In den letzten Jahren hat eine Verlagerung der globalen Absatzschwerpunkte für mobile Arbeitsmaschinen stattgefunden: Während Maschinenhersteller in Europa und Nordamerika über Jahrzehnte hinweg attraktive Verkaufsmöglichkeiten für Zulieferer boten, haben Asien – vor allem China – und Südamerika – mit Brasilien – in den vergangenen sieben Jahren deutlich an Bedeutung gewonnen. Zudem wird in absehbarer Zeit das größte Wachstum entlang des Äquators stattfinden, während die Nachfrage in Europa weiterhin schwach bleibt. Deshalb bauen Hersteller von mobilen Arbeitsmaschinen derzeit ähnliche globale Strukturen auf wie die Automobilindustrie. Entsprechend ist abzusehen, dass diese Unternehmen zukünftig Partner mit einer globalen Präsenz bevorzugen. Zulieferer für mobile Arbeitsmaschinen müssen sich daher stärker auf die Globalisierung einlassen und rund um den Globus präsent sein – insbesondere in Ländern wie China, Brasilien, der Türkei und zunehmend in Süd-Ost-Asien.

Aktuelle Beispiele für diese Entwicklung sind:
■ Argo-Hytos erwarb vor kurzem eine Mehrheitsbeteiligung an AT Automação Industrial in Jarinu (São Paulo, Bra­silien). Seit Januar 2014 existiert auch eine Argo-Hytos-Niederlassung in Istanbul, Türkei.
■ Bosch Rexroth kündigte im Jahr 2014 zwei Übernahmen an: Den Erwerb von Hytec Holdings (Pty) Limited, einem der führenden Anbieter und Hersteller von Hydraulik- und Automatisierungskomponenten und Fluidlösungen in Afrika. Darüber hinaus plant Bosch Rexroth den Geschäftsbereich Hydraulik der ‚Maestranza Diesel SA‘ in Chile zu übernehmen.
■ Linde Hydraulics kündigte im Mai 2014 eine strategische Allianz mit der italienischen Firma PMP Industries, Hersteller von Energieübertragungs- und Fluidtechnik, an. Auch verkündete das Unternehmen Linde, seine im Jahr 2010 gestartete weltweite strategische Allianz mit Eaton zu vertiefen. Darüber hinaus kündigte Linde an, die Mittel des neuen chinesischen Eigentümers Weichai nicht nur für den Bau einer neuen Fabrik in Deutschland zu nutzen, sondern auch, um seine Vertriebsaktivitäten in China auszubauen.
■ Parker Hannifin eröffnete im Jahr 2013 ein neues Werk für die Herstellung von Filtrationslösungen, Pneumatik und Antriebstechnik sowie Dichtungsprodukten in Chennai, Indien.

Aufgrund der hohen Preissensibilität in Schwellenländern müssen westliche Komponentenhersteller an dieses Markt­umfeld angepasste Produkte anbieten. Deshalb ist zu erwarten, dass diese Unternehmen mehr Produktion und auch Entwicklung von hydraulischen und elektronischen Produkten in diesen Ländern aufbauen werden. Den Marktbedingungen entsprechend werden maßgeschneiderte Produkte entstehen. Versorgungsengpässe in westlichen Ländern werden vermieden.

Systemtechnik gefragt

In mobilen Arbeitsmaschinen hat sich in den vergangenen Jahren ein technologischer Wandel vollzogen, der sich auch in Zukunft fortsetzt. Strengere Anforderungen an Energie-Effizienz und Abgas-Emissionen erfordern neue Lösungen. Hydraulik und Elektronik werden dabei Schlüsselkomponenten im Rahmen leistungsfähiger Systemtechnologien sein. Um dieser Ent­wicklung erfolgreich zu begegnen, müssen Hydraulik-Lieferanten auch elektrohydraulische Systemlösungen anbieten. Während die Hydraulik heutzutage noch direkt durch den Dieselmotor oder indirekt über ein Getriebe angetrieben wird, werden in Zukunft elektrische Pumpenantriebe zum Zuge kommen.

Trends in mobilen Arbeitsmaschinen und elektro-hydraulischen Lösungen

© Stieler

Die Entwicklung in mobilen Arbeitsmaschinen (siehe Tabelle) zielt auf eine Er­höhung der Maschineneffizienz und ­automatisierte Arbeitsfunktionen ab. Außerdem werden wir mehr ergonomisch optimierte Mensch-Maschine-Schnittstellen sehen.

Energie-effiziente Hydraulik steht in der westlichen Welt im Vordergrund. Maschinenhersteller aus den Schwellenländern werden diesem Trend folgen. Dies gilt zunächst für ihre für den Export bestimmten Maschinen, mittel- und langfristig aber auch für Maschinen, die für das eigenen Land bestimmt sind.

Um entsprechende Systemlösungen anzubieten, haben Hydraulik-Unternehmen ihr Produktportfolio um weitere Hydraulikprodukte (Ventile, Pumpen, Zubehör wie Filter und Akkus) oder Elektronik (Steuergeräte und Sensoren) erweitert – entweder durch Eigenentwicklungen, Partnerschaften oder Akquisitionen.

Einige Beispiele:
■ Große Hydraulik-Lieferanten wie Bosch Rexroth, Danfoss, Eaton und Parker bieten nicht nur die Hydraulik, sondern auch die elektronische Steuerungstechnik an.
■ Hydac und TTTech haben ein Joint Venture namens TTControl im Bereich der elektronischen Steuerungstechnik gegründet.  
■ Weber-Hydraulik erwarb in den letzten Jahren Fluid Team, LOG Hydraulik und Hyco International Inc. Ende 2013 wurde ein Joint Venture mit dem niederländischen Unternehmen VSE, Hersteller von Federungs- und Lenksystemen für die Automobilindustrie und Landmaschinen, abgeschlossen.
■ Hawe Hydraulik, bekannt für Hydraulik-Aggregate und Armaturen, kaufte die InLine Hydraulik, einen Hersteller von Axialkolbenpumpen. Speicherprogrammierbare Steuerungen ergänzen heute das Programmangebot.

Moderne HMI-Lösungen

Der erwartete Marktanteil verschiedener HMI-Technologien in den Jahren 2015, 2020 und 2025.

© Stieler

Mensch-Maschine-Schnittstellen spielen eine wichtige Rolle in modernen mobilen Arbeitsmaschinen. Die Bediensysteme haben viele Anforderungen zu erfüllen, wie Benutzer-Akzeptanz, Systemunterstützung, Fahrerassistenz, Präven­tion (Gesundheit und Sicherheit).

Für die Maschinenbedienung haben sich Joystick-Lösungen durchgesetzt. Elektronische Joysticks werden, falls noch nicht geschehen, hydraulische Joysticks ersetzen. Darüber hinaus gibt es intelligente Display-Geräte, auch Head-Up Display (HUD) genannt, welche dem Anwender die korrekten Informationen zur Verfügung stellen. Jedoch könnten bestehende Joysticks und Displays durch neue Lösungen unter Druck geraten (siehe Kasten ‚Neue Bedienlösungen‘).

HMI mehr als ein Bediengerät

Die beschriebenen Techniken werden zunächst in der westlichen Welt Einzug halten. Durch den zunehmenden Einsatz von Elektronik erwarten wir allerdings, dass die Schwellenländer rasch folgen werden.

© Stieler

Die HMI-Technologie muss auch in Verbindung mit anderen Technologien, wie intelligenten Maschinensteuerungen und satellitengestützten Maschineninformationssystemen, gesehen werden.
Intelligente Maschinensteuerung: Im August 2014 stellte Komatsu einen ­Hydraulikbagger mit einer neuen Maschinensteuerung und ­Bediensystem vor. Der Baggerführer hat nicht mehr zu befürchten, zu tief zu graben oder eine Zielfläche zu beschädigen. Das neue System verbessert die Effizienz des Baggers, bietet eine höhere Präzision und damit eine gesteigerte Produktivität. Insgesamt wird die Sicherheit auf der Baustelle erhöht. Die Komatsu-Maschinensteuerung verfügt ferner über folgende Eigenschaften:

■ Hub-erfassende Hydraulikzylinder für Ausleger, Arm und Schaufel für eine präzise Echtzeit-Positionierung der Schaufelschneide.
■ Die IMU (Inertial Measuring Unit) ermöglicht eine präzise Ausrichtung der Maschine und bestimmt den Maschinenwinkel durch Kreisel- und Beschleunigungssensor-Daten.
■ Hochleistungsantennen senden Satelliten-Signale zu einem GNSS-Empfänger, der sie verarbeitet und die Echtzeit-Position der Maschine bereitstellt.

Satellitengestützte Maschineninformationssysteme: Mobile Arbeitsmaschinen werden inzwischen mit satellitengestützten Maschineninformationssystemen angeboten. Komatsu etwa bietet Komtrax als Standard. Caterpillar hat eine Partnerschaft mit Trimble und ­bietet mit CAT Connect eine eigene ­Telematik- und Flottenmanagement-Plattform an. CAT Connect beinhaltet den ‚CAT Produktlink Support-Service‘, detaillierte Telematikdaten sowie Maschinensteuerungen. Die gesamte Plattform ist über die Web-Schnittfläche VisionLink gesteuert, welche Echtzeit-Informationen über Anlagenstatus, Standort, Maschinenzustand und Wirtschaftlichkeit bietet.

Automatische Arbeitsmaschinen

Die erwähnte Technologie stellt eine Vorstufe auf dem Weg zu Vollautomaten dar, welche auf lange Sicht zu erwarten sind. Zum Beispiel zielt das Projekt Thor (Terraforming Heavy Outdoor Robot) von Volvo CE darauf ab, Konzepte für die Automatisierung von Maschinen für den Bau- und Bergbaubereich zu entwickeln. In diesem speziellen Fall kommt es zur Modellierung und semi-autonomen Kon­trolle eines Volvo-Radbaggers. Langfristiges Ziel ist, einen 18-Tonnen-Bagger zu entwickeln, der völlig autonom landschaftsprägende Aufgaben durchführt.

Vergleichbare Trends sind bei Landmaschinen zu sehen. Zu diesem Zweck müssen Sensoren und Software entwickelt werden, wie zum Beispiel Stereokamera, Radar, Ladar und Thermografie, um Hindernisse, Unterschiede in der Bodenbeschaffenheit und massive Objekte wie Bäume, Zäune, Menschen und Tiere zu erkennen. Zu Beginn erwarten wir diese Technologien in semi-autonomen Systemen.

Technologien aus der ­Automobilbranche

Die zu erwartenden jährlichen Wachstumsraten für die aus dem Automobilbau übernommenen Technologien zwischen 2015 und 2020.

© Stieler

Hersteller von mobilen Maschinen beobachten die Trends in der Automobilindustrie sehr aufmerksam. Aus ihrer Sicht lassen sich viele dieser Entwicklungen auf mobile Arbeitsmaschinen übertragen. So kommen beispielsweise Technologien aus der Automobil­branche zum Einsatz, um den Energieverbrauch und die Abgas-Emissionen zu reduzieren: Verbrauchsoptimierte Motoren mit Drehzahloptimierung, Start-Stopp-Systeme, elektrische/hy­draulische Hybridtechnologien. Ein weiteres wichtiges Thema sind Telematik-Lösungen, wie sie heute schon unter dem Begriff Connectivity auch im Auto zu finden sind. Solche Datenfernübertragungssysteme lassen sich für das Flottenmanagement und für den Kundenservice nutzen.

Aufgrund der beschriebenen Trends fordern Hersteller von mobilen Arbeitsmaschinen Zulieferer mit einem umfassenderen Produktportfolio, einer weltweiten Präsenz sowie der Fähigkeit, Schnittstellenprobleme zu lösen. Global ausgerichtete Zulieferer, die eine breite Produktpalette bieten und eine Organisation, die den Strukturen der Auto­mobilindustrie entspricht, können von diesen neuen Rahmenbedingungen ­profitieren.

Autor: Joachim Stieler ist Gründer und Geschäftsführer der Stieler Technologie- & Marketing-Beratung.

Beispielhafte neue Bedienlösungen

Vemcon Unigrip: Die Vemcon Unigrip Lösung stellt ein intuitives, effizientes und sicheres Betriebssystem für mobile Arbeitsmaschinen dar. Das System ermöglicht dem Anwender, das Werkzeug der Maschine mit der rechten Hand zu bedienen, während die linke Hand die Fahrbewegung steuert. Dadurch ist eine schnellere und harmonische Bewegung möglich. Bei der Verwendung von Unigrip können ungeübte Baggerfahrer schnell lernen, die Maschine in einer effizienten Weise zu bedienen. Erfahrene Baggerfahrer können alle Funktionen der Maschine gleichzeitig steuern.

Kapazitives Eingabesystem von Rafi: In Zusammenarbeit mit Continental präsentierte Rafi ein neues Steuerungskonzept für Land- und Baumaschinen. Diese neue Lösung verwendet kapazitive Sensoren für den Betrieb von Landmaschinen und umfasst ein 3D-Bedienelement, ein haptisches Glascape Touchscreen und einen verschleißfreien Joystick.

Volvo CE GaiaX Konzept: Ein elektrischer, Tablet-gesteuerter Bagger. Mit dem Tablet-Computer können die meisten Baggeranwendungen aus der Ferne durchgeführt werden. Es ist nur eine Person notwendig, um die Maschine zu bedienen. Der Bediener kann gleichzeitig schaufeln und seine Umgebung im Blick haben. Ferner ermöglicht der Remote-Betrieb, die Maschine in gefährlichen Situationen zu verwenden, während der Bediener in sicherer Entfernung bleibt. Weitere Vorteile dieses transparenten, iPad-ähnlichen Gerätes:

• Durch Abbildung der städtischen Versorgungssysteme kann die genaue Lage von Wasserleitungen und elektrischen Kabeln auf dem Bildschirm angezeigt werden; vor der realen Durchführung kann der Bediener eine Visualisierung der Arbeiten betrachten.
• Ein Bodenscanner liefert präzise Informationen über Hindernisse, um so die Wirksamkeit von Auto-Dig-Modi zu garantieren, und projiziert Bilder auf den Boden, um die Baustelle zu zeigen und sichere Zonen für den Bediener und Passanten zu kennzeichnen.
• Das Tablet lässt sich auch mit anderen Maschinen der Flotte verbinden, um eine effektivere Arbeitsweise zu ermöglichen.