Daniel Liivrand Arméstaben (Ast) 2HU046 Avancerad nivå (D)
Handledare
Martin Lundmark
Examinator Antal ord
Hans Liwång 18 777
Hur påverkas operativa stridsfordonstransporter av olika grader av autonomi -
En värdering av den militära nyttan.
Sammanfattning:
Helt självkörande fordon är inte längre en utopi eller något som man ser på film. Redan idag finns fullt fungerande prototyper och flera tillverkare påstår sig ha fullt självkörande fordon redan on några år. Autonomi bedöms civilt kunna ge upphov till flera resurseffektiviseringar inom vägtransportområdet. En kapacitetsökning av förmågan till förbandstransporter av stridsfordonsförband, samt en ökning av uthållighet, transportförmåga och tillgänglighet är faktorer som Försvarsmaktens perspektivstudie (2018) och Försvarsberedningens rapport,
Värnkraft (2019) anser borde prioriteras fram till 2025.
I denna komparativa prediktionsstudie har tre olika alternativ av autonomi jämförts med hjälp av Analytic hierarchy process (AHP), för att analysera vilken grad av autonomi som har störst militär nytta för stridsfordonstransporter. Utgångspunkt för studien har varit utifrån ett scenario där förbandstransport av en mekaniserad bataljon genomförts. Som ingångsvärden för studien har litteraturstudier och intervjuer utifrån tekniken, autonomin och militära
kontexten nyttjats.
Resultatet indikerar att autonomi har militär nytta vid operativa stridsfordonstransporter genom att den taktiska tillgängligheten, operativa rörligheten och transportkapaciteten ökas. Möjlighet till autonomi minskar transporttiden vilket medger längre tid till förberedelser i insatsområdet för förbandet som transporterades.
Nyckelord: Militär nytta, AHP, självkörande fordon, autonomi, stridsfordonstransport,
Author Unit Course
Daniel Liivrand Army Headquarters 2HU046
Supervisor
Martin Lundmark
Examiner Number of words
Hans Liwång 18 777
How does degree of autonomy affect the transportation of combat vehicles? – An analysis of the military utility.
Abstract:
Self-driving vehicles are no longer a utopian idea or something that you see in the movies. Today there are already fully functioning prototypes and several manufacturers claim they will have fully self-driving vehicles in just a few years’ time. In the civilian world, this new technology is expected to be capable of generating several resource efficiencies in road transportation. Increased capacity in unit combat vehicle transport capability and an increase in endurance, transportability and availability are factors that the Armed Forces' Perspective Study, as well as the Swedish Ministry of Defence´s study report Värnkraft, considers should be prioritized by 2025.
In this comparative study, three different autonomy options have been compared, using the Analytic Hierarchy Process (AHP), to analyse what degree of autonomy has the greatest military utility for combat vehicle transport. The starting point of the study was based on a scenario where the transportation of a mechanized battalion had been carried out. The sources of information for the study were literature studies and interviews based on technology, autonomy and the military context.
The results indicate some degree of autonomy has military utility in the long-distance transportation of combat vehicles, by increasing tactical availability, operational mobility and transport capacity. Autonomy reduces transport time, allowing longer preparation time for the transported unit in the combat zone.
Key words: Military utility, AHP, self-driving vehicles, autonomy, transportation of combat
Innehållsförteckning
1. INLEDNING ... 6 2. PROBLEMFORMULERING/FRÅGESTÄLLNING ... 7 3. SYFTE ... 8 3.1. TIDIGARE FORSKNING ... 9 3.2. AVGRÄNSNINGAR ... 10 4. TEORI ... 10 4.1. TECHNOLOGY ASSESSMENT ... 11 4.2. MILITÄRTEKNIK ... 11 4.3. MILITÄR NYTTA ... 12 5. METOD ... 13 5.1. DATAINSAMLING ... 14 5.1.1. Militära kontexten ... 15 5.1.2. Tekniken ... 15 5.1.3. Autonomi ... 15 5.2. ANALYSMETOD ... 15 5.2.1. Generering av transportalternativ ... 165.2.2. Strukturering av kvalitativa ingångsvärden ... 16
5.2.3. Beslutstödsmodell ... 17
5.3. VALIDITET OCH RELIABILITET ... 21
6. UNDERSÖKNINGEN ... 23 6.1. MILITÄRA KONTEXTEN ... 23 6.1.1. Transporter ... 23 6.1.2. Tungtransportkompaniet ... 23 6.1.3. Scenario ... 25 6.2. TEKNIKEN ... 26
6.2.1. Radio Detection and Ranging (RADAR) ... 27
6.2.2. Light Detection and Ranging (LIDAR) ... 27
6.2.3. Global Navigation Satellite Systems (GNSS) ... 28
6.2.4. Inertial Navigation System (INS) ... 28
6.2.5. Intelligent Transport Systems (ITS) ... 28
6.2.6. Artificiell intelligens (AI) ... 29
6.3. AUTONOMI ... 30 6.3.1. Platooning... 30 6.3.2. Förutsättningar ... 30 6.3.3. Möjligheter ... 31 6.3.4. Utmaningar... 32 7. ANALYS ... 33 7.1. TRANSPORTALTERNATIV ... 33 7.1.1. Jämförelsealternativ (N0) ... 34 7.1.2. Transportalternativ (N3) ... 34 7.1.3. Transportalternativ (N5) ... 35 7.1.4. Variationsanalys ... 36
7.2. STRUKTURERING AV KVALITATIVA INGÅNGSVÄRDEN ... 37
7.2.1. Styrkor... 37
7.2.2. Svagheter ... 39
7.2.3. Möjligheter ... 40
7.2.4. Hot ... 40
7.3. GENERERING AV CENTRALA BEGREPP ... 41
7.3.1. Military effectiveness ME ... 41
7.3.2. Military Suitability MS... 43
7.3.3. Affordability AF ... 44
7.4. CENTRALA BEGREPP ... 44
7.5. VÄRDERING AV DEN MILITÄRA NYTTAN ... 45
7.5.1. Inledning ... 45 7.5.2. Viktningsprocess AHP ... 46 7.5.3. Känslighetsanalys ... 54 8. RESULTAT ... 57 9. DISKUSSION ... 59 9.1. RESULTATDISKUSSION ... 59 9.2. METODDISKUSSION ... 62 10. FORTSATTA STUDIER ... 64 LITTERATURFÖRTECKNING ... 66
Figur 4-1 Militär nytta (Andersson, et al., 2015, p. 26) ... 12
Figur 5-1 Exempel på ett beslutsträd enligt AHP ... 18
Figur 6-1 Lastalternativ för 1.Tungtransportkompaniet (Förbandschef, 2018) ... 25
Figur 6-2 Schematisk bild av hur ett självkörande fordon fungerar (Volvo, 2018). ... 27
Figur 7-1 Beslutsträd för militär nytta enligt AHP. ... 46
Tabell 1-1 Autonominivåer enligt SAE (Society of Automotive Engineers, 2014) ... 7
Tabell 5-1 Intervju respondenterna och deras befattning och bidragsområde i uppsatsen. ... 15
Tabell 5-2 Saaty-skalan (Saaty, 2008) ... 18
Tabell 5-3 Viktningsmatris (nivå 2) ... 19
Tabell 5-4 Random Index, RI (Saaty, 1987) ... 19
Tabell 5-5 Normaliserad viktningsmatris utvecklad av tabell 5–3. ... 20
Tabell 5-6 Globala viktningen av AHP strukturen. ... 20
Tabell 5-7Alternativjämförelse av rörlighet. ... 21
Tabell 5-8 Alternativjämförelse global påverkan ... 21
Tabell 7-1 Viktning Militär nytta ... 47
Tabell 7-2 Viktning military effectiveness ... 48
Tabell 7-3 Viktning military suitability ... 48
Tabell 7-4 Viktning affordability ... 49
Tabell 7-5 Viktning transportkapacitet ... 49
Tabell 7-6 Viktning taktisk tillgänglighet ... 50
Tabell 7-7 Viktning trafiksäkerhet ... 50
Tabell 7-8 Viktning operativ rörlighet ... 50
Tabell 7-9 Viktning träning ... 51
Tabell 7-10 Viktning logistik ... 51
Tabell 7-11 Viktning samband/info ... 52
Tabell 7-12 Viktning doktrin ... 52
Tabell 7-13 Viktning anskaffningskostnad ... 53
Tabell 7-14 Viktning personalkostnad ... 53
Tabell 7-15 Viktning vidmakthållandekostnad ... 54
Tabell 7-16 Sammanvägning av matriserna 7–1—7–15. ... 54
Tabell 7-17 Sammanvägning av matriserna 7–1—7–15, binär skala... 55
Tabell 7-18 Sammanvägning av matriserna 7–2—7–15 med binär skala. 1 för lika och 2 för övervikt. ... 56
Tabell 7-19 Sammanvägning av matriserna 7–1—7–12. Utan Affordability dimensionen (7–4). ... 56
Tabell 7-20 Sammanvägning av matriserna 7–1—7–12. Utan Affordability dimensionen (7–4), binär skala... 57
1. Inledning
Helt självkörande fordon är inte längre en utopi eller något som man ser på film. Redan idag finns fullt fungerande prototyper och flera tillverkare påstår sig ha fullt självkörande fordon i en nära framtid (Kristoffersson, et al., 2017). I Boliden gruva har redan flertalet lastbilar ersatts av fullt självkörande lastbilar och mellan Borås och Göteborgs hamn rullar nu containerlastbilar med målsättningen att köra autonomt på de större vägarna (Volvo, 2016). Teknikutvecklingen har gått snabbt och kommer gå ännu snabbare de närmsta åren (Kristoffersson, et al., 2017). Även om teknikutvecklingen har haft en snabb utveckling och troligtvis kommer fortsätta i minst samma takt, finns flera frågetecken hur tekniken påverkar olika strukturer i samhället (Kristoffersson, et al., 2017). Hur självkörande fordon påverkar samhället och vilka effekter som dessa får på olika fenomen i samhället är frågor som studeras inom Technology Assessment (Daim, et al., 2011). På motsvarande sätt studeras de effekter självkörande fordon har på den militära sfären med militärteknik, genom bland annat militär nytta (Axberg, et al., 2013). Den militära nyttan som självkörande fordon ger, beror enligt Andersson, et al., (2015) i vilken militär kontext systemet betraktas ur. Det innebär att det självkörande fordonets militära nytta påverkas, inte bara av systemets tekniska aspekter, utan också av den miljön, personal och organisation samt interoperabilitet som präglar situationen (Andersson, et al., 2015; Axberg, et al., 2013).
Ett sätt att beskriva graden av autonomi är i nivåer och beroende av standard ser nivåerna olika ut. Society of Automotive Engineers (SAE), (2014) är en vanlig standard inom fordonsindustrin. Standarden delar in autonomi i 6 nivåer baserat på graden av mänsklig inblandning, där 0 är ingen autonomi och 5 är helt förarlöst eller fullt autonomt.
Tabell 1-1 Autonominivåer enligt SAE (Society of Automotive Engineers, 2014)
Både Försvarsmaktens perspektivstudie (Försvarsmakten, 2018) och Försvarsberedningens rapport, Värnkraft (Försvarsberedningen, 2019), pekar på att Försvarsmakten har ett stort behov av obemannade och autonoma system i framtiden. Ett av de områden som lyfts fram på markarenan är vägtransporter. Perspektivstudien och Värnkraft pekar vidare på att Försvarsmakten behöver öka sin förbandsmassa och därmed sina logistiska resurser för att kunna understödja förbanden. I värnkraft utrycks detta mycket tydligt;
”För den operativa transportverksamheten föreslås att en tungtransportbataljon organiseras. Bataljonen utvecklas ur dagens tungtransportkompani och är avgörande för att säkra den operativa rörligheten inte minst vid mobilisering och koncentrering av krigsförbanden.”
(Försvarsberedningen, 2019, p. 185)
2. Problemformulering/frågeställning
”Obemannade/autonoma plattformar kommer att vara oundgängliga system för Försvarsmakten i framtiden och det krävs försvarsinriktad forskning som komplement till den kommersiellt drivna forskningen.” (Försvarsmakten, 2018, p. 112)
En kapacitetsökning av förmågan till förbandstransporter av stridsfordonsförband är en av de åtgärder som Värnkraft anser borde prioriteras inför 2025. Den enhet i Försvarsmakten som transporterar denna typ av förband är idag 1.Tungtransportkompaniet1. Dagens förmåga att transportera stridsfordon är underdimensionerad enligt Värnkraft och tillgängligheten på förbandet är under perioder låg, dels kopplat till en ålderstigen fordonsflotta men också till personalbrist på förbandet p.g.a. långa utbildningstider för förare (Förbandschef, 2018). Framtidsstudier av självkörande lastbilstransporter beskriver att upp till 20% av godstransporterna kommer vara autonoma år 2030 och kring 50% år 2050 (Kristoffersson, et al., 2017). Vidare beskrivs i samma studie att drivande för utvecklingen är de ekonomiska incitamenten där tydliga besparingsområden är personal, drivmedel samt möjligheten till kapacitetsökning då fordonen kan framföras under fler timmar på dygnet. I en militär kontext ställer sannolikt andra krav än en civil, där inte påverkan från minor, eldöverfall och telekrig från en motståndare förekommer. Även US Army beskriver liknande utveckling i perioden 2021–2030 (US Army, 2017).
Enligt Kristoffersson, et al., (2017) skulle långväga transporter ha bäst förutsättningar för hög grad av autonomi, vilket i Försvarsmakten skulle kunna översättas till 1.Tungtransportkompaniet. Dels för att förbandets uppgifter i krig präglas av en lägre hotbild, men också för att förbandet i huvudsak genomför långväga transporter. Skulle de möjligheter till effektiviseringar som forskare identifierar för civila transporter kunna ge fördelar även i militär kontext? Givet att självkörande fordonsteknik har fördelar även militärt, finns det nivåer av autonomi som är mer lämpliga?
Dessa frågor leder fram till frågeställningen för denna uppsats:
Vilken militär nytta ger olika nivåer av autonomi vid operativa förbandstransporter av mekaniserade förband?
3. Syfte
Syftet med uppsatsen är att genom en komparativ värdering med AHP - Analytic Hierarchy
Process (Saaty, 1987) mot ett scenario med flera transportalternativ utvecklade från Society of
Automotive Engineers, (2014) autonominivåer, analysera hur autonominivå 3 och 5 kan
påverka operativa förbandstransporter av mekaniserade förband och värdera om tekniken har militär nytta.
Ett delsyfte är också att visa att AHP kan nyttjas som metod att värdera militär nytta som ett alternativ till multimålmetoder2 som (Axberg, et al., 2013) beskriver.
Syftet är i linje med såväl Perspektivstudiens som Värnkrafts inriktning avseende obemannade/autonoma plattformar och kan där utgöra en pusselbit i att skapa beslutsunderlag för Försvarsmaktens vidare utvecklingsarbete. Uppsatsen vänder sig i huvudsak till läsare med kunskap och erfarenhet av Försvarsmaktens organisation och militärtekniska begreppsapparaten.
3.1. Tidigare forskning
Utifrån författarens sökresultat, finns det i dagsläget endast en vetenskaplig studie som har undersökt den militära nyttan av självkörande fordon för logistiktransporter. Studien är en C-uppsats från Försvarshögskolan där har Johnny Lundberg (2012) skrivit om liknande problem som denna studie, men utifrån ett internationellt perspektiv och med en scenariobild kopplat mot Afghanistan. Studien visar på nyttan av så kallade Unmanned Ground Vehicle-Kit vilka gör om vanliga fordon till fjärrstyrda fordon. Även om Lundberg lyfter fram att nyttan främst ligger i sparade människoliv kan uppsatsen kritiseras med att Lundberg inte gör en djupgående analys av vad han i övrigt menar med begreppet militär nytta.
Det finns ett antal studier befinner sig i angränsande områden då de undersökt autonomi och dess teknik i andra militära situationer, bl. a. Carl Lundbergs (2007) doktorsavhandling från KTH och Murphy, et al., (2019). Lundbergs avhandling beskriver nyttan av autonoma robotar inom riskyrken. Lundbergs avhandling analyserar obemannade system främst kopplat till strid i bebyggelse, minröjning och CBRN3 indikering. Lundberg fann att robotsystem var lämpliga
eftersom momenten här var uppbyggda av en rad repeterbara beteenden och nyttan uppstod då i att risken för användarna minskade. Även Murphy, et al., (2019), ligger i ett angränsande område, då denna studie beskriver hur sensormateriel från självkörandefordonsindustrin kan skapa ökad lägesuppfattning för markförband i urbana miljöer.
2 En multimålmetod används för att systematiskt jämföra och värdera olika alternativa lösningar eller åtgärder när
det finns många olika målkriterier att ta hänsyn till. Kriterierna kan vara både kvantitativa och kvalitativa. (Ritchey, 2008)
Det finns också ett antal studier som analyserar hur självkörande fordon påverkar olika civila aspekter exempelvis Sjöfors, (2016), Lind, et al., (2015) och Kockelman, et al., (2017). Dessa studier lyfter fram samhällsmässiga aspekter på självkörande fordon. Aspekter som trafiksäkerhet och resurseffektivitet är effekter som skulle kunna gagna en militär aktör och som har bäring på denna studie.
Metodmässigt angränsande studier är Lundmark, et al., (2019), där Försvarshögskolan bedömer den militära nyttan av nya teknologier. Dessa framtidsanalyser nyttjar en sekvens av metoder för att analysera den militära nyttan, där SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats) är en, vilket ger metodmässiga bidrag till denna studie. Metodmässigt bidrag till uppsatsen har också Karami & Johansson, (2011) och Saaty, (2008), m.fl. där AHP använts för att göra strukturerade val och bedömningar. Kombinationen SWOT/AHP har också den metoden använts i flertal studier, bl.a. Kahraman, et al., (2007), Kurttilaa, et al., (2000) och Yogi, et al., (2017). Den senare besriver dessutom nyttjandet i en militär kontext där SWOT/AHP används för att göra bedömning av möjligheterna att flytta en flottbas i Indonesien. Inga av studierna som påträffats har använt AHP, eller SWOT/AHP, för att analysera militär nytta av tekniska system.
3.2. Avgränsningar
För att analysera den militära nyttan kommer tre autonominivåer att jämföras. Dessa är hämtade ur Society of Automotive Engineers, (2014) och kommer bygga på nivå 0, 3 och 5 (tabell 1-1). Nivå 0 har valts som en baseline för jämförelsen eftersom den bäst speglar dagens förband. Nivå 3-5 är de nivåer enligt SAE som ”systemet” i huvudsak överser miljön och människan i olika grad bevakar systemet. Inom det spannet är nivå 3 och 5 ytterligheterna och har därför valts för denna undersökning.
Denna studie kommer inte att avhandla varken juridiska (Lindau, 2017) eller etiska aspekter (Lin, 2016) på autonomi.
Denna studie kommer inte att analysera specifika teknikområden på djupet, utan fokus ligger på om och hur dessa delsystem ger militär nytta.
4. Teori
I nästkommande två kapitel kommer teori och metod att beskrivas. Dessa är nära sammankopplade och tangerar därför varandra en del. I teorikapitlet kommer ett teoretiskt ramverk presenteras som utgår från en artefakts nytta i en viss kontext. I metodkapitlet kommer
fokus ligga på hur denna nyttan kan analyseras och hur underlaget till analysen samlats in och strukturerats.
4.1. Technology Assessment
Nytta definieras enligt svensk ordbok som fördelaktig verkan på visst område, för viss person
eller verksamhet (Svenska Akademien, 2009). Technology Assessment (TA) definieras som en form av policyforskning som undersöker kortsiktiga och långsiktiga konsekvenser och nyttor (till exempel samhälleliga, ekonomiska, etiska, juridiska) av tillämpning av teknik (Daim, et al., 2011). Målet med TA är att ge beslutsfattare information om policyalternativ och dess nytta och konsekvenser på organisationen. (Banta, 2009)
TA utgå från ett framtidsorienterat perspektiv och har ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt för att lösa befintliga som nya problem. TA fokuserar inte bara på att identifiera de positiva sidorna av teknologier, utan i många fall även de negativa bieffekterna av implementering av teknik i samhället eller organisationer. TA kan kategoriseras utifrån i huvudsak två spår (Ludwig, 1997). Probleminducerad TA och teknikinducerad TA. Probleminducerad TA är främst inriktad på att tillhandahålla tekniska lösningar för samhällsproblem, såsom otillräcklig energiförsörjning eller bristande transportkapacitet. Teknikinducerad TA söker för- och nackdelar med befintlig eller ännu inte utvecklade teknologier, såsom teknik för förnyelsebar energi eller möjligheter med självkörande lastbilstransporter och har ett stort urval av analysmetoder kopplat till sig, där AHP är en (Daim, et al., 2011).
4.2. Militärteknik
Militärteknik utgår enligt Axberg, et al. (2013) från att tekniken är officerens arbetsredskap. Kunskap och förståelse för detta redskap är av avgörande betydelse för att officeren, på ett framgångsrikt sätt, ska kunna lösa sina uppgifter. Detta får till följd att militärtekniken, likt TA, är ett tvärvetenskapligt ämne som spänner över såväl ingenjörsvetenskapen, som naturvetenskapen och samhällsvetenskapen. För att analysera användbarheten (nyttan) kan teorier inom militärteknik nyttjas (Axberg, et al., 2013). Likt TA, har också militärtekniken analysinstrument där SWOT-analys är en delmetod för att analysera nyttan av tekniska system (Lundmark, et al., 2019).
Axberg, et al. definierar nytta ur ett militärt perspektiv som;
”Militär verksamhet kräver en betydande mängd tekniska system och artefakter (mänskligt tillverkade ting, artificiella produkter eller effekter). Någon eller några av dessa sägs ha militär nytta om de bidrar till att målen för en militär insats kan nås till lägre kostnad.
Kostnadsbegreppet har sällan enbart ekonomisk karaktär och kan omfatta så skilda ting som t.ex. sparade liv eller politiska risker.” (Axberg, et al., 2013, p. 16)
4.3. Militär nytta
”En komponent har endast militär nytta om det betraktas som en bidragande faktor i ett system
av förmågor.” (Andersson, et al., 2015, p. 24)
Ett tekniskt system eller teknologi kan anses ha militär nytta om den bidrar positivt till målet för en militär uppgift. Det kan tolkas som om ett tekniskt system eller teknologi bidrar till att öka förmågan hos en militär enhet, har den militär nytta.
Andersson, et al., (2015), redogör för ett koncept som undersöker komponenters militära nytta
(Military Utility). I konceptet består militärt nytta av tre dimensioner: Military Effectiveness, Military Suitability, och Affordability. För att en komponent ska ha militär nytta bör samtliga
av dessa dimensioner beaktas i ett givet sammanhang. Konceptet sammanfattas av figur 4–1 nedan.
Figur 4-1 Militär nytta (Andersson, et al., 2015, p. 26)
För att kunna avgöra huruvida en komponent har militär nytta måste den betraktas utifrån vilka effekter den ger upphov till i ett system. För att kunna uppnå det måste bedömaren klara ut tre saker: ”Vilket system ska komponenten passa in i?”; ”Vem är den militära aktören?” och ”Vilken kontext ska komponenten nyttjas i?” Dessa benämns i konceptet som de tre
situationsvariablerna. Dessa situationsvariablerna skapar ett ramverk i konceptet att förhålla sig till då de tre dimensionerna värderas. (Andersson, et al., 2015) I denna studie representeras situationsvariablerna av 1.Tungtransportkompaniet och scenariot.
Military Effectiveness omhändertar syftet med att nyttja en komponent. Det innebär att för en
komponent ska ha militär nytta, måste den ha förmåga att uppnå uppsatta mål utifrån situationsvariablerna. I korthet kan military effectiveness anses vara ett mått på hur väl uppgiften löses. Konceptet delar in military effectiveness i faktorer kopplat till resultat, risk, kostnad och tid. (Andersson, et al., 2015) Military effectiveness i denna studie representeras av faktorer som transportkapacitet, taktisk tillgänglighet, trafiksäkerhet och operativ rörlighet.
Military Suitability beskriver hur väl komponenten interagerar med andra förmågor i systemet,
utifrån situationsvariablerna. Sammanfattat kan det uttryckas som kompentens interoperabilitet. Variablerna för denna dimension bör väljas på ett sätt att de representerar situationsbaserade variabler, som t. ex. organisation, doktrin och personal. (Andersson, et al., 2015) I denna studie kommer lämpliga situationsvariabler vara träning, doktrin, logistik och samband/information.
Affordability beskriver hur väl komponenten passar in kopplat till de resurser den militära
nyttjaren har allokerat. Det kan röra sig om en komponent som är för dyr att anskaffa eller att nyttja, eller driftkostnader under systemets livscykel. (Andersson, et al., 2015) Variabler kopplade till affordability kommer i denna studie vara anskaffningskostnad, vidmakthållandekostnad och personalkostnad.
Gemensamt för dessa perspektiv av nytta är att alla strävar efter att uppnå någon form av avsedd verkan. Att uppnå verkan i en militär kontext är centralt och ny teknik har ingen plats i en militär organisation om den inte kan generera militär nytta. Med bakgrund ur dessa olika perspektiv av nytta har Militär nytta (Andersson, et al., 2015) valts som den centrala teorin för studien.
5. Metod
Denna uppsats har genomförts som en komparativ prediktionsstudie (Denk, 2006) av olika transportalternativ kopplat mot en scenariobakgrund med en militär uppgift. Enligt Denk finns det tre huvudsakliga typer av komparativa studier: beskrivande-, förklarande- och
prediktionsstudier. Det som skiljer prediktionsstudier studier från de två andra är att
prediktionsstudier syftar till att göra förutsägelser om framtida situationer.
I syfte att kunna genomföra värderingen har kunskap inom tre områden inhämtats; den Militära
kontexten, Tekniken och Autonomin. Kunskaperna inom dessa områden har strukturerats till
(Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats - SWOT). Detta är en vedertagen metod inom militärtekniken för att identifiera faktorer för ett tekniskt systems måluppfyllelse i ett militärt sammanhang (Axberg, et al., 2013)”. Därefter har de centrala begreppen använts som ingångsvärden för den kvantitativa urvalsanalysen som grundar sig på konceptet Militär nytta (Andersson, et al., 2015) med AHP som beslutstödsmodell. Med denna analysapparat har tre teoretiska transportalternativ analyserats mot bakgrund av ett scenario. Enligt Axberg, et al., (2013) är det lämpligt att värdera alternativen mot varandra och detta kräver oftast någon form av process som medger normerad viktning av ingångsvärdena, då vissa värden är viktigare än andra och en sådan process måste vara transparant. Vidare menar Axberg, et al., (2013) att en kvantitativ process därför är lämplig.
5.1. Datainsamling
Datainsamlingen baseras på litteraturstudier och intervjuer inom tre områden; den militära kontexten kring operativa stridsfordonstransporter, tekniken som bygger upp självkörande fordon och samhällsmässiga fördelar med autonomi. Dessa benämns i uppsatsen som Militära
kontexten, Tekniken och Autonomi. Datainsamlingsmetoderna valdes då de ansågs som
lämpliga för uppgiften kopplat till frågeställningen och den tid som fanns till förfogande. Tillvägagångssättet som använt för litteraturstudien har varit att söka efter relevanta artiklar inom ämnet via Google Scholar med sökord som ”självkörande fordon”, ”autonomous vehicles”, ”self-driving cars” och ” self driving vehicle military”. Primärt har rapporter och artiklar från forskning och myndigheter använts, men även i viss mån konsultföretags rapporter och artiklar. Även Försvarsmaktens intranät Emilia har nyttjats för att söka efter doktriner, reglementen och handböcker.
Som komplement till litteraturstudierna har även intervjuer nyttjats. Intervjuerna bedrevs som personliga semistrukturerade intervjuer kring en rad fördefinierade frågor (Denscombe, 2016). Intervjurespondenterna valdes för att individerna innehar en position som gör att de har expertkompetens inom sina områden. För att följa Vetenskapsrådet, (2017) rekommendationer har intervjurespondenterna anonymiserats, då samtycke om publicering inte kunnat inhämtas. Deras benämning, befattning och bidrag till datainsamlingen framgår av tabell 5–1.
Tabell 5-1 Intervju respondenterna och deras befattning och bidragsområde i uppsatsen.
Benämning Befattning Kartläggningsområde
Förbandschef (2018) Förbandschef
1. Operativa Tungtransportkompaniet
Militära kontexten
Volvo (2018) Teknisk specialist inom autonoma fordon, CPAC
systems/Volvo; Tekn. Doktor
Autonomin, Tekniken
Chalmers (2018) Professor inom Artificiell Intelligens, Chalmers tekniska högskola
Autonomin, Tekniken
5.1.1. Militära kontexten
Utgångspunkterna är hämtade främst från intervju med chefen för 1.Tungtransportkompaniet, samt från litteraturstudier av militära handböcker och reglementen. Utifrån dessa byggs ett realistiskt scenario upp som grundar sig på uppgifter, rutiner, miljö och hotbild som en operativ förbandstransport av en mekaniserad bataljon generellt utsätts för. Syftet med denna del är att skapa en militär kontextram att analysera de olika transportalternativen emot.
5.1.2. Tekniken
Litteraturstudier kring tekniken syftar till att inhämta kunskap om vilka delsystem som särskiljer en självkörande lastbil från en icke självkörande, samt hur dessa delsystem nyttjas för att ge upphov till att lastbilen kan framföras med olika grad av autonomi. Fokus kommer ligga på en övergripande nivå för att skapa en förståelse för dess möjligheter och begränsningar i ett militärt sammanhang.
5.1.3. Autonomi
Datainsamlingen kring autonomi är baserad på litteraturstudier av forskning kring hur autonomi påverkar olika samhällsområden, men också intervjuer med experter inom området. Syftet med denna del är att kartlägga vilka effekter som autonomi kan ge upphov till civilt för att sedan kunna applicera dessa i analysdelen mot scenariot och de olika transportalternativen.
5.2. Analysmetod
Analysmetoden är uppbyggd av tre delar. Den första delen består i att ta fram de jämförelsealternativ som ska ligga till grund för studien. Nästa steg är att definiera de centrala begreppen. Dessa är strukturerades med SWOT-analys (Axberg, et al., 2013) kvalitativt från insamlade data mot jämförelsealternativen och fungerar som ingångsvärden för den fortsatta analysen av Militär nytta. Det sista steget analyseras den militära nyttan kvantitativt utifrån de ingående centrala begreppen och transportalternativen med hjälp av AHP. Nyttjandet av SWOT
och AHP som hybridmetod är inget nytt. Flera studier har genomförts där SWOT föder AHP som metod (Yogi, et al., 2017) (Kurttilaa, et al., 2000). Dock har hybridmetoden, vad författaren hittat, aldrig används för att värdera militär nytta.
5.2.1. Generering av transportalternativ
Frågeställningen har analyserats med hjälp av tre teoretiskt konstruerade transportalternativ med olika grad av autonomi. Dessa transportalternativ bortser från juridiska, etiska och administrativa hinder. Alternativen är konstruerade så att väginfrastrukturen inte har några relevanta tekniska begränsningar.
Transportalternativens syfte är att kunna jämföra olika autonominivåers för– respektive nackdelar mot bakgrund av ett scenario i syfte att kunna analysera den militära nyttan. De tre transportalternativen kommer benämnas; Jämförelsealternativ (N0), Nivå 3 (N3) och Nivå 5
(N5) vilket korrelerar med autonominivåerna 0, 3 respektive 5 enligt SAE. N0 kommer att
tolkas som baslinjen för analysen. Dessa transportalternativ är vad som inom komparativa studier beskrivs som ansatser (Denk, 2006). Dessa alternativ kommer beskrivas mer ingående i kapitel 7.1 i uppsatsen.
5.2.2. Strukturering av kvalitativa ingångsvärden
I denna studie har de centrala begreppen strukturerats med stöd av en SWOT-analys utgående från datainsamlingen av Militära kontexten, Tekniken och Autonomin för att fungera som ingångsvärden för analysen av Militär nytta. De centrala begreppen skapar en bas som den fortsatta analysen kan bygga vidare på.
SWOT-analysen har fyra steg. Steg ett innebär att definiera målet med analysen. Målet är ofta att finna den bästa lösningen på ett problem eller uppgift. I steg två Identifieras faktorer i de fyra områdena, styrkor, svagheter, möjligheter och hot. Styrkor och möjligheter är positiva faktorer medan svagheter och hot är negativa faktorer. Styrkor och svagheter, respektive möjligheter och risker kan också kategoriseras som inre respektive yttre faktorer. Dessa ställs upp i en matrisstruktur för att strukturera tankarna. (Axberg, et al., 2013)
SWOT-analysen har sitt ursprung som ett företagsekonomiskt planeringsverktyg. SWOT kommer från den engelska benämningen på de fyra fälten i modellen, styrkor (Strengths), svagheter (weaknesses), möjligheter (opportunities), och hot (threats). (Axberg, et al., 2013) SWOT-analys är en metod som använts för att strukturera kvalitativa ingångsvärdena i AHP (Yogi, et al., 2017), men också inom militärtekniken för att göra kvalitativa värderingar av ny
teknik och dess militära nytta, Technology Forecast - Military Utility of Future Technologies (Lundmark, et al., 2019).
5.2.3. Beslutstödsmodell
Som beslutstödsmodell i denna studie har Analytic Hierarcy Process (AHP) använts. Denna modell kan användas för analys och beslut av såväl kvalitativ som kvantitativ information i komplexa scenarion. Exempel på information kan vara arbetsmiljö, arbetskamrater eller politisk omvärld. (Saaty, 1987) AHP är också grunden i Försvarsmaktens värderingsverktyg MARTA-
Military Analysis method for Reliable Tactical Assessment, som används för att värdera hur bra
militära förband är utifrån en given kontext (Lindberg, 2006). Detta verktyg har senast används för värderingen av MALI 09 och MALI 10 styrkan under 2019. AHP nämns också kort i;
Metodval för värdering av militära plattformssystem, Ett urval av metoder vid värdering av stridsflyg, (Nilsson, et al., 2013).
I det avslutande steget har den militära nyttan analyserats kvantitativt utifrån det ingående
centrala begreppen och de tre transportalternativen. De tre dimensionerna enligt Militär nytta
bygger strukturen i AHP. De tre transportalternativen, utgör jämförelsealternativ i AHP-analysen och kommer jämföras parvis för att ge upphov till en individuell normerad viktning och ett resultat. Syftet med AHP är att den ger en mer transparant bedömningsprocess än en kvalitativ metod eller en kvantitativ multimålmetod, samt att pröva metoden som sådan för att undersöka den militära nyttan.
AHP beräkningarna i denna studie har gjorts med stöd av AHP Online System - AHP-OS (Goepel, 2018), och har av reliabilitetskäl kontrollerats i Excel. AHP bygger på parvisa jämförelser mellan olika alternativ.
För att enklare förstå AHP följer nedan ett exempel där i detta fall AHP används för att värdera vilket stridsfordon som har störst militär nytta. I första steget struktureras problemet hierarkiskt. Undersökningsobjektet ligger då i nivån 1. I nivåerna under (nivå 2 och nivå 3 i detta fall) byggs varje delnivå upp av de underliggande kriterierna. Längst ner i hierarkin återfinns de urvalsalternativ som hierarkin skapats för att välja mellan. Denna struktur ligger till grund för viktningen längre fram. Steget kan illustreras av ett beslutsträd där påverkan mellan nivåerna framgår schematiskt (figur 5–1).
Figur 5-1 Exempel på ett beslutsträd enligt AHP
I nästa steg värderas varje nivå parvis inom respektive gren4. Den parvisa värderingen kan
värderas med ord eller siffror. Väljs ord måste dessa korrelera med en siffra. Skalans bör väljas med omsorg då en för liten skala kan göra att upplösningen blir lidande och för stor att jämförelsen blir svår. Enligt Saaty, är den mest lämpade skalan att använda den så kallade
Saaty-skalan, men detta styrks också av andra undersökningar där samma skala nyttjats
exempelvis (Yogi, et al., 2017; Lindberg, 2006; Saaty, 2008). Tabell 5-2 Saaty-skalan (Saaty, 2008)
Numeriskt Värde Verbalt värde Förklaring
1 Lika Två element bidrar lika mycket till egenskapen
3 Måttlig, svag övervikt Erfarenhet och bedömningar favoriserar ett element något över det andra
5 Tydlig övervikt Erfarenhet och bedömningar favoriserar ett element starkt över det andra
7 Mycket tydlig övervikt Ett element är starkt gynnat och dess dominans kan visas i praktiken
9 Extrem övervikt De belägg som talar för ett element har starkast möjliga bekräftelse
2, 4, 6, 8 Mellannivå mellan stegen Kompromiss erfordras mellan två bedömningar
Dessa siffervärden kan nu nyttjas som värden i AHP. I varje nivå och gren jämförs kriterierna mot varandra och värderas enligt skalan i tabell 5–2, dvs parvis jämförelse. Dessa vikter ger upphov till en lokal matris i respektive nivå och gren. Denna process görs hierarkiskt för varje
4 I exemplet i Figur 5–1 finns en gren i nivå 2 och 3 grenar i nivå 3. Nivå två kommer således ge upphov till 1st
nivå i strukturen tills alla nivåer och grenar har en egen motsvarande (lokal) matris. En AHP-matris för exemplet i figur 5–1 för nivå 2 kan se ut enligt följande:
Tabell 5-3 Viktningsmatris (nivå 2)
Verkan rörlighet skydd
Verkan 1 2 3
Rörlighet 1/2 1 2
Skydd 1/3 1/2 1
Summa 1,83 3,5 6
I exemplet i tabell 5–3 värderas verkan med svag övervikt (2) mot rörlighet och måttlig övervikt (3) mot skydd. På samma vis blir det i andra ”halvan” av matrisen, men då inversen av värdet (1/2 respektive 1/3). Matrisen är således reciprok eftersom ena halvan innehåller inversen av den andra halvan.
När matrisen är fullständigt ifylld genomförs en kontroll om nyttjaren varit konsistent i sina parvisa jämförelser (Saaty, 1987). Denna kontroll bygger på en sorts transitiv relation (Saaty, 1987, p. 171). Regeln innebär att i en jämförelse mellan X, Y och Z, där axy är jämförelsen
mellan X och Y och ayz är jämförelsen mellan Y och Z. Om axy värderas till 2 och ayz också
värderas till 2, så gäller att axz måste bli 4 för att AHP:s transitiva relation ska vara uppfylld.
AHP tillåter en inkonsistens på 10% och detta värde (Consistency Ratio, CR) räknas ut genom; 𝐶𝑅 = 𝐶𝐼
𝑅𝐼
CI (Consistency Index) är ett mått på signifikansnivån och beräknas genom: 𝐶𝐼 =𝜆𝑚𝑎𝑥 − 𝑛
𝑛 − 1
Där 𝜆𝑚𝑎𝑥 är jämförelsematrisens största egenvärde och n är antalet rader i jämförelsematrisen.
RI är Random Index som räknas ut statistiskt från CI av en population av 500 slumpmässigt genererade reciproka matriser (Saaty, 1987). RI hämtat från Saaty (1987) framgår av tabell 5– 4. Samma typ av konsistenskontroll används på alla matriser i strukturen.
Tabell 5-4 Random Index, RI (Saaty, 1987)
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nästa steg i processen är att normalisera matriserna. Detta görs genom att varje värde divideras med summan av kolumnens värde. Därefter summeras radsummorna och divideras med antalet, i detta fall 3. Notera i tabell 5–5 att summan av kolumnen lokalt är 1, vilket är ett kvitto på att normaliseringen av matrisen är gjord korrekt.
Tabell 5-5 Normaliserad viktningsmatris utvecklad av tabell 5–3.
Verkan Rörlighet Skydd Lokalt
Verkan 0,55 0,57 0,50 0,54
Rörlighet 0,27 0,29 0,33 0,30
Skydd 0,18 0,14 0,17 0,16
Varje nivå och gren kommer generera matriser där radsumman blir lokal viktning i respektive nivå. Kopplat till tabell 5–5 ovan har Verkan vikten 0,54, rörlighet vikten 0,30 och skydd vikten 0,16. När hela strukturen enligt 5–1 är parvist jämförd och viktad på alla nivåer och grenar ska totala strukturen summeras. Den globala viktningen räknas då ut och summeras för att erhålla kriteriets (nivå 3) totala värde. Den globala vikten är ett mått på värdet för ett enskilt kriterium (nivå 3) i hela strukturen. Det globala värdet erhålls genom att de lokala värdena normaliseras. Detta uppnås genom att de lokala vikterna på varje nivå multipliceras grenvis. I detta exempel innebär det att de lokala vikterna på nivå 3 multipliceras grenvis med lokala vikten på nivå 2. Exemplet i tabell 5–6 visar de tre underliggande kriterierna i grenen rörlighet.
Genom att studera den globala viktningen kan läsaren bilda sig en uppfattning om hur mycket olika kriterier påverkar resultatet som helhet i strukturen. I detta exempel påverkar hastigheten slutresultatet med 15% i den totala AHP-strukturen i Figur 5–1.
Tabell 5-6 Globala viktningen av AHP strukturen.
Nivå 2 Lokalt värde Nivå 3 Lokalt värde Glob. Värde
Hastighet 0,50 0,15
Rörlighet 0,30 Hjuldiameter 0,25 0,075
Fjädring 0,25 0,075
I det avslutande steget värderas urvalsalternativen (Strf A, B, C) parvis mot respektive nivå 3 kriterium. I detta exempel kommer resultatet av rörlighet (nivå 2) att redovisas med sina underkriterier (Nivå 3; Hastighet, Hjuldiameter och Fjädring). I tabell 5–7 framgår viktningen avseende Strf A, B och C mot kriterierna i nivå 3, Hastighet, Hjuldiameter och Fjädring.
Tabell 5-7Alternativjämförelse av rörlighet.
Nivå 2 Lokalt värde Nivå 3 Lokalt värde Glob. Värde Strf A Strf B Strf C
Hastighet 0,50 0,15 0,6 0,20 0,20
Rörlighet 0,30 Hjuldiameter 0,25 0,075 0,4 0,4 0,2
Fjädring 0,25 0,075 0,33 0,33 0,33
Genom att multiplicera den globala vikten radvis med urvalsalternativens vikter erhålls urvalsalternativens globala vikter. I detta exempel framgår Strf A, B och C globala vikt av tabell 5–8. Genom att summera respektive urvalsalternativs globala vikter i samtliga grenar erhålls resultatet av AHP-analysen och vilket av urvalsalternativen som fått högst värde. Summan av samtliga urvalsalternativs globala vikter i strukturen ska ge resultatet 15.
Tabell 5-8 Alternativjämförelse global påverkan
Global vikt urvalsalternativ Nivå 2 Nivå 3 Glob. Värde Strf A Strf B Strf C
Hastighet 0,15 0,09 0,03 0,03
Rörlighet Hjuldiameter 0,075 0,03 0,03 0,015
Fjädring 0,075 0,025 0,025 0,025
I undersökningen används metoden för att undersöka vilken militär nytta olika autonominivåer ger och då bygga på en mer komplex hierarki som utgår från strukturen i Militär nytta konceptet (Andersson, et al., 2015). Resultatet av analysen kommer uttrycka en ranking vilken av alternativen som har störst militär nytta utifrån de ingångsvärden som värderats. Metoden kommer således inte svara på hur mycket mer militär nytta något av alternativen har gentemot andra alternativ. Utan bara svara på om ett alternativ har mer eller mindre militär nytta än jämförelsealternativet. Detta görs genom att resultatvärdet för respektive alternativ jämförs mot N0. Ett alternativ som har större värde än N0, kommer tolkas som att det har militär nytta. Ett resultat lägre eller lika värde, kommer tolkas som att det inte har militär nytta.
5.3. Validitet och reliabilitet
Komparativa fallstudier prioriterar förklaring (intern validitet) framför generalisering (extern validitet) (Denk, 2006). Syftet med en sådan studie är att studera komplexa helheter med hänsyn
5 I resultatet i denna studie är samtliga värden multiplicerade med 100 för att eliminera decimaler. Således kommer
till dess kontext. Generaliserbarheten i denna studie blir således begränsad eftersom den bara har validitet i ett liknande scenario som i denna studie. Däremot tenderar komparativa studier att studera problemet utifrån fler perspektiv vilket enligt Denk (2006) borgar för en god intern validitet.
Validitet och reliabilitet i kvalitativa studier handlar om att kunna beskriva att man har samlat in och bearbetat data på ett systematiskt och hederligt sätt (Gunnarsson, 2002). Enligt Gunnarson är ett sätt att uppnå högre intern validitet och reliabilitet att ”beskriva förståelsen” hos författaren. Författaren av denna uppsats är teknisk officer med 18 års erfarenhet av försvarslogistik6 både nationellt och internationellt. Författaren har haft befattningar inom
logistik på samtliga taktiska nivåer från pluton till arméstab. Författaren har också lång erfarenhet av materielutveckling och har deltagit i studiegrupper för att kravställa framtida tekniska system till armén, där bl.a. självkörande system varit en del av studieobjekten. En studies reliabilitet beskriver graden av reproducerbarhet (Blomkvist & Hallin, 2015). God reliabilitet erhålls då tillvägagångsättet för studien på ett transparent sätt redovisas. Datainsamlingen i denna studie har en hög reliabilitet då både intervjuer och litteraturstudier använts. Intervjuobjekten var specialister inom sina områden vilket också ger en bra reliabilitet. Mycket av deras utsagor har vidare styrkts genom litteraturstudierna vilket på så vis fungerat som en kontrollfunktion.
Analysmetoderna i denna studie (SWOT/AHP) är metoder som har använts tidigare för att göra kvantitativa bedömningar av kvalitativt underlag vilket flertalet studier påvisar (Yogi, et al., 2017; Kurttilaa, et al., 2000). Denna hybridmetod gör sig absolut bäst då fler än en person genomför analysen. Det är därför en svaghet i studien att analysen genomförts utifrån författarens subjektiva uppfattningar, trots författarens erfarenhet inom området. Även om en reproducerad analys troligen inte skulle få exakt samma resultat så är det rimligt att anta att det skulle finnas likheter i de resultatet som studien i helhet presenterar.
6 Med försvarslogistik menas generellt logistikledning, förnödenhetsförsörjning, teknisk tjänst, försvarsmedicin
6. Undersökningen
6.1. Militära kontexten
6.1.1. Transporter
Vägtransport är huvudtransportsätt för Försvarsmaktens transporter. Vägtransporter är i regel mindre sårbar än andra transportsätt genom det rikt förgrenade vägnätet i Sverige och den utspridning som det ger upphov till. Detta medger att möjligheten att flytta förband i sammanhållna taktiska enheter är god. Vägtransporter kan delas in i tre olika nivåer. Strategiska vägtransporter avser transport mellan Sverige och ett insatsområde i ett annat land. Operativa transporter avser långväga transport inom Sverige, till och mellan insatsområden. Taktiska transporter är transporter inom insatsområde, i regel mellan förråd och förbrukare. (Försvarsmakten, 2016b)
En förbandstransport är en samordnad förflyttning av förband från en punkt till en annan. Beroende på transportsätt kan man välja att dela på förbandets personal och materiel och transportera dessa skiljt. Oftast används snabbare transportsätt som flyg eller buss för personal medan materielen i förbandet transporteras med vägtransporter. I valet av transportsätt ska resurseffektiva lösningar i första hand nyttjas, vilket sedan vägs mot operativa krav. Exempel på ett krav som kan motverka resurseffektivitet är krav på ankomsttid. Vid slutpunkten återsamlas förbandets personal och materiel och överlämnas till taktisk chef. (Försvarsmakten, 2016b)
Ett förband som innehåller fordon som antingen bara kan köras med låg hastighet eller fordon där slitage och kostnader bedöms kunna bli stora vid en längre transport för egen maskin bör genomföra vägtransport lastade på tillförda förstärkningsfordon. Stor drivmedelsförbrukning och hänsyn till personalens stridsvärde kan också vara orsaker att lasta upp fordonstyper. Dessa faktorer bör dock ställas mot hotbilden. Vid en hög hotbild kan risken för att bli bekämpad överstiga vinsten med att lasta upp förbanden. (Försvarsmakten, 2016b)
6.1.2. Tungtransportkompaniet
1.Tungtransportkompaniet är Försvarsmaktens resurs för att genomföra special- och
dispenstransporter7 på väg. Kompaniets huvuduppgift är att understödja Armén med
7 Dispenstransport är en transport där fordonet eller fordonståget, med eller utan last, måste vara bredare, längre
eller tyngre än vad grundbestämmelserna medger och därmed måste ansöka om undantag (dispens) för just den transporten (Holmstrand, 2011).
strategiska- operativa- och taktiska förbandstransporter, samt i begränsad mån även förnödenhetstransporter och avtransporter från stridsfältsnivån. Kompaniet uppträder med enskilda plutoner och grupper utspritt över hela Sverige, vilket ställer krav på gruppernas uthållighet över tid och förmåga att agera självständigt under fredstid och vid insats i områden med låg konfliktnivå och låg hotbild. Även utan hotbild är uppdragen komplexa med hänsyn tagen till fordonens storlek, väglag, väder, med mera. Huvudsyftet med förbandet är att transportera mekaniserade förband till en lägre kostnad (både ekonomiskt och uthållighetsmässigt) och snabbare än vad förbandet annars kan göra själv, men detta måste vägas mot hotbilden. Om den militära hotbilden skulle vara hög hade inte förbandet nyttjats utan då hade ”lasten” (den mekaniserade bataljonen) framryckt taktiskt istället, eftersom förbandet är en för exklusiv resurs för att nyttjas i en miljö där de utsätts för stora risker. (Förbandschef, 2018)
Förbandet är organiserat i tre plutoner och består av drygt 100 personer. En stab och trosspluton, som har som huvuduppgift att leda och stödja förbandet med logistik som drivmedel och reparationer, och två tungtransportplutoner. Tungtransportplutonerna består av tre tungtransportgrupper om fyra tungtransportekipage och en transportgrupp om fyra transportekipage. Varje fordon har en förare och en andreförare i insatsorganisationen, dessutom följer vagnsbesättningen normalt med i fordonen. Dessa plutoner har förmåga att transportera var sitt komplett stridsvagnskompani eller två kompletta stridsfordon 90 kompanier var. En mekaniserad bataljon kan flyttas av tungtransportkompaniet i två transporter. Vid fredsmässiga transporter finns endast en förare i varje fordon och då nedgår uthålligheten på förbandet och kapaciteten minskar eftersom transporttiden ökar. Den extra föraren i hytten och den marginellt högre hotbilden är det som skiljer, då förbandet löser uppgift i fred respektive insats. (Förbandschef, 2018)
I dagsläget används 24 st. Scania T144 med maskintrailer, ekipagets vikt vid transport av Stridsvagn 122 är 101,5 ton. Kompaniet har även 8 st. lättare transportfordon bestående av Scania P124 med 25-tons maskinsläp. Några exempel på vad ett ekipage kan lasta är; En maskintrailer kan lasta, en bandvagn med släp eller två stridsfordon 90 eller en stridsvagn 122. En Scania P124 med 25-tons maskinsläp kan lasta på lastbilen en bandvagn, eller en terrängbil, eller en lastväxlad container. Ett 25-tonssläp kan lasta en hjullastare, eller en bandvagn, eller en terrängbil, eller ett stridsfordon 90, eller en pansarterrängbil 203. (Förbandschef, 2018) Dessa lastalternativ illustreras i figur 6–1
Figur 6-1 Lastalternativ för 1.Tungtransportkompaniet (Förbandschef, 2018)
6.1.3. Scenario
I detta stycke av uppsatsen följer en redogörelse av det scenario som kommer att ligga till grund för analysen. Scenariot är framtaget utefter den huvudsakliga verksamhet, miljö, bemanning och uppgifter som tunga transportkompaniet har vid insats. Detta scenario har därefter diskuterats med chefen för förbandet i syfte att verifiera dess trovärdighet.
Uppgiften i detta scenario är att under låg hotbild transportera en mekaniserad bataljon från I19 Boden till P7 Revingehed. Detta kan liknas med en initial förbandstransport till ett insatsområde för en bataljon. En mekaniserad bataljon motsvarar 24 stridsvagnar och 56 stridsfordon 90. En transport av den digniteten kommer att ianspråkta hela tungtransportkompaniet under två lyft, dvs två gånger tur och retur.
I detta scenario är trafikläget normalt. Det militära läget under transporten är generellt låg, men eldöverfall av mindre enheter med finkalibriga vapen kan förekomma kring den avsedda transportvägen. Även telekrigsåtgärder i form av störning kan förekomma samt flyganfall. Inga begränsningar av den befintliga infrastrukturen som påverkar transporterna. Däremot bedöms transporten ha ett stort värde och kommer att kräva bevakning.
Den totala vägsträckningen är ca 1560km. Transporten kommer i huvudsak gå på E4 och E6 samt E22, vilka alla har BK1 klassning och utgör inte något hinder för bärigheten.
SäkR Trafik (Försvarsmakten, 2017) är det regelverk som ska omhänderta risker för militär verksamhet i fred och krig. Det reglerar att en förare måste ha 6 timmar sammanhängande vila
per 24-timmars period. Vilan kan avbrytas, men då ska den delas upp i en 5 timmars och en 3 timmars vila och den längre vilan ska ligga i perioden 22.00-08.00. Efter erhållen 6/8 timmars vila påbörjas en ny 24 timmars period. Vidare beskriver SäkR Trafik (Försvarsmakten, 2017) att ett körpass inte får vara mer än 4 timmar och 30 minuter i en följd. Efter ett sådant körpass ska föraren ha minst 45 minuter sammanhängande rast. Då två förare per fordon används kan rasten genomföras i passagerarsätet, vilket innebär att fordonet endast måste stannas för förarbyte och ingen längre rast. Däremot kan inte dygnsvilan genomföras på det sättet, utan då måste fordonet stanna och personalen gå i förläggning. SäkR Trafiks syfte är att tillse att personal som framför fordon kan upprätthålla ett godtagbart stridsvärde över tiden och att risker därigenom minimeras. Det är därför inte lämpligt att göra avsteg från SäkR Trafik ens i krig, då stridsvärdet på förbandet drastiskt försämras och därmed medför både risker och begränsningar för förbandet att utföra sina uppgifter över tid.
Transporterna beräknas ta 26h utan hänsyn taget till vila och rast, vilket motsvarar en medelhastighet av 60km/h. 50–60 km/h är den hastighet som kan anses vara medelhastighet vid transport av stridsvagnar (Förbandschef, 2018). Denna hastighet är sannolikt generöst tilltagen då hänsyn till omständigheter kopplat till dispenstransporter inte tagits, vilket borde dra ner medelhastigheten ytterligare enligt Trafikverkets handbok (Holmstrand, 2011).
6.2. Tekniken
Den teknik som möjliggör obemannade fordon består generellt av tre huvudkategorier: elektronisk rörelsestyrning, sensorer och beslutsfattning. (Volvo, 2018)
Elektronisk rörelsestyrning innebär att komponenter som har med styrning, broms och gas kan regleras digitalt av en dator. Dagens lastbilar tillverkas redan med digitalt styrda delkomponenter som t.ex. styrservon som styrs av en dator även om datorn i sin tur styrs av en människa i fordonet. För att skapa möjlighet i framtiden att dessa system ska kunna styras med olika grader av autonomi, behövs endast sensorer tillföras och mjukvaran uppdateras. Redan idag finns dessa autonoma system, men endast på ett fåtal ställen nyttjas de fullt operativt. (Volvo, 2018)
De sensorer som ger autonoma fordon möjligheten att få omvärldsuppfattning är generellt LIDAR (Light Detection and Ranging), RADAR (Radio Detection and Ranging), GNSS (Global Navigation Satellite Systems), men även kameror för olika våglängder av ljus. Sensorernas information fusioneras av en dator och baserat på den data, styr en annan dator, fordonets komponenter elektroniskt. Utöver den data som fordonet själv genererar från sina
sensorer, kan fordonen sprida data mellan varandra i ett nätverk för att ytterligare öka omvärldsuppfattningen och beslutsunderlaget för intelligensen i fordonet. (Volvo, 2018)
Figur 6-2 Schematisk bild av hur ett självkörande fordon fungerar (Volvo, 2018).
6.2.1. Radio Detection and Ranging (RADAR)
RADAR är ett aktivt elektromagnetiskt system för att lokalisera reflekterade objekt. Ett radarsystem fungerar genom att det sänder ut energi, som sedan reflekteras på objekt i omgivningen, vilket radarn kan detektera och på så vis bedöma avstånd och riktning. (Skolnik, 2001) RADAR skapar en allväders kapacitet och möjlighet att upptäcka föremål för självkörande fordon, som överstiger människans förmåga. (Volvo, 2018)
6.2.2. Light Detection and Ranging (LIDAR)
LASER står för, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation och utgör grunden i LIDAR. Principen för LIDAR är samma som för RADAR, men skillnaden är att LIDAR använder elektromagnetisk strålning med våglängder inom ljusspektret istället, i detta fall koherent laser. Laserstrålens korta våglängd gör att loben kan göras smal vilket ger en god upplösning. En nackdel är att den korta våglängden medför att laserradarn blir mer väderberoende än en RADAR och även får kortare räckvidd pga. atmosfärsdämpningen. (Alm, et al., 2004)
6.2.3. Global Navigation Satellite Systems (GNSS)
GNSS är ett samlingsnamn för de satellitsystemslösningar som används för positioneringstjänster. GNSS-tekniken är passiv vilket innebär att den inte sänder ut något från dess användare, utan endast tar emot data från satelliterna. GNSS omfattar GPS (USA), GLONASS (Ryssland), BeiDou (Kina), IRNSS (Indien) och Galileo (EU). Endast GPS och GLONASS har i dagsläget täckning runt hela jorden. (Lantmäteriet, 2018)
6.2.4. Inertial Navigation System (INS)
INS eller tröghetsnavigering är en navigationsmetod som bygger på exakta accelerometrar och
gyroskop som mäter fordonets lägesändringar under färd och utifrån dessa beräknar dess position. Förenklat beskrivet en kontinuerlig positionskontroll utifrån farkostens accelerationer i olika riktningar som matematisk omvandlas till sträcka. Tröghetsnavigering kräver inga yttre hjälpmedel eller information, varför det med fördel används inom militära applikationer, men oftast som komplement till GNSS. (Ambrius & Jönsson, 2013)
6.2.5. Intelligent Transport Systems (ITS)
ITS är ett samlingsnamn för informationsteknik som används för att sprida information mellan system i syfte att skapa ett förbättrat transportsystem. ITS har idag en bred portfölj som rymmer allt från webbverktyg för reseplanering för människor och gods, nulägesinformation om trafikstockningar, varningssystem mellan bilister, till självkörande bilar. (Transportstyrelsen, 2017)
V2V-kommunikation (Vehicle to Vehicle Communication) är den trådlösa överföringen av data mellan fordon som är en del av ITS. Målet med V2V-kommunikation är att förebygga olyckor genom att tillåta fordon i rörelse att skicka position och hastighetsdata till varandra via ett ad hoc-nät. Beroende på hur tekniken implementeras kan fordonets förare helt enkelt få en varning om det skulle föreligga risk för en olycka eller om fordonet självt kan vidta förebyggande åtgärder som bromsning för att sakta ner. (Jenstav & Lundgren, 2010) Dessa system ska använda en del av 5G nätet för sin kommunikation (European Telecommunication Standards Institute, 2012).
V2I-kommunikation (Vehicle to Infrastructure Communication) är en kommunikationsmodell som gör det möjligt för fordon att dela information med de komponenter som stöder infrastruktur. Sådana komponenter inkluderar kameror, trafikljus, körfältmarkörer, strålkastare, skyltar och parkeringsmätare. V2I är trådlös och nyttjar samma arkitektur som V2V nätverket. (Jenstav & Lundgren, 2010)
Syftet med V2I och V2V är att utgöra en del i ett intelligent transportsystem (ITS). Där kan tekniken ge upphov till informationsspridning av t.ex. trafikförhållanden, trafikstockningar, olyckor, byggzoner och tillgänglighet för parkering. På samma sätt kan övervakningssystem för trafikledning använda infrastruktur och fordonsdata för att ställa in gränsvärden för varvtal och justera trafiksignalsfas och timing för att öka bränsleekonomin och trafikflödet. ITS är en viktig del i att nå full automation för fordon i samhället. (Jenstav & Lundgren, 2010)
6.2.6. Artificiell intelligens (AI)
Artificiell Intelligens beskrivs ofta som maskinintelligens och den vetenskapen som försöker konstruera den. Artificiell Intelligens är studien, utvecklingen och skapandet av intelligenta agenter. Intelligenta agenter ska ha förmågan att inhämta data från omgivningen och analysera den för att fatta avvägda beslut med följden att möjligheterna för att lyckas maximeras. (Poole, et al., 1998)
En av de stora utmaningarna med att uppnå full autonomi är att det förutsätter att fordonet kan fatta beslut likt vad en människa kan idag (Chalmers, 2018). För en militär kontext skulle det kunna innebära att fordonet skulle kunna hantera de osäkerheter som en stridsmiljö kan utsätta fordonet för och fatta beslut utefter hur situationerna uppkommer. Systemet måste då kunna analysera och identifiera problemet, för att planera och besluta om rätt åtgärd. En förutsättning för att kunna lära fordon att köra självständigt är att systemet kan lära sig av situationer (Chalmers, 2018). Detta kräver stora mängder data som kan analyseras i syfte att systemet ska kunna identifiera ”rätt” beteende i olika situationer (Volvo, 2016). Detta kan utgöra ett problem för militära situationer där datamängder saknas.
6.2.7. Simultaneous localization and mapping (SLAM)
SLAM används för självkörande enheter för att skapa en uppfattning om var enheten befinner sig i rummet. Problemet som SLAM algoritmen löser är att en opåverkad karta behövs för lokalisering samtidigt som en korrekt estimering av placeringen behövs för att skapa den kartan. Detta är startvillkoret för SLAM processen som löses med en iterativ matematisk strategi. (Durrant-Whyte & Bailey, 2006)
Detta uppnås genom att enheten via sina sensorer (oftast LIDAR eller INS) bygger upp en karta av den miljö den befinner sig i. Detta kan göras helt utan tidigare data eller genom att uppdatera befintliga data. Utöver att bygga upp en karta, håller systemet samtidigt reda på dess
nuvarande position. Denna process kan nyttjas i både 3D och 2D. (Durrant-Whyte & Bailey, 2006)
6.3. Autonomi
6.3.1. Platooning
Platooning eller kolonnkörning på svenska innebär att lastbilar körs tätt efter varandra. En
kolonn består av minst 2 lastbilsekipage. Det finns ingen övre gräns på hur många ekipage som kolonnen kan bestå av, men vid 10 blir påverkan på övrig trafik stor (Trafikanalys, 2016). Huvudsyftet med kolonnkörning är resurseffektivitet (Volvo, 2018).
Genom att minska avstånden mellan fordonen i kolonnen minskar luftmotståndet för bakomvarande. Detta leder i sin tur till att drivmedelsförbrukningen går ner och därmed kostnaderna för transporten. För att erhålla stora vinster krävs att avstånden till framförvarande fordon blir så kort som 4,5m, vilket motsvarar 0,2 sekunder vid 80 km/h (Trafikanalys, 2016). För att detta ska vara möjligt krävs att lastbilarna har en hög grad av autonomi och möjlighet att kommunicera med varandra, vilket innebär att när ett fordon bromsar förmedlas denna information till övriga fordon (Volvo, 2018).
Vid försök som pågår med kolonnkörning idag, har varje fordon i kolonnen en förare som styr fordonet medan tekniken gasar och bromsar (Trafikanalys, 2016). Tekniken finns för att systemet även ska kunna styra bakomvarande fordon (Volvo, 2018). På sikt räknar man med att förarna i efterföljande fordon helt ska kunna tas bort och endast ha en förare i det första fordonet. Vid full automation, nivå 5 enligt Society of Automotive Engineers, (2014), skulle även det första fordonet i kolonnen kunna köra förarlöst (Trafikanalys, 2016).
6.3.2. Förutsättningar
Grundförutsättningar för att kunna göra ett fordonssystem autonomt är att dess användningsmönster har en viss grad av repeterbarhet. Inledningsvis är detta viktigt då systemet inte kan göra något som inte är programmerat. Hanteringen av osäkerhet är en av de sakerna som människan är bättre på än datorer. Därför lämpar sig än så länge självkörande teknik bättre för långväga transporter än citydistribution, som har en högre grad av osäkerheter och därmed en lägre grad av repeterbarhet. Att köra på en motorväg har istället en högre grad av repeterbarhet och lämpar sig därför bättre för hög grad av autonomi i dagsläget. Vidare behöver fordonet ha en uppfattning om var den är och möjlighet att styra sina delsystem, som gaspådrag, broms och styrning. Detta görs med att systemet har ett digitalt bussystem där komponenterna kan styras. Många lastbilar idag är byggda på det sättet och därmed är det bara att koppla in en
”hjärna” i form av styrdator med intelligensen. Vidare kräver systemet uppfattning om sin omgivning vilket det får via sensorer som LIDAR, RADAR, kameror och ultraljudsensorer. I framtiden kommer ITS att delge information mellan fordon och infrastruktur för att skapa ytterligare bättre omvärldsuppfattning för fordonen. Systemet måste ha förmåga att prediktera händelser i syfte att kunna fatta beslut hur olika situationer ska hanteras. (Volvo, 2018) Detta görs av AI och den är i stor utsträckning beroende av datorkraft och minne. Dessa faktorers kapacitet ökar ständigt vilket leder till att fler och fler funktioner möjliggörs i takt med deras utveckling. Slutligen behöver systemen möjligheter att ta emot digitala order för att veta vad de ska göra. (Chalmers, 2018)
En väg framåt för att få system fullt autonoma är att göra delsteg autonoma. Exempelvis kan en transport mellan två företag i två olika städer delvis göras autonom. Första biten i stadstrafiken till större vägar kör föraren själv, för att vid större landsväg eller motorväg ”slå på” autonom drift och fordonet kör själv till en viss punkt. Där tar föraren över fordonet igen och kör de sista kilometrarna till företaget. Nästa steg kan då vara att göra på samma sätt, men med
kolonnkörning där föraren har med sig flera fordon som autonomt följer framförvarande fordon
med hjälp av V2V. Fördelen med dessa delsteg är att föraren kan göra annat exempelvis administration eller vila/sova, vilket innebär att huvuddelen av raster kan tas bort. (Volvo, 2018) I dagsläget kan inte ett system hantera osäkerheter helt autonomt under förhållanden som exempelvis terrängkörning. Systemen kan hantera terrängkörning i den bemärkelsen att den inte behöver ha väg för att ta sig fram. Systemet kan avbilda terrängstrukturer som träd, stenar och gropar väl, men att göra en bedömning om terrängen är sank eller bedöma om det är en mina eller ett bildäck som ligger på marken är svårare. (Volvo, 2018)
Autonoma system kan navigera förhållandevis väl utan att behöva kommunicera med omgivningen. GNSS är ett bra hjälpmedel för självkörande fordon, men systemet klarar sig utan (Volvo, 2018). Med INS och algoritmer som SLAM kan systemet bygga upp sin egen omgivning och konstruera en karta (eller uppdatera en befintlig) för att skapa sig en uppfattning var den är och vart den ska åka. Det går till och med att med hjälp av maskininlärning lära systemen hur olika omgivningar som exempelvis granskog ser ut och därigenom hjälpa systemet att veta var den är. (Chalmers, 2018)
6.3.3. Möjligheter
Några av de möjligheter som självkörande transporter kan ge upphov till är att fordonen nyttjas under fler timmar på dygnet samt att bränsleförbrukningen bedöm gå ner eftersom självkörande fordon kör mer effektivt. Även ett mer effektivt nyttjande av nattliga transporter bedömdes
