AutoBauLog reduziert Chaos auf Großbaustellen
Das Forschungsprojekt AutoBauLog – ein Projekt zur autonomen Steuerung in der Baustellenlogistik – hat auf dem Testgelände des Aus und Fortbildungszentrum Walldorf die Ergebnisse seiner dreijährigen Forschungsarbeit am praktischen Beispiel präsentiert.
Entscheidend für große Bauvorhaben ist die Koordination der zahlreichen, unterschiedlichen Akteure auf der Baustelle. Dies gilt insbesondere für den Infrastrukturbau, z.B. Stuttgart 21, Autobahnausbau und ICE-Hochgeschwindigkeitstrassen. Bisherige Technologien zur Digitalisierung der Baustellenlogistik gehen davon aus, dass Bauvorhaben nahezu vollständig hierarchisch koordiniert werden können. Sie vernachlässigen jedoch zentrale Eigenschaften wie mehrstufige Subunternehmerbeziehungen, Medienbrüche zwischen Planung und Ausführung sowie unvollständige Informationen über Baufortschritt und -qualität. Diese Eigenschaften prädestinieren Bauvorhaben für den Einsatz autonomer Systeme, die von der Baumaschine angefangen bis zu Maschinenteams zu weitgehend eigenständig und zielgesteuert handelnden Einheiten führen. Diese Problemstellung wird in dem vom Bundesministerium für Wirtschaft geförderten Projekt AutoBauLog erforscht. AutoBauLog überträgt geeignete Konzepte der Digitalen Fabrik in die Baustellenlogistik. Der Lösungsansatz basiert auf drei Innovationen: (1) Ausstattung von Baumaschinen mit softwarebasierter Intelligenz und Sensorik, (2) Befähigung von Baumaschinen zur Kooperation und damit Möglichkeit zur Formation von Maschinenteams und (3) Zusammenführung von maschinenbasierten Bauprozessen in einen Virtual-Reality-Leitstand. Die Ergebnisse von AutoBauLog werden durch Pilotierung auf einer realen Großbaustelle überprüft. Die Verwertung insbesondere in die von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) besonders stark geprägte Bauwirtschaft wird durch führende Technologieprovider sichergestellt.
In Walldorf konnten erste Ansätze der Realisierung der autonomen Steuerung des Maschinen- und Geräteeinsatzes auf einer realen Erdbaustelle vorgestellt werden. Dazu wurden auf einem kleinen Baufeld zwei Erdaushub- und zwei Erdeinbauorte definiert, die von jeweils einem Bagger bzw. jeweils einer Raupe bedient werden. Den Materialtransport von den Aus- zu den Einbauorten übernahmen vier 22t-LKW.
Das gesamte Baustellenmodell inklusive Ablaufplanung, Geometrie und Mengen wird von RIB iTWO bereitgestellt. Das Modell wird unter Verwendung der Topcon SiteLINK-Technologie den beteiligten Maschinen zur Verfügung gestellt. Ein Multiagentensystem (MAS) verteilt Aufträge, die aus der Ablaufplanung abgeleitet sind, mitsamt den zugrunde liegenden Geometrieinformationen an die einzelnen Maschinen. Die Maschine arbeitet ihren aktuellen Auftrag ab und meldet die hergestellte Geometrie zurück. Das MAS berechnet unter Nutzung von SiteLINK die Fertigstellungsgrade der aktuell vergebenen Aufträge und stellt die komplette Fertigstellung fest. In diesem Fall wird ein Folgeauftrag versandt.
Parallel dazu wird das Baustellenmodell aktualisiert: Fertigstellungsgrade werden gemeldet und Vorgangsdauern werden angepasst. Diese Informationen werden via SiteLINK zurück nach RIB iTWO übernommen und stehen dort zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.
Koordination des LKW-Einsatzes
Die Autonomiekomponente ist im AutoBauLog-Kontext in der LKW-Disposition angesiedelt: um eine verbesserte Koordination des LKW-Einsatzes auf Großbaustellen mit oft kilometerweit auseinander liegenden Einsatzorten zu erzielen, stellt das MAS die aktuelle Situation der LKW-Verfügbarkeit an den Ein-und Ausbauorten fest und schickt die LKW an denjenigen Ort zur Be- oder Entladung, der wirtschaftlich am günstigsten ist.
Die in AutoBauLog erreichten Autonomie-Ansätze zur verbesserten/optimierten Disposition von LKW inkl. der Reaktion auf Störungen im Regelablauf sind in der Praxis adaptierbar, und eine Ausdehnung auf weitere Anwendungsfelder im Tief- und Straßenbau steht offen. Die mittelfristigen Aussichten auf kommerziell verwertbare Anwendungen sind gut!
Exakte Geometriedaten
Zusätzlich wurde im AutoBauLog-Kontext ein bislang einmaliger bidirektionaler Austausch von Geometriedaten zwischen Baustellenmanagementsoftware und Baumaschine erreicht. Die Maschine erhält auftragsscharf die herzustellende Geometrie und liefert die hergestellte Geometrie auf Abruf ebenso auftragsscharf in das Quellsystem zurück. In diesem Kontext kann, den guten Willen der beteiligten Partner vorausgesetzt, eine deutlich zügigere kommerziell verwertbare Umsetzung erreicht werden.
AutoBauLog versammelt unter der Konsortialführung der RIB Information Technologies AG (Stuttgart) die Partner
– Universität Hohenheim, Forschungszentrum Innovation und Dienstleistung (Stuttgart) mit Unterauftragnehmer Virtual Dimension Center, VDC (Fellbach)
– Topcon Deutschland GmbH (Willich)
– Drees & Sommer Infra Consult und Entwicklungsmanagement GmbH (Stuttgart)
– Institut für Technologie und Management im Baubetrieb, TMB, des KIT (Karlsruhe)
– Fachgebiet Building Lifecycle Management, BLM, des KIT (Karlsruhe)
– Ed. Züblin AG (Stuttgart)
Das Projekt AutoBauLog ist Teil des Technologieprogramms „Autonomik: Autonome und simulationsbasierte Systeme für den Mittelstand“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Rahmen des IT-Gipfel-Leuchtturmprojektes „Internet der Dinge“ gefördert wird.
