Bagger auf der Baustelle 4.0
Willkommen im Reich der Verschwendung: Die gigantische Summe von rund 1,6 Billionen Dollar verschleudere die Bau- und Immobilienbranche Jahr für Jahr aufgrund ihrer schlechten Performance bei der Arbeitsproduktivität. Das wird in einer Studie des renommierten Unternehmensund Strategieberaters McKinsey behauptet, die die IG Lebenszyklus Bau kürzlich in einer Presseaussendung zitierte.
Eine Frage der Effizienz
McKinsey mag sich hin und wieder geirrt haben, so ganz falsch dürfte die Zahl aber nicht sein. Auch heimische Experten bemängeln die Effizienz bei Planungs- und Bauprozessen – nicht nur global, sondern konkret auf Österreich bezogen. „Wir arbeiten in einem Wirtschaftszweig mit einem Verschwendungspotenzial von rund 30 Prozent“, poltert etwa Christoph Achammer, Universitätsprofessor an der TU Wien und Partner bei ATP Architekten Ingenieure, das mit mehr als 650 Mitarbeitern eines der größten Büros für Integrale Planung in Europa ist.
Verschleudert werde Geld in der Bau- und Immobilienbranche nicht durch schlampiges oder schlechtes Arbeiten, sondern durch die Scheu vor Digitalisierung und Automatisierung. Erst rund drei bis fünf Prozent der heute schon mit Building Information Modeling (BIM) und anderen Technologien gegebenen Möglichkeiten werden in der mitteleuropäischen Baubranche genutzt, glaubt Christoph Achammer.
Mit diesem geruhsamen Schlaf in der Pendeluhr könnte es bald vorbei sein. Eine Reihe von Initiativen wie die IG Lebenszyklus Bau oder das Real Estate Innovation Network in Deutschland haben sich zum Ziel gesetzt, die Bau- und Immobilienbranchen auf Schiene in Richtung Bau 4.0 zu bringen. Was in vielen anderen Wirtschaftszweigen bereits Realität ist, soll sich auch hier in Zukunft durchsetzen: Die Digitalisierung der kompletten Prozesskette vom ersten Planungsschritt über die Ausführung bis zur Fertigstellung und Betrieb eines Gebäudes oder einer Straße.
Messe-Sensationen
Große Teile der Baumaschinenindustrie sind auf die Digitalisierung gut vorbereitet. Symbolisch dafür war unter anderem die Präsenz von Komatsu auf der Cebit 2017 im Frühjahr in Hannover. Der japanische Baumaschinenhersteller zeigte auf der weltweit größten Messe für Informationstechnik etwas, das es dort noch nie zu sehen gab: einen Hydraulikbagger. Zur Cebit, auf der immer mehr die Themen Innovation und Digitalisierung dominieren, passte allerdings das Innere des Baggers PC 210 LCi-11 – die intelligente Maschinenkontrolle, die das Gerät für das digitale Zeitalter bereit macht. Bereits 2014 hatte Komatsu den smarten Bagger auf den Markt gebracht, der mit Echtzeitsensorik in die Hydraulik eingreift. In Österreich präsentiert Kuhn das Modell erstmals auf der Mawev-Show in Enns.
Solche halbautomatischen Maschinen stehen mittlerweile bei einigen Kunden erfolgreich im Einsatz, erzählt Komatsu-Verkaufsleiter Herbert Kreiseder: „Das System dieser Bagger erkennt exakt die vorgegebene Linie und hält sie autonom, die Arbeit erfolgt genau und sicher, der Fahrer wird deutlich entlastet, da er sich nicht permanent auf die Anzeigen am Monitor konzentrieren muss.“ Bis zu 20 Prozent, in manchen Fällen bis zu 40 Prozent mehr Leistung sind das Resultat der intelligenten Technik, was Bauunternehmer und Fahrer gleichermaßen begeistert. Der breite Einsatz der intelligenten Maschine wird allerdings durch die zögernde Verwendung von 3D-Planungssystemen noch gebremst, erklärt Kreiseder: „Wir brauchen Pläne mit x-y-z-Achsen, es gibt leider noch zu wenig digitalisierte Baupläne.“
Der intelligente Bagger kann auch alle wesentlichen Daten optional übertragen. „Komatsu entwickelt seinen Maschinen bereits in Richtung Baustelle 4.0“, berichtet Kreiseder. Schon in naher Zukunft – und zwar bis Mitte des nächstens Jahrzehnts – werden Maschinen auf der Baustelle von einer Einsatzzentrale aus überwacht, um sie bedarfsorientiert einzusetzen und die Arbeitsabläufe zu optimieren, erzählt Kreiseder. Komatsu denkt noch weiter: Bereits heute stellt der japanischen Hersteller in zwei Pilotländern die Zusammenführung des gesamten Bauablaufes von der Kalkulation bis zur Endabwicklung komplett als Dienstleistung zur Verfügung.
Wurzeln vor drei Jahrzehnten
Die Wurzeln der intelligenten Baumaschinen reichen weit in die Vergangenheit zurück. Liebherr stellte beispielsweise bereits im Jahr 1989 Litronic vor, ein Gesamtsystem aus intelligenter Elektronik und funktioneller Hydraulik zur Überwachung, Steuerung, Regelung und Koordination aller wichtigen Systeme des Baggers. Seit dem Beginn der 2000er-Jahre sind die Innovationen, so das Unternehmen in einer Presseaussendung, „vom Thema Effizienz sowie von der Vision der digitalen Baustelle geprägt.“ Auf einer Fachtagung in der Schweiz berichtete Stefan Heissler, Mitglied des Direktoriums von Liebherr, über die nächsten Entwicklungsschritte. Das Unternehmen arbeitet derzeit als Systemanbieter daran, die einzelnen Prozesse am Bau über passende IT-Tools zu unterstützen. „Heutzutage können zum Beispiel Baufirmen das Gelände automatisch vermessen. Wir können diese Vermessungsdaten wiederum für unsere Planungstools nutzen und darauf basierend die optimale Maschine für den jeweiligen Einsatz ermitteln“, erzählte Heissler. Auf dieser Basis hätten die Kunden dann auch die Möglichkeit, die ausgewählte Maschine unter fast realen Bedingungen zu testen – ähnlich wie in einem Flugsimulator. Die Kombination von Systemen zur Positionierung und Prozessdaten sei eine weitere Möglichkeit, berichtete Heissler.
Um im Wettbewerb vorn mit dabei zu bleiben, hat Liebherr optimale Voraussetzung zum Entwickeln und zum Testen der innovativen Technologien geschaffen. In Kirchdorf an der Iller, jenem kleinen deutschen Ort, in dem das Stammwerk von Liebherr steht und die Hydraulikbagger gefertigt werden, investiert der Konzern mehr als 30 Millionen Euro in ein neues Entwicklungs- und Vorführzentrum. Bis Ende des Jahres sollen eine große Versuchshalle sowie ein Bürogebäude entstehen. Die Fragen rund um die Baustelle 4.0 dürfte in diesen ein wesentliches Entwicklungsthema sein.
Abläufe vereinfachen und beschleunigen
Natürlich ist auch Marktleader Caterpillar bei seinen Baggern in Richtung Digitalisierung und Automatisierung unterwegs. Maschinensteuerungen von Trimble oder Leica sind in einigen Geräten bereits Standard, für fast alle Bagger gibt es die komplette Vorbereitungen für diese Technik ab Werk. Zeppelin-Geschäftsführer Friedrich Mozelt betont, dass Caterpillar Wert auf viele Details legt, die den Arbeitsablauf vereinfachen sowie effizienteres und schnelleres Arbeiten ermöglichen. Dazu gehört beispielsweise eine Waage, mit der sich Leistung oder Beladung exakt kontrollieren lässt.
Als Beispiel für eine Maschine auf dem Weg zur Baustelle 4.0 nennt Mozelt den Baggern 336F. Werkseitig ist hier die Cat Grade Control für Tiefe und Neigung integriert. Sie liefert Echtzeitdaten bezüglich Position und Abtragen/Auffüllen über den Monitor in der Fahrerkabine. Das System kann mit den Cat-Accu-Grade-Paketen GPS oder Universal Total Station (UTS) problemlos auf 3D aufgerüstet werden. Selbstverständlich gibt es auch Link-Technologien, mit denen jene Daten übermittelt werden, die die Bauleitung beim effizienten Maschineneinsatz unterstützen.
Neu bei Cat und ebenfalls ein Schritt in die Zukunft des Maschineneinsatzes ist die Drohnenbefliegung. Caterpillar hat eine spezielle Software dafür entwickelt: „Wir verlinken die telemetrischen Daten mit den Drohnendaten und erhalten auf diese Weise verschiedenste detaillierte und wichtige Information von der Abbauleistung bis zur Effizienz des Maschineneinsatz“, erzählt Mozelt. Derzeit wird die Technik erfolgreich bei Steinbrüchen eingesetzt. Die Nutzung in anderen Baubereichen ist denkbar. Selbstfahrende Maschinen hat Caterpillar für den Tunnelbau und für Minen entwickelt. Die Techniken werden weiter optimiert, und das sogar für einen Einsatz außerhalb dieser Erde: Gemeinsam mit der Nasa entwickelte Caterpillar automatisch fahrende Maschinen, die künftig vielleicht auf dem Mars eingesetzt werden.
Auch bei den Kompaktbaggern werden bereits erste Schritte zur digitalen Baustelle gesetzt, erzählt Wolfgang Rigo von Takeuchi-Vertreter Huppenkothen: „Wir werden das Auslesen von technischen Daten und GPS-Daten in absehbarer Zukunft serienmäßig bieten.“ Huppenkothen hat bereits 50 Maschinen bekommen, die mit dieser Technik ausgestattet sind. Aber nicht nur das Gerät selbst, auch der Service der Maschine will Huppenkothen immer stärker digitalisieren. So werden Maschinen mit Bar- und QR-Code versehen, um den Prozess der Vermietung zu vereinfachen. In der Werkstatt will man ebenfalls umstellen und auf einen papierlosen Ablauf setzen. Die Mechaniker erhalten Tablets, die sie nicht nur über aktuelle Auftragsdaten informieren, sondern mit von einem intelligenten System gelieferten klaren Vorgaben und Anweisungen für die durchzuführenden Tätigkeiten die Arbeitsabläufe optimieren. „Damit können wir gleich hohe Qualitätsstandards in all unseren Filialen und bei allen Mitarbeitern sicherstellen“, erzählt Rigo.
Elektrisch baggern
Immer mehr Kompaktbagger fahren elektrisch – oder werden es bald können. Volvo präsentierte im Mai dieses Jahres seine neue Entwicklung auf diesem Gebiet, die Kompaktmaschine EX 2. Noch ist das Gerät ein Prototyp, zumindest gibt es offiziell keine Pläne für eine Serienfertigung. Aber da in Städten immer strengere Emissionsvorschriften erlassen werden, dürfte es nur eine Frage der Zeit sein, bis Volvo mit seinem elektrischen Bagger auf den Markt kommt. Der Prototyp verfügt über zwei Lithiumbatterien mit insgesamt 38 kWh, die laut Versprechen von Volvo genügend Kapazität für acht Stunden Schwerstarbeit bieten. Die Hydraulikarchitektur wurde durch eine elektrische Architektur mit elektromechanischen Linearantrieben ersetzt, was die Kraftübertragung optimiert. Der Wegfall von Hydraulikanlage und Verbrennungsmotor sowie der dafür notwendigen Kühlung führt zu einer signifikant geringeren Geräuschemission. Schon fast ein alter Hut sind Bagger mit Stromantrieb für andere Hersteller.
