Vom Internet der Dinge über Cloud-Lösungen und Big Data bis hin zu mobilen Apps: Durch die fortschreitende Digitalisierung können Services und Lösungen für die Off-Highway-Märkte individueller, konsistenter und transparenter gestaltet werden.
Auf der Systems & Components, die im Rahmen der Landmaschinenmesse Agritechnica in Hannover stattfindet, präsentieren Technologieanbieter eine breite Palette intelligenter Lösungen, mit denen die Effizienz, Zuverlässigkeit, Sicherheit und der Komfort mobiler Maschinen erhöht werden können.
Mobile Maschinen, insbesondere solche, die mit modernen Assistenzsystemen ausgestattet sind, haben Zugriff auf große Mengen relevanter Daten in zahlreichen Anwendungen. Damit besteht viel Potenzial für sogenannte „Big Data-Analysen, bei denen die Verarbeitung großer Datenmengen aussagekräftige Erkenntnisse liefern kann. Die Frage ist, was kann man mit all diesen Informationen sinnvoll machen? Der Mehrwert, der derzeit geliefert werden kann, hängt stark von der Anwendungserfahrung des Technologieanbieters ab.
"Es ist wichtig, dass wir keine willkürlichen Daten anzeigen, nur weil ein bestimmter Sensor installiert ist." Wir wollen den Kunden nützliche Informationen zur Verfügung stellen, mit denen sie ihren Maschinenpark verwalten und damit möglichst wirtschaftlich betreiben können, erklärt Wolfgang Boos, Produktmanager Liebherr.
Bei Systems & Components stehen insbesondere zwei Fragen im Mittelpunkt, wenn es um Anwendungsfälle wie digitales Flottenmanagement und Maschine-zu-Maschine-Kommunikation für Land- und Baumaschinen geht: Wie können Anwender in der Praxis von Big Data profitieren? Und wie kann künstliche Intelligenz sinnvoll in Off-Highway-Maschinen integriert werden? Über modulare, offene Systeme, wie sie auf der Messe zu finden sind, werden Fahrzeuge und deren Subsysteme mit der Cloud in das „Internet der Dinge vernetzt und verschiedene Funktionen individuell konfiguriert. Original Equipment Manufacturers (OEMs) können ihre eigenen Anwendungen basierend auf den validierten Softwarepaketen des Technologieanbieters entwerfen, und Maschinenvermieter können neue Geschäftsmodelle erstellen.
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Der Zugriff auf intelligente Sensordaten über eine Telematiklösung ermöglicht eine ganze Reihe intelligenter Funktionen, wobei Flottenmanagement und Ferndiagnose typische Einstiegsszenarien im Off-Highway-Bereich sind. Flottenmanagementlösungen verfolgen die Position der Maschinenflotte automatisch, sodass der Bediener jede Maschine einfach und einfach lokalisieren kann. Ein geografisches Gebiet, wie eine Baustelle oder ein Feld, kann definiert werden (Geo-Fencing) und alle relevanten Daten innerhalb dieses Gebiets werden zusammen erhoben. Aus diesen Daten können beispielsweise der Zeitraum, die Anzahl der Betriebsstunden, die Betriebsart, der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen, Vertragsrechnungen oder Ernteberichte automatisch generiert werden. Die in den landwirtschaftlichen Maschinen eingesetzten Telematikeinheiten sind mit ISOBUS verbunden, über die sie auf detaillierte Maschinendaten zugreifen und diese dann an das Flottenmanagementsystem übermitteln können.
Präzisionslandwirtschaftsfunktionen können in ähnlicher Weise optimiert werden. Daten, die im Laufe der Zeit gesammelt werden, wie Stickstoffsensoren oder Kameras, die an einem Traktor montiert sind, werden mit Satellitenbildern gekoppelt und analysiert, um die optimale Verteilung von Düngemitteln oder Pflanzenschutzmitteln auf dem Feld zu bestimmen. Diese Verteilungsdaten werden dann an das Gerät zurückgegeben, das die Eingaben dann genau nur dort anwenden kann, wo sie benötigt werden, nicht nur um Überlappungen zu vermeiden, sondern auch entsprechend den Bedürfnissen jeder einzelnen Anlage, wodurch dem Landwirt erhebliche Kosten erspart werden.
Da diese Funktionen komplexer und insbesondere autonomer werden, werden nicht nur Daten, sondern auch eine entsprechende Datenverarbeitung benötigt.
"Powerful Computing ist essentiell für Autonomie", sagt Stefan Taxer, Produktmanager Mobile Automation bei B&R. Mit der nötigen Rechenleistung an Bord für Datenanalysen und autonome Prozesse stellen die Automatisierungsspezialisten in Hannover leistungsstarke „Edge-Controller vor, die alle notwendigen lokalen Echtzeitberechnungen durchführen. Daten werden vorverarbeitet, aggregiert und dann in der Cloud über ein Netzwerk an die zentrale Verwaltungsfunktion übertragen. Um jedoch sicherzustellen, dass die Maschine niemals auf einen potenziell unzuverlässigen Kommunikationskanal warten muss, werden alle Sekunden-zu-Sekunden-Entscheidungen, wohin sie sich wenden, wann sie das Gerät einschalten usw., von der Edge-Steuerung an der mobilen Maschine getroffen. Diese Steuerungsmodule wurden für den Einsatz in härtesten Umgebungen entwickelt, in denen Vibrationen, extreme Temperaturen, Feuchtigkeit und Schmutz höchste Anforderungen an die Robustheit stellen.
Probleme erkennen, bevor der Fehler auftritt
Die gesammelten Echtzeitdaten können auch für die vorausschauende und Fernwartung verwendet werden. Die Aussteller von Systems & Components erweitern ihr Angebot an datengesteuerten digitalen Services weiter, um Kunden bei der Optimierung der Leistung und Wartung ihrer Maschinen zu unterstützen. Sensor-Cluster werden an Anlagenkomponenten wie Pumpen, Getriebe, Kompressoren oder Antrieben montiert und sammeln Vibrations- und Temperaturdaten. Diese Daten werden drahtlos an ein Gateway und dann von dort sicher in die Cloud übertragen, wo Big Data-Analysetools diese Messungen langfristig mithilfe von Machine-Learning-Algorithmen erfassen, verarbeiten und auswerten, die das detaillierte Komponentenwissen der Konstrukteure nutzen.
Mit diesen Informationen erhält das Wartungspersonal zuverlässige Warnungen vor auftretenden Defekten und kann so rechtzeitig reagieren, um einen Ausfall der Maschine zu verhindern, mit einer präzisen Diagnose, die es ermöglicht, die erforderlichen Ersatzteile im Voraus zu bestellen. Die durch Überwachung und Diagnose gewonnenen Informationen bieten den Ingenieuren auch ein großes Potenzial, da das Maschinendesign basierend auf realen Lade- und Nutzungsdaten kontinuierlich optimiert werden kann.
Der Weg zu vollautomatisierten Arbeitsmaschinen
Die Nutzung des Industrial Internet of Things in den Off-Highway-Sektoren steckt noch in den Kinderschuhen. Dennoch führen die vernetzten Komponenten, die vom 12. bis 18. November auf der Systems & Components gezeigt werden, zu einer Zukunft mit niedrigeren Herstellungskosten, effizienterer Projektdurchführung und schnellerer Fertigstellung. Die gesammelten Daten aus diesen und zukünftigen Anwendungen werden verwendet, um "digitale Zwillinge" zu erstellen, Hochleistungssimulationen, die das virtuelle Testen und Optimieren neuer Systeme ermöglichen. Auf dem Weg zu immer stärkerer Autonomie mobiler Maschinen, wo solche Ansätze essentiell sind, begleiten Aussteller auf dem Messegelände ihre Kunden von Anfang an bei der Entwicklung marktrelevanter Lösungen.
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