Projektziele
SmartSite führt interdependente, interagierende und bereits einzeln jeweils sehr erfolgreiche Wertschöpfungsketten aus den Bereichen Baumaschinen, Baustellenumgebung und Baustellennetze sowie Bauprozessüberwachung zusammen und vernetzt diese, um wichtige nächste Innovationsschritte auf dem Sektor des Straßenbaus einzuleiten bzw. zu befördern.
SmartSite erhebt und dokumentiert dazu die auswertbaren Daten für Umwelt, Baumaschine und Bauprozesssteuerung entlang der gesamten Wertschöpfungskette Straßenbau – von der Mischanlage über die Transportlogistik bis hin zum teilautomatisierten Fertiger und den vollautomatisierten Walzenzügen.
Abb. 1: SmartSite-Plattform
Die SmartSite-Plattform führt dabei die Maschinensteuerung mit den 5D-Planungsdaten (Züblin), den Baugeräte-IST-Daten (Ammann) mit der über Netzwerke (Topcon) angebundenen digitalen, modellbasierten Bauprozesssteuerung (CEA) zusammen. Ziel ist eine dynamische, bidirektionale und IP-basierte Ende-zu-Ende-Kommunikation zwischen Maschinen und Bauprozesssteuerung. Um dies zu erreichen, müssen die existierenden 5D-Modelle strukturell erweitert und um die Dimension Qualität angereichert werden. Ferner sind Methoden der Integration qualitätsrelevanter Daten in die Maschinensteuerung neu zu entwickeln. Die Bauprozesssteuerung wird unmittelbar mit Daten direkt von der Baustelle versorgt. Die Überwachung der Prozessausführung sowie die Visualisierung erfolgen über Geräte wie SmartPhones und SmartTablets („mobile Cockpit-Lösungen“: CEA, FZID) – den zukünftigen Arbeitsgeräten der Maschinisten und Bauleiter.
SmartSite entwickelt den Autonomie-Gedanken wesentlich weiter. Hierfür werden neuartige, flexible und offene Plattform-Lösungen für intelligente autonome Baumaschinen („Service Roboter“), intelligente autonome Baustellenumgebungen und Netze („Smart Networks“) sowie intelligente, wertschöpfungssystemweite Bauprozesssteuerung und -überwachung auf Basis dezentraler SmartX-Technologien entwickelt. Dies erfolgt u.a. durch die Erweiterung und Übertragung von Konzepten des Internets der Dinge und Dienste auf Tiefbaustellen.
SmartSite bezieht in die Datenlieferkette vorgelagerte, baustellenexterne Anlagen (Asphaltmischwerke), die Baustellenumgebung („Smart Dust“) sowie externe Daten (u.a. Stauinformationen) mit ein. Dadurch wird eine weit in die Zukunft orientierte Bauprozesssteuerung möglich. Unter Einbezug serviceorientierter sowie Cloud-basierter Architekturen und dem Einbezug mobiler Smart-Technologien wird ein ortsunabhängiger Zugriff auf steuerungsrelevante Daten für Mensch und Maschine (Rückkopplung der Daten in die Maschinensteuerung) möglich. Dies setzt intelligente Authentifizierung und Autorisierungsverfahren voraus.
Abb. 2: SmartSite-Architektur
Auf einen Blick:
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Kerninnovation |
Autonomie |
Forschungsbedarf & Innovation |
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Intelligente autonome Baumaschinen |
Lokale Intelligenz und dezentralisierte Entscheidungskompetenz; Automatisierung min. eines Baumaschinentyps |
Entwicklung neuer Entscheidungsmodelle und Entscheidungsverfahren für Baumaschinen; Überführung von Umgebungsinformation in zielgerichtete Aktionen und Interaktionen; Weiterentwicklung der Maschinensteuerelektronik und -aktorik hin zu Baumaschinen als „Smart Objects“ |
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Intelligente autonome Baustellenumgebungen und Netze |
Selbständige ad hoc Formation flexibler und adaptiver Kommunikationsstrukturen inkl. notwendiger Verfahren zur sicheren Datenübertragung; autonome, situativ-dynamische Kontextualisierung erhobener Daten inkl. deren entscheidungsunterstützende Aufbereitung; großflächig ausgebrachte Umgebungssensorik und autonome „Zuschaltung“ baustellenexterner Datenquellen für Baumaschine und Bauprozesssteuerung |
Weiterentwicklung derzeitiger, statischer und auf Langfristigkeit ausgerichteter Baustellennetze hin zu selbstorganisierenden Netzen („Smart Networks“); Entwicklung von Kontextualisierungs- und Aufbereitungsmethoden für Sensordaten; Entwicklung intelligenter, vernetzbarer Umgebungssensorik u. Nutzung auf Maschinenebene in nahezu Echtzeit; Verfahren der Datenintegration zwischen externen Quellen und Baustellenmodellen |
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Intelligente Bauprozessüberwachung |
Intelligente Beschreibung und Orchestration Cloud-basierter Dienste („Smart Services“) inkl. smarter Authentifizierung und Autorisierungsverfahren; „Mobilisierung“ der Bauprozesssteuerung |
Weiterentwicklung von Verfahren der Service-Orchestration in Bezug auf Baustelleninterne und -externe Services sowie Verfahren der Authentifizierung und Autorisierung in Cloud- und serviceorientierten Strukturen. |
