Anlass und Ausgangspunkt des Projektes

Heutige Bauprojekte sind geprägt durch eine Segmentierung der Prozesskette sowie eine Fragmentierung der gesamten Baubranche. Die Folgen sind eine geringe Prozesssicherheit, große Verzögerungen und hohe Kostenüberschreitungen, welche sich direkt in der Produktivität niederschlagen. Während die gesamte deutsche Wirtschaft im Zeitraum von 2000 bis 2011 ein Produktivitätswachstum von 11% aufwies, steigerte sich die Produktivität der Baubranche im gleichen Zeitraum lediglich um 4,1%. Ein Grund hierfür ist die in anderen Industriezweigen bereits stattfindende Digitalisierung und Automatisierung („Industrie 4.0“), welche im Bereich der Bauwirtschaft bislang nur mangelhaft umgesetzt ist. Dies liegt vor allem an der bislang nicht vorhandenen Verknüpfung von Maschinen-, Umgebungs- und Prozessdaten sowie der Komplexität und Heterogenität des Systems Baustelle.

Datentransfer zwischen heterogenen Baumaschinen und der digitalen Datenplattform

Schwerpunkt des Projektes FutureSite

Das Forschungsprojekt FutureSite - Center zur Entwicklung der Baustelle von morgen verfolgt daher das Ziel, eine europaweit einzigartige Referenzbaustelle mit einer herstellerunabhängigen, modularen Kommunikationsarchitektur sowie einer digitalen Prozessplattform zur Datenanalyse und - visualisierung zur Verfügung zu stellen. Auf diesem Testcenter können die zukünftig erforderlichen Technologien zur Digitalisierung, Vernetzung und Automatisierung der Baubranche anwendungsorientiert entwickelt und ganzheitlich erprobt werden. Beispiele für Schlüsseltechnologien und Schlüsselalgorithmen, die auf dem FutureSite Testcenter erprobt werden können sind:

Weiterentwicklung der Schlüsseltechnologien und -Algorithmen für die Baustelle der Zukunft

Das Aldenhoven Testcenter (ATC) ist ein hervorragender Standort zur Errichtung des FutureSite Testcenters, da dort bereits umfangreiche Konnektivität mittels modernster Funktechnologien inklusive Galileo, GPS, 4G und 5G zur Verfügung steht. Weitere Informationen finden Sie unter FutureSite Testcenter

Baustellenszenarien

Repräsentative Baustellenszenarien, die auf dem Testcenter erprobt werden sollen.

Bei der Auswahl der Baustellenszenarien wurde das Ziel verfolgt, die wichtigsten Prozesse des Erd- und Straßenbaus abzubilden und somit eine möglichst große Anzahl realer Anwendungsfälle abzudecken.

Szenario 1 - Umschlag- und Verladearbeiten

Bei den Umschlagarbeiten (Szenario 1,links) wird Material von einem Bagger oder Radlader zwischen mehreren Haufwerken transportiert. Dieser Prozess kommt beispielsweise in Kiesgruben zum Einsatz, falls Material vom Abbauort zum Verladeort transportiert werden soll oder dient auf Baustellen dazu, Material vom Anlieferort zum Verwendungsort zu transportieren. Der zweite Teil dieses Szenarios sind die Verladearbeiten (Szenario 2,rechts). Dabei laden Bagger oder Radlader Material von einem Haufwerk auf ein Transportfahrzeug. Als Transportfahrzeuge werden auf dem Testcenter entweder Muldenkipper mit Sattelzugmaschine oder knickgelenkte Muldenkipper verwendet. Diese Verladearbeiten werden z. B. auf Baustellen durchgeführt, wenn Material (z.B. Aushub) über größere Strecken transportiert werden soll.

Szenario 2.1 - Verdichtungsarbeiten

Im zweiten Szenario sollen drei repräsentative Schritte des Straßenbauprozesses erprobt werden. Zu diesen zählen die Vorbereitungen des Untergrundes, die Erneuerungs- und Renovierungsarbeiten und die Herstellung der Straße. Zur Vorbereitung des Untergrunds beim Straßenbau werden Verdichtungsarbeiten durchgeführt, bei denen Walzenzüge zum Einsatz kommen (Szenario 2.1). Die Verdichtungsarbeiten werden durch mehrere Maschinen im Kooperationsbetrieb ausgeführt, um eine effiziente Vorbereitung des Untergrunds zu gewährleisten.

Szenario 2.2 - Fräsarbeiten

Beim Teilprozess der Erneuerungs- und Renovierungsarbeiten von Straßen kommen Straßenfräsen zum Einsatz, um den alten Straßenbelag zu entfernen (Szenario 2.2). Auf dem Testcenter wird der Straßenbelag aus Sand und Kies bestehen, da aus logistischen Gründen keine Asphaltdecke ausgeberacht werden kann. Der entfernte Straßenbelag muss in der Folge von Transportfahrzeugen abtransportiert werden. Es soll dabei eine realitätsnaher Transportverkehr mit Lieferketten bestehend aus mehreren Transportfahrzeugen gewährleistet werden.

Szenario 2.3 - Straßenbauprozess

Zudem soll mit der Herstellung der Straße der wichtigste Prozessschritt des Straßenbauprozesses untersucht werden (Szenario 2.3). Da es auf dem FutureSite Testcenter nicht möglich sein wird eine Asphaltdecke auszubringen, steht die Kommunikation und Kooperation der Maschinen im Fokus der Erprobung. Hierbei soll die Kommunikation und Kooperation zwischen dem Straßenfertiger und den Transportfahrzeugen auf der einen Seite und mit den Walzenzügen auf der anderen Seite untersucht werden.

Szenario 3 - Konstruierarbeiten

Um die Gesamtheit der Erd- und Straßenbauprozesse abzubilden wurde als ein weiteres Szenario die Durchführung von Konturierarbeiten abgeleitet (Szenario 3). Dabei werden Baumaschinen dazu eingesetzt, um u.a. Böschungen, ebene Flächen oder längere Steigungen zu erstellen. An diesen Arbeiten sind vor allem Bagger und bei größeren Abschnitten Planierraupen und Grader beteiligt.