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Mobile Maschinen 4/2018

Mobile Maschinen 4/2018

Autorin: Isabelle Ays,

Autorin: Isabelle Ays, Simon Becker und Prof. Dr. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugsystemtechnik FAST, Teilinstitut Mobile Arbeitsmaschinen, Karlsruher Institut für Technologie KIT AUS DER FORSCHUNG EINFLÜSSE DER BETRIEBSEFFIZIENZ AUF DIE CO 2 e-EMISSIONEN UND DIE ENTSTEHENDEN ÄNDERUNGEN MIT AUTOMATISIERTEN ARBEITSMASCHINEN Um die Treibhausgase (CO 2 e) im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen zu reduzieren müssen die Einflüsse identifiziert werden. Im folgenden Artikel wird der Einfluss „Betriebseffizienz“, welcher sich auf den Maschinenführer und den Maschinenzustand bei Warte- oder Stillstandzeiten aufteilen lässt, näher erläutert. Bei einer vollständigen Automatisierung der Arbeitsmaschine wird der Einflussteil „Maschinenführer“ stark reduziert bzw. kann entfallen. Anschließend werden die möglichen Technisierungsstufen einer Arbeitsmaschine dargestellt. Schließlich werden mögliche Änderungen durch eine vollautonome Baumaschine beschrieben. 24 Mobile Maschinen 2018/04 www.mobile-maschinen.info

Die vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen (CO 2 -Äquivalent bzw. CO 2 e) haben negative Folgen auf unsere Umwelt. Die weltweite Absicht zur Reduzierung der Treibhausgase wurde 1992 mit dem “United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC)” dargelegt. Durch das Kyoto Protokoll verpflichteten sich 1997 37 Länder und die Europäische Union die Treibhausgase um 5% zu reduzieren und den weltweiten Temperaturdurchschnitt im Vergleich zu 1990 um nicht mehr als 2 °C zu erhöhen. [1, 2, 3, 4] Dieses Ziel wurde im Dezember 2015 auf der Pariser Klimakonferenz (COP21) auf 1,5°C verschärft. Dabei wurde das erste universelle, rechtsverbindliche globale Klimaabkommen von 195 Ländern verabschiedet. [5] Auch mobile Arbeitsmaschinen leisten einen Beitrag zur Reduktion von Treibhausgasen. Bei mobilen Arbeitsmaschinen kann das Reduktionspotenzial von Treibhausgasquellen nach dem „4-pillar Approach“ in vier Kategorien aufgeteilt werden (siehe 1): Maschineneffizienz, Prozesseffizienz, Betriebseffizienz und alternative Energieträger [6]. Im Folgenden soll das Reduktionspotenzial „Betriebseffizienz“ näher erläutert werden. BETRIEBSEFFIZIENZ VON MOBILEN ARBEITSMASCHINEN Unter der Betriebseffizienz von mobilen Arbeitsmaschinen wird die Wirksamkeit der gegenseitigen Einflussnahme von Mensch und Maschine während der Einsatzzeit der Maschine verstanden. Hierzu lassen sich zwei Hauptgruppen ableiten: der Maschinenführer und der Maschinenzustand bei Stillstandzeiten. DER MASCHINENFÜHRER Der Fahrer einer mobilen Arbeitsmaschine beansprucht viele seiner Sinne um eine Arbeitsaufgabe zu erfüllen. Dabei ist sowohl die Geschwindigkeit und der Takt maßgebend, aber auch die Fähigkeit sich an neue Umgebungen und veränderte Arbeitsplätze anzupassen wie z. B. im Bausektor, bei der keine Baustelle identisch und nicht immer ideal ist. Somit muss der Fahrer sich an neue Arbeitsumgebungen anpassen und angepasste Entscheidungen treffen. Des Weiteren bildet der Fahrer mit der Maschine einen Regelkreis. Mit seinen Sinnen nimmt er den aktuellen Zustand der Maschine und des Arbeitsprozesses auf (Sehen, Hören, Fühlen). Die Beurteilung erfolgt im Gehirn des Bedieners anhand von erlernten und durch Erfahrung gewonnenen Kriterien. Daraus werden Aktionen generiert, die über die Gliedmaßen des Bedieners an die Maschine weitergegeben werden (Pedale, Joystick, …). Hieraus wird ersichtlich, dass große Teile der Regelstrecke vom Menschen abhängen und damit individuell sowie verschieden sind. Ein weiterer Aspekt ist die Tatsache, dass der Fahrer die Steuerung der Kinematik, beispielsweise den Arm eines Baggers, über Joystickbewegungen abstrahieren muss. Die Hauptgruppe „Maschinenführer“ bzw. „Fahrer“ beinhaltet alle Faktoren mit denen der Fahrer Einfluss auf die CO 2 e Emissionen hat. Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Einflüssen treten auf, so dass diese in drei Einflussgruppen zusammengefast werden können. Die erste Einflussgruppe besteht aus dem physiologischen und psychologischen Zustand des Fahrers. Die Leistung eines Menschen wird durch dessen Disposition (physiologische Leistungsbereitschaft), das heißt die Tagesrhythmik, das körperliche Befinden, die Ermüdung, usw. und dessen Motivation (psychologische Leistungsbereitschaft), wie z.B. die Stimmungslage, die Einstellung zur Arbeit, die soziale Umgebung, beeinflusst [7]. Zu dieser Einflussgruppe gehören ebenfalls die Eigenschaften und Grundfähigkeiten eines Menschen, wie etwa Anlage, Konstitution, Geschlecht, Alter, usw., welche die Leistungsfähigkeit mitdefinieren [7]. Eine weitere Einflussgruppe ist die Arbeitsplatz- und Arbeitsumweltgestaltung. Bei der Arbeitsumweltgestaltung werden die Umgebungseinflüsse, wie Klima, Lärm, Vibration, Schmutz, Chemikalien, usw. sowie das soziale Umfeld, wie z.B. Arbeitszeitregime, verstanden. Dabei ist zu beachten, dass der Effekt dieser Einflüsse variiert je nach dem, ob er naturwissenschaftlich, individuell bezogen oder kulturwissenschaftlich ermittelt wird. [7] Antriebssysteme für Industrieanwendungen JETZT KRAFTSTOFF SPAREN – CAT ® STUFE V MOTOREN Caterpillar Stufe V Dieselmotoren für die Industrie. Wir kümmern uns darum, dass Sie erfolgreich arbeiten können. • Stufe V Motoren von 8,8 kW bis 839 kW – mit dem geringsten Kraftstoffverbrauch ihrer Klasse • Individuelle Systemlösungen von der Planung bis zur Konstruktion – alles aus einer Hand • Weltweites Caterpillar Servicenetz für hohe Verfügbarkeit Ihrer Produkte zps.achim@zeppelin.com · zeppelin-powersystems.com

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