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Baustelle - der Weg zur Modernität

Drohne mit Smart Construction Basisstation
Komatsu Europa
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Drohne mit Smart Construction Basisstation

Plötzlich können wir uns ein Leben ohne Online-Besprechungen nicht mehr vorstellen. Unternehmen wie Waymo und Tesla vermitteln, dass autonome Fahrzeuge zeitlich nicht mehr weit entfernt sind. Konzeptautos, die auf der Straße getestet werden, werfen bei den Menschen die Frage auf, warum diese Technologie nicht den Weg in andere Branchen wie die Bauindustrie gefunden hat. Karsten Elles, Market Development Manager bei Komatsu Europe für den Bereich Smart Construction, analysiert die Ausgangssituation und formuliert einen Ausblick auf die autonome und smarte Baustelle der Zukunft. Die Lösungen, die Komatsu im Rahmen von Smart Construction anbietet, sollen dabei zielführend zum Einsatz kommen.

ANAMNESE BAU

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Der von dem ehemaligen Bundesminister Alexander Dobrindt initiierte Stufenplan zur Einführung von BIM im Infrastrukturbau bis 2020 lässt Interpretationsspielraum. Es ist nicht eindeutig dargelegt, wer für die Bereitstellung von 3D-Modellen zuständig ist. Erschwerend kommt hinzu, dass die neue Bundesfernstraßengesellschaft in Gründung ist und sich selbst erst einmal finden muss. Der Bundesverkehrswegeplan 2030 stellt 270 Mrd € für Infrastrukturmaßnahmen bereit. Das sind im Durchschnitt ca. 20 Mrd € pro Jahr. Allerdings wurde bislang dieses Volumen nicht komplett abgerufen. Einer der Gründe hierfür ist wohl der eklatante Fachkräftemangel.

Das Kompetenzzentrum Fachkräftesicherung hat für 2019 erhoben, dass annähernd alle Berufe im Bau Engpassberufe sind. Im Tiefbau gäbe es so je nach Qualifikation nur 24 - 35 Bewerber auf 100 offene Stellen, in der Bauplanung und -überwachung gar nur 24 – 29 Bewerber. Trotz der guten Chancen werden Ausbildungsplätze trotzdem nicht komplett besetzt (KOFA, 2019). Der demografische Wandel und die schwindende Attraktivität des Bauberufes sind die Hauptursachen dafür.

Der Fachkräftemangel verbunden mit dem Investitionshochlauf stellt die Bauunternehmen vor schwer zu schulternde Aufgaben. Mangelnde Vorbereitungszeit eines Projektes lässt Bauunternehmen auf Fehler reagieren statt diese durch Agieren zu vermeiden. So hat eine Studie der Delfter Universität ergeben, dass 61 % der Auftragnehmer Fehlerkosten in der Vorbereitung und in der Bauphase feststellen. Allerdings sind die Hilfsmittel zur Vermeidung in der Baubranche relativ begrenzt, liegt sie doch im Digitalisierungsgrad des Sektorenvergleichs auf dem vorletzten Platz. Die Produktivität des Baugewerbes liegt laut Kurmann seit 30 Jahren unter dem Mittelwert. Es liegt nahe, daher den Prozess als Ganzes zu betrachten und zu verbessern.

AUTONOMIE BISHER

Gegenwärtig gibt es keinen existierenden Weg, wie der autonome Betrieb von Baumaschinen in der Bauindustrie verwirklicht werden kann. Jedoch glaubt man bei Komatsu, dass es nicht ausreichen wird, nur autonome Maschinen zu bauen. Einen Gesamtüberblick zu haben, nicht nur visuell, sondern auch in Form von Daten, ist essentiell, um Sicherheit, Effizienz und große Implementierung auf die Baustelle der Zukunft zu bringen.

Im vergangenen Jahrzehnt hat das Autonome Transportsystem von Komatsu (AHS) im Tagebau- Einsatz für den Transport von über zwei Milliarden Tonnen Material gesorgt. Das ist eine Leistung, die die Praktikabilität autonomer Systeme beweist. Mit den Erfahrungen und Erkenntnissen, die Komatsu bei der Entwicklung dieser Systeme gewonnen hat - im Übrigen sechs Jahre vor der kommerziellen Verfügbarkeit von GPS - will sich Komatsu nun auf die nächste große Neuerung bei autonomen Operationen konzentrieren.

Digitale und autonome Transformation der Erdbaustelle

AUTONOMER TRANSPORT

Technisch gesehen ist Komatsus autonomes Transportsystem nicht für die Bauwirtschaft gedacht gewesen. Es wurde speziell für die sich wiederholenden Vorgänge im Bergbausektor entwickelt, wo der Produktionsprozess relativ vorhersehbar und mit konsistenten Transportwegen und vielen anderen Regelmäßigkeiten geprägt ist. Bei diesen Arbeiten gibt es strenge Regeln und Maßnahmen, um die Fußgänger und Nicht-Produktionsfahrzeuge von den autonom agierenden Maschinen zu trennen. Der Bergbau ist eine Industrie, wo autonome Technologie für den Einsatz in einer geschlossenen, straff geführten Umgebung durchgeführt werden kann. Die Baubranche ist dieses eben nicht. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, die AHS-Technologien einfach auf die sehr unterschiedlichen Umstände in der Welt des Bauwesens zu adaptieren.

Komatsu versucht also nicht, dieses auf direktem Weg in eine andere Welt zu kopieren. Der Ansatz sieht anders aus. Komatsu verfolgt weiterhin technologische Entwicklungen autonomer Maschinen, aber gleichzeitig wird es für wichtig gehalten, zu untersuchen, wie die Baustelle und die Prozesse, die ein Bauprojekt ausmachen, schlanker, effizienter und nachhaltiger gestaltet werden können.

SMART CONSTRUCTION

Diese Denkweise führte Komatsu zur Entwicklung von Smart Construction Lösungen. Mit dieser Innovation soll eine digitale Transformation von Prozessen der heutigen Baustellen erreicht werden. Ein mittlerweile allgegenwärtiges Beispiel ist die Drohnenvermessung [Bild 1], eine effektive Methode, um das Baugelände sicher, genau und effizient zu vermessen. Außerdem gibt es von Komatsu seit sieben Jahren die Intelligente Maschinenkontrolle (iMC) [Bild 2], die dem Bagger- oder Raupenmaschinisten aktiv hilft, genau zu sein, das Richtige im ersten Versuch zu tun und die Einarbeitung neuer Kollegen zu beschleunigen. Die nachhaltige „Nutzung“ von Mensch und Maschine hilft dem Mitarbeiter, dem Inhaber und der Gesellschaft gleichermaßen. Ganz offensichtlich ist neben einer Erhöhung der Sicherheit und Effizienz dabei aber auch eine beständige Entwicklung hin zur digitalen Transformation der Baubranche. Durch die Kombination der von Komatsu gemachten Erfahrungen aus der Entwicklung von Produkten für autonome Operationen und Smart Construction ergibt sich ein strategischer Fahrplan, dessen Hauptachsen durch Autonomie in der Horizontalen und digitale Transformation in der Vertikalen beschrieben werden. 

Die Kernbotschaft dieses Ansatzes?

Der Weg zu bestmöglicher Leistung ist die Kollaboration von Menschen mit einer Kombination schlauer Maschinen und schlauer Lösungen.

DER FAHRPLAN

Komatsu glaubt an eine digitale Innovation der Baustelle, Ihrer Prozesse und Maschinen. Die intelligenten Maschinen der horizontalen Stufe 2 von Komatsu sind heute auf Tausenden von Baustellen zu finden, iMC-Planierraupen und Bagger unterstützen die Maschinisten bei der Arbeit an komplexen Oberflächen. Diese hoch assistierten Systeme ergeben nur Sinn, wenn die dafür nötigen Daten komplett digital erzeugt und übertragen werden, Gleiches gilt für die Rückmeldung fertiggestellter Leistungen. Die Entwicklung der Autonomie muss sukzessive mit der Entwicklung digitaler Baustellendaten verlaufen. Das Ergebnis ist dann die totale digitale Transformation der Erdbewegung. In dem Moment, in dem Komatsu-Maschinen den höchsten Autonomisierungsgrad und der Bauablauf die höchste Optimierungsstufe erreicht haben, ist ein Umfeld geschaffen worden, in dem die Baustelle sicher, effizient, intelligent und sauber sein wird.

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Die erhöhte Auflösung von Daten ermöglicht einen besseren Einblick in Produktionskosten mit Lerneffekt. Die Kunden haben die Sicherheit, Effizienz und Transparenz, um den Mehrwert digitaler Prozesse und autonomer Operationen zu nutzen. Ein gemeinsamer Nenner, um dies zu erreichen, ist die Kommunikation auch verschiedener Systeme. Kunden verwenden eben auch Nicht-Komatsu Maschinen. Komatsu möchte aktuelle und zukünftige Kunden unterstützen, auf die effizienteste und sicherste Art zu arbeiten. Das Ausschöpfen des Potenzials der intelligenten Maschinenkontrolle wird optimiert durch Smart Construction als Datenquelle, Anzeigegerät und Schnittstelle dieser Daten, egal, wo man sich befindet. Schnelle Übersicht und Vermeidung von Dienstfahrten ermöglicht den Beteiligten den Blick, noch höhere Standards zu erreichen. Komatsu ist bislang weltweit auf mehr als 10.000 Baustellen mit intelligenter Maschinenkontrolle und Smart Construction aufgetreten.

Die ersten Baufirmen in Deutschland nutzen schon das dort im Frühjahr 2020 eingeführte Smart Construction. Die Corona-Krise wird den Drang nach digitaler und vom Ort losgelöster Arbeit noch verstärken.

ENTSCHEIDUNGEN DER ZUKUNFT

Die Baustelle und die Baufirma der Zukunft wird sich durch Interpretation der folgenden Punkte differenzieren:

  • Schonende Nutzung der Ressourcen Mensch, Maschine und Material

  • Attraktiver Arbeitsplatz mit verbesserter Work Life Balance

  • Kollaboration, vernetztes Arbeiten

  • Digitalisierung und Automatisierung

  • Sicherheit

Kernthesen

  • Mache es einmal und richtig

  • Beobachte die Projekte von überall

  • Entspanntes Arbeiten durch zunehmend automatisierte Baumaschinen

  • Vernetze Lösungen, Technologie und Menschen und kollaboriere

Quelle: Komatsu Germany GmbH