Interview „Wichtig ist, die Tätigkeiten von Baumaschinen zu automatisieren“

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Bei Danfoss Power Solutions beschäftigt man sich u. a. damit, in Off-Highway-Fahrzeuge mehr Autonomie zu bringen. Experte Peter Bleday erklärt, welche Trends sich bei autonomen Baumaschinen durchsetzen.

konstruktionspraxis: Herr Bleday, inwieweit spielt autonomes Fahren auf dem Markt der Baumaschinen eine Rolle?

Peter Bleday: Autonomie ist ideal für alle Branchen, die ihre Sicherheit erhöhen und die Produktivität steigern möchten und eine höhere Präzision anstreben. Das gilt auch für den Bausektor. Eine der größten Herausforderungen in der Branche ist der Mangel an Arbeits- und Fachkräften. Das Durchschnittsalter der Beschäftigten in der Bauindustrie steigt in der EU und Nordamerika kontinuierlich an. Wann immer erfahrene Arbeiter, die seit Jahrzehnten Maschinen bedienen, in den Ruhestand gehen, übernehmen weniger erfahrene Arbeitskräfte. Dies hat zu mehr Nacharbeit und verringerter Produktivität bei Aufgaben geführt, die ein hohes Maß an Präzision erfordern.

Indem die Fähigkeiten und Erfahrungen des Fahrzeugführers auf das Fahrzeug selbst übertragen werden, bietet Autonomie eine Lösung für den Mangel an qualifizierten Arbeitskräften. Die Produktivität der Maschine und des Bedieners wird erhöht, während Präzisionsaufgaben wiederholt in einem schnelleren und zuverlässigeren Tempo ausgeführt werden.

Gibt es spezielle Einsatzbereich, in denen ein autonomer Betrieb besonders sinnvoll ist?

Bleday: Extrem repetitive Aufgaben sind ideale Kandidaten für Automatisierung. In der Bauindustrie sind Straßenwalzen und Verdichter gute Beispiele. Die Verdichtung des Bodens und das Walzen von Asphalt erfordern hochqualifizierte Bediener. Wenn diese Aufgaben nicht ordnungsgemäß ausgeführt werden, können kostspielige Nacharbeiten oder eine vorzeitige Verschlechterung der Straßenqualität die Folge sein. Durch den Einsatz autonomer Funktionen können diese Maschinen Boden verdichten oder Asphalt mit den richtigen Überlappungen und der richtigen Genauigkeit walzen, unabhängig davon, wer sich hinter dem Steuer befindet. Zudem kann der Bediener in einer Tandemwalze, die ein begrenztes Sichtfeld hat, seine Umgebung besser wahrnehmen.

Bei großen Bauprojekten könnten Schlepper automatisiert werden, wenn sie nur begrenzt innerhalb des Standorts zum Einsatz kommen. Ein Beispiel hierfür wären Steinbruch- oder Bergbauarbeiten, bei denen Gesteinstransporter Lasten von Baggern zu einem Gesteinsbrecher oder Förderbandsystem transportieren. Es könnten sogar zwei Schlepper und ein Bagger gleichzeitig von nur einem Bediener bedient werden. Der Bediener zeichnet die Streckenführung in jedem Muldenkipper auf und beaufsichtigte dann die Kipper während des Baggerbetriebs.

Wie sieht der aktuelle Stand der Technik aus bezüglich autonomer Baumaschinen?

Bleday: Es muss eine wesentliche Unterscheidung zwischen Autonomie bei On- und Off-Highway-Fahrzeugen gemacht werden. Bei Pkw und Lkw besteht das Ziel darin, das Fahrzeug zu automatisieren. Bei Off-Highway-Maschinen geht es darum, die Tätigkeiten des Fahrzeugs zu automatisieren. Je mehr Aufgaben wir automatisieren, desto autonomer erscheint das Fahrzeug. Wenn Menschen an Autonomie denken, sehen viele führerlose Maschinen oder sogar Maschinen ohne Kabine. In 15 oder 20 Jahren könnte dies die Realität sein. Stand der heutigen Technik ist vorerst jedoch die teilautonome Funktionalität, die Bedienkomfort, Sicherheit, Produktivität und Präzision von Baumaschinen erhöht.

Wo liegen aktuell noch Herausforderungen, um autonome Baumaschinen einsetzen zu können?

Bleday: Monofunktionsmaschinen, die sich wiederholende Aufgaben wie die Bodenverdichtung ausführen, sind relativ einfach zu automatisieren. Aber viele Baumaschinentypen sind multifunktional. Kompaktlader können viele verschiedene Arbeiten ausführen. Auch Bagger sind äußerst vielseitige Arbeitsmaschinen. Das bedeutet, dass viel mehr Aufgaben automatisiert werden müssen. Darüber hinaus arbeiten diese Maschinen häufig an komplizierten, sich ständig ändernden Einsatzorten und nicht in einer einzigen, statischen Umgebung, was den autonomen Betrieb schwieriger macht.

Gibt es auch Grenzen für den autonomen Betrieb?

Bleday: Eine klare Regelung über den Einsatz von vollautonomen Maschinen existiert heute nicht. Auf dem Weg zur vollständigen Autonomie werden sich die Staaten möglicherweise ernsthafter mit der Regulierung autonomer Maschinen befassen, insbesondere in Bezug auf die Sicherheit. Die allmähliche Entwicklung hin zur vollständigen Autonomie ist in dieser Hinsicht eigentlich eine gute Sache. Wenn die Branche den sicheren Betrieb demonstriert und beweist, dass autonome Maschinen ebenso gut oder sogar besser funktionieren können, als ein qualifizierter menschlicher Bediener, werden Akzeptanz und Einsatzbereiche insgesamt steigen.

In Pkw gibt es schon länger teilautonome Funktionen, z.B. Einparkhilfen, wie sind Baumaschinen diesbezüglich heute schon ausgestattet?

Bleday: OEMs konzentrieren sich vor allem auf fortschrittliche bedienerunterstützte Funktionen und simple Maschinensteuerungen. Solche Funktionen sorgen für ein konsistentes und wiederholbares Arbeiten. Sie erhöhen auch die Sicherheit auf der Baustelle. Baggerfunktionen wie das automatische Neigen und Graben oder Radladerfunktionen wie das Bewegen des Auslegers und das Positionieren der Schaufel sind heute bereits vielfach automatisiert.

Eine der Funktionen, auf die wir uns bei Danfoss konzentrieren, ist die Hinderniserkennung und -vermeidung. Dies ist insbesondere im Bauwesen von Bedeutung, da große Maschinen in der Regel große tote Winkel aufweisen. Noch heute kommt es zu Unfällen, weil ein Fahrer jemanden übersehen hat, der in der Nähe der Maschine steht oder arbeitet. Schäden an nahegelegenen Strukturen sind ebenfalls häufig. Kollisionen können vermieden werden, indem Maschinen mit einer Hinderniserkennung ausgestattet werden.

Ein weiterer Schwerpunkt für uns ist die Streckenaufzeichnung und -verfolgung, die sich hervorragend für Pipeline- und Stromleitungsarbeiten sowie für andere Anwendungen eignet, bei denen eine Maschine einer langen Strecke folgen muss. Diese Funktion ermöglicht es dem Bedienpersonal, eine Strecke vorzugeben und Geschwindigkeit, Wegpunkte und Aufgaben aufzuzeichnen, die von der Maschine ausgeführt werden sollen. Dann kann ein weniger erfahrener Bediener die Maschine entsprechend der aufgezeichneten Strecke bedienen.

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Wie unterstützt Danfoss auf dem Weg zur autonomen Baumaschine?

Bleday: Das Team von Danfoss Autonomy arbeitet mit OEMs zusammen, um autonome und halbautonome Systeme für Off-Highway-Maschinen zu entwickeln und zu bauen. Wir arbeiten vom Konzept bis zur Produktion mit unseren Kunden zusammen und unterstützen die gesamte Maschinenentwicklung mit einem Komplettpaket aus Software, technischen Dienstleistungen und robuster Hardware. Der Baumaschinenmarkt wird von mehreren großen OEMs dominiert, die für diese Entwicklungen keine Unterstützung benötigen. Unsere Produkte und Dienstleistungen schließen die Lücke für kleinere OEMs ohne große technische Teams. Das Danfoss Autonomous Custom Engineering Services Team kann OEMs in Bezug auf Projektumfang, Hardwarespezifikation, Softwareanpassung und -implementierung und in vielen weiteren Bereichen unterstützen.

Hat ein autonomer Betrieb auch Auswirkungen auf Fluid-Komponenten in der Baumaschine?

Bleday: Bei den meisten Baumaschinen besteht ohne Frage ein Zusammenhang zwischen Autonomie und Fluidtechnik. Hydraulik treibt häufig Arbeitsfunktionen einer Maschine an oder führt diese aus. Das sind die Aufgaben, die wir automatisieren wollen. Die heutigen hydraulischen Pumpen, Motoren, Ventile und Lenkeinheiten sind elektronisch und softwaregesteuert, was bedeutet, dass wir ihnen Autonomie verleihen können. Die hydraulischen Produkte übernehmen die physische Arbeit, sodass die digitale Schnittstelle entscheidend ist.

Wie stellt sich Danfoss diesbezüglich auf?

Bleday: Wir bei Danfoss verfügen über umfassende Systemkapazitäten in den Bereichen Autonomie und Hydraulik sowie elektronische Steuerungen und elektrische Antriebe, sodass wir gut aufgestellt sind, um OEMs bei der vollständigen Integration auf Systemebene zu unterstützen. Unser Plus+1-Betriebssystem integriert und ermöglicht die Steuerung all dieser Bauteile in einer einzigen Plattform, was ein unkompliziertes Design und eine schnelle Hardwareintegration ermöglicht. Wir binden auch unsere Plus+1 Partner in diese Plattform ein, die es den Benutzern ermöglichen, Funktionen wie Radar, Lidar, Positionierung und sogar kamerabasierte Bedienung und Telebetrieb einfach zu integrieren.

Vielen Dank, Herr Bleday

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