Herausforderungen im öffentlichen Raum

Während in geschlossenen, strukturierten Umgebungen wie Lager- oder Montagehallen gesetzliche Vorgaben, klare Raumlayouts mit Absperrungen und Überwachungssensoren sowie geschultes Personal einen sicheren Betrieb autonomer Maschinen ermöglichen, stellt sich die Situation im öffentlichen Raum hingegen anders dar. Hier fehlen feste Strukturen sowie die genannten Sicherheitsmaßnahmen, und autonome Maschinen müssen rasch auf unvorhersehbare Situationen reagieren – Herausforderungen, die bisher kaum gelöst wurden. Besonders im freien Gelände mit wechselnden Wetterbedingungen ist eine zuverlässige Funktionalität aus vielerlei Gründen derzeit nicht sichergestellt.
Zusätzliche Komplexität entsteht, wenn sich Personen und Objekte im Sicherheitsbereich der Maschine befinden und in enger räumlicher Nähe in den Arbeitsprozess eingebunden sind. Darüber hinaus fehlen verbindliche Standards und Zertifizierungen, die technische Innovationen mit rechtlichen Anforderungen verknüpfen und so ein geeignetes Regelwerk bieten, um die Automatisierung im Außenbereich voranzutreiben und einen sicheren Betrieb zu ermöglichen.

Regelwerk für den Outdoor-Einsatz autonomer Arbeitsmaschinen

Mit dem Start des Projekts GUARDIAN („Safety-GUaranteed Autonomous opeRation for machinery under DIverse Area coNditions“ – Sicherer und autonomer Betrieb von Maschinen unter verschiedenen Umgebungen) hat ein interdisziplinäres Team aus Forschung, Industrie und rechtlichen Experten unter der Leitung des AIT Austrian Institute of Technology seine Arbeit aufgenommen. „Mit dem Projekt wollen wir die Technologien für autonome Arbeitsmaschinen im Einklang mit den rechtlichen Rahmenbedingungen weiterentwickeln, um realisierbare Standards zu empfehlen und deren Prüfvorgänge zu entwickeln. Ziel ist es, dass die autonomen Maschinen im Alltag, d.h. auch unter schwierigen Witterungsverhältnissen und Arbeitsbedingungen, zuverlässig eingesetzt werden können“, so Patrik Zips, Projektleiter am AIT Center for Vision, Automation & Control, zu dessen Forschungsschwerpunkt die Entwicklung autonomer Arbeitsmaschinen gehört.

Forschungsbereiche

Um die erforderlichen Zertifizierungen und Standards zu entwickeln, konzentrieren sich die Experten auf die Erforschung folgender Arbeitsbereiche:

• Entwicklung von Outdoor-Benchmarking-Szenarien, um Standardszenarien für Maschinen in offenen Umgebungen zu definieren, die als Grundlage zukünftiger Zertifizierungs-anforderungen dienen.
• Integration fortschrittlicher Sensorik und die Fusion multimodaler Sensoren, um zuverlässig Gefahrenbereiche und sichere Zonen zu bestimmen – selbst unter schwierigen Wetterbedingungen.
• Entwicklung eines ausfallsicheren Steuerungs- und Navigationssystems, das jederzeit einen kollisionsfreien Betrieb gewährleistet.
• Verbindung von technologischen Innovationen mit rechtlichen Anforderungen und gesellschaftlich-ethischen Standards.

Gabelstapler und Kran am Testgelände im Einsatz

Zur Validierung der entwickelten Technologien werden zwei unterschiedliche Arbeitsmaschinen in Tests eingesetzt: nämlich ein mobiler Gabelstapler sowie ein Lkw-montierter Knickarmkran der Firma PALFINGER. Ihre Autonomiefunktionen werden derzeit im AIT-eigenen Freiluft-Testgelände, dem Large-Scale Robotics Lab, entwickelt. Weitere Testungen, wie zum Beispiel unter unterschiedlichen Witterungsverhältnissen sollen im DigiTrans Testcenter für automatisiertes Fahren in St. Valentin erfolgen. Begleitet wird das Projekt von Experten für Produktsicherheits- sowie Produkthaftungsrecht, insbesondere an der Schnittstelle zur Künstlichen Intelligenz (KI) durch Andreas Eustacchio, Rechtsanwalt bei EUSTACCHIO Rechtsanwälte und führender Rechtsexperte, sowie der Business Upper Austria zur frühzeitigen Einbindung aller wesentlichen Stakeholder von Erzeugern, rechtlichen und ethischen Institutionen bis zu den Endkunden.
Das Projekt GUARDIAN wird wesentlich dazu beitragen, die Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards für autonome Maschinen zu erhöhen. Gleichzeitig wird die gesellschaftliche Akzeptanz dieser Technologien durch klare rechtliche Rahmenbedingungen gestärkt.

Projektpartner und Förderung

• AIT Center for Vision, Automation & Control – Leitung und Technologieerforschung
• Business Upper Austria – OÖ Wirtschaftsagentur GmbH – wirtschaftliche Integration
• EUSTACCHIO Rechtsanwälte – rechtliche Beratung
• DigiTrans GmbH – Validierung und Tests
• PALFINGER EUROPE GmbH – Anforderungen, Evaluierung und Realisierbarkeit

Das Projekt GUARDIAN wird im Rahmen des Programms „Digitale Technologien 2023“ des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) durch die FFG gefördert.

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Über 20 Entwicklungsprojekte

Mit über 150 Forschenden und in enger Zusammenarbeit mit der Industrie hat das Projekt über einen Zeitraum von über vier Jahren etliche Meilensteine verzeichnet: Mehr als 20 sogenannte Entwicklungsprojekte – vom digitalen Frachtbrief (eCMR) und Vorbereitungen für EU-weite digitale Frachtinformationen (eFTI) über KI-basierte Estimated-Time-of-Arrival-Services bis hin zu IoT-Devices und dynamischen Transportrobotern – wurden in Dortmund umgesetzt. Im Konsortium haben das Fraunhofer IML und das Fraunhofer-Institut für Software und Systemtechnik ISST zusammen mit verschiedenen Lehrstühlen der Technischen Universität Dortmund an neuen Themen für Open-Source-Logistik geforscht. Zudem haben die Forschenden zahlreiche Hardware- und Softwarekomponenten entwickelt, die anschließend als Open Source über das Repository der Open Logistics Foundation veröffentlicht – und damit der Industrie, kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) und Start-ups zur freien Nutzung zur Verfügung gestellt wurden.

Volldigitale Logistikkette als oberste Priorität

Seit 2020 wurde die Silicon-Economy-Forschung vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) mit insgesamt rund 35 Millionen Euro gefördert. In zwei Förderphasen (2020 bis 2023 und 2023 bis Ende 2024) lag der Fokus auf der Digitalisierung der Branche. Zudem waren die Entwicklung von Software- und Hardwarekomponenten für eine KI-basierte Plattformökonomie, der Open-Source-Ansatz und der Aufbau einer Entwickler- und Nutzer-Community weitere Themen.
„Das Forschungsprojekt Silicon Economy hat in den vergangenen Jahren eindrucksvoll gezeigt, welche Potenziale Open-Source-Entwicklungen und KI-Anwendungen für eine effiziente und nachhaltige digitale Logistik haben. Gerade angesichts des Fachkräftemangels müssen wir, wo immer es geht, auf volldigitale Prozesse setzen. Nur so kann die deutsche Logistikwirtschaft international wettbewerbsfähig bleiben. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse für unser Ziel einer volldigitalen Transportkette“, unterstreicht Volker Wissing, Bundesminister für Digitales und Verkehr, anlässlich des Projektabschlusses.

(Fotos: Fraunhofer IML – Frederic Eynck)

Logistischer Open-Source-Geist

„In über vier Jahren Forschung für die Silicon Economy haben wir ein starkes Fundament für die weitere Digitalisierung der Logistik gelegt. Vor allem aber ist es uns gelungen, einen Open-Source-Geist zu schaffen und auch große Logistikplayer damit anzustecken. Das wäre vor einigen Jahren noch undenkbar gewesen. Nun gilt es – und das hat auch unsere Studie zum Projektabschluss nochmal deutlich gezeigt –, am Ball zu bleiben und für die Zukunft an den richtigen Stellschrauben zu drehen, in der Logistikforschung und in der Praxis“, betonte Michael Henke, Institutsleiter am Fraunhofer IML, im Rahmen der Abschlussveranstaltung.

Offene Plattform zur einfachen Vernetzung und Kooperation

Das Förderprojekt war auch Ausgangspunkt für die Open Logistics Foundation, die die neue Zusammenarbeit auf privatwirtschaftlicher Basis fortführt. 2021 wurde die Foundation von Dachser, DB Schenker, duisport und Rhenus gegründet.
Kern der Stiftungsarbeit ist der Betrieb des so genannten Open Logistics Repository (https://git.openlogisticsfoundation.org/explore/groups), einer technischen Plattform, auf der Soft- und Hardware, Schnittstellen, Referenzimplementierungen und Komponenten quelloffen unter einer freien Lizenz (permissive license) zur Verfügung stehen. Unternehmen können diese dazu nutzen, um beispielsweise eigene Plattformen zu erweitern oder neue Produkte und Geschäftsmodelle schneller aufzusetzen.
Von Vorteil ist außerdem, dass es sich nicht um isolierte Softwarelösungen handelt, sondern alle Komponenten untereinander kompatibel sind, was eine digitale Vernetzung über die Unternehmensgrenzen hinaus erleichtert. So konnte in den vergangenen Jahren eine Community aufgebaut werden, die Logistik- und IT-Unternehmen unterschiedlichster Größe vernetzt und in der diese Unternehmen gemeinschaftlich Open-Source-Projekte vorantreiben – auch auf Basis der vorhandenen Komponenten aus dem Silicon-Economy-Projekt.

Zur Open Logistics Foundation: https://openlogisticsfoundation.org/
Zur Silicon-Economy-Website: https://www.silicon-economy.com/

Der Beitrag Silicon Economy legt Basis für Digitalisierung und Open-Source-Geist erschien zuerst auf Wochenzeitung Verkehr.