SmartSite: Smarte autonome Baumaschinen, Baustellenumgebungen und Bauprozesssteuerung für den intelligenten Straßenbau

Beschreibung

Bei großen Infrastrukturprojekten entstehen Schäden durch die Beseitigung vermeidbarer Mängel in Höhe von 5% der Bausumme – die volkswirtschaftlichen Schäden (u.a. Staukosten) sind jedoch ungemein höher. Pro Jahr fallen 2,2 Mrd. Euro zusätzliche Instandsetzungsaufwände durch mangelnde Qualität im Straßenbau an. Die in SmartSite erreichten Ergebnisse helfen, diese Qualitätsmängel deutlich zu reduzieren und Folgekosten zu vermeiden. SmartSite folgte einem Design Science-Ansatz, der die beiden Schritte Entwicklung und Evaluation der Artefakte über ein in zwei Iterationen durchlaufenen Wasserfallmodells bewerkstelligte. Die Ergebnisse wurden auf den zwei Kerngebieten Logistikprozesssteuerung und Walzenautomation erzielt. In Evaluationsstudien wurde nachgewiesen, dass die entwickelten Steuerungsverfahren für die Asphaltlogistik zu einer homogeneren Ankunftstaktung des Materials, zu weniger Stillständen bei der Fertigung und zu weniger Änderungen in der Vortriebsgeschwindigkeit des Asphaltfertigers führen. Ferner wurde nachgewiesen, dass die Verfahren der Walzenautomation zu einer flächendeckend homogeneren Verdichtung des Asphalts führen. Dies wirkt erhöht die Qualität der gefertigten Straße. Die Ergebnisse tragen wesentlich zur Erreichung der Zielstellungen von SmartSite bei. Aus den realitätsnah entwickelten und evaluierten Ergebnissen ergaben sich hervorragende Anwendungsmöglichkeiten in der Baupraxis. Entsprechend wurden Maßnahmen des Wissenstransfers eingeleitet und weitere öffentlich geförderte sowie industriefinanzierte Projekte angestrebt.

Beteiligte Personen

• Prof. Dr. Stefan Kirn
• Dr. Marcus Müller
• M.Sc. Marvin Hubl
• M.Sc. Robin Künzel
• M.Sc. Johannes Merkert
• M.Sc. Sebastian Meyl

Beteiligte Einrichtungen

• Universität Hohenheim, Lehrstuhl Wirtschaftsinformatik 2
• Ammann Verdichtung GmbH (Hennef)
• ceapoint aec technologies GmbH (Essen)
• Drees & Sommer Infra Consult und Entwicklungsmanagement GmbH (Stuttgart; Koordinator)
• Ed. Züblin AG (Stuttgart)
• TOPCON Deutschland Positioning GmbH (Hamburg)

Förderer

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
  im Rahmen der Maßnahme "Autonomik für Industrie 4.0"

Publikationen im Rahmen des Projekts

• Premm, M., & Kirn, S. (2017). Autonomous agents in multiagent organizations. In Proceedings of the 9th International Conference on Agents and Artificial Intelligence (ICAART 2017) (pp. 121-128). Porto, Portugal. https://doi.org/10.5220/0006094901210128
• Kuenzel, R., Teizer, J., Mueller, M., & Blickle, A. (2016). SmartSite: intelligent and autonomous environments, machinery, and processes to realize smart road construction projects. Automation in Construction, 71, 21-33. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2016.03.012
• Müller, M., Hubl, M., Merkert, J., Kuenzel, R., Meyl, S., & Nill, W. (2016). Intelligent road pavement logistics. In Proceedings of the the Multikonferenz Wirtschaftsinformatik 2016 (MKWI 2016). Ilmenau, Germany.
• Müller-Hengstenberg, C. D., & Kirn, S. (2016). Rechtliche Risiken autonomer und vernetzter Systeme: Eine Herausforderung. De Gruyter Oldenbourg. https://doi.org/10.1515/9783110431445
• Blickle, A., Karstedt, H., Paulitsch, A., Teizer, J., & Müller, M. (2015). SmartSite: Smarte Technologien für den intelligenten Straßenbau. Bauingenieur, VDI-Bautechnik Jahresausgabe 2015/2016, 108-111.
• Hämmerle, F., Nickel, P., Doering, M., Merkert, J., Müller, M., Rates Crippa, M., & Mannweiler, C. (2015). Evaluation of context management architectures: the case of context framework and context broker. In Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT 2015) (pp. 1870-1875). Sevilla, Spain. https://doi.org/10.1109/ICIT.2015.7125369
• Hubl, M., Mueller, M., & Merkert, J. (2015). Coordination of just-in-time deliveries with multi-attribute auctions. In Proceedings of the 12th International Conference on Wirtschaftsinformatik (WI 2015) (pp. 91-105). Osnabrück, Germany.
• Kirn, S., & Müller-Hengstenberg, C. D. (2015). Technische und rechtliche Betrachtungen zur Autonomie kooperativ-intelligenter Softwareagenten. KI – Künstliche Intelligenz, 29(1), 59-74. https://doi.org/10.1007/s13218-014-0334-z
• Kuenzel, R., Mueller, M., Teizer, J., & Blickle, A. (2015). SmartSite: intelligent and autonomous environments, machinery, and processes to realize smart road construction projects. In Proceedings of the 32nd International Symposium on Automation and Robotics in Construction and Mining (ISARC 2015). Oulu, Finnland.
• Merkert, J., Mueller, M., & Hubl, M. (2015). A survey of the application of machine learning in decision support systems. In Proceedings of the 23rd European Conference on Information Systems (ECIS 2015). Utrecht, The Netherlands.
• Müller, M. (2015). Reducing hazards in multiagent task delegation. In Proceedings of the 12th International Conference on Wirtschaftsinformatik (WI 2015) (pp. 1679-1693). Osnabrück, Germany.
• Hubl, M. (2014). Multiagent coordination to improve just in sequence capabilities for multi-tiered supply chains. In Proceedings Informatikttage 2014 (pp. 237-240). Potsdam, Germany.
• Kirn, S., & Müller-Hengstenberg, C. D. (2014). Intelligente (Software-)Agenten: Eine neue Herausforderung unseres Rechtssystems – Rechtliche Konsequenzen der „Verselbstständigung“ technischer Systeme. MMR – MultiMedia und Recht, 17(5), 307-313.
• Kirn, S., & Müller-Hengstenberg, C. D. (2014). Intelligente (Software-)Agenten: Von der Automatisierung zur Autonomie? – Verselbstständigung technischer Systeme. MMR – MultiMedia und Recht, 17(4), 225-232.
• Mueller, M., Merkert, J., & Hubl, M. (2014). A multi-agent system architecture for on-site road construction logistics management. In Proceedings of the International Conference on Intelligent Agents, Web Technologies and Internet Commerce (IAWTIC 2014).