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Der weltweit größte Baumaschinenhersteller Caterpillar setzt auf innovative und zukunftsweisende Motorentechnologien.
Blick ins Cockpit eines Radladers.

Neben der Elektronik für das Fahrzeug selbst, also dem Motormanagement, gibt es in der ‚Mobilen Automation‘ eine Vielzahl von ganz speziellen Funktionalitäten, wie zum Beispiel das Heben und Senken eines Aggregates an einem Traktor oder das Ausklappen einer Einstiege am Omnibus. Für das Bedienen und Steuern solcher Funktionen werden Controller, Bediengeräte, Peripheriemodule und weitere Module benötigt, die denen einer Maschinensteuerung aus der industriellen Fertigungstechnik nicht unähnlich sind. Aber die Geräte aus dem Bereich der Mobilen Automation sind wesentlich robuster und für einen erweiterten Temperaturbereich ausgelegt. Meist sind zudem höhere Schutzklassen, beispielsweise IP67, gefordert, da die Geräte häufig außen am Fahrzeug verbaut werden und nicht durch einen Schaltschrank geschützt sind. Ähnlich wie im PKW-Bereich hat sich auch bei der Mobilen Automation der CAN-Bus für die Vernetzung der Komponenten durchgesetzt, mit den unterschiedlichsten Protokollen. Neuere Geräte verfügen häufiger aber auch über eine Ethernet-Schnittstelle, denn Ethernet-TCP/IP bietet das Potenzial für eine Echtzeitkommunikation. Dort wo aus Gründen der Performance aktuell mehrere CAN-Stränge parallel gefahren werden, könnte zukünftig Ethernet eine wichtige Rolle spielen.

Aufwärtstrend setzt sich fort

Bereits 2010 ist der Umsatz der deutschen Bau- und Baustoffmaschinen-Industrie gestiegen. Deshalb geht die Branche laut des VDMA auch für das laufende Jahr von einem weiteren Umsatzwachstum von je 10 % aus. Während sich der Umsatz bei Erdbaumaschinen mit einem Plus von 25 % und bei Straßenbaumaschinen (plus 38 %) ansehnlich entwickelte, lief es bei Hochbaumaschinen und in der Betontechnik weniger rund. Auch die Hersteller von Baustoffmaschinen legten beim Umsatz nur minimal zu. Gebremst wird der Schwung nur von der Zulieferindustrie. Einzelne Komponenten haben Lieferzeiten von 25 bis zu 32 Wochen, was sicherlich auch auf den sprunghaften Auftragseingang aus der Fertigungsindustrie zurückzuführen ist. Denn bei den Zulieferern handelt es sich meist um entweder kleinere Firmen, die diesen Markt bedienen, oder aber um Unternehmen, die aus anderen Bereichen der Automatisierungstechnik kommen. Hersteller wie Eckelmann, ifm, Kübler oder Jetter sind meist im Bereich der Industrieautomation tätig, haben jedoch die wachsende Bedeutung des Marktes der ‚Mobile Automation‘ erkannt und bieten dort komplette Automatisierungssysteme an. Aber auch große Automatisierungshersteller wie B&R rüsten sich für diesen Markt. So hat man Anfang des Jahres die Firma Mondial gekauft, ein Unternehmen, das im Bereich der ‚Mobilen Automation‘ zu Hause ist. Die Baumaschinenhersteller jedoch befürchtet bereits, das ein oder andere Geschäft auf Grund dieser Lieferengpässe gar nicht bedienen zu können.

Märkte verschieben sich

Impulsgeber für den momentanen Aufwärtstrend ist das Ausland. Vor allem in China und Indien, aber auch der Nahe und Mittlere Osten sowie Brasilien boomt der Markt für Baumaschinen aller Art. Russland, der wichtige Markt der Branche vor der Haustür, befindet sich mit seinem riesigen Bedarf an Ausrüstungen aktuell noch in Warteposition. Die Nachfrage in den Industrieländern ist weiterhin verhalten und wird es laut Expertenmeinung auch mittelfristig bleiben. Die Zeiten, in denen Europa, Nordamerika und Japan gemeinsam zwei Drittel der Weltnachfrage nach Baumaschinen ausmachten, sind passé. Schon heute wird von allen weltweit produzierten Baumaschinen fast jede zweite in China abgesetzt. Die Verschiebung der Märkte treibt die Internationalisierung der Unternehmen und ihre Lokalisierung in Boomregionen voran. „Mit reinen Verkaufstätigkeiten ist es heute nicht mehr getan“, sagt beispielsweise Klaus Beer, Geschäftsführer des  mittelständischen Baustoffmaschinenherstellers Hazemag. „Man muss auch da produzieren, wo die Märkte sind.“ Die Hazemag verfügt neben ihrem Stammsitz in Dülmen bereits über Produktionsstätten in China, in Nord- und in Südafrika und ist gerade dabei ein Werk in Brasilien zu eröffnen. Das Unternehmen ist kein Einzelfall. Außenhandelsstatistik und Exportzahlen geben nur noch bedingt darüber Auskunft wie international die deutsche Bau- und Baustoffmaschinenindustrie bereits in der Breite aufgestellt ist.

Neue Art der Agrartechnik

Die technologische Entwicklung von Landmaschinen und Traktoren richtet sich nach den Zwängen, die sich durch die steigende Weltbevölkerung und die Verstädterung ergeben. Durch die stetig steigende Nachfrage nach Nahrungsmitteln und Energie bei gleichzeitig tendenziell schrumpfenden Agrarflächen wird ein Bedarf für Maschinen geschaffen, welche eine hochgradig effiziente und nachhaltige Produktionsweise ermöglichen. Folglich spielen in den Entwicklungsabteilungen der Agrartechnik-Unternehmen Anforderungen wie die Effizienzsteigerung durch Ertragssteigerung beziehungsweise Senkung des Arbeitsaufwands und Nachhaltigkeit — beides häufig auch aneinander gekoppelt – eine wichtigste Rolle.

Ein großer Teil der heutigen Neuerungen in der Agrarindustrie beruht auf dem Isobus-Standard, einer Schnittstellendefinition zwischen Traktor und Gerät. Dieser Standard definiert die physikalischen Eigenschaften des Netzwerks, der Stecker, Leitungen, Teilnehmer, Datenformate, damit die Geräte untereinander Daten austauschen können. Beispielsweise kann mittels Isobus ein Anbaugerät wie ein Kartoffelroder seine Effizienz steigern, indem er den vorausfahrenden Traktor angepasst an den Schlupf des Krautbandes, die Separatorauslastung und den Füllstand des Grabbandes steuert, anstatt wie klassischerweise umgekehrt.

Dominiert wird dieser Trend durch die Elektronisierung, gefolgt von der Weiterentwicklung der Maschinen und der Arbeitsabläufe sowie der Verwendung von alternativen Energiequellen, wobei hier generell die Übergänge fließend sind. Angetrieben wird die Weiterentwicklung dabei wechselseitig von Markt und Herstellern, aber auch von der Gesetzgebung. Der Trend bringt jedoch auch neue Herausforderungen mit sich. Insbesondere um die Elektronisierung und Mechatronisierung zukünftig immer stärker nutzen zu können, muss eine Technik entwickelt werden, die es den Maschinen ermöglicht, auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren zu können. Zum heutigen Zeitpunkt würde beispielsweise ein fahrerloser Traktor oder Mähdrescher auf einem frei zugänglichen Feld noch eine unkalkulierbare Gefahr für Mensch und Tier darstellen. Außerdem darf mit steigender Komplexität der Maschinen auch die Schulung der Fahrer oder Bediener nicht außer Acht gelassen werden. Dies bezieht sich nicht nur auf die generelle Fähigkeit die Maschinen bedienen zu können, sondern insbesondere auch auf das Troubleshooting im Falle eines Ausfalls oder einer Störung der Technik. Noch konzentriert sich die Weiterentwicklung der Maschinen auf das Optimieren und Präzisieren der maschinellen Komponenten.

Systeme für die mobile Automation

Der Bereich der mobilen Automation von Landmaschinen, Kommunalfahrzeugen und Baumaschinen wurde, im Gegensatz zum PKW- oder LKW-Markt, noch vor einigen Jahren eher stiefmütterlich behandelt. Die voran genannten Zahlen und Trends zeigen jedoch, dass sich dies zukünftig ändern wird. Dazu beitragen wird im Landmaschinenbau die von der Europäischen Union gestellten gesetzlichen Bestimmungen an die Agrarwirtschaft. Im Bereich der Kommunalfahrzeuge und Baumaschinen geht es häufig darum, Hydraulikantriebe mit großen Kräften optimal zu steuern und zu regeln. Dafür sind in Zukunft aufeinander abgestimmte Automatisierungssysteme gefragt. Die stetig wachsende Zahl mechatronischer Einheiten in der mobilen Automation zeigt es mehr als deutlich. Immer komplexer werdende Technologien machen es erforderlich, dass einzelne Soft- und Hardwarekomponenten optimal aufeinander abgestimmt sind. Der Trend ist klar: Der Systemgedanke setzt sich auch im Bereich der mobilen Automation durch.

Bei den Systemanforderungen ist der Vergleich zu der industriellen Automation nur bedingt möglich. Aufgrund der herrschenden klimatischen Bedingungen gelten für die Steuerungshardware gesonderte Richtlinien. Zusätzlich wird eine robuste Gehäuseausführung, die Schutzart IP67 und ein Betriebstemperatur-Bereich von -30 bis +85 °C verlangt. Auch die Anforderungen an die Steuerungssoftware sind vielseitig und anspruchsvoll. Für landwirtschaftliche und Kommunalfahrzeuge bedeuten einen intelligente Traktionskontrolle mehr Fahrkomfort und mehr Ökonomie. Zur Optimierung des Saatgutes, Düngers und der Pflanzenschutzmittel sollen die Steuerungen in der Lage sein, über GPS praktisch auf den cm² genau die richtige Menge zu dosieren. Bei diesen Systemen stehen auch erhöhte Anforderungen an die Systemstabilität und an die Sicherheit im Vordergrund. Trotzdem ist auf dem Feld der mobilen Automation noch viel Platz für neue Entwicklungen. In der Vergangenheit wurde dies recht stiefmütterlich behandelt. Sei es beim Einsatz von Sensoren, der Kommunikation zwischen Bedien- und Endgeräten, der Steuerungs- und Informationstechnologie oder der Ausstattung des Cockpits einer mobilen Maschine. Es geht jedoch nicht immer nur um das reine Steigern von Leistung. Auch Bedienkomfort durch eine bessere Übersicht über die Anzeigegeräte, Ergonomie, Sicherheit und Umweltverträglichkeit stehen im Fokus.