CMM - Center for Mobile Machinery

 

Thema

Zukünftig werden Bau- und Landmaschinen autonom agieren und miteinander vernetzt sein. Neue Softwarelösungen und Automatisierungsprozesse verändern die Interaktion zwischen Mensch und Maschine und führen zu einer optimalen Auslastung und gesteigerten Produktivität. Darüber hinaus reduzieren eine effiziente Antriebstechnik und eine flexibel konfigurierbare Bauweise die Kosten für den Nutzer und schonen die Umwelt. Dieses Zukunftsbild trägt den aktuellen Herausforderungen eines kontinuierlich zunehmenden Bedarfs an Nahrungsmitteln und der Bearbeitung und Bestellung der Felder, der fortschreitenden Urbanisierung und den damit verbundenen Baumaßnahmen sowie den immer strenger werdenden gesetzlichen Rahmenbedingungen hinsichtlich Umweltschutz und Arbeitsbelastung Rechnung. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, bedarf es einer ganzheitlichen Betrachtung und Optimierung aller an der Wertschöpfung beteiligten Akteure und Prozesse. Die kontinuierlich voranschreitende Digitalisierung und die Verschmelzung von realer und virtueller Welt in sogenannten cyber-physikalischen Systemen bieten hierzu enormes Potenzial, werden aber auch eine grundlegende Anpassung der gesamten Branche erfordern. 

Forschungsziele

as Ziel des Centers for Mobile Machinery ist es, die zukünftig erforderlichen Schlüsseltechnologien für mobile Arbeitsmaschinen zu entwickeln und ganzheitlich zu erproben. Das CMM fokussiert seine Forschungsaktivitäten dabei auf die folgenden Themenschwerpunkte:

Automatisierung und Maschinelles Lernen

In der industriellen Produktion werden derzeit Prozesse und Maschinen fortschreitend automatisiert, um die Produktivität zu steigern, eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen und die Sicherheit für den Menschen zu erhöhen. In der Bau- und Landmaschinenbranche ergeben sich aufgrund sich kontinuierlich verändernder, stark verschmutzter Umgebungen sowie vielfältiger Arbeitsaufgaben zusätzliche Anforderungen an die Automatisierungslösungen, die eine Übertragung bekannter Ansätze erschweren. Das CMM erforscht daher die Möglichkeiten zur Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen. Die Anwendungen reichen von der Teilautomatisierung von einzelnen Arbeitsaufgaben bis hin zu Szenarien mit selbstlernenden, autonomen Maschinen.

Quantitative Zuverlässigkeitsbewertung und Prädiktive Instandhaltung

Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit mobiler Arbeitsmaschinen sind wichtige Kenngrößen, welche die Planungssicherheit und Kosten von Prozessen direkt und maßgeblich beeinflussen. So kann beispielsweise durch den Einsatz eines prädiktiven Instandhaltungsmanagements die Verfügbarkeit und somit der wirtschaftliche Nutzen mobiler Arbeitsmaschinen deutlich gesteigert werden. Das CMM befasst sich daher mit der Entwicklung von Methoden zur quantitativen Beurteilung des Maschinenzustandes sowie zur modellbasierten Abschätzung der Restlebensdauer.

Disruptive Maschinenkonzepte

Um das Potenzial moderner Technologien zur Digitalisierung und Automatisierung bestmöglich zu nutzen, müssen konventionelle, durch die manuelle Bedienung geprägte Maschinenkonzepte hinterfragt werden. Das CMM erforscht daher disruptive Maschinenkonzepte, die sich maßgeblich an der effizienten Gestaltung des Bauprozesses orientieren und zugleich eine verbesserte Automatisierbarkeit bei geringem Sensorbedarf aufweisen.

Effiziente Antriebstechnik

Die CO2-Problematik sowie aktuelle und zukünftige Gesetzgebungen zur Reduktion der Treibhausgase erfordern moderne, effiziente und umweltverträgliche Antriebskonzepte. Um all diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden im CMM die Vorteile mechanischer, hydraulischer und elektrischer Antriebslösungen vereint und innovative Antriebstechnologien entwickelt. Hierzu zählen beispielsweise elektrische High-Speed-Antriebe sowie elektrisch- bzw. hydraulisch-leistungsverzweigte Getriebe. Durch die stetige Erforschung und Weiterentwicklung von Speicherkonzepten eröffnen sich außerdem neue Möglichkeiten zur Hybridisierung.

Digitale Transformation und Prozessmanagement

Um das wirtschaftliche Potenzial mobiler Arbeitsmaschinen vollständig auszuschöpfen, sind neben einer hohen Verfügbarkeit eine effiziente und flexible Planung des Maschineneinsatzes sowie aller dazu notwendigen Ressourcen und Akteure notwendig. Im CMM werden daher Möglichkeiten zur ganzheitlichen Prozessoptimierung durch digitale Datenerfassung erforscht und die Auswirkungen der digitalen Transformation und der Automatisierung auf die Bauprozesse untersucht.

Beteiligte Professuren

Fakultät für Bauingenieurwesen - Fakultät 3

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rainard Osebold
Lehrstuhl und Institut für Baubetrieb und Projektmanagement
IBP    

Fakultät für Maschinenwesen - Fakultät 4

Lehrstuhl und Institut für Regelungstechnik (IRT)
Institutsleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Abel
IRT

Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung (iMSE)
Institutsleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Georg Jacobs
iMSE

IMA & IfU Cybernetics Lab - Lehrstuhl für Informationsmanagement im Maschinenbau & Institut für Unternehmenskybernetik e.V.
Institutsleiter: Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Inform. Tobias Meisen
IMA & IfU Cybernetics Lab

Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS)
Institutsleiterin: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Katharina Schmitz
IFAS

Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA)
Institutsleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Pischinger
VKA

Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik - Fakultät 6

Lehrstuhl und Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA)
Institutsleiter: Univ.-Prof. Dr. ir. Dr. h. c. Rik W. De Doncker
ISEA

Lehrstuhl für Elektromagnetische Energiewandlung und Institut für Elektrische Maschinen (IEM)
Institutsleiter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. dr hab. Kay Hameyer
IEM

Lehrstuhl und Institut für Mensch-Maschine-Interaktion
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Roßmann 
Institute for Man-Machine Interaction
MMI

Assoziierte Institute

Forschungsinstitut für Rationalisierung e. V. (FIR)
Geschäftsführer: apl. Prof. Dr.-Ing. Volker Stich
FIR

    Vorhandene Infrastruktur

    Neben zahlreichen, an den Partnerinstituten vorhandenen Komponentenprüfständen wurde 2010 für die Aktivitäten im Schwerlastantriebscluster eigens ein Verspannungsprüfstand für schwere Antriebsstränge im iMSE-Testcenter in Betrieb genommen. Dieser Gesamtsystemprüfstand wird als hochvariabler Prüfstand für die Untersuchung von Systemen aus dem Schwerlastbereich, insb. von Bau- und Landmaschinen und Windenergieanlagen, genutzt.

    Projekte

    FutureSite – Center zur Entwicklung der Baustelle von morgen:

    • Entwicklung einer realitätsnahen Referenzbaustelle mit herstellerunabhängiger, modularer Kommunikationsarchitektur und -hardware sowie einer Prozessplattform zur Datenanalyse und Datenvisualisierung

    ProMaschinenDaten:

    • Verfügbarkeitssteigerung mobiler Arbeitsmaschinen durch Prognose des Maschinenzustandes auf Basis global verfügbarer Daten

    Grundlagen zur physikalischen Verlustmodellierung in mobilen Arbeitsmaschinen:

    • Aufbau einer modularen, multiphysikalischen Simulationsplattform zur praxisorientierten und entwicklungsbegleitenden Effizienzbewertung von Antriebsstrangkonzepten

    Workshops

    Jährlich werden Workshops gemeinsam mit Teilnehmern und Teilnehmerinnen aus der Industrie und den beteiligten Hochschulinstituten durchgeführt. Ziel der Workshops ist es zukünftige Forschungsfelder und Roadmaps gemeinsam zu entwickeln sowie den intensiven Wissens- und Erfahrungsaustausch zwischen Hochschule und Industrie zu gewährleisten.

    Ansprechperson

    Website

    w ww.mobile-machinery.de