Intelligente Nutzfahrzeuge und verlässliche Nutzfahrzeugverbünde - Commercial Vehicle Cluster
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Intelligente
Nutzfahrzeuge
und verlässliche
Nutzfahrzeugverbünde
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Nutzfahrzeug-
Roadmap 2030
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Eine Initiative des Commercial Vehicle Clusters Südwest
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Intelligente Nutzfahr-
zeuge und verlässliche
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Nutzfahrzeugverbünde
Nutzfahrzeug-Roadmap 2030
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Intelligente
Nutzfahrzeuge und
verlässliche
Nutzfahrzeugverbünde
Nutzfahrzeug-Roadmap 2030
Eine Initiative des
Commercial Vehicle Clusters Südwest
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20
Herausgeber
Commercial Vehicle Cluster–
Nutzfahrzeug GmbH
Europaallee 3–5
67657 Kaiserslautern
Redaktion
Dr. Barbara Jörg
Commercial Vehicle Cluster–
Nutzfahrzeug GmbH
Europaallee 3-5
67657 Kaiserslautern
Ralf Kalmar, Eva Blum
Fraunhofer-Institut
30
für Experimentelles Software Engineering IESE
Fraunhofer-Platz 1
67663 Kaiserslautern
Gestaltung
zimmer. büro für ehrliche werbung
Druck
Farbraum Druckproduktion GmbH
Bildnachweis
Bundesverband Lohnunternehmen e.V.:
S. 43 links – Continental: Titelseite, S. 11, S.
17 rechts – Daimler AG: S. 16 links, S. 19, S.
21 Mitte, S. 27, S. 32, S. 42, S. 43 rechts, S.
72, S. 87 – John Deere GmbH & Co. KG: S.
17 Mitte, S. 20 links, S. 25, S. 34, S. 44, S. 61,
S. 66 – Terex Cranes Germany GmbH: S. 41,
S. 43 Mitte, S. 52, S. 83 – Volvo Construction
Equipment Germany GmbH: S. 16 rechts, S. 20
rechts, S. 21 links und rechts, S. 38
Kaiserslautern, September 2014
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Autoren-Kernteam Reviewer
Prof. Dr. Karsten Berns, TU Kaiserslautern Dr. Christian Ballarin, Daimler Fleetboard GmbH
Dr. Barbara Jörg, CVC Südwest GmbH Dr. Wolfgang Burget, Liebherr EMtec
Ralf Kalmar, Fraunhofer IESE Prof. Dr.-Ing. Lutz Eckstein, Institut für
Prof. Dr.-Ing. Peter Liggesmeyer, Kraftfahrzeuge Aachen (ika)
Fraunhofer IESE, TU Kaiserslautern Dr.-Ing. Ulrich Eichhorn, Verband der
und Gesellschaft für Informatik e.V. Automobilindustrie e. V. (VDA)
Prof. Dr. Steven Liu, TU Kaiserslautern Dr. Reno Filla, Volvo Construction Equipment AB
Martin Traub, itk Engineering AG Dr. Christoph Göttlicher, Terex Cranes
Dr. Günter Uhl, DBK David+Baader GmbH Germany GmbH
Dr. Hans-Peter Grothaus, CLAAS Selbst-
Weitere Autoren und Fachexperten fahrende Erntemaschinen GmbH
Dr. Martin Becker, Fraunhofer IESE Sebastian Gundermann, Roland Berger
Dr. Ansgar Bernardi, Deutsches Strategy Consultants GmbH
Forschungszentrum für Künstliche Rainer Hofmann, AGCO GmbH
Intelligenz, DFKI GmbH Markus Kirschbaum, Daimler AG
Axel Beckmann, Terex Cranes Germany GmbH Dr. Michael Kokes, Hochschule Heilbronn
Frank Bollenbach, Continental Automotive GmbH Thomas Markovic, Daimler AG
Dr. Michael Burger, Fraunhofer ITWM Volkhart Meyder, Grammer AG
Simon Eggert, Universität Koblenz-Landau Prof. Dr. Gregor Sandhaus, FOM Hochschule
Michael Eisenbarth, Fraunhofer IESE Dr. Eric Sax, Daimler Buses
Martin Frank, Volvo Construction Equipment Prof. Dr.-Ing. Christian Schindler,
Prof. Dr.-Ing. Thomas Herlitzius, TU Dresden TU Kaiserslautern
Benjamin Knopp, Universität Koblenz-Landau Arno Semmelroth, Continental Automotive
Heinz Kolz, Ministerium für Wirtschaft, GmbH
Klimaschutz, Energie und Landesplanung Dr. Joachim Sobotzik, John Deere
Rheinland Pfalz Dr.-Ing. Hans Welfers, MAN Truck & Bus AG
Dr. Thomas Kuhn, Fraunhofer IESE
Tim Nagel, TU Kaiserslautern
Nureddin Bennett, TU Kaiserslautern
Georg Pins, Stadt Mannheim
Dr. Klaus Schernewsky, BLU Bundesverband
Lohnunternehmen e.V.
Dr. Nicole Stephan, TU Kaiserslautern
Marco Wagner, Universität Koblenz-Landau
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Inhaltsverzeichnis
1 Zusammenfassung ................................................................ 11
2 Einleitung ................................................................................ 15
2.1 Ziele dieses Dokuments ........................................................... 16
2.2 Anwendungskontext ................................................................ 17
2.3 Vorgehensweise ..................................................................... 17
2.4 Fortschreibung der Nutzfahrzeug-Roadmap ................................ 18
3 Anforderungen aus Gesellschaft und Markt ................ 19
3.1 Charakterisierung der Branche ................................................. 20
3.2 Änderungen in Markt und Gesellschaft ....................................... 22
3.3 Partnerschaften in Forschung und Entwicklung ........................... 23
4 Zukünftige Anwendungszenarien .................................... 25
4.1 Lastkraftwagen ........................................................................ 27
4.1.1 Szenario »Ressourcenoptimierter Überlandverkehr« ..................... 27
4.1.2 Szenario »Dezentraler, kombinierter Sammel- und
Verteilerbetrieb mit modularen Wechselaufbauten« ....................... 29
4.1.3 Szenario »Automatisierte Inspektion von Industrieanlagen« ........... 31
4.2 Bus ........................................................................................ 32
4.2.1 Szenario »Verkehrsmittel mit Zukunft: Bus 2030« ......................... 32
4.3 Landmaschinen ....................................................................... 34
4.3.1 Szenario »Herstellerübergreifende Kommunikation
in einer Häckselkette« ............................................................... 35
4.3.2 Szenario »Elektrifizierung von Landmaschinen« ............................ 37
4.4 Baumaschinen ......................................................................... 38
4.4.1 Szenario »Baustelle 2030 - Automatisierte Erdbau-Baustelle«......... 38
4.4.2 Szenario »Baumaschinen Mensch-Maschine-Interface« ................. 38
5 Technologien, Fähigkeiten und Fertigkeiten ............... 41
5.1 Markt für vernetzte Nutzfahrzeuge und Nutzfahrzeugverbünde ...... 44
5.1.1 Geschäftsmodelle ..................................................................... 44
5.1.2 Branchenübergreifende Standardisierung .................................... 46
5.1.3 Infrastrukturen und Anforderungen an Verkehrssysteme ................ 48
5.1.4 Gesetzliche Rahmenbedingungen ............................................... 50
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5.2 Systemarchitektur und Entwicklungsprozesse.............................. 52
5.2.1 Systemdesign und Modellierung ................................................. 52
5.2.2 Systemsimulation und -test ....................................................... 54
5.2.3 Echtzeitanalyse und Onboard-Diagnose ....................................... 56
5.2.4 Funktionale Sicherheit .............................................................. 58
5.3 Funktionen für mehr Produktivität und Flexibilität ........................ 61
5.3.1 Umfelderfassung ..................................................................... 61
5.3.2 Automatisierung ...................................................................... 64
5.4 Elektrik und Elektronik ............................................................. 66
5.4.1 Energiemanagement ................................................................ 66
5.4.2 Elektrische Antriebstechnik ....................................................... 69
5.5 Informationstechnik und Software .............................................. 72
5.5.1 Fahrzeug-Systemstrukturen und -Referenzarchitekturen ............... 72
5.5.2 Flexible Integration in ein Internet der Dinge ................................ 74
5.5.3 Datenschutz und Datensicherheit ............................................... 77
6 Zusammenfassende Handlungsempfehlungen ............ 83
6.1 Handlungsempfehlungen in Richtung Industrie ............................ 84
6.1.1 Technische Entwicklung ............................................................ 84
6.1.2 Organisatorische Entwicklung .................................................... 84
6.2 Handlungsempfehlungen in Richtung Politik ................................ 85
6.2.1 Politische Leitlinien .................................................................. 85
6.2.2 Rahmenbedingungen für Innovationen ......................................... 85
6.3 Handlungsempfehlungen in Richtung Forschung und Lehre ........... 85
6.3.1 Anwendungsorientierte Forschung .............................................. 85
6.3.2 Angebote in Lehre und Weiterbildung........................................... 85
7 Anhang ....................................................................................... 87
7.1 Glossar und Abkürzungsverzeichnis ........................................... 88
7.2 Beispiele öffentlicher Förderprojekte ......................................... 89
7.3 Handlungsempfehlungen in Richtung Industrie ............................ 91
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10 | CVC Südwest Roadmap |2014 ~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 10 11.09.14 12:26
1 Zusammenfassung
CVC Südwest Roadmap |2014 | 11
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 11 11.09.14 12:26Zusammenfassung
Nutzfahrzeuge wie Lastkraftwagen, Busse, Landmaschinen oder Baumaschinen sind Hightech-
Produkte, die als Investitionsgüter in Arbeits- und Geschäftsprozessen zuverlässig und wirt-
schaftlich arbeiten müssen. Viele Nutzfahrzeughersteller aus Deutschland gehören techno-
logisch zur Weltspitze.
Der Nutzfahrzeugmarkt wächst heute am stärksten in den Schwellenländern und in Asien,
wobei hier insbesondere einfachere und kostengünstige Maschinen nachgefragt werden.
Gleichzeitig holen Wettbewerber aus den regionalen Märkten technologisch auf. Große Chancen
im High-End-Bereich liegen in der Optimierung ganzer Geschäftsprozesse: die Vernetzung
von Fahrzeugen und Systemen ermöglicht die Optimierung des Gesamtsystems. Die erreich-
baren Produktivitätssteigerungen gehen weit über das hinaus, was durch Einzeloptimierung
in einem Fahrzeug möglich wäre.
Ein Szenario im High-End-Bereich zu realisieren birgt viele technologische und organisa-
torische Herausforderungen. Hinzu kommt die Notwendigkeit der Zusammenarbeit zwischen
den Akteuren zur Schaffung gemeinsamer Standards und Schnittstellen.
Im globalen Wettbewerb gilt es, den technologischen Vorsprung der Nutzfahrzeugbranche in
Deutschland zu halten und abzusichern, unter Nutzung der Stärken im Ingenieurwesen, der
bestehenden Infrastruktur sowie insbesondere der Zusammenarbeit zwischen Unternehmen
und der Forschung. Gerade in Bezug auf die Zusammenarbeit bieten sich durch etablierte
Kooperationen, Arbeitsgruppen und Cluster gute Voraussetzungen, wie dies z. B. der Nutz-
fahrzeugschwerpunkt in Rheinland-Pfalz mit seinen Einrichtungen und Aktivitäten zeigt.
Das vorliegende Roadmap-Dokument illustriert die Anwendungspotenziale und damit ver-
bundenen Herausforderungen anhand von Zukunftsszenarien. Wichtige Technologien und die
erforderlichen Fähigkeiten für die Umsetzung der Szenarien werden dargestellt und hinsichtlich
ihrer zeitlichen Folge im Sinne einer Roadmap aufgeführt.
Für die identifizierten Themenbereiche wurden nachfolgende zusammenfassende Thesen
abgeleitet:
p Markt für vernetzte Nutzfahrzeuge und Nutzfahrzeugverbünde
In der Optimierung ganzer Wertschöpfungsketten liegt noch großes Potenzial. Tragfähige
Geschäftsmodelle bilden die Grundlage, dieses zu erschließen, und müssen dementsprechend
mit Vorrang entwickelt werden.
12 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 12 11.09.14 12:26Die Integration von Fahrzeugen, Infrastruktur und Datendiensten führt nur gemeinschaftlich
zum Erfolg. Nur eine branchenübergreifende Standardisierung von Basisschnittstellen, die von
anwendungsspezifischen Verbänden und fachspezifischen Gremien betrieben und getragen
wird, ermöglicht die Umsetzung intelligenter Ökosysteme.
Investitionen in die Verkehrs- und Informationsinfrastruktur sind notwendig, um die Anwendung
neuer Technologien in tragfähigen Geschäftsmodellen zu ermöglichen. Dabei sollte die Ent-
wicklung von intelligenten Infrastrukturen in enger Abstimmung mit der Entwicklung neuer
Geschäftsmodelle, Fahrzeuge und Dienstleistungen erfolgen.
Der Gesetzgeber kann durch wegweisende Entscheidungen in den Bereichen Umwelt- und
Klimaschutz, Safety, Security und Datenschutz Impulse für Innovation und Technologie-
entwicklung setzen.
p Systemarchitektur und Entwicklungsprozesse
Die steigende Systemkomplexität wird nur über ein skalierbares Systems Engineering
beherrschbar, welches die unterschiedlichen Gewerke integrativ betrachtet und über ent-
sprechende Modelle automatisiert einer Qualitätssicherung unterziehen kann.
Die Gewährleistung von Sicherheit und Zuverlässigkeit vernetzter dynamischer Systeme
ist eine Schlüsselkompetenz zukünftiger Nutzfahrzeuge. Gleichzeitig sind Gesetzgeber und
Berufsgenossenschaften gefordert, die rechtlichen Rahmenbedingungen für dynamische,
rekonfigurierbare Systeme und automatisierte Arbeitsabläufe zu definieren.
Für vernetzte intelligente Ökosysteme müssen Simulationsansätze entwickelt werden, die
makroskopische Betrachtungen der Kopplung zum Beispiel von Kommunikationstechnologie,
Flottenmanagement und Verkehrsflüssen ermöglichen. Langfristig ist die Entwicklung von
herstellerübergreifenden virtuellen Testbeds erforderlich, um Risiken zu bewerten und
Investitionen abzusichern.
p Funktionen für mehr Produktivität und Flexibilität
Die Automatisierung von Funktionen im Nutzfahrzeug bis hin zu autonomen Abläufen erfordert
eine Echtzeitverarbeitung von Maschinen- und Umgebungsdaten. Für eine effiziente und
zuverlässige Vernetzung sollte eine Standardisierung im Bereich echtzeitfähiger Daten-
kommunikation, -simulation und -kopplung speziell für Nutzfahrzeuge angestrebt werden.
CVC Südwest Roadmap |2014 | 13
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 13 11.09.14 12:26Zusammenfassung
Eine exakte Umfelderfassung ist heute weder in Bezug auf Personen- und Objekterkennung
noch auf Terrainerkennung möglich. Verlässliche Perzeptionssysteme, die auch bei unter-
schiedlichen Umweltbedingungen zuverlässig arbeiten, sind eine Voraussetzung für viele
zukünftige vernetzte Anwendungen.
p Voranschreitende Elektrifizierung
Ein leistungsfähiges Energiemanagementsystem, welches größere elektrische Leistungen
bereitstellen kann, ermöglicht viele neue Anwendungen und hilft, die Produktivität eines
Nutzfahrzeugs nachhaltig zu verbessern. Die Definition von Energieschnittstellen zwischen
unterschiedlichen System- und Spannungsebenen ist dazu ebenso notwendig wie die Defini-
tion geeigneter Topologien.
Elektrische Antriebe von Komponenten und Fahrzeugen können für Kraftstoffeinsparungen und
neue oder verbesserte Funktionen eingesetzt werden. Dieses Potenzial muss systematisch
entwickelt und genutzt werden.
p Kernkompetenz Software
Die Systemkomplexität im Nutzfahrzeug wächst insbesondere durch Software- und Elektronik-
umfänge. Für die Beherrschung zukünftiger Nutzfahrzeuge ist deshalb eine tragfähige System-
architektur notwendig, die sich auf gemeinsame Referenzarchitekturen stützen sollte, um
Zuverlässigkeit und Kosten beherrschbar zu machen.
Die flexible und schnelle Integration neuer Funktionen und Dienste in das System »Nutzfahr-
zeug« zur Laufzeit erfordert neue Plattformen, die auch mobile Endgeräte wie Smartphones
oder IT-Backends mit Cloud-Diensten umfassen. Die Gewährleistung von Safety und Security
gehört dabei zu den größten Herausforderungen.
Die Erfassung, Verarbeitung und Verbreitung von Daten aus den Produktions- und Geschäfts-
prozessen im Einsatzgebiet von Nutzfahrzeugen ist ein großes Wachstumsfeld. Datenschutz
und Datensicherheit müssen dabei in neuem Licht und umfassend betrachtet werden.
14 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 14 11.09.14 12:262 Einleitung
CVC Südwest Roadmap |2014 | 15
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 15 11.09.14 12:26Einleitung
2.1 Ziele dieses Dokuments
Dieses Roadmap-Dokument wurde mit dem Ziel erstellt, sowohl die Themen der vorwettbe-
werblichen Forschung und Entwicklung von Unternehmen, Dienstleistern, Universitäten und
Forschungseinrichtungen aufzugreifen als auch mittelständischen Unternehmen eine Orien-
tierung für die mittel- und langfristige themenspezifische Kooperation untereinander und
die Kooperation mit den Herstellern zu geben. Initiator ist die Commercial Vehicle Alliance
Kaiserslautern, Projektträger der Commercial Vehicle Cluster Südwest.
Die Roadmap enthält neben einer Bestandsaufnahme eine Extrapolation von Trends in Form
von Zukunftsszenarien sowie eine strukturierte Darstellung von Herausforderungen und
Lösungsansätzen, zunächst für die Segmente IT und Elektronik, für den Zeitraum der nächsten
zehn bis fünfzehn Jahre.
Das öffentlich zugängliche Dokument soll die Auseinandersetzung mit den Entwicklungsthemen
der Nutzfahrzeugbranche unterstützen und von verschiedenen Protagonisten in unterschied-
licher Weise genutzt werden:
p Identifikation von Möglichkeiten zur kooperativen Vorentwicklung zwischen Forschung und
Industrie und Bewältigung der identifizierten Herausforderungen.
p Planung, Beantragung und Partizipation in regionalen, nationalen und internationalen
Forschungsprogrammen, wie EFRE 2015-2017 oder HORIZON 2020.
p Qualifikation und Entwicklung der Mitarbeiter und wettbewerbsrelevante Entwicklung
neuer Produkte, insbesondere für Kleinstunternehmen und Mittelstand.
16 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 16 11.09.14 12:26Anwendungskontext 2.2
Das Dokument hat den Anspruch, die wesentlichen Herausforderungen insbesondere im
Segment Software und Elektronik bei der Umsetzung zukünftiger Anwendungsszenarien in
Übersichtsform aufzuführen. Es wurden hauptsächlich technologische, aber auch begleitende
Herausforderungen wie Geschäftsmodelle und Standardisierung betrachtet. Diese Roadmap
ersetzt keine firmeninterne Strategieplanung und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Die unterschiedlichen Nutzfahrzeugbranchen (LKW, Busse, Sonderfahrzeuge, Baumaschinen
und Landmaschinen) werden gemeinsam betrachtet, da die Autoren der Überzeugung sind,
dass viele gemeinsame Herausforderungen bestehen und ein branchenübergreifender Aus-
tausch zu einer schnelleren und besseren Problemlösung beitragen kann.
Vorgehensweise 2.3
Die Erstellung des Roadmap-Dokuments erfolgte über den Zeitraum September 2013 bis Mai
2014 in zwei Phasen. Beteiligt waren verschiedene Experten aus unterschiedlichen Nutz-
fahrzeugbranchen (Industrie und Forschung) sowie verschiedene Fachdisziplinen, gemäß
der Prämisse, ein möglichst umfassendes, breites Bild zu erhalten und das »Gesamtsystem
Nutzfahrzeug« in den Fokus zu stellen.
In der ersten Phase wurde im Rahmen von zwei Workshops der Kontext und der inhaltliche
Rahmen konkretisiert und die Grundlage für die detaillierte Ausgestaltung der Roadmap
erstellt. Hierzu wurden verschiedene Anwendungsszenarien beschrieben und in einer ersten
Version wurden dazugehörige Herausforderungen und notwendige Kompetenzen abgeleitet.
In der zweiten Phase (Januar-Mai 2014) wurden konkrete Technologiebereiche (Software und
Elektronik) in einem Experten-Workshop verfeinert, strukturiert und im Sinne einer Roadmap
zeitlich priorisiert.
CVC Südwest Roadmap |2014 | 17
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 17 11.09.14 12:26Einleitung
2.4 Fortschreibung der Nutzfahrzeug-Roadmap
Eher maschinenbauliche Aspekte der Nutzfahrzeugtechnologie – im Wesentlichen aus der
Produktentwicklung sowie aus der Material- und Produktionstechnologie – werden in einem
zweiten Teil dieser Roadmap aufgeführt, der voraussichtlich im Spätherbst 2015 vorliegen wird.
Die enthaltenen Gebiete und dazugehörigen Innovationen stammen unter anderem aus
folgenden Bereichen:
p Fahrzeug/Werkzeug-Fahrbahn/Boden-Interaktion
p Mensch-Maschine-Interaktion
p Antriebstechnik
p Aerodynamik
p Tribologie
p Hydraulik und Pneumatik
p Leichtbau, Tragstrukturen, Multimaterialsysteme
p Fügetechnik
p Fertigungs- und Montagetechniken
p Wartung und Instandhaltungstechniken
p Produktentwicklung und Product Lifecycle Management
All dies wird unterstützt durch moderne Berechnungs- und Simulationsmethoden.
18 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 18 11.09.14 12:263 Anforderungen
aus Gesellschaft
und Markt
CVC Südwest Roadmap |2014 | 19
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 19 11.09.14 12:26Anforderungen aus Gesellschaft und Markt
3.1 Charakterisierung der Branche
Die im Rahmen dieser Roadmap betrachteten Fahrzeugklassen umfassen Lastkraftwagen
(LKW), Busse, Landmaschinen, Baumaschinen und Sonderfahrzeuge (z. B. Müllsammelfahr-
zeuge). Die unterschiedlichen Fahrzeuge weisen einige gemeinsame Charakteristiken auf,
welche entwicklungstechnisch ähnliche Herausforderungen und damit verbundene technische
Lösungskompetenzen und Technologien erfordern. Neben der Eigenschaft als Investitionsgut
und Arbeitsmaschine in Produktions- und Wertschöpfungsprozessen sind dies die Komplexität,
geringe Stückzahlen, hoher Variantenreichtum und hohe Qualitäts- und Zuverlässigkeits-
anforderungen über eine lange Lebensdauer. Bei längerer Nutzungszeit ist auch eine Auf-
rüstung mit neuen Funktionen und aktueller Technologie zu berücksichtigen.
Weltweit nehmen Deutschland und Europa eine technologische Spitzenposition bei den Fahr-
zeugen ein, was sich auch in hohen Exportquoten niederschlägt. So wurden im Landtechnik-
bereich im Jahr 2012 72 % des Umsatzvolumens von insgesamt 7,6 Mrd. Euro im Ausland erzielt
(Quelle: VDMA). Auch bei schweren LKW liegt diese Zahl bei fast 60 % (Quelle: VDA).
Der Busmarkt ist verhältnismäßig klein (gut 5000 verkaufte Einheiten pro Jahr in Deutsch-
land) – allerdings bietet z. B. die Öffnung des deutschen Marktes für Fernbuslinien hier neue
Potenziale. Weltweit sind insbesondere asiatische Hersteller auf dem Vormarsch; diese sind
auch dabei, technologisch (z. B. mit Hybridbussen) aufzuholen.
Die deutsche Baumaschinenindustrie setzte im Jahr 2012 7,9 Milliarden Euro um. Die Wachs-
tumsmärkte liegen jedoch laut der Studie von Oliver Wyman[1] eher in Äquatorregionen, z. B.
in den Märkten Afrika, China, Indien und Südamerika. Mit günstigen, robusten Produkten
sind chinesische Hersteller hier bestens aufgestellt. Bereits 2020 werden in den Top 5 drei
chinesische Hersteller vertreten sein, prognostiziert die Studie weiter.
20 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 20 11.09.14 12:26Bei allen technologischen Möglichkeiten darf der Markt der einfacheren und günstigeren
Fahrzeuge nicht außer Acht gelassen werden, bzw. es müssen skalierbare Lösungen gefunden
werden, Innovationen auch in den Fahrzeugklassen im Niedrigpreissegment einzuführen.
Quantitative und qualitative Entwicklung regionaler Baumaschinenmärkte In den wachstums-
Index (Wert) 2013-2020 2012 = 100 | Index 2020 = 123 starken neuen
Märkten sind
ø
Durchschnittliches jährliches Marktwachstum
6% Maschinen mit
............................
....
einfacher und
5%
robuster Technik
....
gefragt. Spitzen-
In %, 2012-2020
4% China
Index 2020 = 125
....
technologie wird
3% Nordamerika
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ø auf absehbare Zeit
....
2% Westeuropa fast nur in den
Restliche Welt1
eher wachstums-
....
(neue Märkte)
1% Index 2020 = 133 Klassische Triade schwachen
....
Index 2020 = 114
Japan/Südkorea Triademärkten
0%
abgesetzt.
Niedrig Regionales technisches Niveau in 2020 High-end (Quelle:
Größe der Kreise symbolisiert regionales Marktvolumen 2020
1
Beinhaltet u.a. Brasilien, Indien, Staaten Südostasiens (Vietnam, Indonesien etc.),
obs/Oliver Wyman)
weitere Staaten Südamerikas, Afrika
Quelle: Oliver Wyman | ©Oliver Wyman
Das Bild ist typisch für alle Nutzfahrzeugbranchen. Man erkennt die Herausforderung, den
technologischen Vorsprung zu halten oder auszubauen und die Expertise zu nutzen, um gute
Deckungsbeiträge auch in technisch weniger anspruchsvollen Segmenten zu erzielen.
CVC Südwest Roadmap |2014 | 21
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 21 11.09.14 12:26Anforderungen aus Gesellschaft und Markt
Wichtigstes Entscheidungskriterium für den Einsatz von Nutzfahrzeugen sind die Gesamt-
betriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) in Verbindung mit dem Einsatzumfeld. Hin-
sichtlich ihrer Qualitätsaspekte werden deshalb weiterhin die Themen »Zuverlässigkeit« und
»Effizienz« für Nutzfahrzeuge und Nutzfahrzeugverbünde dominierend sein. Die Vernetzung
des Fahrzeugs mit externen Netzwerken erschließt dabei ein großes Potenzial. Beim
»Connected Truck« lassen sich so in typischen Beispielszenarien bei einem LKW 200-800 Euro
pro Monat einsparen[2].
3.2 Änderungen in Markt und Gesellschaft
Markt und Gesellschaft sind kontinuierlich in Bewegung, zudem unterschiedlich zwischen den
Regionen der Erde. Die in der Europäischen Union relevanten gesellschaftlichen Heraus-
forderungen dienen dabei auch als Schwerpunkte für zukünftige öffentliche Fördermaßnahmen.
In »Horizont 2020« führt die Europäische Union alle forschungs- und innovationsrelevanten
Förderprogramme der Europäischen Kommission zusammen[3]. Das Programm läuft von 2014
bis 2020 und zielt unter anderem darauf ab, eine führende Rolle bei grundlegenden und
industriellen Technologien zu erlangen bzw. zu halten sowie die wissenschaftliche Exzellenz
weiter zu stärken.
Der Schwerpunkt der Förderung liegt dabei auf folgenden gesellschaftlichen
Herausforderungen:
p Gesundheit, demografischer Wandel und Wohlergehen
p Sicherheit der Nutzfahrzeuge
p Ernährungssicherheit, nachhaltige Landwirtschaft
p Forschung und Biowirtschaft
p sichere, saubere und effiziente Energie
p intelligenter, umweltfreundlicher und integrierter Verkehr
p Klimaschutz, Ressourceneffizienz und Rohstoffverfügbarkeit
p integrative, innovative und sichere Gesellschaften.
Einige Herausforderungen und notwendige Entwicklungen in der Nutzfahrzeugbranche werden
hierdurch adressiert. Es ist zu erwarten, dass öffentliche Fördermaßnahmen auf nationaler
Ebene sich HORIZON 2020 sowie daraus abgeleiteten Programmen unterordnen werden.
22 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 22 11.09.14 12:26Schwerpunkte in Deutschland stellen derzeit »Energie und Nachhaltigkeit« sowie »Innova-
tion, Technologie und neue Mobilität« dar. Beispiele daraus sind »Elektromobilität« oder das
Projekt »Industrie 4.0«[4]. Auch in diesem Kontext können aktuelle Nutzfahrzeugthemen gut
eingebracht werden. So wird z. B. im Bereich der Landwirtschaft in den nächsten zehn Jah-
ren eine Produktivitätssteigerung durch vernetzte Dienste von 15 % vorhergesagt[5].
Partnerschaften in Forschung und Entwicklung 3.3
Insbesondere in Deutschland gibt es eine Kultur der Netzwerkveranstaltungen und Fach-
gremien. Hierzu gehören zum einen Branchenverbände (z. B. Bitkom, VDA, VDMA, ZVEI), aber
auch übergreifend agierende Organisationen wie VDI und VDE. Den Mitgliedern stehen in der
Regel Arbeitskreise offen, in denen Zukunftstechnologien adressiert werden (beispielsweise
»AK Cyberphysical Systems« im Bitkom, »Mobile, Apps & Co« im VDMA). Eine Ergänzung
erfahren die Verbände unter anderem durch die Herstellervereinigungen (z. B. ACEA, AEF),
die Lobbyarbeit leisten, aber auch beim Thema Standardisierung mit am Tisch sitzen. Darü-
ber hinaus existiert eine Reihe von Clustern und Netzwerken, die in einer Bundesinitiative
im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung adressiert werden und über eine
Clusterplattform (http://www.go-cluster.de/) erreichbar sind. Nutzfahrzeugbezug haben hier
der Commercial Vehicle Cluster Südwest und mehrere Logistik-Cluster (Campus-Cluster
Logistik fir e.V. Aachen, Effizienzcluster Logistik Ruhr, Logistik-Cluster Leipzig-Halle, Logistik-
Cluster Berlin-Brandenburg).
Die Cluster und Verbände mit ihren Angeboten spielen eine wichtige Rolle in der Vernetzung
von Forschung und Industrie und im firmenübergreifenden Austausch. In mehreren Studien
wurde nachgewiesen, dass sie beschleunigend auf die Innovationsentwicklung wirken[6] [7].
In der globalen Wirtschaft ist neben der regionalen Vernetzung auch die überregionale und
internationale Vernetzung wichtig – nicht zuletzt für die Kenntnis der Zielmärkte und der
dortigen Geschäftsprozesse. Kenntnisse über Geschäftsprozesse sind ein wesentlicher
Enabler bei der Definition und Etablierung intelligenter Ökosysteme (Smart X).
CVC Südwest Roadmap |2014 | 23
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 23 11.09.14 12:2624 | CVC Südwest Roadmap |2014 ~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 24 11.09.14 12:26
4 Zukünftige
Anwendungs-
szenarien
CVC Südwest Roadmap |2014 | 25
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 25 11.09.14 12:26Zukünftige Anwendungsszenarien
Geänderte Anforderungen aus Markt und Gesellschaft werden auch Nutzfahrzeuge und deren
Einsatzszenarien nachhaltig verändern. Dabei spielt insbesondere die Möglichkeit der Ver-
netzung zwischen Maschinen und der IT-Infrastruktur eine treibende Rolle. Aber auch die von
politischen Zielen beschleunigten technischen Weiterentwicklungen, wie Motorentechnik zur
Einhaltung der Euro-6-Norm, haben großen Einfluss auf die Branche und ihre Produkte.
In diesem Abschnitt werden exemplarisch Zukunftsszenarien vorgestellt, welche einige tech-
nologische Entwicklungen aus heutiger Sicht extrapolieren. Die Szenarien haben mitunter
unterschiedliche zeitliche Horizonte und dienen insbesondere dazu, Herausforderungen in
Bezug auf Technologie, Entwicklungsmethodik, Unternehmensorganisation und Rahmen-
bedingungen zu identifizieren
26 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 26 11.09.14 12:27Lastkraftwagen 4.1
Lastkraftwagen stellen das Rückgrat moderner Logistik dar und werden aufgrund ihrer Flexi-
bilität geschätzt. Neben der Optimierung der Einzelfahrzeuge bieten neuartige Konzepte und
alternative Einsatzszenarien darüber hinausgehende Einsparungspotenziale und neue Qualitäten,
z. B. bei Emissionen. Als Plattform für Sonderfahrzeuge mit unterschiedlichen Aufbauten werden
vielfältige spezifische Arbeiten unterstützt – von der Kanalreinigung bis zur Brandbekämpfung.
Szenario »Ressourcenoptimierter Überlandverkehr« 4.1.1
Sigrid Baumann ist Fernfahrerin und stolz auf ihren Job; die Lenkzeiten sind im Verhältnis zu
ihren sonstigen Aufgaben deutlich gesunken, da ihr Fahrzeug lange Autobahnfahrten seit 2025
vollautomatisch fährt und sie sich anderen Aufgaben in der Kabine widmen kann – von der
Ruhepause beim Lesen bis hin zur Disposition neuer Aufträge. Ihr Arbeitsalltag ist abwechs-
lungsreich und die Kabine ein komfortabler und sicherer Arbeitsplatz, der es mit jedem
modernen Büro aufnehmen kann.
Ein leistungsfähiger Tablet-Computer nimmt die Aufgaben des Sekundärbildschirms wahr
und wird von ihr mit flexibel zugeschnittenen Apps genutzt, um beispielsweise Aufträge zu
verwalten, Zollpapiere digital zu übermitteln oder Kundenwünsche zu vermerken. Im privaten
Bereich des Tablets kann sie persönliche Nachrichten lesen und eigene Apps installieren.
Auch die Anfahrten von Lieferzonen am Zielort sind stressfreier geworden: das auf dem Tablet-
Sekundärbildschirm dargestellte Navigationssystem übernimmt dynamisch Daten z. B. auch
innerhalb großer privater Werksgelände und führt sie sicher zur Laderampe. Die letzten Meter
der Fahrt bis zum Andocken an der Laderampe erfolgen voll automatisch, ebenso wie der Be-
und Entladevorgang. Die teils schweren körperlichen Arbeiten entfallen somit fast vollständig.
CVC Südwest Roadmap |2014 | 27
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 27 11.09.14 12:27Zukünftige Anwendungsszenarien
Der LKW ist vollintegriert in ein intelligentes Logistiksystem, welches die Warenflüsse auch
unter Einbeziehung der Ressourceneffizienz einzelner Transportvorgänge optimiert. Das
Fahrzeug beherrscht die vorausschauende Fahrweise meisterhaft und kommt bei schweren
Stückgütern auf Verbrauchswerte von weniger als 30g CO2e/tkm. Ihre Kollegen blicken
immer wieder erstaunt auf, wenn Frau Baumann erläutert, dass sich die Kontur ihres LKW
dynamisch an den Auflieger anpasst, um den Luftwiderstand zu optimieren. Trotz eines kom-
plexen Antriebsstranges in Gashybridtechnik ist die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs hoch. Die
präventive Wartung sorgt dafür, dass es so gut wie nie zu Ausfällen kommt. Sollte Frau Bau-
mann dennoch einmal ihr Fahrzeug selbst genauer inspizieren müssen, wird sie von ihrem vir-
tuellen Beifahrer beraten und außerhalb der Kabine von ihrem Tablet mittels Augmented Rea-
lity unterstützt und angeleitet – schließlich muss auch im 21. Jahrhundert manchmal nur
eine Schraube nachgezogen werden.
Nicht nur Motor und Antrieb werden permanent überwacht. Die im Fahrzeug installierte
Technik erlaubt auch eine Überwachung und Sicherung des Fahrzeuges (z. B. Einbruch,
Diebstahl des kompletten Fahrzeuges) und der Ladung (z. B. Temperatur, Position im Lade-
raum, automatisierte Ver- und Entriegelung des Laderaumes).
Herausforderungen Die Bereitstellung und Verarbeitung von Daten für eine vorausschauende optimale Fahrweise
bis hin zu fahrzeugübergreifenden Strategien (z. B. Platooning) birgt noch viele Herausfor-
derungen, von der Einigung auf eine »gemeinsame Sprache« über Abrechnungsmodalitäten
einzelner Fahrzeugdienste bis hin zur Gewährleistung der Sicherheit und des Datenschutzes.
Die wirtschaftliche Erzielung geringer Emissionswerte erfordert nach heutigem Kenntnisstand
jedoch ein Bündel abgestimmter Maßnahmen und kann nicht mehr durch eine einzelne Kom-
ponente oder ein einzelnes Fahrzeug erfolgen. Die Abstimmung umfasst z. B. Karosserie
(Gewicht, Luftwiderstand), Reifen (Rollwiderstand), Antrieb (Effizienz, CO2-Bilanz) oder
Nebenaggregate. Szenarien wie das Fahren im Verbund oder die automatisierte dynamische
Disposition von Fahrzeugen bei spontanen Ereignissen erfordern darüber hinaus eine zuneh-
mende Vernetzung der Fahrzeuge untereinander und mit dem Internet der Dinge. Heute noch
offen ist, welche Maßnahmenkombinationen in welchen Evolutionsschritten sinnvoll sind und
wie eine Optimierung konkret erfolgen kann.
28 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 28 11.09.14 12:27Szenario »Dezentraler, kombinierter Sammel- und 4.1.2
Verteilerbetrieb mit modularen Wechselaufbauten«
Montagmorgen 4.30 Uhr: Reiner Müller übernimmt an einem Umschlagplatz im Stadtgebiet
sein E-Kompakt-Fahrzeug und setzt den Müllsammelbehälter inklusive Presse auf die
genormte Lademodulschnittstelle des Fahrzeuges auf. Dank des Elektroantriebs ist es ihm
erlaubt, bereits früh morgens in den Wohngebieten den Restmüll einzusammeln. Dies ist für
Reiner Müller sowie für die Anwohner und Pendler von Vorteil, da bis zum Beginn des Berufs-
verkehrs die Restmülltonnen in den vielbefahrenen Ausfallstraßen geleert sind. Für die Pendler
bedeutet es weniger Behinderungen und Rückstau, für Reiner Müller und sein Team weniger
Gefahren beim Einsammeln und Leeren der Tonnen. Die Tour führt weiter in die Altstadt mit
ihren engen und verwinkelten Gassen, welche mit den bisherigen Fahrzeugen nur schwer
oder teilweise gar nicht passierbar waren. Mit dem kleinen und wendigen Fahrzeug inkl. des
neuen Kamerasystems für die Rundumsicht stellt dies nun kein Problem mehr dar. Aufwändige
Fahrmanöver und das zeitraubende Herbeiholen bisher nicht anfahrbarer Sammelbehälter
entfallen größtenteils. Die reine Fahrzeit in diesem Bezirk reduziert sich um kostbare Minuten.
Der rein elektrische Betrieb des E-Kompakt-Fahrzeuges wurde durch das Anlegen von
Umschlagplätzen in den Stadtgebieten möglich. Die Fahrzeuge sind mit kompakten Batterie-
sätzen ausgestattet und müssen mit einer Batterieladung keine großen Strecken zurücklegen.
An den schnell erreichbaren Umschlagplätzen werden nicht nur die Lademodule, sondern bei
Bedarf auch die Batteriesätze getauscht. Der Weitertransport der vollen Müllsammelbehälter
zur Deponie bzw. die Anlieferung voller Warenverteilmodule übernehmen konventionelle LKW.
Während der Fahrt gleicht das Fahrzeug kontinuierlich die Restkapazität der Batterie mit
dem aktuellen Ladevolumen, mit der Restwegstrecke und mit der Wegstrecke zurück zum
Umschlagplatz ab und gibt in Verbindung mit der Verkehrslage die optimale Wegstrecke vor.
Um 6.20 Uhr weist das Energie- und Ladevolumenmanagement Reiner Müller an, zum Um-
schlagplatz zu fahren, um den vollen Sammelbehälter zu tauschen. Da die Batterie nur noch
eine Restladung von 25 % besitzt – zu wenig für die folgende Etappe – wird auch diese auf Hin-
weis des intelligenten und vernetzten Fahrstrecken- und Fahrbetriebsmanagements getauscht.
Um 9.15 Uhr wird Reiner Müller sein Fahrzeug zum Umschlagplatz bringen, den Müllsammelbe-
hälter absetzen und den Abfallsammeldienst beenden. Ein anderes Team, das Tiefkühlkost auszu-
liefern hat, übernimmt das E-Kompakt-Fahrzeug und setzt das Tiefkühlmodul auf das Fahrzeug. Die
vollen Müllsammelbehälter werden automatisch umgesetzt und für den Weitertransport vor-
bereitet. Ein großer Überland-LKW übernimmt die Müllsammelbehälter und bringt sie zu einer
zentralen Deponie oder Recyclinganlage. Andere Überland-LKW liefern beladene Transportbehälter
mit tiefgekühlter Ware oder mit auszuliefernden Paketen von weiter entfernten Logistikzentren an.
CVC Südwest Roadmap |2014 | 29
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 29 11.09.14 12:27Zukünftige Anwendungsszenarien
Die Wechsel-Batteriesätze werden an den Umschlagplätzen entweder im E-Kompakt-Fahr-
zeug oder im Batteriedepot schonend mit intelligentem Schnellladeverfahren geladen. Die dazu
benötigte Energie bezieht die Ladestation von regenerativen Quellen wie der stadteigenen
Photovoltaikanlage oder dem benachbarten Windpark.
Auch die Überland-LKWs für die Belieferung der Umschlagplätze sind hybridisiert. Der
elektrische Fahrantrieb und die elektrifizierten Nebenverbraucher beziehen ihre Energie
aus einem Zwischenspeicher, welcher durch einen elektrischen Generator gespeist wird.
Angetrieben wird dieser durch den im Fahrzeug verbauten gasbetriebenen Verbrennungs-
motor, welcher dabei stets in einem optimalen Betriebspunkt läuft. Durch die gute Geräusch-
dämmung ist er kaum hörbar. Über die grafische Darstellung im zentralen Multifunktions-
display beobachtet der Fahrer begeistert, wie die beim Bremsen freiwerdende Energie direkt
in die Zwischenspeicher zurückfließt. Mit den Schaltwippen hinter dem Lenkrad und mit seiner
vorausschauenden Fahrweise kann er zusätzlichen Einfluss darauf nehmen.
An einem anderen Tag übernehmen Mitarbeiter des Bauhofes das E-Kompakt-Fahrzeug, um
damit Werkzeug und Gartenbaumaterial zum örtlichen Freizeitpark zu transportieren. Diese
elektrisch angetriebenen Verteilerfahrzeuge legen nur kurze Strecken zurück. Sie sind ent-
sprechend optimiert und ermöglichen dadurch einen wirtschaftlichen, rein elektrischen
Betrieb. Im Gegenzug kann bei der Entwicklung der Fahrzeuge für den Überlandverkehr auf
Anforderungen bezüglich des Verteilerverkehrs verzichtet werden.
Herausforderungen Mit der Ressourceneffizienz in der Logistik, der Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Transport-
kette und den Ansätzen für die Gestaltung von urbanen Lebensräumen adressiert das Szenario
mehrere aktuelle gesellschaftliche Entwicklungen.
Das Beispielszenario enthält dabei eine Reihe technologischer und organisatorischer Heraus-
forderungen: Auf der Geschäftsebene ist die notwendige horizontale Vernetzung unterschied-
licher Betreiber und ihrer Geschäftsmodelle zu nennen. Hierbei ist insbesondere eine infor-
mationstechnische Integration über standardisierte Schnittstellen notwendig, welche Daten
und Dienste bereitstellt, um die Prozesse auf allen Ebenen flexibel zu optimieren. Auf der
technischen Ebene sind Aspekte der Konstruktion (Leichtbau, bedarfsgerechte Auslegung) zu
nennen sowie grundlegende Fragen im Zuge der Elektrifizierung (Antriebe, Bordnetz, Neben-
aggregate im Fahrzeug, Energiemanagement). Schließlich durchzieht das Thema Elektronik
und Software vertikal alle Systemebenen, von der Funktions- und Systemarchitektur einge-
betteter Systeme bis zu IT-Backend-Systemen zum Beispiel in der Logistik oder Warenwirt-
schaft, mit Fragestellungen der Gesamtsystemmodellierung sowie insbesondere der Ab-
sicherung im Hinblick auf Verlässlichkeit und Datenschutz.
30 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 30 11.09.14 12:27Szenario »Automatisierte Inspektion von Industrieanlagen« 4.1.3
Es ist windig und regnerisch, kein angenehmes Wetter für Außeneinsätze. Das autonom
fahrende Inspektionsfahrzeug fährt neben kilometerlangen Förderbändern des Braun-
kohletagebaus und inspiziert diese auf mögliche Störungen. Auf den ersten Blick handelt es
sich um ein gewöhnliches Fahrzeug – grüne Blinkleuchten auf dem Dach kennzeichnen es
jedoch als fahrerloses Fahrzeug. Die Warnleuchten werden auf öffentlichen Straßen auto-
matisch aktiviert, damit andere Verkehrsteilnehmer nicht überrascht reagieren, denn auto-
nomes Fahren ist unter Auflagen erst seit kurzem erlaubt. Mit Eigenschaften wie »sichere
Radfahrer- und Fußgängererkennung« ist es für das Fahren auf öffentlichen Straßen bis 40
km/h zugelassen, auf Autobahnen sogar für bis zu 85 km/h. Die Blinkleuchten sind derzeit
aus, denn »Hans« fährt auf dem Gelände der Bergbau AG. Ein kleiner Container mit Sensorik
zur visuellen und akustischen Analyse sowie ein kleiner Roboterarm sind auf dem Fahrzeug
angebracht.
Die Kollegen in der Instandhaltung der Förderanlage können auf einer Karte die aktuelle
Position und den Status des Fahrzeugs einsehen. Wird am Förderband ein Antrieb oder
Achslager entdeckt, für das ein baldiges Fehlverhalten prognostiziert wird, wird dies im War-
tungsplan eingetragen. Manche Störungen, wie einen verklemmten Steinbrocken, kann das
Fahrzeug mit dem Roboterarm selbst beheben. Zum Auffüllen seiner Gastanks geht die
Fahrt über öffentliche Straßen zum Betriebshof zurück. Dort arbeitet ein baugleiches Fahr-
zeug, welches mit Streuaufsatz Split bedarfsgerecht auf dem Werksstraßennetz verteilt.
Dank standardisierter »Plug & Trust«-Schnittstellen ist das Umrüsten für unterschiedliche
Aufgabenbereiche in nur einer Stunde möglich.
Das vollautomatische oder auch fahrerlose autonome Fahren stellt die Gesetzgebung und Handlungs-
die Gesellschaft vor große Herausforderungen, wie z. B. die Klärung von Rechtsfolgen bei empfehlungen
Unfällen und die Akzeptanz fehlender direkter Eingriffsmöglichkeiten durch einen Fahrer.
Auf technischer Seite stellt das sichere Erkennen der Umwelt, insbesondere anderer Ver-
kehrsteilnehmer, wie auch das Vorhersagen des Verhaltens von Radfahrern, Fußgängern
und spielenden Kindern ein schwieriges Feld dar. Übergangsszenarien, wie der Betrieb auf
gesonderten Verkehrsflächen oder die Einschränkung von Geschwindigkeiten, werden den
Weg ebnen, Fahrzeuge vollautomatisiert einzusetzen. Selbst wenn fahrerloses, autonomes
Fahren im allgemeinen Straßenverkehr in den nächsten Jahrzehnten nicht erlaubt sein wird,
so gibt es doch eine Vielzahl von Situationen, die bereits fahrerloses Fahren erlauben könnten,
wie z. B. die Absicherung einer Wanderbaustelle auf der Autobahn oder die Folgefahrt eines
Traktors auf dem Acker.
CVC Südwest Roadmap |2014 | 31
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 31 11.09.14 12:27Zukünftige Anwendungsszenarien
4.2 Bus
Im öffentlichen Personenverkehr, aber auch im Reiseverkehr, werden Busse für den flexiblen
Personentransport eingesetzt. Dabei kann das Verkehrsmittel Bus sowohl ökologisch als
auch ökonomisch punkten. Durch weitere Verbesserungen bei der Energieeffizienz oder auch
im Komfort ist die Bedeutung dieses Transportmittels auch in Zukunft hoch. Das nachfolgend
skizzierte Szenario gibt hierzu einen Ausblick.
4.2.1 Szenario »Verkehrsmittel mit Zukunft: Bus 2030«
Franz Meier hat um 10 Uhr einen Termin bei einem Geschäftspartner. Vor einigen Jahren
noch hätte er einen Mietwagen genutzt, um zu seinem 250 km entfernten Zielort zu gelangen.
Doch der Bus hat sich für seinen Arbeitgeber als das wirtschaftlichste und ökologischste
Verkehrsmittel herausgestellt. Pünktlich um 7 Uhr wird Herr Meier von einem Elektro-Bus
eines kommunalen Unternehmens vor seiner Wohnung abgeholt. Die Hälfte aller Fahrten im
öffentlichen Personennahverkehr wird mittlerweile von flexiblen, kleinen Bussen geleistet,
die individuelle Routen bedienen und von den Fahrgästen bis zwei Stunden vor Fahrtantritt
per Smartphone angefordert werden können.
Die Fahrt führt Herrn Meier zum zentralen Omnibusbahnhof der Kleinstadt. Während der
Bus an einem Elektromarkt vorbeifährt, stellt ein Bildschirm aktuelle Angebote dar; auch
das Kulturprogramm der Stadt wird präsentiert, als das Theater passiert wird. In der Innen-
stadt sind Induktionsspulen unterhalb der Fahrbahndecke verlegt, die die Batterien während
der Fahrt laden. Am Omnibusbahnhof steigt Herr Meier in einen Fernbus um. Dessen Kom-
munikationsinfrastruktur erlaubt ihm, über WLAN auf Dokumente auf dem Firmenserver
zuzugreifen und seine E-Mails abzuarbeiten.
32 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 32 11.09.14 12:27Während der Bus auf der Autobahn autonom fährt, serviert der Fahrer ein Frühstück. Durch
sein beim Mobilitätsdienstleister hinterlegtes Profil wird Herrn Meier sogar seine Vorliebe
für Mohnbrötchen erfüllt.
Die Autobahn füllt sich und der Bus dockt sich virtuell an einen anderen Bus an – mit nur
einem Meter Abstand und reduziertem Luftwiderstand geht die Fahrt weiter. Dies rechnet
sich für beide Fahrzeuge: der Hintermann entrichtet automatisch eine Gebühr, die sich nach
der Verbrauchsersparnis richtet. Kurz vor Erreichen des ZOB am Zielort wird Herr Meier
über die günstigste Nahverkehrsverbindung zu seinem Gesprächspartner informiert. Er
kann sich auch ein Elektro-Poolfahrzeug oder ein E-Bike reservieren lassen, die am ZOB
bereitstehen. Die Abrechnung des Fahrpreises erfolgt automatisch über seine Kreditkarte
und seine Dienstreiseabrechnung wird um die Fahrtdaten ergänzt.
Dreißig Minuten vor Ende des Meetings fragt ihn sein Smartphone, ob die Rückfahrt wie
geplant erfolgen kann, bietet aber auch an, zuerst ein nahegelegenes Restaurant zu nutzen
und 90 Minuten später zu reisen. Herr Meier beendet den Tag gemeinsam mit seinen
Geschäftspartnern im koreanischen Restaurant und bucht kurz vor Abfahrt noch einen Liege-
sitz im Fernbus. Nachdem er im Bus ein Videotelefonat mit seiner Tochter geführt hat, lässt
er den Tag bei einem Glas Wein und einem Film ausklingen.
Als der Fernbus um 22 Uhr auf den Betriebshof rollt, wird dieser bereits vom Reinigungs-
und Wartungspersonal erwartet. Ein Nutzungs- und Verschleißprofil aller wichtigen Systeme
wurde bereits während der Fahrt an den Betreiber weitergeleitet. Daher konnte ein Türventil,
welches präventiv ausgetauscht wird, bereits am Vormittag bestellt werden und kann nun
ausgetauscht werden. Das Belastungsprofil der heutigen Fahrt sowie eine während der Fahrt
erkannte neue Dauerbaustelle wurden an den Hersteller übertragen. Morgen wird die Routen-
planung aller Busse diese Beschränkung bereits in die Planungen einbeziehen.
Die Gewährleistung breit verfügbarer, effizienter, umweltgerechter Mobilität für alle stellt Handlungs-
eine ständige gesellschaftliche Herausforderung dar. empfehlungen
Das Szenario charakterisiert dabei einen Ausschnitt zukünftiger intelligenter Mobilitäts-
lösungen, welche auf Seiten der Fahrzeuge und der vernetzten Mobilitätsdienste zahlreiche
Herausforderungen bergen: zum einen sind dies technologische Verbesserungen im Kontext
der Fahrzeuge, von sicheren Leichtbaustrukturen über energieeffiziente Antriebe bis hin zu
Assistenzsystemen für hochautomatisiertes und schließlich vollautomatisches Fahren, zum
anderen Schnittstellen zu intermodalen Mobilitätslösungen, von der Planung der Fahrstrecken
bis hin zur Abrechnung der Fahrgebühren.
CVC Südwest Roadmap |2014 | 33
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 33 11.09.14 12:27Zukünftige Anwendungsszenarien
4.3 Landmaschinen
Die in der modernen Landwirtschaft eingesetzten Nutzfahrzeuge realisieren von der ersten
Bodenbearbeitung und Aussaat bis zur Ernte und zum finalen Transport sehr unterschiedliche
Arbeitsschritte. Dabei werden die Fahrzeuge selbst für die jeweilige Aufgabe konfiguriert –
typischerweise wird ein Traktor mit den jeweils passenden Anbaugeräten und Anhängern von
verschiedenen Herstellern zu einem Maschinensystem gekoppelt. Außerdem arbeiten bei
Bedarf Maschinen verschiedener Hersteller in größeren Flotten zusammen.
Die absehbaren Entwicklungen der Zukunft betreffen beide Aspekte: Die Möglichkeit der
besseren Informationsnutzung im Kontext der Arbeitsprozesse sowie der flexible Informations-
austausch zwischen ad hoc kooperierenden Maschinen versprechen Verbesserungen sowohl
hinsichtlich der Koordination und Effizienz der Arbeitsprozesse als auch der eingesetzten
Maschinenflotten. Entwicklung und Einsatz elektrischer Antriebe in Anbaugeräten und
Schleppern versprechen für alle bewegten Komponenten im Vergleich zu den heute einge-
setzten Antrieben per Zapfwelle oder per Hydraulik bessere Regelbarkeit und höhere Energie-
effizienz des Gesamtsystems. Darüber hinaus werden durch die Elektrifizierung manche neuen
Bearbeitungstechniken erst möglich.
Anhand von zwei Szenarien soll das Zukunftspotenzial von im Verbund arbeitenden Maschinen
zusammen mit einer Elektrifizierung näher illustriert werden.
34 | CVC Südwest Roadmap |2014
~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 34 11.09.14 12:27Szenario »Herstellerübergreifende Kommunikation 4.3.1
in einer Häckselkette«
Paul Klinger ist Lohnunternehmer und besitzt einen modernen Traktor. Heute wird er in einer
sogenannten »Häckselkette« Mais von einem Feldhäcksler abholen und das gehäckselte
Grüngut zu einer Biogasanlage fahren. Das Farmmanagementsystem seines Auftraggebers
stellt eine App zur Verfügung, die er sich auf sein Traktor-Terminal geladen hat. Nach Ein-
gabe der Auftragsnummer werden automatisch Maschinendaten und Fahrer-Identifikation
übertragen – alle wichtigen agrartechnischen Prozesse haben standardisierte Datenschnitt-
stellen. So kann das Dienstleistungsunternehmen, welches die Farmmanagement-App
bereitstellt, für alle beteiligten Fahrer Aufträge erstellen und den Gesamtprozess optimieren.
Hierzu ist in diesem Fall wichtig zu wissen, wie viel Häckselgut Herr Klinger in welcher Zeit
befördern kann und welche Fähigkeiten sein Traktor mitbringt, um z. B. auf dem Feld auto-
nom zu operieren. Franz Meier, der Auftraggeber, hatte vor vier Wochen das Zeitfenster, die
zu erntenden Schläge, die zu beliefernde Biogasanlage sowie das Optimierungsziel »Kosten«
ausgewählt. Im Einsatz sind zwei Feldhäcksler und 16 Traktoren mit Anhänger. Jeder Fahrer
eines Traktors bekommt in seiner Navigations-App das nächste Fahrziel sowie eine empfohlene
Geschwindigkeit angezeigt. Die Positionen sowie der Status aller beteiligten Maschinen der
»Häckselkette« werden zentral über einen Cloud-Dienst erfasst und fließen kontinuierlich in
das Aufgabenmanagement ein.
So kann auch auf unvorhergesehene Vorkommnisse schnell reagiert werden. Daraus resul-
tierende Wartezeiten werden fast gänzlich vermieden. Auf dem Feld kommunizieren die
Traktoren und Feldhäcksler direkt miteinander. Fährt der Fahrer in einen bestimmten Bereich
um den Häcksler herum, so übernimmt die Automatik: Zentimetergenau fährt der Traktor
neben dem Häcksler her. Auch der Häcksler passt seine Geschwindigkeit dem Füllstand des
Anhängers sowie der Verfügbarkeit des nächsten Gespanns an: die Geschwindigkeit wird
gegebenenfalls reduziert, um Kraftstoff zu sparen. Die Silage wird im Auswurfrohr automatisch
bezüglich Feuchtigkeit und Stärkegehalt sowie unerwünschten Stoffen analysiert. Ein kamera-
basiertes System befüllt dabei den Anhänger gleichmäßig. Paul Klinger kann auf seinem
Traktordisplay die Kamerabilder des Häckslers sehen. Ist der Hänger vollständig beladen,
schert der Schlepper mit Hinweis an den Fahrer automatisch aus und der Fahrer übernimmt
wieder das Steuer. An der Einfahrt zur Biogasanlage wird der Anhänger automatisch gewogen
und die Ladung qualitativ analysiert.
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~RZ Roadmap_CVC_2014_07.indd 35 11.09.14 12:27Sie können auch lesen
