Prof. Sigrid Brell-Cokcan von der RWTH Aachen loggte sich direkt aus der 500 m2 großen Maschinenhalle der Universität ein und zeigte per Video-Übertragung unter anderem praktische Einsatzszenarien: Das Fernsteuern von Baggern ist heute schon möglich, die Forscher arbeiten nun daran, solche Geräte über Hochsprachen programmieren zu können, ähnlich wie Industrieroboter. So könnten Bauvorhaben in Zukunft stärker automatisiert durchgeführt werden. Auf einem 10.000 m2 großen Testgelände werden künftig weitere Einsätze erforscht. Denn die Baubranche gehört noch zu den am wenigsten automatisierten Branchen in Deutschland: "Architekten arbeiten inzwischen zwar voll digital, von den erzeugten Daten des Building Information Models (BIM) landen aber lediglich ein Prozent wirklich auf der Baustelle", weiß Brell-Cokcan. Sie erforscht daher Outdoor-Kommunikationsnetzwerke und wie BIM-Daten mit Maschinendaten zusammengebracht werden können. Auf Autobahnbaustellen braucht es dafür große Reichweite, in Gebäuden mit viel Stahl und Beton dagegen ist die Durchdringung sehr wichtig. Ein Fokus liegt daher auf LoRaWAN und 5G.

Der neue Mobilfunkstandard stand auch im Mittelpunkt des Vortrags von Joe Wilke, Head of "Center of Excellence for industry 4.0" beim Mobilfunkhersteller Ericsson. Durch die hohe Bandbreite und Verfügbarkeit könne beispielsweise die Steuerungssoftware einer mobilen Maschine aus der Edge-Cloud heraus arbeiten und müsse nicht mehr in der Maschine selbst sitzen. Dadurch kann die dort benötigte Rechnerkapazität schrumpfen, was dem Energiebedarf zugutekommt. So kann in der Cloud softwaretechnisch größer gedacht werden, etwa hinsichtlich der Analyse. Zudem könnte man die nötigen Sensoren an den mobilen Maschinen auch in die Infrastruktur verlagern. Jede Maschine einer Flotte könnte dann auf die gerade benötigten Daten zugreifen. "Das kann mit dem Tower am Flughafen verglichen werden", sagte Wilke. Dabei sei auch garantiert, dass sich während des Übergangs von einer Netzwerkzelle zur nächsten keinerlei Datenverlust einstellt, da im Moment des Hand-Over-Vorgangs beide Zellen gleichzeitig angesprochen werden.

Dass große Radlader mehr brauchen als nur Sensoren, wie man sie vom Auto beim Rückwärtsfahren kennt, erklärte Manuel Bös vom Baumaschinenhersteller Liebherr: "In der oft zerklüfteten Umgebung würde der Fahrer so mit Warnungen und Piepen überfrachtet werden." Es müsse daher vom System bereits klassifizieret werden, was sich hinter dem Radlader befindet: Eine Person (gefährlich) oder ein Erdhaufen (nicht gefährlich für Radlader). Zusätzlich arbeitet man mit zwei Zonen: Knapp hinter der Maschine wird vor allen Hindernissen gewarnt, in der Entfernung dagegen nur, wenn es sich wirklich um Fußgänger handelt, die von einer Stereo-Kamera identifiziert wurden. Die Bremse reagiert automatisch und die Daten werden an das übergeordnete Flottenmanagement übertragen. Die Verantwortlichen können dann entsprechende Maßnahmen ergreifen.

Auch in der Agrarwelt werden Maschinen zunehmend stärker vernetzt, um effizienter zu werden und die Sicherheit zu steigern: "Dafür hat beispielsweise Claas seine Cloud-API für die Here-Cloud geöffnet, wodurch Fahrzeuge von Daimler, BMW und Audi künftig automatisch vor diesen landwirtschaftlichen Fahrzeugen auf ihrer Strecke gewarnt werden" erläuterte Hermann Buitkamp vom VDMA. So können Unfälle vermieden, aber auch die Route optimiert werden.

Mit DataConnect verknüpfen erstmals mehrere Landtechnikhersteller ihre Clouddienste: Claas, John Deere und die Marken Steyr, CaseIH und New Holland des CNH-Konzern erlauben den jeweils anderen, ihre Maschinen auch in deren Clouddiensten managen zu können. Die Zukunft der Agrarmaschinen soll jedoch immer öfter komplett autonom sein. Die dänische Firma Farmdroid arbeitet bereits mit einem Roboter, der im biologischen Gemüseanbau das Unkraut jätet, was bisher ein Knochenjob war – Chemie zu sprühen ist hier verboten. Für das Ausbringen von Saatgut muss der Roboter zudem lediglich die Position des Feldes kennen und wissen, wo es Hindernisse gibt. Er berechnet dann selbst, wo und wie gesät wird. Es bedarf also keiner manuellen Programmierung für jeden Acker. Mit einem Eigengewicht von lediglich 800 kg geht man auch gegen das Problem der Bodenverdichtung vor, die in der Landwirtschaft ebenfalls zunehmend kritisch gesehen wird. Vergleichbare reguläre Traktoren mit angebautem Gerät wiegen mindestens das zehnfache.

Im maritimen Umfeld werden autonom agierende Maschinen ebenfalls immer wichtiger, etwa um Windkraftanlagen zu inspizieren - sowohl über als auch unter Wasser. Auf Helgoland betreibt das DFKI zusammen mit dem Fraunhofer IFAM daher ein Testzentrum, in welchem an Land, auf der Nordsee und in bis zu 45 Metern Wassertiefe experimentiert werden kann. Denn unbemannte Mini-U-Boote kommen laut Julien Hansen von Atlas Elektronik immer häufiger zum Einsatz, etwa zur Beseitigung von Seeminen oder um verlorene Fracht wiederzufinden.

In urbanen Regionen können Wasserstraßen künftig noch wichtiger werden, etwa für die innerstädtische Abfalllogistik oder andere Versorgungsdienste. Daran arbeitet Tim Holzki an der TU Berlin. Die Herausforderung ist hier unter anderem, dass die reine Route allein nicht ausreicht, da etwa auch Unterwassertopologie, Strömungen und Wind entscheidend sein können, wo und wie ein Schiff fahren kann. Ein Kapitän weiß das aufgrund seiner Erfahrung, ein autonomes Boot benötigt entsprechend gute Daten und einen ausgereiften Algorithmus, der auch die wechselnden Lasten durch die Ladung auf dem Schiff mit einkalkuliert.

Generell lässt sich sagen, dass mobile Maschinen mehr als alle anderen Technologien mit verschiedenen Systemen im industriellen Umfeld kommunizieren müssen, einfach weil sie wesentlich flexibler sind und auch so eingesetzt werden können. Sie profitieren daher sehr stark von herstellerübergreifender Kommunikation wie sie OPC UA (Unified Architecture) bietet. Dies verdeutlichten auch Stefan Hoppe, President & Executive Director der OPC Foundation, Horst Heinol-Heikkinen, CEO von Asentics sowie Timo Helfrich vom VDMA in ihren Vorträgen. Um noch breiter auf einen Level zu kommen, sollen künftig nicht nur einzelne Assets oder deren Controller via OPC UA kommunizieren können, sondern ganze Industriezweige untereinander Informationen austauschen, etwa die robotergestützte Produktion mit der Prozessindustrie.

Die nächste CMM wird im dritten Quartal 2021 veranstaltet und ihren Fokus noch stärker auf die unterschiedlichen Anwendungsfelder der drahtlosen Kommunikation legen.