Ob bei der Aussaat, der Holzernte oder im Straßenbau: Steuergeräte ermöglichen den effizienten Einsatz und die Integration verschiedener mechanischer und elektrischer Einheiten wie Motor, Hydraulikaggregat oder Getriebe. Sie sind das Herzstück, ohne das keine moderne Maschine in der Nutzfahrzeugindustrie funktioniert.
Ähnlich wie bei PKWs ist die Steuerung von sogenannten Off-Highway- oder auch Arbeitsmaschinen zentralisiert. Dabei übernimmt die elektronische Steuerungseinheit (ECU), das übergeordnete Steuergerät, die übergreifende Auswertung und Analyse von Bedienhandlungen des Fahrers, sowie technische Werte wie Drehzahl-, Temperatur- oder anderen Sensordaten. Dadurch ist die Maschine in der Lage, auch unter schwierigen Bedingungen jede Aktion präzise und optimal auszuführen.
Steuerungseinheiten für immer anspruchsvollere Maschinenfunktionen
Mit zunehmender Automatisierung und dem Einsatz moderner Technologien wie Telematik und autonomen Fahrfunktionen werden Arbeitsmaschinen heute immer komplexer. Ihr Leistungsumfang wird stetig erweitert, beispielsweise durch die Nutzung der Cloud oder die Vernetzung mit Geräten und Systemen von Drittanbietern. Dies stellt hohe Anforderungen an den Nutzfahrzeugmarkt.
So werden z. B. Steuerungssysteme entwickelt, die die Lenkung eines sechsdimensionalen Erntegreifarms unterstützen. Mittels „inverser Kinematik“ werden Richtungen berechnet und auf Knopfdruck die gewünschte Position angefahren.
Für die Fahrer:innen bedeutet das mehr Komfort. Für das Unternehmen reduzieren sich die Kosten für aufwändige Personalschulungen.
Die Realisierung intelligenterer Arbeitsabläufe durch Embedded Systems
Aufgrund der zunehmenden Cloud-Anbindung, des Einsatzes künstlicher Intelligenz sowie die Automatisierung von Prozessen wird eine immer spezifischere Anpassung von Arbeitsabläufen an einzelne Anwendungen notwendig. In der Landwirtschaft zum Beispiel verspricht man sich von einer stärkeren Automatisierung genauere Ertragsprognosen und eine umfassendere Dokumentation bei der Feldbestellung.
Bei Baumaschinen ist der Sicherheitsaspekt enorm wichtig. So gibt es beispielsweise virtuelle Wände, die verhindern, dass ein Bagger sich übermäßig dreht und dabei unbeabsichtigt etwas beschädigt oder die Gegenfahrbahn behindert. Derartige Systeme können auch aktiv in das Fahrverhalten eingreifen, um Sicherheitsmaßnahmen, wie einen automatischen Fahrzeugstopp durchzusetzen.
Steuerungssoftware gewährleistet die Einhaltung wichtiger Sicherheitsstandards
Die Anforderungen an die Steuerung von Maschinen werden aufgrund gesetzlicher Sicherheitsnormen immer strenger. Insbesondere bei ISO-Normen wie der allgemeinen Norm IEC 61508 für die funktionale Sicherheit sowie der daraus abgeleiteten ISO 13849 für Maschinensteuerungen und der ISO 25119 zur Bewertung der Risikoreduzierung spielt die Steuerungssoftware eine entscheidende Rolle.
Steuerungssoftware spielt insbesondere bei der Einhaltung funktionsbezogener Sicherheitsnormen eine entscheidende Rolle.
Steuereinheiten verhindern kritische Betriebszustände durch integrierte Diagnosefunktionen und leiten automatisch Notfallreaktionen ein, um Schäden zu vermeiden. Die angeschlossene Telematik-Einheit kennt den Zustand der gesamten Maschine und kann bevorstehende Instandhaltungsmaßnahmen signalisieren sowie im Fehlerfall Service Anfragen stellen. Erkennt das System beispielsweise, dass der Druck im Hydrauliksystem zu niedrig ist, fährt die Maschine in den Grundzustand zurück und stoppt. In gleicher Weise melden Abstandssensoren eine Kollisionsgefahr.
Die Einhaltung der funktionsbezogenen Sicherheitsnormen wird somit zu einem Qualitätsmerkmal und trägt wesentlich zur Wettbewerbsfähigkeit von Nutzfahrzeugen bei. In diesem Zusammenhang ist die Nachrüstung und ggf. Neuprogrammierung bestehender Systeme von großem Wert.
Gut durchdachte Investitionen in Steuerungssysteme zahlen sich aus
Eine neue Steuerungssoftware zu entwickeln, ist immer mit einer Investition verbunden, die sorgfältig abgewogen werden sollte. Richtig konzipiert, kann sie für alle Fahrzeuge des Maschinenparks eingesetzt werden. Gleichzeitig muss sie den unterschiedlichen Ausstattungen gerecht werden. Für Programmierer:innen bedeutet dies: Vereinheitlichung, wo immer dies praktikabel ist, ohne die individuelle Anpassungsfähigkeit zu verlieren.
Insgesamt führt ein modernes Steuergerät beispielsweise bei Feld-, Berg- und Forstmaschinen zu optimierter Leistung und höherer Produktivität. Entsprechend muss auch die intelligente Steuerungssoftware mit den steigenden Anforderungen Schritt halten können. Nur so lassen sich neue Maschinengenerationen für die Marktbedingungen von morgen zukunftsfähig machen.
Dominik Nöth / Embedded Software Developer
Du möchtest mehr über Embedded Software erfahren? Hier findest Du unser Angebot
