Wie entwickelt sich der Rohstoff-Abbau? Eine Antwort darauf lieferten früher die klassischen terrestrischen Vermessungen. Doch inzwischen etablieren sich Drohnenflüge als Instrument, Lagerstätten zu dokumentieren und den Abbaufortschritt sowie zukünftige Halden bei Gewinnungsbetrieben zu erfassen. Dabei wird eine Flut von Daten generiert. Hier setzt der Baumaschinenhersteller Caterpillar an, indem er Drohnenflüge zur Datenanalyse in Verbindung mit Baumaschineneinsätzen nutzt. Mittels cloudbasierter Algorithmen können Daten ausgewertet und verwaltet werden, um die Produktivität zu steigern und den Abbau von Rohstoffen effizienter zu managen.
Einen ersten Eindruck, was hier möglich ist, vermittelte Caterpillar gemeinsam mit Redbird auf der bauma vor einem Jahr. Auf der Leitmesse für neue Baumaschinentechnologie wurde vorgestellt, wie die von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV, Unmanned Aerial Vehicles) gesammelten Luftbilder-Daten ausgewertet werden können. Dort wurden auch Vertreter des Arbeitskreises Gewinnung und mechanische Verfahrenstechnik vom Bundesverband der Deutschen Kalkindustrie aufmerksam. „In jedem Steinbruch gibt es Potenzial, den Betrieb zu optimieren und Kosten zu senken. Denn das Produkt darf nicht teurer werden“, so Herbert Alkofer, Werksleiter beim Kalkwerk Saal an der Donau und Mitglied des Arbeitskreises. Dieser traf sich bei den Kalkwerken H. Oetelshofen in Wuppertal und widmet sich in seiner turnusmäßigen Sitzung der Vermessung im Tagebau. „Uns interessiert, mit welcher Technik sich der Tagebau Kosten und Zeit optimiert erfassen lässt, wenn er sich kubisch verändert“, so Dr. Holger Drescher, Bereichsleiter Technik und Umwelt bei Schaefer Kalk in Diez sowie Vorsitzender des Arbeitskreises.
Diesem stellte Zeppelin eine Lösung vor, die der Partner Caterpillar zusammen mit dem französischen Start-up-Unternehmen Redbird auf den Markt brachte. Redbird hat sich auf die Analyse von Luftbilddaten durch zivile Drohnen konzentriert und wurde von Airware übernommen – an dem Start-up ist Caterpillar beteiligt. Entwickelt wurde eine Plattform, mit dessen Hilfe Daten von Drohnen bearbeitet, visualisiert und verwaltet werden können – angepasst an die Anforderungen im Tagebau. Dafür ist keine spezifische Software nötig, sondern es reicht ein Internetzugang und ein Login samt Passwort für den Zugriff auf eine Google-Map ähnliche Schnittstelle. „Eine Drohnenbefliegung können viele Anbieter übernehmen. Der Ansatz von Caterpillar liegt darauf, eine benutzerfreundliche Plattform samt automatischer Auswertung der bei einem Drohnenflug generierten Bilder zu bieten, damit Anwender, sprich Betreiber von Steinbrüchen, einen Überblick über den Abbau erhalten und auf Basis der Datenanalyse Entscheidungen treffen können, um die Produktivität im Betrieb zu verbessern. Darum werden die relevanten Informationen einfach visualisiert und Berichte über die Produktion generiert, die zur Auswertung dienen“, macht Bernhard Tabert deutlich. Beim deutschen Caterpillar Händler Zeppelin ist er für das Flottenmanagement zuständig und klärt Anwender, wie den Arbeitskreis, über die Vorteile der Technologie auf. Um näher in die Materie einzusteigen, ging er darum auf die Anwendung in allen Details ein. Ausgangsbasis sind Referenzpunkte einer Lagerstätte, die mithilfe eines Drohnenflugs aufgezeichnet werden. Zusammen mit den Befliegungsdaten erfasst Redbird das Abbaugebiet, das digitalisiert wird, exportiert die Daten und stellt sie auf die Cloud.
Der Anwender bekommt eine Karte in 2D, in die er sich hineinzoomen kann und die ihm einen oder verschiedene Standorte anzeigt, die er per Klick auswählen kann. Dargestellt werden Orthografien in hoher Auflösung, die als 3D-Modelle verfügbar sind und durch die er leicht navigieren kann. Erhältlich ist ein digitales Oberflächenmodell (Digital Surface Model, DSM) samt Neigungskarte, welche Haufwerke samt Volumina sowie Materialtypen anzeigt. Definieren lassen sich darin die Grenzen eines Abbaugebiets sowie aktive Halden und Flächen, die stillgelegt sind. Darum lassen sich geschlossene Polygone ziehen, um etwa Volumenberechnungen zu machen. Im Browser lassen sich Entfernungen sowie Höhenprofile ermitteln. Anhand der 2D-Ansichten lassen sich verschiedene Zeitfenster und die Fortschritte des Abbaus gegenüberstellen. Geplante oder bereits erfolgte Bohrungen und Sprengungen lassen sich eintragen und können kommentiert werden. Eingeblendet werden können Sicherheitsbereiche, wie Wandhöhen oder Sohlen. Das System erkennt die Bruchkanten. Außerdem können Wege, samt Breite, Kurvenradien und Steigungen festgelegt werden. „Übertragen werden zum Beispiel Freisteine als Wegbegrenzung, die das System automatisch aufgrund der Algorithmen erkennt. Dazu muss nicht jeder Punkt mittels CAD vermessen werden“, so Tabert. Aus all den Daten lassen sich Analysen erstellen und Berichte extrahieren – Karten über die Lagerstätte können als pdf oder als Excel- Tabelle erfasst werden.
Integriert werden können Baumaschinendaten, die über Product Link gesendet werden. „Das kann bislang noch kein Baumaschinenhersteller in Verbindung mit der Analyse von Drohnenbefliegung bieten“, betont der Produktmanager. Derzeit sind rund 13 000 Cat Baumaschinen mit einer Telematikbox ausgerüstet und mit dem Flottenmanagement von Caterpillar ausgestattet. Product Link, serienmäßig eingebaut in fast allen Cat Geräten, ist auch für Baumaschinen und Fahrzeuge anderer Hersteller verfügbar, berichtet Bernhard Tabert. Darüber betrachtet werden können Betriebsstunden von Baumaschinen, deren Einsatzort sowie Leerlaufzeiten und der Kraftstoffverbrauch. Damit können Werks- oder Produktionsleiter den Abbau effizienter planen sowie Maschinen effizienter einsetzen. Schließlich lässt sich so kontrollieren, ob produktiv gearbeitet wird, und Baumaschinen die geringsten Kosten pro geförderte Tonne erzielen. Weil die Beschaffenheit der Fahrwege einen nicht unerheblichen Einfluss auf den Spritverbrauch der Baumaschinen hat, lässt sich etwa der Wegebau samt Förderstrecke über Drohnendaten erfassen und auswerten, um diesen dann letztlich immer wieder zu verbessern. Darüber hinaus lassen sich Leerlaufzeiten darstellen, die über GPS-Bewegung sowie Motor- und dessen Drehzahl erfasst und farblich angezeigt werden. „Die Daten liefern eine aussagekräftige Gesprächsgrundlage. Sofern die Ursache nicht produktionsbedingt ist, weil etwa der Brecher gerade steht, muss man mit den Fahrern besprechen, was sie tun müssen, um dies zu vermeiden. Vielen ist gar nicht bewusst, wie sich ihr Verhalten auf den Spritverbrauch auswirkt. Dabei können schon kleinste Verhaltensänderungen viel ausrichten. Dazu zählt etwa das Warmlaufen der Baumaschine am Morgen, wenn der Fahrer noch mal einen Kaffee trinkt, oder weil das Arbeitsgerät wegen der Klimaanlage oder Heizung nicht ausgeschaltet wird. All das kann mithilfe von Drohnen aufgedeckt und hoffentlich dann auch abgestellt werden“, meint Tabert.
Mai/Juni 2017