimenté 58 % plus précis et 10 % plus rapide », explique Steger.

Les études de productivité et d'efficacité montrent des gains difficiles à ignorer.« Lorsque nous avons effectué des études de cas dans le passé, nous avons constaté jusqu'à 63 % d'amélioration dans le temps », déclare Earing de Komatsu.« La raison pour laquelle nous sommes en mesure d'y arriver est que cette technologie réduit considérablement, voire élimine le jalonnement.Le classement est beaucoup plus efficace et l'inspection peut littéralement être effectuée avec cette technologie au lieu d'avoir à ramener quelqu'un sur place. »La vérification conforme à l'exécution peut être effectuée par l'excavatrice.« Globalement, le gain de temps est énorme.

La technologie comprime également considérablement la courbe d'apprentissage.« Les jours d'attente des mois et des années pour que les nouveaux opérateurs acquièrent les compétences nécessaires pour couper des nuances précises et précises sont révolus », déclare Woods.« Les mois et les années deviennent maintenant des heures et des jours avec l'aide de la commande de machine semi-autonome Link-Belt Precision Grade et indiquent les systèmes de guidage de la machine. »

La technologie raccourcit également les temps de cycle.« En s'appuyant sur la machine et le système pour effectuer tous les calculs et réflexions exactes, l'opérateur peut entrer dans la fouille et en sortir plus rapidement en permettant à la machine d'effectuer la fonction de nivellement fin à sa place », explique Woods.« Le système restant toujours sur la bonne profondeur et la trajectoire de pente de l'opérateur, la fonction est exécutée plus efficacement sans conjectures.

« La productivité a été testée et étudiée pour montrer des améliorations allant jusqu'à 50 %, selon la demande d'emploi », note-t-il.« L'automatisation élimine clairement les conjectures de la tâche sur le chantier, permettant aux opérateurs de se concentrer sur d'autres choses.L'automatisation permet également aux chantiers de fonctionner sans avoir besoin d'arpenteurs et de contrôleurs de niveau supplémentaires dans la zone de travail.Cela réduit considérablement les chances et le risque que des passants soient blessés lors d'opérations auparavant routinières. »

Une protection contre les surcreusements équivaut à de grosses économies
La perte de productivité et les coûts de matériaux excédentaires associés à la surexcavation sont un facteur de coût majeur sur de nombreux chantiers.

« Avec des milliers et parfois des dizaines de milliers de dollars perdus à cause du creusement excessif… pour des choses comme le remblayage des matériaux nécessaires, le temps perdu à creuser et le temps passé à vérifier la précision et la qualité, la protection contre le creusement peut économiser de l'argent », explique Woods."En outre, certaines entreprises étant poussées dans" le rouge "en raison d'erreurs de calcul, qui ont affecté les résultats financiers des entreprises, certaines entreprises peuvent rester à flot grâce à l'atténuation de la surexploitation."

Le fait de devoir surveiller en permanence la progression de la note et éventuellement de ralentir à l'approche de la note finale est contre-productif, c'est pourquoi Link-Belt propose également une technologie de protection contre les creusements.« La protection contre les surcreusements permet aux opérateurs de fonctionner à leur plein potentiel, ce qui réduit le besoin de matériaux de remblayage aussi coûteux et atténue le problème de perte de temps, de carburant et d'usure sur la machine creusant au-delà du niveau sans le savoir », explique Woods.

John Deere a deux caractéristiques qui servent automatiquement de mécanisme de défense contre le temps perdu en creusant trop profondément.« Le premier est Overdig Protect, une protection pour la surface de conception qui empêche l'opérateur de creuser au-delà du plan d'ingénierie », explique Steger.« L'autre est Virtual Front, un arrêt du tranchant du godet avant qu'il n'entre en contact avec l'avant de la machine à une distance prédéfinie par l'opérateur. »

Le système Cat Grade avec système 2D guide automatiquement la profondeur d'excavation, la pente et la distance horizontale pour atteindre rapidement et avec précision la pente souhaitée.Les utilisateurs peuvent programmer jusqu'à quatre des décalages de profondeur et de pente cibles les plus couramment utilisés afin que l'opérateur puisse facilement niveler.Mieux encore, aucun contrôleur de niveau n'est nécessaire, la zone de travail est donc plus sûre.

Cat Grade avec système 2D peut être mis à niveau vers Grade avec 2D avancé ou Grade avec 3D pour augmenter la productivité et étendre les capacités de nivellement.GRADE avec Advanced 2D ajoute des capacités de conception sur le terrain via un module supplémentaire de 10 pouces.écran tactile haute résolution.GRADE avec 3D ajoute le positionnement GPS et GLONASS pour une précision extrême.De plus, il est plus facile de se connecter à des services 3D tels que Trimble Connected Community ou Virtual Reference Station grâce à la technologie de communication intégrée de la pelle.

La technologie iMC de Komatsu utilise des données de conception 3D chargées dans le boîtier de commande pour vérifier avec précision sa position par rapport au grade cible de conception.Lorsque le godet atteint la cible, le logiciel empêche la machine de trop creuser.

Ce système de commande de machine intelligent intégré installé en usine est livré en standard avec des vérins hydrauliques à détection de course, plusieurs composants du système mondial de navigation par satellite (GNSS) et un capteur d'unité de mesure inertielle (IMU).Le vérin de détection de course fournit des informations précises et en temps réel sur la position du godet au grand moniteur en cabine, tandis que l'IMU signale l'orientation de la machine.

La technologie iMC nécessite des modèles 3D.« La direction que nous avons prise en tant qu'entreprise est de pouvoir transformer n'importe quel site 2D en un site 3D », explique Earing.« L'ensemble de l'industrie s'oriente vers la 3D.Nous savons que c'est l'avenir global de cette industrie.

John Deere propose quatre options de gestion de nivellement : SmartGrade, SmartGrade-Ready avec guidage de nivellement 2D, 3D et guidage de nivellement 2D.Les kits de mise à niveau pour chaque option permettent aux clients d'adopter la technologie à leur propre rythme.

« En incorporant une technologie de précision telle que SmartGrade à notre gamme de pelles, nous améliorons la productivité et l'efficacité du chantier tout en améliorant les capacités de nos opérateurs », déclare Steger.« Cependant, il n'existe pas de solution universelle et les entrepreneurs ont besoin d'options pour associer la bonne technologie à leurs besoins commerciaux.C'est là que les clients bénéficient vraiment de la flexibilité de notre chemin de gestion des notes.

La pelle SmartGrade automatise les fonctions de la flèche et du godet, permettant à l'opérateur d'obtenir plus facilement un nivellement de finition précis.Le système utilise la technologie de positionnement GNSS pour un positionnement horizontal et vertical précis.

La zone de travail définie améliore la sécurité
En comprenant toujours exactement où la flèche et le godet sont positionnés sur le site, une telle technologie peut être utilisée pour restreindre la zone de fonctionnement définie et avertir les opérateurs s'ils s'approchent de zones présentant des obstacles, tels que des lignes électriques aériennes, des bâtiments, des murs, etc.

« L'automatisation des pelles hydrauliques a parcouru un long chemin », déclare Neal.« Nos fonctionnalités de facilité d'utilisation peuvent créer une « bulle de sécurité » autour de la machine qui aidera à empêcher la machine de heurter un objet, tout en assurant la sécurité des personnes autour de la machine.Nous avons la possibilité de créer des plafonds virtuels au-dessus et en dessous de la machine, devant la machine et côte à côte, ainsi que l'évitement de la cabine.

En plus de l'évitement standard de la cabine, Caterpillar propose une clôture électrique 2D qui maintient le relevage avant dans une zone de travail prédéfinie pour éviter les dangers sur le chantier.Que vous utilisiez un godet ou un marteau, l'E-Fence 2D standard arrête automatiquement le mouvement de l'excavatrice en utilisant les limites définies dans le moniteur pour l'ensemble de l'enveloppe de travail — au-dessus, en dessous, sur les côtés et à l'avant.E-Fence protège l'équipement contre les dommages et réduit les amendes liées au zonage ou aux dommages aux services publics souterrains.Les limites automatiques aident même à éviter la fatigue de l'opérateur en réduisant le balancement et le creusement excessifs.

John Deere utilise une technologie similaire.« En plus de garantir un fonctionnement efficace du chantier et une disponibilité à un niveau optimal, Virtual Ceiling, Virtual Floor, Virtual Swing et Virtual Wall surveillent l'environnement de la machine », explique Steger.« Par opposition à la limitation hydraulique de la machine, ces fonctions de clôture virtuelle alertent l'opérateur de manière audible et visuelle lorsque la machine approche des limites définies. »

Attendez-vous à une précision accrue à l'avenir
La technologie d'automatisation progresse à un rythme rapide.Quant à savoir où cela ira à l'avenir, une précision accrue semble être un thème commun.

« L'innovation la plus importante en matière d'automatisation serait la précision », déclare Neal.« Si ce n'est pas précis, alors il n'y a pas beaucoup d'avantages dans la technologie.Et cette technologie ne fera que s'améliorer et offrir une meilleure précision, plus d'options, d'outils d'entraînement, etc. J'ai l'impression que le ciel est la limite.

Steger est d'accord, notant : « Au fil du temps, nous verrons probablement des systèmes de gestion de qualité sur plus de machines avec une précision encore meilleure.Il est également toujours possible d'automatiser davantage de fonctions du cycle de creusement.L'avenir est radieux pour cette technologie.

Une automatisation complète pourrait-elle être à l'horizon ?« Les systèmes de l'industrie étant aujourd'hui semi-autonomes, ce qui signifie que le système nécessite toujours la présence d'un opérateur, on pourrait supposer et s'attendre à ce que l'avenir inclue un chantier entièrement autonome », explique Woods."L'avenir de cette technologie et de notre industrie n'est limité que par l'imagination et les individus qui la composent."