merken
PLUS Dresden

Die erste 5G-Baustelle Deutschlands in Dresden

In Dresden wird jetzt live getestet, wie die Baustelle der Zukunft funktioniert. Pionierarbeit für den Bau.

Kommunikation ist auf der Baustelle der Zukunft alles. Baumaschinen und Menschen, Menschen und Computer tauschen permanent Informationen aus.
Kommunikation ist auf der Baustelle der Zukunft alles. Baumaschinen und Menschen, Menschen und Computer tauschen permanent Informationen aus. © Oliver Koch/TU Dresden

Die riesige Schaufel des Radladers gräbt sich ins Erdreich. Es rumpelt, es knarzt. Dann taucht das Grabgerät wieder auf, einige Erdklumpen fallen rechts und links von seiner Schaufel herunter. Hat er etwa zu viel geladen? Nein, sagt das Computerhirn der Baustelle. Sonst hätte es sofort Alarm geschlagen. Auch dieses Fahrzeug hat es genau im Blick. Wie alles hier. Es ist die Baustelle der Zukunft. Alles und jeder ist vernetzt. Mensch und Maschine, Maschine und Maschine. Wissenschaftler der TU Dresden entwickeln nun gemeinsam mit mehr als 20 Partnern die Technologie, die für genau dieses Zukunftsszenario notwendig ist. Es geht um neue Technik für die Maschinen und um schnelle Kommunikation auf der digitalen Baustelle. Dafür notwendig ist eine superschnelle Datenübertragung. Möglich machen soll das der neue Mobilfunkstandard 5G, an dem in Dresden schon seit längerem geforscht wird. In den kommenden drei Jahren soll all das ausprobiert werden: auf der ersten 5G-Testbaustelle Deutschlands.

Baggerfahrer sind die Helden für kleine Kinder. Wie sie die große Maschine steuern, wie sie damit riesige Erdmassen bewegen. Doch das Führerhaus des Fahrzeugs könnte künftig leer bleiben. Dann nämlich, wenn die Baumaschine auch ganz ohne Mensch am Hebel loslegen kann. Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts steht die Weiterentwicklung bisheriger Fahrzeuge. Die sollen ihre Aufgaben automatisiert oder zumindest teilautomatisiert ausführen. Die Wissenschaftler konzentrieren sich vor allem auf Erdbewegungsmaschinen wie eben hydraulische Bagger. „Die große Herausforderung besteht für uns darin, manuell steuerbare Baumaschinen geschickt durch zusätzliche elektronische Ansteuerungen zu erweitern“, erklärt es Jürgen Weber, Professor für Fluidtronik und Direktor des Institutes für Mechatronischen Maschinenbau an der TU Dresden.

Anzeige
Ferientipps für Sachsen
Ferientipps für Sachsen

Da ist sie, die schönste Zeit des Jahres - die Sommerferien! Wir haben die Freizeittipps für Familienausflüge in Sachsen und Umgebung.

An dem Verbundprojekt sind neben ihm auch andere TU-Wissenschaftler beteiligt: die Stiftungsprofessur für Baumaschinen von Frank Will, der Vodafone Chair für Mobile Nachrichtensysteme von Gerhard Fettweis und der Telekom Chair für Kommunikationsnetze von Frank Fitzek. Zu den Partnern gehören außerdem der Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik von der TU München und 20 Firmen. Das Bundesforschungsministerium unterstützt das Vorhaben mit 4,8 Millionen Euro. Insgesamt kostet es rund neun Millionen Euro.

Die neuen Ideen könnten ein Problem der Baubranche lösen. Für sie entwickelt sich der Mangel an Fachkräften immer mehr zum Geschäftsrisiko. Zwar ist die Auftragslage gut, doch es fehlen die Menschen auf der Baustelle. In einer Umfrage des Deutschen Industrie- und Handelskammertages Anfang 2010 sahen 21 Prozent der Unternehmen des Baugewerbes diese Situation als größtes Risiko für die eigene wirtschaftliche Entwicklung. Anfang 2018 waren es bereits 79 Prozent. Eine andere Zahl macht das Problem noch deutlicher. Nach Berechnungen des Kompetenzzentrums Fachkräftesicherung waren im Juni 2018 fast 70 000 offene Stellen für qualifizierte Fachkräfte in Bauberufen bei der Bundesagentur für Arbeit gemeldet. So viele wie nie zuvor.

Bis Bagger, Radlader und Ladekran jedoch irgendwann einmal vollkommen selbstständig ihre Arbeit verrichten, ist noch viel Entwicklungsarbeit notwendig. Bis dahin soll die Arbeit auf der Baustelle aber schon einmal deutlich einfacher werden. Ein erster Schritt sind digitale Assistenzsysteme. Eine spezielle Datenbrille zeigt dem Baggerfahrer zum Beispiel durch eingeblendete Zusatzinformationen in seinem Sichtfeld, wo im Boden zum Beispiel Wasserrohre oder Kabel liegen, die er mit seiner Maschine nicht erwischen darf. Intelligente Steuerkonsolen könnten dem Radladerfahrer helfen. Sie navigieren ihn zum richtigen Erdhaufen und zeigen ihm an, wie viel Material er dort aufladen soll.

Spezielle Sensoren werden später dafür sorgen, dass der Radlader nicht zu viel auf seine große Schaufel lädt. Ein Computerhirn im Hintergrund passt genau auf.
Spezielle Sensoren werden später dafür sorgen, dass der Radlader nicht zu viel auf seine große Schaufel lädt. Ein Computerhirn im Hintergrund passt genau auf. © Oliver Koch/TU Dresden

Für all das ist ein Baustellen-Superhirn notwendig. Die Wissenschaftler planen eine sogenannte Cloud für die Baustelle. Einen Ort, an dem alle Daten zusammenlaufen, sodass sich die Prozesse zum einen digital abbilden lassen und zum anderen weitere Schritte mit Computerunterstützung geplant werden können. Die digitale Baustellenlogistik weiß so ganz genau, welches Material oder Werkzeug an welchem Ort ist und zu welcher Zeit es wo gebraucht wird. „Ein komplett vernetzter Radlader sendet live das Gewicht seines Schaufelinhaltes an diese Baustellencloud“, sagt Weber. „Die digitale Baustelle überwacht den Ladeprozess und warnt den Maschinenführer rechtzeitig, bevor die erlaubte Achslast des Lasters überschritten wird.“ Die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine, Maschinen untereinander sowie der Maschinen mit der Cloud funktioniert allerdings nur mit einer umfangreichen Vernetzung und kabellosen Kommunikation. Daher entwickeln die Dresdner Ingenieure zusätzlich zur Baustellencloud auch ein sogenanntes Connectivity-Modul.

Die Cloud übernimmt rechenintensive Prozesse und die Datenverwaltung, während das Connectivity-Modul dafür sorgt, dass die Planungsdaten zur Maschine gelangen. Dafür ist 5G notwendig. „Eine schnelle, stabile und kabellose Datenübertragung ist die Grundvoraussetzung für die digitalisierte Baustelle“, erklärt der Projektkoordinator. Erst die leistungsstarke Drahtlos-Technologie 5G ermögliche diese Echtzeitkommunikation, ohne Verzögerungen bei der Datenübertragung. DieBaustelle der Zukunft wird sich auch optisch verändern. „In den Baustellencontainern, in denen heute vor allem Fachkräfte arbeiten und wohnen, werden in Zukunft Serverfarmen Einzug halten“, sagt Weber. Viel Computertechnik wird notwendig sein, um alles zum Laufen zu bringen. Wie das alles unter realen Bedingungen funktionieren kann, wollen die Dresdner genau wissen. Die neuen Vernetzungsmöglichkeiten und Automatisierungsfunktionen sollen deshalb in den kommenden drei Jahren auf einer eigens für das Verbundprojekt angelegten Testbaustelle erprobt werden. Das Szenario orientiert sich dabei an Aufgaben, die im Tiefbau notwendig sind. Das wurde in Deutschland so noch nie ausprobiert. Das Projekt hat Pilotcharakter. Erstmals wird der komplette Kommunikationsweg erforscht – von der Bau- und Prozessplanung über die Baustellenlogistik bis hin zur Maschine.

Die Baustelle der Zukunft hätte womöglich noch weitere Vorteile. Wenn alle Daten rund um das Geschehen erfasst werden, fallen auch Fehler schneller auf. Eine hohe Qualität im Bauen wird möglich. Auch zeitliche Verzögerungen, die zum Beispiel auch dadurch entstehen, dass notwendiges Material nicht schnell genug nachbestellt wird, könnten umgangen werden. Das virtuelle Gehirn der Baustelle merkt schnell genug, wann wo etwas fehlt. Das Bauen wird einfacher. Dann wird sich die riesige Schaufel des Radladers tief ins Erdreich graben. Es rumpelt, es knarzt. Und niemand sitzt mehr im Fahrereus.

Mehr zum Thema Dresden