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Mobile Maschinen 2/2017

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HANNOVER MESSE I SPECIAL

HANNOVER MESSE I SPECIAL Off-Highway unterwegs ins Internet der Dinge Halle 5, Stand B36 Digital angesteuerte Mobilhydraulik macht Arbeitsmaschinen fit für IoT Software wird immer wichtiger. Das gilt auch für die Steuerungen tonnenschwerer mobiler Arbeitsmaschinen. Während die erste Elektronifizierungswelle der Mobilhydraulik vor allem auf niedrigeren Kraftstoffverbrauch und die Automatisierung komplexer Abläufe zielte, geht es jetzt in einer zweiten Welle um die Vernetzung von Bau- und Landwirtschaftsfahrzeugen mit dem Internet der Dinge (IoT). Der Fahrer der Baumaschine startet zu Schichtbeginn den Bagger. Der loggt sich in das Netzwerk ein und lädt automatisch Einsatzorte und Details zu den anstehenden Arbeiten. Ein Software-Update stellt den Motor optimal auf die zu erwartenden Temperaturen ein. Zusätzlich meldet der Bagger per Email an den Schichtführer, dass ein bestimmtes Bauteil in 100 Autor: Dr. Alexander Flaig, Entwicklungsleitung Mobilelektronik und Systeme, Bosch Rexroth AG Betriebsstunden einen kritischen Zustand erreichen wird und vorausschauend ausgewechselt werden sollte. Das ist zum großen Teil noch Zukunftsvision – allerdings keine ferne. In vielen Anwendungsfällen stehen diese Funktionen unmittelbar vor der Umsetzung. Dafür spricht, dass die Fahr- und Arbeitshydraulik immer häufiger bereits über digitale Steuergeräte und Software geregelt wird. Sie kommunizieren bereits über CAN-Bus mit der Motorsteuerung. Da ist der Sprung in das Internet der Dinge nur noch eine Frage einer eigenen IP-Adresse und eines Routers. Die Daten-Cloud verhindert Ausfälle im Feld Der erste Schritt, die Kommunikation von Motor- und Hydrauliksteuerungen ist bei High-end Off-Highway-Fahrzeugen flächendeckend vollzogen. Zunehmend trifft das auch auf das mittlere und teilweise sogar schon für das untere Marktsegment zu. Der nächste logische Schritt ist der Datenaustausch mit übergeordneten Systemen. Aktuell investieren bereits die internationalen Schwergewichte auf der Herstellerseite ebenso wie große Flottenbetreiber massiv in die Vernetzung ihrer mobilen Arbeitsmaschinen mit dem Internet der Dinge. Unter den zahllosen denkbaren Möglichkeiten kristallisiert sich als ein früher Anwendungsfall die vorausschauende Wartung ab. Ausfälle im Feld verursachen bei den Betreibern enorme Kosten. Gerade in abgelegenen Gebieten kann es Stunden oder Tage dauern, bis Mechaniker oder ein Ersatzfahrzeug zur Stelle sind. Die Verfügbarkeit kann durch intelligente Vernetzung an dieser Stelle gesteigert werden. Und das geht so: die Sensorik des hydraulischen Systems erfasst 28 Mobile Maschinen 2/2017

SPECIAL I HANNOVER MESSE Daten zu Druck, Temperatur oder Vibration. Die Steuergeräte erfassen diese und senden sie drahtlos an eine übergeordnete Instanz. Das kann ein privater Server des Betreibers oder des Herstellers sein oder beispielsweise die markenneutrale Bosch IoT-Cloud. Die Idee: Dort erkennen Software-Algorithmen sich anbahnenden Verschleiß, bevor er zu einem Ausfall führt und stoßen vorausschauend entsprechende Wartungsmaßnahmen an. Rexroth nutzt bei der Entwicklung solcher Algorithmen das Wissen über die eigenen Hydraulikprodukte und Getriebe. Im Ergebnis kommt es zu weniger Ausfällen im Feld. Die Wartungskosten werden reduziert, weil nur die Teile und Medien ausgetauscht werden, die tatsächlich verschlissen sind. Die Möglichkeiten gehen aber noch wesentlich weiter. So ist die universell einsetzbare Bedieneinheit für mobile Arbeitsmaschinen, BODAS DI4, explizit auf vernetzte Anwendungen optimiert. Sie eröffnet als frei programmierbares Gerät umfangreiche Möglichkeiten der individuellen Visualisierung und Funktionszuweisungen. Darüber BODAS System für die elektronische Steuerung von mobilen Arbeitsmaschinen Baukasten für mehr Energieeffizienz Die Elektronifizierung der Arbeits- und Fahrhydraulik hat in den vergangenen 15 Jahren enorme Fortschritte gemacht. Neben dem eigentlichen Verbrennungs motor bilden die Fahr- und Arbeitshydraulik die leistungsbestimmenden Baugruppen. Keine andere Technologie ist derart kompakt, bietet eine so hohe Kraftdichte und Robustheit. Durch die Verbindung mit digitalen Regelungen ist sie darüber hinaus energieeffizient und automatisierbar. Bosch Rexroth nutzt hierbei als Technologieführer massiv Synergien, indem die Mobilhydraulik-Spezialisten sehr eng mit den Entwicklern und Programmierern für die Motorelektronik von Bosch zusammen arbeiten. Die voranschreitenden Emissionsvorschriften zwangen die Hersteller zum Downsizing. Kleinere, meist mit Turboladern aufgeladene Motoren kommen zum Einsatz. Zudem wird das maximale Drehmoment in niedrigere Drehzahlbereich verlagert. Das wiederum hat Auswirkungen auf die Hydraulik, denn sie muss nun mit weniger Eingangsenergie mindestens die gleiche Arbeitsleistung wie vorher erbringen. Die Lösung ist ein Datenaustausch zwischen den Steuergeräten für den Motor und die Hydraulik, verstellbare Pumpen und ein intelligentes, auf den Motor angepasstes Leistungsmanagement. Bei der Vielzahl verschiedener mobiler Arbeitsmaschinen gibt es jedoch keine Universallösung. Vielmehr hat Bosch einen ganzen Baukasten an Mobilelektronik, Software, Bediengeräten und elektrohydraulischen Komponenten entwickelt und konfiguriert daraus skalierbare Systemlösungen. Die oftmals bereits vordefinierten Funktionalitäten müssen die Fahrzeughersteller lediglich parametrieren. Aufwändiges Programmieren entfällt. Falls dennoch individuelle Funktionen benötigt werden, bietet Rexroths offene Softwarearchitektur MASAR alle Freiheiten, diese zu ergänzen. Auch die digital angesteuerte Arbeitshydraulik leistet einen wichtigen Beitrag zum Kraftstoffsparen, da sie beispielsweise durch verstellbare Pumpen und intelligente Regler die Arbeitsleistung von der Motordrehzahl entkoppelt. Darüber hinaus ermöglicht Elektrohydraulik die Automatisierung bislang per Hand ausgeführter Manöver und Arbeitsabläufe. Die elektrohydraulische Hubregelung beispielsweise ist seit vielen Jahren Standard bei Traktoren. Ähnlich wie bei den PKWs ist absehbar, dass Assistenzsysteme die Bediener von Routinetätigkeiten entlasten und vor Gefahren schützen. Auch hier arbeiteten die Entwicklungsabteilungen von Rexroth und Bosch eng zusammen, um normgerecht sichere Funktionen zur Verfügung zu stellen und damit den Engineeringaufwand der Hersteller zu verringern. hinaus vereinfacht es die Inbetriebnahme und den Service: Ohne externes Diagnosegerät greifen berechtigte Wartungstechniker oder Bediener auch außerhalb von Werkstätten über das Display als Master auf in der Maschine integrierten BODAS-Steuergeräte für die Arbeits- und Fahrhydraulik von Rexroth zu. Das Display liest aktive und gespeicherte Fehler aus und beschleunigt damit die Diagnose. Über die integrierte USB-Schnittstelle lädt der Servicetechniker neue Parameter für die BODAS-Controller ein oder überträgt durch „Flashen“ neue Ablaufprogramme – die er beispielsweise vorher aus der Cloud heruntergeladen hat. Verfügbarkeit und Produktivität steigern Die elektronifizierte Mobilhydraulik ist Grundvoraussetzung für niedrigeren Kraftstoffverbrauch und geringere Abgasemissionen ebenso wie für die Verlagerung von Funktionen in die Software. Das wiederum ermöglicht Assistenzsysteme, die Bediener von Routineaufgaben entlasten und vor Gefahren schützen. Skalierbare und vor allem offene Hard- und Softwarearchitekturen ermöglichen die kostengünstige und trotzdem bedarfsgerechte Umsetzung. In Zukunft wird es einen nahtlosen Informationsaustausch vom Steuergerät der Mobilelektronik in die Daten-Cloud und zurückgeben. Das wird die Verfügbarkeit und Produktivität noch einmal deutlich steigern. Zusätzlich können auch völlig neue Geschäftsmodelle rund um die Datennutzung entstehen. Kurz gesagt: Off-Highway ist die Software los. www.boschrexroth.de Mobile Maschinen 2/2017 29