Was hinter der Idee "selbstfahrende Arbeitsmaschinen" steckt und wie die Zukunft der Baubranche bald aussehen könnte

Autonome Arbeitsmaschinen

Ob auf der "Bauma" oder der Innovationsagenda 2025 – auf Baumessen und Konferenzen drehen sich die Vorträge und Diskussionen aktuell meist um die Themen alternative Antriebe, Digitalisierung und Automatisierung. Diese Entwicklungen stellen mehr Effizienz und eine höhere Produktivität in Aussicht – Schlagworte, die sowohl Bauherrn als auch Bauunternehmer aufhorchen lassen. Doch was steckt hinter selbstfahrenden Baumaschinen? 

Die Autonomie hat viele Gesichter

Um der gegenwärtigen und zukünftigen Bedeutung selbstfahrender Baumaschinen auf den Grund gehen zu können, ist es hilfreich, den Begriff genauer zu fassen. So kann Missverständnissen und überzogenen Erwartungen das Wasser abgegraben werden.

Fachleute sprechen von selbstfahrenden Baumaschinen bzw. dem autonomen Fahren, wenn sich Fahrzeuge selbstständig, also autonom, bewegen. Unterschieden werden verschiedene Grade der Selbstständigkeit. Bei herkömmlichen Pkws und Lkws haben sich fünf Stufen etabliert:

Stufe 0 beschreibt das Fahren ohne Hilfsmittel, bei Stufe 1 stehen dem Fahrer Assistenzsysteme zur Seite. In Stufe 2 kommt es zur Teilautonomisierung bestimmter Prozesse (bspw. das Einparken), in Stufe 3 wird die Bedienung weitgehend automatisiert. Diese Stufen entsprechen dem heutigen Stand. In Stufe 4 wird das Fahren dauerhaft, in Stufe 5 vollkommen vom System übernommen.

Für Baumaschinen existiert eine abgewandelte Einstufung

Laufende Dokumentationssysteme, die schnellere und bessere Informationen zur Qualität der Arbeit lieferten, stehen an der Basis.
Assistenzsysteme, die auch in die Bedienung der Baumaschine eingreifen, manifestieren die zweite Stufe.
Halbautonome Maschinen, in der die Maschinensteuerung mit einer mehr oder weniger ausgefeilten Sensorik ausgestattet ist, bilden Stufe 3.

Selbstfahrende Maschinen, die ganz ohne Bediener auskommen, markieren die Endstufe der Entwicklung.

Autonome Baumaschinen teilweise bereits in Aktion

Anhand dieser Entwicklungsstufen zeigt sich: Autonome Baumaschinen der Stufe 1 und 2 sind teils seit Jahrzehnten im Einsatz. In diese Kategorien fallen große Fertiger im Straßenbau, die die Arbeit aufzeichnen und teils automatisch verrichten. Ebenso zählen dazu Baumaschinen, die mit einer Kabel- oder Funk-Fernsteuerung betrieben werden: Baukräne zum Beispiel oder Grabenwalzen.

In diesen und anderen Sektoren ist der Übergang zur dritten Stufe der selbstfahrenden Baumaschinen im Gang. Kräne können mit automatisierten Kollisionssteuerungen ausgestattet werden, Grabenwalzen verdichten die Böden von Schächten teilautonom. Selbstfahrende Baumaschinen gewinnen spürbar an Relevanz.

Der Bergbau ist ein weiterer Bereich, in dem die Automatisierung weit fortgeschritten ist. In großen abgeschlossenen Mienen und Steinbrüchen sind Muldenkipper und Tieflader seit einigen Jahren autonom unterwegs – ausgestattet mit den bekannten Sensoren oberklassiger Pkws. Bagger, die eine Grube automatisiert ausheben, sind in Entwicklung.

Beim Verdichten mit Walzen und beim Materialtransport durch Muldenkipper werden aber auch die Schwierigkeiten sichtbar. Eine große Herausforderung für teilautonome Maschinen ist die genaue geometrische/geographische Positionierung. Autonome Tieflader legen den immer gleichen, oft weiten Weg vom Abbauraum bis zur Weiterverarbeitung problemlos zurück (geschlossenes System). Für das kürze Stück von der Warteposition bis zum Abbaubagger muss aber der Mensch übernehmen.

Vollautomatisierte Baumaschinen – noch in weiter Ferne?

Bis halbautonome Maschinen alle Facetten des Baugewerbes beherrschen, wird noch viel Zeit vergehen. Vollautonome Baumaschinen sind – laut Einschätzung der Maschinenbauer selbst – noch Zukunftsmusik.

Ein Grund sind die komplexen Herausforderungen, die reale Baustellen und die multifunktionale Ausrichtung von Baumaschinen an den Automatisierungsprozess stellen. Anders als in der industriellen Automatisierung sind Baustellen ständig im Wandel. Straßenbaustellen bspw. sind anders als Minen nicht abgeschlossen und kontinuierlich in Bewegung. Experten rechnen deshalb in den nächsten zehn Jahren mit einer Konsolidierungsphase, in der die hohen Erwartungen allmählich der Realität angepasst werden.

In naher Zukunft warten jedoch andere interessante Entwicklungsschritte, mit denen das Ziel, schneller, besser und günstiger zu bauen, näher rückt. Angesprochen sind hier instrumentierte, verbundene und vernetzte Maschinen. Sie verbinden die Automatisierung mit der Digitalisierung. Letztere birgt für die Effizienz- und Produktivitätssteigerung des Bauwesens mittelfristig mehr Entwicklungspotential.

Zukunft autonomer Baumaschinen – wohin geht die Reise?

Mit der Automatisierung und Digitalisierung durchlebt die Baumaschinen-Branche gerade eine hochspannende Entwicklungsphase. Durch autonome und vernetzte Baumaschinen tun sich zahlreiche neue Möglichkeiten der Effizienz- und Produktivitätssteigerung auf. In manchen Sektoren wie dem Bergbauwesen sind halbautonome Maschinen bereits erfolgreich im Einsatz, auf herkömmlichen Baustellen arbeiten Kräne, Bohrer und Walzen teilautomatisiert. Ein moderner Fuhrpark, wie ihn Baumaschinen-Vermieter unterhalten, bietet diesbezüglich eine reiche Auswahl.

Der Weg zu teilautonomen Baumaschinen, die komplexe Arbeiten verrichten können, ist jedoch noch weit – der zu selbstfahrenden Maschinen noch viel weiter.

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