Die digitale Baustelle

Elektronische Steuerung und Automatisierung haben in der Welt der Baumaschinen, ausgelöst durch den Kostendruck, schon lange Einzug gehalten. Alle namhaften Hersteller verfügen mittlerweile über Monitoring-Systeme, damit der Kunde die Maschinen möglichst optimal einsetzen kann. Dabei geht es längst nicht mehr nur um Kraftstoffeinsparung, sondern auch um geringere Stillstandszeiten, Inspektionsberichte, eine optimale Wartungskoordination und im Fall der Fälle um die Warnung, wenn Geräte außerhalb ihres Einsatzgebietes in Betrieb genommen sprich gestohlen werden.

LiveLink etwa stellt eine Telemetrie-Verbindung zu Maschinen von JCB her, die dem Besitzer Standortinformationen in Echtzeit liefert, einschließlich Warnfunktion beim Betrieb der Maschine außerhalb zulässiger Zeiten und Zonen – ein Vorteil bei der Diebstahlbekämpfung. Wird eine Maschine gestohlen, werden eine Reihe von E-Mail-Warnungen abgesetzt, die außerhalb der Bürozeiten auch per SMS versandt werden können. Darüber hinaus überwacht das System den Zustand der Maschine, die Betriebsstunden und Leistungswerte. Eine unabhängige Stromquelle sorgt dafür, dass das System selbst dann weiterarbeitet, wenn die Motorbatterie abgeklemmt wurde. In Europa sind laut JCB mittlerweile 85 Prozent aller Geräte serienmäßig mit dem Telematiksystem ausgerüstet sind.

CareTrack ist das Telematiksystem von Volvo Construction Equipment, das zahlreiche Maschinenüberwachungsdaten liefert, um Kraftstoffkosten zu senken, die Leistung von Maschine und Fahrer zu optimieren sowie Wartung und Pflege zu managen und so die Maschinenverfügbarkeit zu maximieren. CareTrack besteht aus acht Paketen, jedes mit speziellen Features, etwa zur Verwaltung von Wartungsplänen und Verschleißteilen über das Webportal (CareTrack Standard) oder einer Satellitenkommunikation in Gebieten, wo keine oder nur schwache GSM/Mobiltelefonverbindung besteht (Paket Kommunikation). API ermöglicht es, Daten von CareTrack in das Managementsystem zu übernehmen.

Einmal an Bord einer Komatsu-Maschine installiert, überwacht das satellitengestützte Komatsu Komtrax alle wesentlichen Betriebs- und Maschinenparameter. „Zudem ermöglicht ein GPS-Satellit die Standortbestimmung der Baumaschine“, erklärt Stefan Kuhn von Komatsu-Händler Kuhn Baumaschinen, und ergänzt: „Ebenso hat sich Komtrax bei der Wiederbeschaffung gestohlener Baumaschinen sehr bewährt.“

Das Komtrax-System überträgt die Standort- und Maschinendaten an einen weiteren Satelliten namens Orbcomm. Dieser leitet die Daten anschließend an ein Datenkontrollzentrum weiter, von wo aus die Daten über das Internet auf einen Komatsu-Datenserver übertragen werden, der alle Informationen analysiert und speichert. Die maschinenspezifischen Daten werden anschließend in das Intranet des Komatsu-Händlers gespeist, wo sie entsprechend der Kundenanforderungen ausgewertet und auf einer Website dargestellt werden.

Das Komtrax-System vereint dabei gleich mehrere Vorteile und macht neben einer längeren Maschinenlebensdauer auch die exakte Planung von Wartungsvorgängen möglich. Zudem können sich die Servicetechniker darauf einstellen, was sie vor Ort erwarten wird, was wiederum zu reduzierten Stillstandzeiten und Wartungskosten führt. Folgende Daten zeigt Komtrax an: Aktueller Maschinenstandort plus Maschinenhistorie, Maschinenfehler- und Warnmeldungen, Kraftstoff- und Kühlsystemfüllstände, Betriebsstunden bis zur nächsten Wartung und die dafür benötigten Teile, tägliche bzw. monatliche Betriebsstunden.

Intelligente Steuerungen

Bereits 2015 hat die Kuhn-Gruppe eine Vertriebspartnerschaft mit Topcon, einem Hersteller von optischen und elektronischen Instrumenten für die Vermessung und Bauwirtschaft beschlossen. Durch diese Partnerschaft bietet Kuhn seinen Kunden bedarfsgerechte Gesamtlösungen für Maschinensteuerungen sowie den Instrumenten zu ihrer Positionierung. Topcon bietet ein komplettes Programm von 2D- und 3D- Maschinensteuerungslösungen an (z. B. Laser, GPS) bis hin zu dem auf dem Markt einzigartigen System Sitelink3D. Sitelink3D ist ein intelligentes System, das den Ist-Zustand des Baufortschritts in Echtzeit nachverfolgt.

Kuhn besorgt auf technischer Seite die Ausrüstung sowie den Umbau der Maschinen und sorgt mit seiner regionalen Vertriebsstruktur in Süddeutschland, Österreich und den Ländern Tschechien, Slowakei, Ungarn, Slowenien und Kroatien einen flächendeckenden, auf spezifische Eigenheiten einzelner Märkte abgestimmten Service.

Einen Schritt weiter gehen Komatsu und Topcon mit der intelligenten Maschinensteuerung (IMC). Die Maschinen, darunter die Planierraupe D61PXi-23 und der Hydraulikbagger PC210LCi-10 sind werksseitig von Komatsu mit der weltweit ersten 3-D-Steuerung versehen. Mit Sitelink können Geländeplandaten vom Büro aus zur Maschine geschickt werden, und umgekehrt in Echtzeit Informationen zum Arbeitsfortschritt und aktuelle Geländeprofildaten von der Maschine empfangen werden.

Die maßgeblichen Vorteile von intelligent Machine Control im PC210LCi-10 spiegeln sich in einer außergewöhnlichen Produktivitätssteigerung wieder. Möglich wird dies durch konstant exakte Grab- und Abzieharbeiten in einem einzigen automatisierten Arbeitsgang. Lastspiele und Arbeitsleistung werden bei gleichzeitig vermindertem Fehlerrisiko optimiert, wodurch Kraftstoff- und Lohnkosten gespart und die Betriebskosten für die Maschine gesenkt werden. In der Praxis bedeutet das: Dank „intelligent Machine Control“ kann sich der Fahrer voll auf seinen Einsatz konzentrieren. Die semiautomatische Steuerung arbeitet das zuvor übertragene Geländeprofil quasi selbstständig ab. Der Fahrer läuft daher nicht Gefahr, zu viel Material abzutragen. Denn durch einen Eingriff in die Hydraulik wird der Löffel automatisch daran gehindert, die vorher festgelegte Fläche oder Tiefe zu überschreiten. Auf dem Monitor wird dem Fahrer in Echtzeit seine Position auf dem Gelände angezeigt. „Das ist eine enorme Unterstützung für den Fahrer, wie Erfahrungsberichte von zufriedenen Kunden zeigen“, so Kuhn.

Dem steht die D61PXi-23 in nichts nach. Neben einem hochpräzisen Feinplanum kann die D61PXi-23 mit der vollautomatisierten Schildlaststeuerung auch das Grobplanum in der Automatik-Betriebsart durchführen. „Eine hohe Produktivität über einen längeren Zeitraum ist damit garantiert“, erklärt Kuhn, der die „Intelligente Maschinensteuerung“ gern mit der Bequemlichkeit eines Tempomats beim Pkw vergleicht. Dabei überwacht die automatisierte Schildsteuerung die am Schild anliegende Last und passt die Schildhöhe entsprechend an. So wird der Kettenschlupf auf ein Minimum reduziert und die Planiervorgänge mit maximaler Effizienz durchgeführt. In der Endphase sorgt die automatisierte Schildsteuerung dafür, dass das Fertigplanum mit maximaler Präzision abgeschlossen wird. Die 3D-Maschinensteuerung mit globalem Navigationssatellitensystem ist bereits ab Werk installiert und befindet auf dem Dach der Raupe, sodass kein tägliches An- und Abbauen von Antennen und Kabeln am Schild mehr erforderlich ist.

Offenes System

Das Datenübertragungs- und Ortungssystem LiDAT ermöglicht das Fuhrpark- und Flottenmanagement von Liebherr-Maschinen aus den Produktbereichen Erdbewegung, Hydroseilbagger, Raupenkrane, Turmdrehkrane und maritime Krane auf einer einheitlichen Plattform. Da auch Maschinen anderer Hersteller integrierbar sind, können umfassende Maschinenparks verwaltet werden. Die Daten werden je nach Abonnement mehrmals täglich aktualisiert und können browserbasiert via Mobilfunkdienst GPRS oder per Datenträger abgerufen werden. Über frei definierbare Maschinengruppen sind Großbaustellen organisatorisch abgrenzbar. Einzelnen Maschinen können zeitliche und räumliche Einsatzbeschränkungen auferlegt werden. Erhältlich ist das System als Grundpaket „LiDAT Standard“, das für Maschinen aller Hersteller eingesetzt werden kann. Speziell für erweiterte technische Möglichkeiten der Liebherr-Maschinen sind „LiDAT Plus“ sowie spezielle Zusatzpakete für Hydroseilbagger, Raupenkrane sowie Spezialtiefbaumaschinen erhältlich. Das Zusatzpaket „Teleservice“ ermöglicht es Liebherr-Servicemitarbeitern, sich von jedem Ort aus in die Steuerung der Maschine einzuloggen und so Störungen oder mögliche Fehler zu beheben.

Digitalisierung gehört für Stefan Heissler, Vorstandsmitglied Liebherr International, zu den vier Megatrends in der Baumaschinen-Branche, zu denen er auch die Automatisierung, den Leichtbau und die Energieeffizienz zählt. „Wir arbeiten hier als Systemanbieter daran, die einzelnen Prozesse am Bau über passende IT-Tools zu unterstützen. Heutzutage können zum Beispiel Baufirmen das Gelände automatisch vermessen. Wir können diese Vermessungsdaten wiederum für unsere Planungstools nutzen und darauf basierend die optimale Maschine für den jeweiligen Einsatz ermitteln.“ Gleichzeitig bietet Liebherr seinen Kunden die Möglichkeit, die ausgewählte Maschine unter sehr realen Bedingungen zu testen – ähnlich wie in einem Flugsimulator. Darüber hinaus können Systeme zur Positionierung und Prozessdatenerfassung von Baumaschinen miteinander kombiniert werden. Dies gibt Antwort etwa auf die Frage: Wo steht die Maschine und wo genau müssen die nächsten Arbeitsschritte erfolgen?

Nicht nur im Bereich Digitalisierung treibt Liebherr neue Entwicklungen voran: Auch die Automatisierung wird stetig weiterentwickelt – beispielsweise in der Sparte Mining. Zum Beispiel sind selbstfahrende Trucks ein Ziel in der Automatisierung. Liebherr Mining Equipment Newport News Co macht aktuell Fortschritte in der Entwicklung eines Autonomie-Bausatzes für große Muldenkipper. Der Prototyp eines mit der notwendigen Technologie und Steuerungs-Komponenten ausgestatteten Muldenkippers wird 2016 getestet. Bis 2018 sollen Feldversuche beim Kunden unternommen werden.

Das autonome Fahren wird in Schritten umgesetzt werden. Neben den heute schon eingesetzten Assistenzsystemen steht das sogenannte „Wahrnehmungs-Kit“ an: Durch Sensoren, Kameras, Laser und Radar soll der Truck seine Umgebung wahrnehmen. Im Anschluss sollen Entscheidungsparameter für das eigenständige Bremsen und Gasgeben oder das Rechts- und Linksabbiegen geschaffen werden. Wichtig ist es uns, ein offenes System zu entwickeln. Alle Fahrzeuge müssen in der Mine mit der Umgebung kommunizieren – das ist mit offenen Standards am besten möglich, denn die Minenbetreiber setzen meist Maschinen mehrerer Hersteller ein.

Ein weiteres Beispiel aus dem Bereich der Arbeitsassistenzsysteme ist die Umfelderkennung der Liebherr-Elektronik GmbH. Robuste, schmutzresistente Kameras, eine leistungsstarke Recheneinheit und ein hochauflösendes Display helfen dem Fahrer, unfallfrei zu arbeiten. Und so funktioniert es: Mittels digitaler Bildverarbeitung identifiziert das System Personen und Objekte im definierten Bereich. Hindernisse werden umrahmt und die Entfernung zur Maschine am Monitor dargestellt. Je nach Distanz wird die Umrahmung entsprechend einer Ampellogik eingefärbt. Der Fahrer wird vom System gewarnt und kann schnell reagieren, noch bevor kritische Gefahrensituationen entstehen.

Herstellerunabhängige Systeme

Eine herstellerunabhängige Maschinensteuerung liefert Trimble, wo man schon früh erkannt hat, dass viele Prozesse des Baualltags aufgrund ihrer Komplexität nur schwer mit Hilfe konventioneller Dokumentationstechniken abzubilden sind. Der Trimble Construction Manager dokumentiert eine Vielzahl handlungsrelevanter Informationen beim Einsatz von Baugeräten: Fahrzeugdaten wie Position, Betriebszustand, Fahrleistung, Arbeitsstunden‚ Leerlaufzeiten, Auslastung, durchlaufene Arbeitszyklen sowie weitere Informationen werden über eine im Gerät eingebaute On-Board-Unit gesammelt und über GPRS an einen zentralen Server übermittelt.

Über die Construction Manager Software erhält der Kunde via Internet Zugriff auf alle Daten seiner Flotte. Die verantwortlichen Stellen im Unternehmen können bei der Senkung der Betriebskosten und Steigerung der Produktivität auf Echtzeitdaten des Baugeschehens zurückgreifen. Ganz konkret für die Baustellenvorbereitung bietet Geodäsiespezialist Trimble leistungsfähige Software für den Entwurf und Abtragsschätzungen. Auf Basis von GPS-basierten Positionierungstechnologien und -systemen stehen Maschinenführern alle notwendigen Informationen direkt im Führerhaus zur Verfügung. Der Trimble Construction Manager bietet somit eine umfassende Lösung für die Verwaltung des gesamten Maschinenparks, sei es auf der Baustelle oder im Büro.

Ungenaue Wartungszyklen, ein großer manueller Aufwand bei der Wartungskoordination und damit verbunden hohe Wartungskosten für den Maschinenpark, veranlassten die Porr AG, sich mit Asset Tracking auseinander zu setzen. Ziel war die Optimierung der Wartungszeitpunkte durch zeitnahe und korrekte Erfassung von Kilometerständen und Betriebsstunden von Baufahrzeugen und Baumaschinen. Bereits im Herbst 2014 hat die CEplus GmbH mit dem Vertriebspartner Telekom Austria Group M2M ein Pilotprojekt für die PORR Equipment Services mit 100 Telematiksystemen gestartet, das jetzt in den Echtbetrieb überging und bereits in mehreren Tausend Fahrzeugen und Maschinen verbaut ist.

Asset Tracking ermöglicht es Firmen mit geographisch verstreuten Fahrzeugen und Gütern, ihre geleisteten Dienstleistungen automatisch zu dokumentieren. Daten zum Standort, Betriebsstunden, Kilometerstand, Temperatur, Füllstand und Temperaturregulierung werden in Echtzeit dokumentiert.

Auf den Zug der vernetzten Baustelle ist auch Maschinenvermieter Cramo aufgesprungen. Digitalisierung in den Baufirmen findet bereits statt, meint Cramo-Vorstandsvorsitzender Dirk Schlitzkus. Über ein „e-commerce-Tool“ können registrierte Kunden ihre angemieteten Maschinen mit den hinterlegten Daten einsehen. Digital Signing und Remote-Signing führe auch zu einer Vereinfachung und Beschleunigung der Vermietprozesse, ergänzt Christian Heigl, Geschäftsführer Cramo Österreich. (Mehr über die Strategie von Vermieter Cramo ist im Interview ab Seite ?? nachzulesen.)

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Vernetzte Baumaschinen

Mit einem digitalisierten Flottenmanagement weiß man immer, wo die Maschinen im Einsatz sind. Darüber hinaus bieten die Systeme auch folgende Vorteile:

# Lückenlose Aufzeichnung von täglichen und monatlichen Betriebsstunden
# Aktuelle Kraftstoff- und Kühlsystemfüllstände
# Höhere Verfügbarkeit der Maschinen durch die Aufzeichnung der Betriebsstunden bis zur nächsten Wartung und die dafür benötigten Teile
# Die Aufzeichnungen zeigen, ob die Maschine wirtschaftlich eingesetzt wird
# Systematische Dokumentation von Überlastungen und Fehlbedienungen
# Kenntnis der Maschinenhistorie
# Die Daten können als Basis zur Kalkulation von Mietsätzen herangezogen werden
# Nachverfolgung bei Diebstahl: Die GPS-Position und Fahrtstrecke live am PC, Tablet oder
Smartphone