Kompetenz- und Informationszentrum
Wald und Holz

 

Aktuelle Nachricht

Holzernte 4.0: Digitale Zwillinge erlauben maßgeschneiderten Mensch-Technik-Einsatz

Smart Forestry optimiert Prozesse sämtlicher Akteure und Systeme

Im Forschungsprojekt Smart Forestry wird ein clusterübergreifendes Verfahren für die intelligente und vollintegrierte Holzernte entwickelt. Die Umsetzung automatisierter Wertschöpfungsnetzwerke orientiert sich an den Prinzipien von Wald und Holz 4.0 und beruht auf der Vernetzung aller an der Holzernte beteiligten Akteure und Systeme über das „Internet der Dinge“. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) unterstützt das Vorhaben über seinen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), mit Mitteln aus dem Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe.

Das Projektkonsortium unter Federführung des Instituts für Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) wird in seinem Vorhaben Smart Forestry die Prozesse und Geschäftsabläufe der Holzernte digital in einem übergreifenden „Internet der Dinge“ (Internet of Things, IoT) miteinander verknüpfen. Von realen Akteuren und Vermögenswerten, neben dem Wald sind das etwa Forstmaschinen, handgeführte Geräte oder die Werke der Abnehmer, werden virtuelle Abbilder – digitale Zwillinge – erstellt, die in dem Netzwerk als Knotenpunkte für den Informationsaustausch fungieren.

Die Spezialisten aus Wissenschaft und Wirtschaft entwickeln neben produktneutralen (generischen) digitalen Zwillingen für Maschinen, Geräte und Software – sie dienen als praxistaugliche „Schablonen“ – auch Methoden für deren Vernetzung sowie für deren Kommunikation mit den erforderlichen Akteuren. Zudem konfigurieren die Spezialisten die für jeden Prozessschritt erforderlichen Kommunikationsnetzwerke. Abschließend erarbeiten sie anhand der digitalen Zwillinge realer Systeme vier konkrete Referenzszenarien, die die Bewertung und Optimierung des Holzernteprozesses bis hin zur vorausschauenden Planung erlauben.

Vom Waldbesitzer bis zum Abnehmer: Clusterübergreifendes Handeln

„Derzeit sind zwar Produkte verfügbar, die digitale Optimierungen in Teilen der Holzernte-Prozesskette erlauben. Mit Smart Forestry entwickeln wir allerdings einen clusterübergreifenden Ansatz für das gesamte Wertschöpfungsnetzwerk. Damit wird erstmals eine flexible, situationsangepasste und auf Standards beruhende Vernetzung aller Vorgänge in dem komplexen Netzwerk der Holzernte möglich“, unterstreicht Prof. Dr.-Ing. Jürgen Roßmann von der RWTH Aachen. „Die Holzernte wird also mit Digitalisierung, Vernetzung und Prozessautomatisierung auf eine ganz neue Stufe gehoben. Zentralistische Steuerungsansätze werden abgelöst von flexibel konfigurierbaren, dezentralen Strukturen“, erklärt Roßmann.

Zur Überführung der Projektergebnisse in Wissenschaft und Wirtschaft planen die Projektbeteiligten schrittweise u. a. die Beratung potenzieller Anwender, Präsentations- und Demonstrationsveranstaltungen und die Integration von Smart Forestry in IT-Dienste und Forsttechnologien.

Hintergrund
Bislang ist die Holzernte in Forstbetrieben nicht oder nur ungenügend in IT-Prozesse eingebunden. Während die zeitlich davorliegende forsttechnische Einsatzplanung teilweise softwaretechnisch unterstützt wird, setzen Logistikkonzepte meist erst ab dem bereitgestellten Polter an. Der forsttechnische Holzernte-Produktionsschritt ist oft nicht in die Prozesslandschaft integriert und wird außerhalb der Forstmaschine kaum digital unterstützt. Die Bereitstellung von Echtzeitdaten der Maschinen und Geräte im Wald wird zwar aktuell in herstellerspezifischen Lösungen umgesetzt, eine prozessübergreifende Nutzung ist aber nicht in Sicht. Außerdem erwiesen sich die großen Datenmengen bislang als Hemmnis.

Mit der Entwicklung eines clusterübergreifenden Ansatzes auf der Grundlage der Prinzipien der Industrie 4.0 trägt das Projekt Smart Forestry diesem Umstand Rechnung und ermöglicht eine vorausschauende, flexible, dezentrale Prozessketten-Steuerung.

Die FNR ist seit 1993 als Projektträger des BMEL für das Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe aktiv. Sie unterstützt außerdem Forschungsthemen in den Bereichen nachhaltige Forstwirtschaft und innovative Holzverwendung.

 

Prinzipien der Industrie 4.0

Wald und Holz 4.0 überträgt die Prinzipien der Industrie 4.0 auf das Cluster Wald und Holz. Die Bundesministerien für Wirtschaft und Energie und für Bildung und Forschung erklären diese Prinzipien auf ihrer Plattform Industrie 4.0:

Die Fabrik der Industrie 4.0 ist geprägt von einem bisher nicht gekannten Ausmaß an Automation unter massiver Nutzung des Internets.

Unterschiedliche Systeme müssen miteinander kommunizieren und interagieren. Dafür werden gemeinsame Schnittstellen gefunden und harmonisiert, wobei möglichst international abgestimmte Normen und Standards zugrunde liegen sollen.

Die Rolle des Menschen ist zunächst die des Entwicklers und Nutzers, der die laufenden Prozesse kontrolliert, überwacht und erforderlichenfalls steuernd eingreift. (…)

Die Interaktion und Kommunikation zwischen Erzeugern mit Maschinen und Personal geht über Betriebs- und Unternehmensgrenzen hinaus. Firmen verschiedenster Branchen sind miteinander in einem Wertschöpfungssystem vernetzt, etwa Zulieferer, Logistikunternehmen und Hersteller. Eine Referenzarchitektur, also eine einheitliche Begriffs- und Methodenstruktur, bildet dafür die Basis. (…)

Quelle und weitere Informationen:
https://www.plattform-i40.de/IP/Redaktion/DE/Standardartikel/handlungsfelder-normen-standards.html

 

Ansprechpartner:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.
Dr. Dr. Matthias Noack
Tel.:        +49 3843 6930-321
E-Mail:   m.noack(bei)fnr.de

Pressekontakt:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.
Martina Plothe
Tel.:        +49 3843 6930-311
Mail:       m.plothe(bei)fnr.de

PM 2021-96

Zugehörige Dateien:

Verbundvorhaben: Spezifikation, Entwicklung und praktische Erprobung neuer, auf Wald und Holz 4.0-Konzepten beruhender Ansätze für eine intelligente und vollintegrierte Holzernte (Smart Forestry)

Teilvorhaben 1: Entwicklung von Architektur und Schablonen Digitaler Zwillinge und Mensch-Maschine-Schnittstellen (Smart Forestry-MMI); Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Institut für Mensch-Maschine-Interaktion (MMI)
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254A

Teilvorhaben 2: Entwicklung Digitaler Zwillinge, Predictive Maintenance und Umsetzung in Referenzszenarien mit Fokus Großmaschinen (Smart Forestry-HSM); Hohenloher Spezial-Maschinenbau GmbH & Co. KG
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254B

Teilvorhaben 3: Evaluation und Dissemination und Integration, Optimierung, Test und Evaluation in Referenzszenarien (Smart Forestry-FBZ); Landesbetrieb Wald und Holz NRW Forstliches Bildungszentrum
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254C

Teilvorhaben 4: Entwicklung Digitaler Zwillinge großer Waldbesitzer, Aufbau der Referenzszenarien (Smart Forestry-BaySF); Bayerische Staatsforsten AöR - Bereich Informations- und Kommunikationstechnik
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254D

Teilvorhaben 5: Entwicklung Digitaler Zwillinge und Umsetzung in Referenzszenarien mit Fokus handgeführte Geräte (Smart Forestry-STIHL); Andreas Stihl AG & Co. KG
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254E

Teilvorhaben 6: Entwicklung Digitaler Zwillinge der Abnehmerseite, zert. Holzernte, Aufbau der Referenzszenarien mit Fokus Holztransport (Smart Forestry-UPM); UPM Biochemicals GmbH
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254F

Teilvorhaben 7: Auswirkungen auf die Arbeit im Wald, Dokumentation und Wissenstransfer (Smart Forestry-KWF); Kuratorium für Waldarbeit und Forsttechnik (KWF) e. V.
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254G

Teilvorhaben 8: Entwicklung von Architektur und Schablonen Digitaler Zwillinge und Mensch-Maschine-Schnittstellen (Smart Forestry-IFOS); IFOS GmbH
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254H

 

Die Verwendung des Bildes ist für redaktionelle Zwecke honorarfrei. Veröffentlichung bitte unter Quellenangabe "RWTH Aachen".

Digitaler Zwilling eines Rückezugs. Der im Projekt Smart Forestry verfolgte clusterübergreifende Ansatz für die intelligente Holzernte erfordert die Entwicklung digitaler Zwillinge für Maschinen, Geräte und Prozesse aller Beteiligten. Kollage: RWTH Aachen

Digitaler Zwilling eines Rückezugs. Der im Projekt Smart Forestry verfolgte clusterübergreifende Ansatz für die intelligente Holzernte erfordert die Entwicklung digitaler Zwillinge für Maschinen, Geräte und Prozesse aller Beteiligten. Kollage: RWTH Aachen