Strassenbau 4.0: eine Cloud vernetzt Baumaschinen und Mischanlagen

Eine intelligente Bauprozesssteuerung ist das Ziel

Das Schweizer Unternehmen Ammann konnte aus einem deutschen Forschungsprojekt wichtige Erkenntnisse ziehen. Davon sollen Schweizer Strassenbauer profitieren.

Das Internet der Dinge erfasst automatisch ­relevante Informationen aus der realen Welt, verknüpft sie miteinander und macht sie in einem Netzwerk verfügbar. Kommt jetzt das «Internet der Strassenbaumaschinen»? Gut möglich. Im Forschungsprojekt Smart Site, bei dem Konsortialpartner aus Forschung und Wirtschaft mitmachten, wurde über eine intelligente cloud-basierte Vernetzung die gesamte Logistikkette und der Arbeitsprozess einer Asphaltbaustelle in einem Gesamtsystem integriert. Beim Final Demonstrator, einer Fahrbahn­belagserneuerung der Landstrasse L1206 im schwäbischen Filderstadt, konnte die Praxis­tauglichkeit eindrücklich aufgezeigt werden. Mit Ammann als Mischanlagen- und Baumaschinenhersteller machte auch ein Schweizer Unternehmen mit.

Passieren im Strassenbau Fehler, etwa indem Asphalt zu wenig verdichtet wurde und er deshalb spröde wird, dann ist das stets mit hohen Kosten verbunden. Das Bauobjekt oder die Strasse muss aufwendig rückgebaut und neu erstellt werden. Dazu kommt, dass Strassenbaustellen zu Staus führen – eine unerfreuliche Situation. Was tun? Eine der wesentlichsten Ursachen für die mangelnde Qualität ist, dass im Strassenbau zahlreiche Akteure mit inflexiblen, zentralen Planungs-, Steuerungs- und Reportingsystemen zusammenarbeiten. Systemanbieter stellen in der Regel Lösungen für einzelne Seg­mente der Wertschöpfungskette bereit, die in der Praxis nur durch ma­nuelle Eingaben und einen hohen lokalen ­Aufwand zu einem Wertschöpfungsnetzwerk zu­sammengefügt werden können. Bis heute fehlen einheitliche Verfahren zur Weitergabe steuerungsrelevanter Informationen vom Misch­werk bis zur Walze, die auf einer koordinierten Planung basieren. So werden firmenübergreifende Kooperationen und der Einsatz unterschiedlicher Baugerätetypen in einer Baumass­nahme, wenn überhaupt nur unzureichend unterstützt. Auch die nachge­lagerte Qualitätssicherung und die Dokumen­tation der Baumassnahmen sind von System­brüchen und manuellen Tätigkeiten geprägt. «Hier wollten wir schon lange ansetzen», erläutert Kuno Kaufmann, Head of Digital Products Machines der Ammann-Gruppe. «Deshalb war uns von Anfang an klar, dass im Projekt Smart Site ein riesiges Potenzial steckt.» Als Komplettanbieter im Strassenbau sei die Ammann-Gruppe ein idealer Partner des Projektes gewesen. «Die möglichen Potenziale durch die Automatisierung, die Vernetzung aller Akteure und eine dynamische Prozesssteuerung konnten mit dem Forschungs­projekt Smart Site eindrücklich aufgezeigt wer­den», fasst Kaufmann eine Erkenntnis zusammen. «Smart Site erhebt und dokumentiert die auswertbaren Daten für Umwelt, Baumaschine und Bauprozesssteuerung entlang der gesamten Wertschöpfungskette ‹Strassenbau›. Dabei werden, ausgehend von einer zentralen Planung für die gesamte Wertschöpfungs­kette, allen Ak­teuren während der Ausführung dynamisch und dezentral Informationen zur Mischanlage, der Transportlogistik bis hin zum automatisier­ten Fertiger und assistenzgesteuerten Walzen bereitgestellt.» Natürlich gebe es schon heute Lösungen wie zum Beispiel für die Verdichtungskontrolle, ­allerdings bestünde die Gefahr, dass solche Insellösungen langfristig eine durch­gehende Digitalisierung verhindern könn­ten, gibt Kauf­mann zu bedenken. Genau so eine durchgehende Digitalisierung ist aber das Ziel der Ammann-Gruppe. Die Q point AG, ein Spin off der Ammann Gruppe, der sich auf die Digitalisierung im Strassenbau konzentriert, baut eine herstellerunabhängige, offene digitale Plattform für die Baubranche (siehe auch: www.schweizerbauwirtschaft.ch/qpoint). Das Motto dabei lautet: Von der lokalen analogen zur regional vernetzten digitalen Baustelle. «Eine intelligente Bau­pro­zess­steuerung ist das Ziel», erläutert Kaufmann. «Diese basiert auf der Entwicklung BIM-integrierter Verfahren, der Rückkopplung, Ana­lyse und Über­wachung ­se­man­tisch angereicherter so­wie kontextbasiert-situativ und autonom ver­ketteter bauspezifischer Daten. Erreicht wird das durch den autonom gesteuerten Informationsaustausch zwischen Bauma­schinen, Umwelt und Baumaschine sowie zwischen Bauleitung und Baumaschine.» So werde eine In­for­ma­tions­drehscheibe für alle an einem Bauprojekt ­Beteiligten erreicht. Da­mit könnten sämtliche Glieder der Wertschöpfungskette für den ­Asphaltstrassenbau eng verzahnt werden. Womit auch gesagt ist: Die Informationsplattform soll herstellerunabhängig sein. «Sie soll offen für alle sein», sagt Kaufmann, «unabhängig ob Maschinenbauer, Software- und Hardware­Anbieter oder Anwender wie Strassenbauunternehmen. Wir streben eben keine Insel-, sondern eine komplette Gesamtlösung mit offenen Schnittstellen an, bei der alle Teilnehmer im System gleichermassen willkommen sind, und eine Teilnahme sogar ausdrücklich erwünscht ist.»

Die Erkenntnisse aus dem Projekt Smart Site flossen bei Ammann zudem in die Entwicklung weiterer Produkte ein. Als Konzeptstudie zum Beispiel wurde innerhalb von Smart Site eine autonom fahrende Walze realisiert. Dabei geht es auch um den Bereich Sicherheit. In einem Video wird aufgezeigt, dass die Walze nicht nur den Verdichtungsgrad des ­Belags kontinuierlich überprüft, sondern dass ­sie weiter über einen integrierten Kollisionsschutz verfügt. Sie stoppt automatisch, wenn ein Mensch im Weg steht. So werden Unfälle verhindert.

Strassenbaustellen mit ihrem grossen logistischen Aufwand eignen sich besonders für die Digitalisierung. Das Projekt Smart Site wurde vom deutschen Bundesministerium ­für Wirtschaft und Technologie mit dem Programm «Autonomik für Industrie 4.0» unterstützt.