Škoda Groupin Digital kehityskeskus on kehittänyt oman ennakoivan Predictive maintenance system – diagnostiikkajärjestelmän, jota voidaan käyttää kaikissa Škoda Groupin projeksteissa sekä tarjota konsernin ulkopuolisille asiakkaille. Nykyisin käytetään kunnossapidosta puhuttaessa usein käsitettä condition based maintenance, eli kuntoon perustuva kunnossapito. Predictive maintenance system-järjestelmä mahdollistaa juuri tällaisen kunnossapidon alentaen siten kulku  neuvon elinkaarikustannuksia, sillä antureilla ja sensoreilla varustettuja laitteita ja kokoonpanoja ei enää tarvitse toistuvasti avata ja tarkastaa edeltä asetettujen huoltovälien mukaan.

Yhdessä järjestelmän analyyttisen osan kanssa voidaan puhua kulkuneuvojen ennakoivasta kunnossapidosta, jossa koneoppimisen ja muiden työkalujen avulla voidaan ennakoida osien vaihtotarve tai kulumisrajan saavuttaminen. Siten voidaan suorittaa vain tarpeelliset huoltotoimenpiteet silloin, kun se on optimaalista ja turvallista.

Kyseessä on edistynyt online-diagnostiikkajärjestelmä, jota voidaan käyttää sekä uusissa että huolletuissa tai modernisoiduissa kulkuneuvoissa. Samalla se yhtenäistää kaikkien projektien tai kulkuneuvojen diagnostiikkajärjestelmät ja sillä voidaan korvata vanhemmat järjestelmät kuten DataRail Legasy, IRDS, ASTRID jne. Yksi järjestelmän tärkeimpiä parannuksia entisiin verrattuna on diagnostiikkajärjestelmän parempi suojaus.

Predictive maintenance system saatuja tietoja ei käytetä välttämättä vain kunnossapidon optimointiin, vaan se sopii yhtä hyvin luotettavuuden ja muiden RAMS-parametrien valvontaan. Yhdistämällä kunnossapidon hallinnan tietojärjestelmään varmistetaan kulkuneuvojen kaikkien tilojen valvonta käyttö–huolto–käyttö -vuorottelun aikana Järjestelmä antaa itse vian havaitsemisen lisäksi tietoja olosuhteista, joissa vika ilmeni. Tietyn vian esiintymistiheyden lisäksi järjestelmä antaa tietoja myös sen vaikutuksista. Näin voidaan keskittyä vikojen syiden poistamiseen, mikä vaikuttaa eniten uusien kulkuneuvojen huoltoon ja suunnitteluun.

Predictive maintenance system jakaa diagnostiikan kahdelle tasolle:

1. Teknisen kunnon diagnostiikka (Condition based monitoring) – antureista ja sensoreista saatujen strukturoitujen perustietojen visualisointi.
2. Prediktiivinen diagnostiikka ja luotettavuusominaisuuksien mittaus – kulkuneuvosta/huollosta/muilta osastoilta saatujen tietojen yksityiskohtainen analyysi tekoälyalgoritmeja käyttäen. Tavoitteena kulkuneuvon vikojen ja peruskomponenttien vikojen ennakoiminen. Tämän ongelman monimutkaisuuden vuoksi sitä käytetään yhdessä kunnossapidon IBM Maximo -hallinta- ja ennakointijärjestelmän kanssa.

Järjestelmä koostuu kulkuneuvoyksiköstä, jonka perustana on erittäin suorituskykyinen High performance computer – laitteistoalusta omalla Linux-käyttöjärjestelmäjakelulla ja palvelinosalla. Yksikkö ei itse suorita diagnostiikkaa, vaan antaa maksimimäärän tietoja kiinteässä palvelimessa olevalle yksikölle välttäen yksittäisten signaalien degradaatiota tiedonsiirron aikana järjestelmän siten poiketessa nykyisistä diagnostiikkajärjestelmistä. Tätä yksikköä voidaan myös laajentaa hallintakytkimellä tai MCG:llä (Mobile Communication Gateway).

Palvelinosa ei toimi vain tietokantana kulkuneuvosta saatujen strukturoitujen tietojen tallentamiseen, vaan se ensisijaisesti luo niitä itse kulkuneuvosta saaduista perustiedoista. Diagnostisten tapahtumien tietokanta luodaan kokonaan palvelimelle, mikä mahdollistaa tapahtuman synnyn sääntöjen nopean ja yksinkertaisen muokkauksen kaikissa kulkuneuvoissa ilman tarvetta parametrien säätöön itse kulkuneuvossa.

Suuren reaaliajassa kerätyn tietomäärän ja palvelutietojen lisäämisen ansiosta on mahdollista luoda kehittyneitä analyysejä:

• Kulkuneuvon käytön online-perusanalyysi, joka aiemmissa järjestelmissä oli mahdollista vain paikallisen liittymän avulla suoraan kulkuneuvossa.
• Poikkeamatunnistus.
• Vikojen ennakointi.

Tätä osaa voidaan käyttää sekä asiakkaan paikallisympäristössä että pilviympäristössä.

Teknikoilla on siten käytettävissään yksityiskohtainen kartta ja kulkuneuvon tarkka sijanti sen ollessa jatkuvassa yhteydessä keskukseen ja lähettäessä tietoja esimerkiksi hetkellisestä nopeudesta, ajetuista kilometreistä ja teknisestä kunnosta.

Predictive maintenance system voidaan laajentaa älysensoriyksiköllä BSU-XX, joka myös on Škoda Digitalin valmistama. Sensoriyksikkö on tarkoitettu kulkuneuvon teliryhmien osien, kuten esimerkiksi laakeriholkkien tai telirungon liikkuvien osien mekaanisen kunnon diagnostiikkaan. Yksikkö kykenee mittaamaan paikallisen lämpötilan ja kiihtyvyyden kolmella akselilla.

Predictive maintenance system ja sen laitteisto-osat (High performance computer – yksikkö, BSU-yksikkö) täyttävät termillä ”Kunnossapito 4.0” esitetyt olettamukset, sillä ne yhdistävät suoraan itse kulkuneuvon, sen teknisen kuntoon ja ympäristöön sekä huoltohenkilöstöön. Järjestelmä toimii siten ŠKODA Groupin puitteissa perustyökaluna kunnossapidon optimoimiseksi ja kulkuneuvojen seisokkien ja tuottamattoman ajan lyhentämiseksi niiden elinkaaren aikana.

Ensimmäistä kertaa High performance computer käytettiin kahdessa moottorijunayksikköprojektissa Puolassa 2020-luvulla. Diagnostiikkayksikkö kerää diagnostiikka- ja käyttötiedot kulkuneuvon kaikista tiedonsiirtolinjoista ja teknologioista ja siirtää ne käyttäjän infrastruktuuriin, jolla toteutettiin yksi halutun ratkaisun avainominaisuuksista, toisin sanoen sopeuttaminen asiakkaan infrastruktuurin tarpeisiin. Tämä käyttötapa oli Predictive maintenance system tavoitteena alusta lähtien ja siihen sopeutettiin myös järjestelmän arkkitehtuuri.

Tulevaisuuden liikenne ei tarkoita vain itseohjautuvia autoja, vaan kokonaan toisiinsa liittyvien ratkaisujen ekosysteemiä, joka johtaa turvallisempaan ja sujuvampaan liikenteeseen kaupungeissa. Plzeňin maistraatti, Plzeňin kaupungin liikennelaitos ja Plzeňin kaupungin tietotekniikkahallinto allekirjoittivat toukokuussa 2021 yritysten O2 Czech Republic, INTENS Corporation, Škoda Group, Škoda Digital ja Länsi-Böömin yliopiston kanssa yhteistyömuistion tavoitteesta luoda Plzeňistä vuoteen 2027 mennessä älykkään liikenteen keskus ja elävä laboratorio autonomisen ohjauksen testaamiseksi kaupungin alueella.

5G viiteen kaupunkiin -ohjelman ansiosta, jossa Plzeň toimii aktiivisesti ja jossa O2 on teollisuus- ja kauppaministeriön teknologinen partneri, alkoi teleoperaattori jo viime vuonna kattaa kaupunkia 5G-verkoilla. Verkon avainominaisuudet, kuten tiedon nopea lataaminen ja lähettäminen, lyhyt vasteaika ja tiedonsiirron turvallisuus ovat välttämättömiä yksittäisten älylaitteiden keskinäisen kommunikaation mahdollistavan infrastruktuurin rakentamiselle ja toiminnalle.

Plzeňiin pitäisi siten syntyä ainutlaatuinen elävä laboratorio, joka tulee testaamaan erilaisia älykkään liikenteen malleja todellisessa ympäristössä. Plzeňissä voivat asukkaat ja vierailijat siten tutustua ainutlaatuiseen ekosysteemiin, joka yhdistää älykkäät raitiovaunut, risteykset, pysäkit tai jopa koko älykkään kadun. Myös integroidun pelastusjärjestelmän kulkuneuvojen lasketaan liittyvän siihen.

Škoda Group Plzeňiä varten kehittämät uudet raitiovaunut ovat täysin ilmastoituja ja niissä matkustaminen on todella mukavaa ja turvallista. Viisi kaksilehtistä ovea vaunun molemmilla puolilla mahdollistavat matkustajien nopean vaunuun ja sieltä ulos siirtymisen. Tila lastenvaunuille, pyörätuoleille ja polkupyörille on itsestäänselvyys. ForCity Smart -raitiovaunut vastaavat uusimpia eurooppalaisia standardeja käytettyjen materiaalien paloturvallisuutta ja vaunun korin lujuutta ja törmäyskestävyyttä koskevat vaatimukset mukaan luettuna. Esimerkiksi vaunun pään runko on suunniteltu suojaamaan törmäyksen yhteydessä paremmin kuljettajaa ja matkustajia ja olemaan samalla turvallisempi myös muiden liikenteessä liikkujien suhteen.

Kolmiosaiset kaksisuuntaiset Škoda Group -raitiovaunut on suunniteltu Plzeňin vaatimusten ja erityispiirteiden mukaisiksi. Raitiovaunujen tekniset ratkaisut tekevät niistä sopivia esimerkiksi Plzeňin raitioteiden jyrkkiin kaarteisiin ja nousuihin.

Moderni raitiovaunu varustetaan monilla erilaisilla rataa ja mahdollisia esteitä valvovilla antureilla. Vaunuun asennetaan myös C2X-kommunikaation mahdollistava yksikkö, jota O2 testasi menestyksellisesti eurooppalaisen C-Roads-projektin puitteissa. Vaunussa olevan yksikön ansiosta se kykenee kommunikoimaan ITS G5 -hybridikommunikaation ja 5G-mobiiliverkon välityksellä järjestelmän muiden osien kanssa. Se esimerkiksi huomauttaa kuljettajalle katutöistä tai lähestyvästä integroidun pelastusjärjestelmän kulkuneuvosta ja huolehtii etuoikeudesta vilkasliikenteisessä risteyksessä. INTENS Corporation testasi C-Roads-projektin puitteissa C2X-järjestelmää Plzeňissä ja tulee myös vastaamaan älykkään liikenteen kehittämisestä. Matkustajat tulevat hyötymään paremmasta turvallisuudesta ja aikataulujen tarkemmasta noudattamisesta ja Plzeňin kaupunginliikenne paremmasta mahdollisuudesta kapasiteetin suunnitteluun ja raitiovaunuliikenteen aikataulujen tihentämiseen. Seuraavissa vaiheissa tullaan uusiin raitiovaunuihin vähitellen asentamaan lisäantureita kameroiden, lidareiden ja tutkien muodossa, koska nämä kykenevät reagoimaan liikkeeseen nopeammin kuin ihminen parantaen siten jalankulkijoiden ja matkustajien turvallisuutta.

Plzeňin älykkään liikenteen kehittämiseen osallistuu myös Länsi-Böömin yliopisto. Borská pole -kaupunginosassa sijaitsevan kampuksen ympäristöön, jossa jo nykyisin käytetään O2-operaattorin ansiosta viidennen sukupolven verkkoa, syntyy elävä testausalue älykkään raitiovaunun testaamiseen. Projektiin osallistuvat kaikki tekniset tiedekunnat, eli konetekninen, sähkötekninen ja soveltavan tieteen tiedekunta, ja myös NTC-tutkimuskeskus. Se osallistuu ohjausjärjestelmien, sensoriikan ja kevennettyjen mekaanisten rakenteiden kehittämiseen.

Älykkään liikenteen olennainen osa on myös koko ekojärjestelmän digitalisointi, joka toteutetaan yhdessä kaupungin tietotekniikkahallinnon kanssa. Sen käytettävissä on jo nykyisin koko kaupungin hyvin tarkka 3D-kartta, jota edelleen laajennetaan liikenteen dynaamisella mallilla ennakoivat toiminnot mukaan luettuina. Käytettävissä olevien 5G-verkkojen ansiosta on mahdollista kerätä ja käsitellä reaaliajassa suuri määrä autonomista liikennettä koskevia olennaisia tietoja ja tarjota ne nopeasti autonomisille kulkuneuvoille turvallisen liikenteen varmistamiseksi.

Koko järjestelmä tulee olemaan täysin turvallinen, anonyymi ja sen tarkoituksena on parantaa Plzeňissä asukkaiden ja vierailijoiden elämänlaatua ja mukavuutta. Samalla se tukee paikallista teollisuutta ja synnyttää uusia start-up-yrityksiä, jotka voivat käyttää tätä elävää laboratoriota innovatiivisen teknologian ja uusien menettelytapojen kehittämiseen ja implementointiin.