Digital spårbarhet i skogsbruket – från fysiska vältor till digitala tvillingar

Det svenska skogsbruket är mitt i en omfattande digital omställning. Moderna skogsmaskiner genererar redan i dag stora mängder data om varje avverkat träd, varje stock och varje transport. Trots detta försvinner mycket av informationen när virket lämnar avverkningsplatsen och transporteras vidare mot industri. Resultatet blir att information om råvarans identitet och egenskaper delvis tappas bort mellan skog och industri.

Nya forsknings-och utvecklingsprojekt visar dock att dessa problem kan överbryggas. I projektet DigForeTrace undersöktes möjligheten att spåra enskilda stockar från skog till industri. Genom högprecisionspositionering, sensorer, digital kartteknik och standardiserade dataformat utvecklas nu system som gör det möjligt att följa virket genom hela värdekedjan – från stående träd till industriell produkt.

Figur 1. Visualisering av vältor i testapplikation.

Därför är precisionen viktig

Hög precision handlar inte bara om snyggare kartor. Den är central för hela den framtida logistiken. Om industrin vet exakt vilka stockar som ligger i vilken välta, vilka egenskaper stockarna har, var de kommer ifrån, och vart de är på väg, kan råvaran styras betydligt effektivare. Det öppnar möjligheter för bättre sortering och kvalitetsstyrning, effektivare transporter, säkrare lagerhantering, bättre resursutnyttjande och bättre klimatredovisning. Digital spårbarhet blir därmed en viktig del i utvecklingen mot ett mer datadrivet och resurseffektivt skogsbruk.

Från analoga avlägg till digitala vältor

Traditionellt har virkesupplag i skogen, så kallade avlägg, beskrivits med en enda koordinatpunkt. I praktiken är detta en grov förenkling. Ett avlägg kan bestå av flera olika vältor med olika sortiment, placerade på olika sidor av vägen.

För att skapa verklig digital spårbarhet krävs därför mer detaljerade beskrivningar. Man kan använda individuella punkter för att beskriva varje enskild vältas position, vältpolygoner som visar vältans faktiska utbredning eller tredimensionella punktmoln, där positionen för varje griptag eller stock kan registreras. På så sätt skapas en digital representation, en så kallad digital tvilling, av virkesflödet i skogen.

Två metoder för att positionera virke i projektet

I DigForTrace testades olika sätt att beskriva vältor digitalt.
Testerna byggde framför allt på två tekniska principer: positionering av maskinen alternativt kranspetsens position. Maskinpositionering använder skotarens vanliga GPS-spår. När maskinen stannar vid vägkanten och lossar virke kan systemet identifiera dessa platser som logistiska noder. Genom att kombinera maskinens rörelsemönster med vägdata från Nationella vägdatabasen kan algoritmer avgöra var vältorna sannolikt ligger. Därefter skapas geometriska polygoner som beskriver vältans utbredning.

Metoden kräver ingen avancerad extrautrustning och fungerar därför med befintliga maskinsystem. Nackdelen är att precisionen är begränsad. Om virke lossas i flera omgångar med vissa mellanrum finns risk att systemet tolkar dem som separata vältor trots att de tillhör samma upplag.

Figur 2. Digitala vältor skapade från maskinpositioner.

Betydligt högre precision uppnås genom att mäta själva kranens rörelser och position. Med moderna GNSS-system (Global Navigation Satellite Systems, ett samlingsnamn för satellitbaserade navigations-och positionsbestämningssystem) med RTK (Real-Time Kinematic, en satellitnavigationsteknik som ger positionsnoggrannhet på centimeternivå) och kranspetsstyrning kan varje griptag registreras med centimeternoggrannhet. Föraren markerar först en tänkt vältplats. Därefter loggas varje lossningspunkt när virket läggs av. Systemet kan sedan slå samman dessa positioner till en sammanhängande vältpolygon.

Denna metod ger en betydligt bättre överensstämmelse med verkligheten än skotarens positionering och gör det möjligt att särskilja olika sortiment även när de ligger nära varandra. Samtidigt finns utmaningar. Eftersom systemet oftast registrerar gripens centrum snarare än stockarnas verkliga orientering tenderar polygonerna att bli något större än den faktiska vältan.

Figur 3. Digitala vältor skapade utifrån kranspetspositioner.

Under projektets gång framkom att det skulle gå att utveckla sättet som digitala vältor skapas på, när man har lossningskoordinater. Det skulle gå att linjera vältan efter en medellinje för lossningskoordinaterna, breddad till cirka sex meter. Det skulle ge en mycket mer korrekt beskrivning av vältornas utbredning och riktning. Denna metod testas nu och resultaten ser lovande ut.

Figur 4. Digital välta skapade utifrån en medellinje över avlastningspositionerna.

StanForD – skogsbrukets digitala språk

En avgörande komponent är standardiserade dataformat. Inom det nordiska skogsbruket används framför allt standarden StanForD 2010 för informationsutbyte mellan maskiner och system.

När en skördare arbetar registreras trädslag, längd, diameter, stocktyp, position och olika kvalitetsdata. Problemet har länge varit att denna information inte följt med hela vägen till industrin. Genom nya spårbarhetssystem kopplas nu produktionsdata från skördare samman med transportdata från skotare och lastbilar. Därmed kan informationen om varje stock följa med genom hela kedjan – från stubben i skogen till inmätning vid industrin.

Digital lassmatchning – att veta vilka stockar som finns på skotarlasset

En särskilt intressant utmaning är att avgöra exakt vilka stockar som ingår i ett visst lass. När kranspetspositionering saknas används i stället sannolikhetsbaserade modeller. Ett exempel är att systemet skapar en buffertzon kring maskinens körspår som motsvarar maskinens räckvidd.
Inom denna zon identifieras möjliga stockar av rätt sortiment och systemet bygger sedan upp ett digitalt lass baserat på volym och tidsordning. Det handlar alltså inte om fysisk märkning av varje stock, utan om avancerad logisk och geografisk koppling mellan olika datakällor.

Figur 5. Logik för matchning av avverkade stockar mot var skotaren har kört.

Lastbilen blir en del av det digitala systemet

Digital spårbarhet slutar inte vid avlägget. Även lastbilarna blir alltmer uppkopplade. I demonstrationsprojektet hade timmerbilar utrustats med högprecisions-GPS, sensorer för kranrörelser, vinkelgivare och system för att registrera lastningssekvenser.

Genom att analysera kranens rörelser kan systemet avgöra varifrån virket hämtats, var det placerats på ekipaget och hur lasten byggts upp.

Visualisering av vältor – digital överblick i realtid

Ett viktigt steg mot praktisk användning är utvecklingen av digitala gränssnitt för förare och transportörer. I projektet utvecklades en testapp ”Track Trace” där chauffören kunde se olika vältor direkt på kartan och markera vilka delar som lastats. I stället för att hantera ett helt avlägg som en enda enhet delas området upp i mindre celler som successivt markeras
som tömda. Det innebär att olika sortiment kan hållas isär, kvarvarande volymer kan uppskattas bättre och transportplaneringen kan förbättras.

När lasset lossas vid industrin kopplas transportinformationen samman med inmätningsdata från exempelvis Biometria. Därmed sluts den digitala informationskedjan från skog till industri.

Vägen mot fullständig spårbarhet

Forskningen visar att tekniken nu börjar nå en nivå där verklig digital spårbarhet är möjlig. Kombinationen av förbättrad satellitpositionering, sensorer, AI-baserad analys, standardiserade dataformat och avancerade GIS-system skapar helt nya möjligheter för skogsbruket.

Samtidigt återstår flera utmaningar då system från olika aktörer måste kunna kommunicera, datakvaliteten måste säkras och stora mängder information måste hanteras effektivt och säkert. Men riktningen är tydlig. Skogsbruket går från punktbaserad administration till högupplösta digitala modeller där varje stock i princip kan följas genom hela sin resa.

Det innebär inte bara effektivare logistik och bättre ekonomi. Det kan också skapa bättre hållbarhetsuppföljning, säkrare certifiering och ökad transparens i den skogliga värdekedjan. Branschens vision om ett helt digitalt virkesflöde – från stubbe till industri –bli tekniskt möjlig. 

Detta arbete har genomförts inom projektet ”DigForeTrace - digital spårbarhet för skogliga produkter”. Projektet har finansierats av Vinnova inom Strategiska innovationsprogrammet Processindustriell IT och Automation, PiiA, samt Mistra Digital Forest.