Standardisierung der Prüfung von Baumaschinen mit KI

Projekttitel: Standardisierung der Prüfung von Baumaschinen mit KI

Ideengeber*in:

Potenzielle Projektpartner*innen

Bauunternehmen

• Eurovia (Vinci)
• Wolff & Müller
• Spitzke
• Weitere große Bauunternehmen

Hersteller

• CASE / CNH Industrial
• Weitere Baumaschinenhersteller oder Vertragshändler

Prüfdienstleister

• DEKRA
• Weitere Prüfdienstleister (z. B. Mevas)

Verbände

• VDMA

Andere

• Vermieter von Baumaschinen (z. B. HKL Baumaschinen)

Zu allen beispielhaft aufgeführten Unternehmen bestehen bereits Kontakte. Mit ersten Partnern wurde die gemeinsame Entwicklung eines Standards bereits diskutiert (z. B. Eurovia, CASE / CNH Industrial).

Ausgangslage

Welche Situation liegt aktuell wie vor?

Machine26 ist eine Smart Equipment Software für Baumaschinen, die Fuhrparkbesitzern hilft, ihre Maschinen zu verwalten und weiterzuverkaufen.

In diesem Zusammenhang ergibt sich für unterschiedlichste Anwendungsbereiche ein Bedarf für Standards bei der Prüfung von Baumaschinen. Wertvolles Wissen und Erfahrung zur richtigen Prüfung ist häufig über mehrere Personen innerhalb einer Organisation verteilt und nicht dokumentiert. Die Schwankungen in der Qualität von Baumaschinen-Prüfungen sind sowohl innerhalb von Organisationen als auch zwischen Organisationen gravierend. 

Zudem finden Prüfungen in der aktuellen Praxis überwiegend papierbasiert statt.

Welche Bedarfe liegen bei welchen Marktteilnehmern*innen vor?

Bei Stakeholdern im Maschinen-Management liegen folgende Bedarfe vor: 

1. Digitale & standardisierte Prozesse entlang des Maschinenlebenszyklus (Beschaffung, Betrieb, Wiederverkauf) zur Einsparung von Ressourcen, Steigerung des Gewinns und Optimierung des Maschinen-Managements.

• Ersetzen von ineffizienten analogen Tools, Excel-Tabellen, Ausdrucken und unklaren oder nicht transparenten Prozessen 
• Bessere Entscheidungsgrundlagen für höhere Gewinne
• Reduktion von mit Prüfung verbundenen Kosten (z. B. Arbeitseinsatz)
• Fehlende Prüfexperten & Expertise
• Standards bei der Durchführung von Prüfungen (z. B. Prozess, Berichte, Analysen, Dateneingabe)
• Gleichbleibende Prüfqualität über Abteilungen und Personen hinweg
• Rechtssichere Dokumentation des Maschinenzustandes
• Digitale Schnittstellen

2. Erfassung und Zugriff auf alle relevanten Maschinendaten (alle Informationen digital zugänglich, unabhängig von Zeit und Ort)

• Entscheidungsträger und Beteiligte (Flottenmanager, Techniker, Mechaniker, Maschinenführer, Controlling, Administratoren und andere kaufmännischen Bereiche) müssen miteinander verbunden sein, um alle kritischen Maschineninformationen und Wartungsaufgaben im Blick zu behalten und Schlüsselkennzahlen zu berechnen

3. Einblicke aus Daten

• Einblicke bzgl. Maschinenzustand und Wartungsplanung (Maschinenstillstand führt zu Projektstillstand mit hohen Verlusten)
• Analytics durch Big Data für alle Maschinentypen (KI, Machine Learning)
• Planung von Flotteninvestitionen

Welche Lösungen existieren derzeit für welche Marktteilnehmer*innen? 

Vor einigen Jahren wurde mit der Digitalisierung der Maschinenprüfung begonnen und es existieren bereits einige Anbieter in diesem Bereich (u.a. Cheqsite, Fleetio, Fulcrum, Heavy Equipment Inspection & Maintenance, Klickcheck, Logimove, Snappi).

Weshalb sind diese Lösungen nicht hinreichend genug? 

Die angebotenen Produkte in Form von Apps stellen allerdings noch keine anspruchsvollen Lösungen dar. Sie folgen einem sehr einfachen generischen Ansatz und unterscheiden sich dadurch nur geringfügig. Bestehende Lösungen haben papierbasierte Vorgehensweisen digital abgebildet und sind damit lediglich digitale Formulare zur Eintragung der Daten einer Maschinenprüfung („Prüfformular-App“). Zudem sind die Prüfinhalte teils eher oberflächlich gehalten und machen keine Vorgaben zum Inhalt der Prüfung. Teilweise beinhalten die Funktionen ein Hochladen von Mediendateien oder digitale Signaturen zur Verifizierung der Prüfungsdurchführung. Weiterhin fehlt der Mehrheit der Anbieter der Fokus auf den Baubereich, da sie Prüfformular-Apps für eine Vielzahl an Anwendungsgebieten abdecken. 

Was ist der Stand der Technik?

siehe Ausführungen unter Weshalb sind diese Lösungen nicht hinreichend genug?

Welche themenverwandten Standards, technische Regeln, Normenausschüsse, Gremien, Foren und Konsortien sind Ihnen bekannt bzw. existieren bereits?

Existierende analoge Standards umfassen bspw. Karteikarten mit Prüfpunkten der BG BAU (Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft) zur ‚Prüfung von Baumaschinen des Tiefbaus‘ im Rahmen einer regelmäßigen Arbeitsmittelsicherheitsprüfung nach § 3 Abs. 6 BetrSichV. Zudem werden in den Normen EN 474-1 bis EN 474-12 für Erdbaumaschinen die entsprechenden Sicherheitsanforderungen gestellt. Hier steht jedoch die Arbeitssicherheit im Vordergrund, was beim Management von Baumaschinen nur einen Teilaspekt umfasst.

Beschreibung der Vorarbeiten: Handelt es sich um eine Anschubförderung? Inwiefern ist das Produkt bereits entwickelt?

Die Machine26 Inspection App ist bereits entwickelt und wird von unseren Kunden für die Zustandsdokumentation von Baumaschinen genutzt. Aktuell erweitern wir unsere Lösung um verschiedene andere Anwendungsfälle und entwickeln KI-basierte Tools und Services. 

Machine26 wird sich durch die zunehmende Automatisierung der Prüfung und Anwendung neuester Technologie deutlich von den existierenden Lösungen unterscheiden. Die Technologie der Prüf-Tools wird Schritt für Schritt um folgende Themen erweitert: automatische Objekterkennung, individuelle Prüfanweisungen je nach Typ, Modell oder auf Basis von Bilderkennung, Hinweise auf Basis von Daten über Reparaturhistorien und Erfahrungswerten, sowie KI-basierte Prüfinhalts- und Prozessgestaltung.

Inwiefern passt das Thema zu dem von Ihnen ausgewählten DIN-Connect Themenschwerpunkt?

Machine26 verwendet Technologie, um Prozesse in einer der wichtigsten, aber immer noch traditionellen Branchen innovativ zu verändern. Wir nutzen Künstliche Intelligenz (KI) / Machine Learning Technologie, um das Maschinen-Management entlang des Lebenszyklus der Maschine zu analysieren und zu optimieren.

Konkret nutzt Machine26 KI und Machine Learning Modelle für Analysen, Optimierungen und Prognosen. Dies umfasst unter anderem folgende Features bzw. Services:

• Smarte Protokolle
• Automatische Zustandsbewertung anhand Bilder
• Restwertberechnung anhand Maschinendaten
• Kosten- / Reparaturschätzung 
• Ausfallwahrscheinlichkeiten (z. B. Predictive Maintenance)
• Neukauf- / Miet- / Gebrauchtkaufempfehlung
• Automatisierte Erinnerungen

Mit unserer Inspection App bringen wir die Technologie sogar in Werkstätten oder auf Baustellen, indem wir Mechanikern oder Maschinennutzern ermöglichen, den Maschinenzustand vor Ort zu dokumentieren. Die entsprechenden Abfragen sind smart und je nach Maschinentyp bzw. vorhandenen Daten dynamisch angepasst.

Der Aufbau und die Umsetzung der geplanten KI und Machine Learning Modelle hängt von einer entsprechend guten Datenqualität als Grundlage ab. Deswegen ist die Entwicklung eines Standards bei der Prüfung von Baumaschinen mit digitalen Tools von entscheidender Bedeutung für uns und die Branche. 

Nutzen

Worin liegt das Optimierungspotential?

Durch die Unterstützung der Prüfung von Baumaschinen mittels neuer Technologien (u. a. KI-basierte Prüfanweisungen, Schadenserkennung) optimiert Machine26 das gesamte Maschinen-Management. Folgende Vorteile entstehen durch die Lösungen von Machine26:

• Digitale Daten-Dokumentation & KI-basierte Analyse 
• Sicherheit durch standardisierte Prüfungen
• Ressourcenersparnis & Effizienzgewinne (z. B. Zeit-Einsparungen durch Wegfall manueller Arbeitsschritte von Werkstatt bis Controlling oder Kostenersparnis durch Reduktion von Ausfallzeiten)
• Transparenz über Fuhrpark durch Single Point of Truth
• Ermöglichung faktenbasierter Entscheidungen im Einkauf, Betrieb und Verkauf von Baumaschinen

Wer profitiert von der Innovation und dem Standard?

Aus der Standardisierung und Digitalisierung der Baumaschinenprüfung ergeben sich verschiedene Use Cases:

• Zustandsprüfung: Bei einem Verkauf, einer Vermietung oder einer anderen Maschinenübergabe ist es entscheidend, die allgemeine Funktionsfähigkeit und den Zustand einer Baumaschine zu prüfen und zu dokumentieren (bspw. als Grundlage für eine Kaufentscheidung und zur Risikobewertung). Daraus ergeben sich die Vorteile aller adressierten Kundengruppen wie in der vorherigen Frage zum Optimierungspotenzial erläutert.
• UVV-Prüfung bei einer Baumaschine durchführen & dokumentieren (UVV: Unfallverhütungsvorschrift)
• (Unfall)Schadensbeurteilung bei einer Baumaschine vornehmen & dokumentieren
• Sicherheits-Check (Abfahrkontrolle) vor Inbetriebnahme durchführen & dokumentieren
• Wert einer Baumaschine ermitteln

Von der Innovation und dem Standard profitieren alle Stakeholder, welche mit dem Management von Baumaschinen betraut sind oder Dienstleistungen in diesem Zusammenhang anbieten (u. a. die oben aufgeführten möglichen Projektpartner), z. B.: 

• Hersteller von Baumaschinen (Daten als Input für Produktentwicklung)
• Vermieter von Baumaschinen (zur Dokumentation der Maschinezustände vor und nach einer Miete)
• Bauunternehmen und deren Mitarbeiter (Sicherheitskontrolle und Unfallverhütung)
• Prüfunternehmen (Effizienzgewinne und neue Geschäftsmodelle)
• Versicherungsunternehmen (Beitragsberechnung, etc.)
• Finanzierungs- und Leasing-Unternehmen (Maschinenwertberechnung)

Wie werden die Ergebnisse nach Projektabschluss verwertet?

Ziel ist eine große Verbreitung der standardisierten und durch KI unterstützten Baumaschinenprüfung in der Branche. Sie soll als Grundlage für Schulungen und als Standardanwendung für Werkstattmitarbeiter, Maschinenführer oder Sachverständige dienen. Eine entsprechende Verbreitung kann durch die Zusammenarbeit mit großen Anwendern (z. B. Eurovia, Dekra) bereits zu Beginn sichergestellt werden. 

Durch bestehende Kontakte zu Verbänden (bspw. dem bbi, dem Bundesverband der Baumaschinen-, Baugeräte- und Industriemaschinen-Firmen e.V.) können die Standards bei Fachtagungen und über andere Kommunikationswege einfach verbreitet werden.

Skizzieren Sie bitte die europäische/internationale Bedeutung

Die Bauindustrie ist eine der größten Branchen der Welt. Bis 2030 wird ein kontinuierliches Wachstum auf 13,8 Billionen Euro mit hohen Wachstumsanteilen aus China, Indien und USA prognostiziert (GCP, 2015). Im Gegensatz zu anderen großen Industrien hat die Bauindustrie einen erheblichen Rückstand bei der Digitalisierung. In Summe wird die weltweite Marktgröße allein für den Handel mit gebrauchten Industriemaschinen auf ca. 320 Mrd. Euro jährlich geschätzt (Rohmeder 2019).

Durch die Internationalität der Branche und insbesondere des Baumaschinenhandels ist eine hohe internationale Bedeutung gegeben.

Bestehen Einreichungsmöglichkeiten bei Europäischen und internationalen Normungsorganisationen (CEN/CENELEC/ISO/IEC)?

Es bestehen Einreichungsmöglichkeiten bei CEN und ISO. 

Das internationale Netzwerk von Machine26 (durch internationale Tätigkeit bei PERI sowie die Teilnahme an Y Combinator) stellt einen Vorteil bei internationalen Normungsvorhaben dar. 

Skizzieren Sie bitte die Markt- und gesellschaftliche Relevanz

Durch die Prüf-Lösungen für Baumaschinen von Machine26 reduzieren wir die im Maschinen-Management benötigten Ressourcen erheblich (z. B. geringerer Prüf- & Dokumentationsaufwand, Reduktion von Maschinen-Ausfallzeiten). Zudem schaffen wir die Datengrundlage für Optimierungen entlang des gesamten Maschinen-Lebenszyklus (bessere Entscheidungen im Einkauf, Betrieb und Verkauf). 

Mit Bezug auf das Projektziel können standardisierte und verlässliche Prüfungen von Baumaschinen einen wesentlichen Beitrag zur Sicherheit und Unfallverhütung auf Baustellen beitragen.

Die Abverkaufslösung an Gebrauchthändler von Machine26 kann zudem einen Beitrag zur Elektromobilität, nachhaltigen Stadtentwicklung und urbanen sauberen Industrie leisten: Der Handel mit gebrauchten Baumaschinen spielt eine wichtige Rolle beim internationalen Warenfluss und dem Ausgleich zwischen Märkten mit unterschiedlichen Bedürfnissen. In technologisch reiferen Märkten ermöglichen u. a. Inzahlungnahmen den Wechsel von alten zu neuen, umweltfreundlicheren und effizienteren Baumaschinen. Gleichzeitig stellt der Handel sicher, dass das langlebige Investitionsgut Baumaschine auch gegen Ende des Produktlebenszyklus in Märkten mit entsprechenden Bedürfnissen genutzt wird. 

Kompetenzen und Ressourcen

Das Gründerteam, bestehend aus Steffen Schweiger (Int. Economics & Management), Niklas Fritz (Wi.-Ing.) und Christian Schweiger (Tech), vereint internationale Erfahrung in der Bauindustrie und ein großes Verständnis für digitale Geschäftsmodelle. Durch ihre mehrjährige Tätigkeit als Projektleiter bei dem internationalen Markt- und Technologieführer in der Bauindustrie PERI SE (ca. 9.400 Mitarbeiter, 1,5 Mrd. Euro Jahresumsatz, 70 Tochtergesellschaften weltweit) haben Steffen Schweiger und Niklas Fritz ein tiefes Verständnis für die Branche, die Marktteilnehmer und zur Anwendung digitaler Lösungen aufgebaut.

Steffen Schweiger verantwortete u. a. ein Projekt für die Geschäftsmodellentwicklung und den Aufbau des Gebrauchthandels mit Schalungen und Gerüsten sowie ein Venturing Projekt zur Beteiligung an einem Startup für den 3D-Druck von Häusern. Weiterhin konnte er durch die Entwicklung von Vertriebsstrategien internationaler Landesgesellschaften und deren Implementierung relevante Branchenerfahrung sammeln. Neben fachlichem Knowhow hat er als Projekt- und Teamleiter Verantwortung über Millionenbudgets getragen und wertvolle Führungserfahrung gesammelt. Studiert hat er an den renommierten Universitäten in Tübingen und Nürnberg. Seine Kompetenzen setzt er für den strategischen und operativen Geschäftsaufbau inkl. der Marketing- und Vertriebsaktivitäten von Machine26 ein.

Niklas Fritz leitete bei PERI u. a. den Aufkauf inkl. Due Diligence eines Tech-Startups in der Bauindustrie. Weiterhin war er für das Fokusthema Digitalisierung im Rahmen des PERI-Gruppenstrategieprojekts verantwortlich. Zuvor hat er sich mehrere Jahre mit digitalen und technischen Themen in der Automobilbranche auseinandergesetzt. Er bringt durch die Projekte Führungserfahrung von internen und externen Projektteams mit. Er hat am renommierten Karlsruher Institut für Technologie studiert. Seine Praxiserfahrung und sein Fahrzeug-Knowhow in Kombination mit Informatik setzt er insbesondere in den Operations-Aufgaben und der Produktentwicklung für Machine26 ein. 

Christian Schweiger verfügt über mehr als neun Jahre Entwicklungserfahrung in den Bereichen Webtechnologien, Apps, Neural Networks und Design. Er leitete u. a. das Web Development eines deutschen Tech-Startups, ist zertifizierter SCRUM Master 1 & 2 sowie Product Owner und setzte selbstständig verschiedenste Projekte um. Seine praktische Programmiererfahrung umfasst u. a. die Entwicklung von Onlineshops, CMS, Web & Mobile Apps als auch RESTful Services. Er ist Experte in den Programmiersprachen JavaScript, HTML, CSS, PHP, Python, Hands-on SQL, Laravel, React-Native und Swift. Er hat an der renommierten Ludwig-Maximilians-Universität in München studiert. Durch sein umfassendes Knowhow ist Machine26 in der Lage, technologisch anspruchsvolle Produkte zu entwickeln.

Alle drei Gründer sind Geschäftsführer der Machine26 GmbH. Die Rollen im Unternehmen werden wie folgt aufgeteilt: Steffen Schweiger (CEO - Sales & Marketing, HR) Niklas Fritz (CFO & COO - Finanzen, Operations, Legal), Christian Schweiger (CTO - Development & IT).

Machine26 wurde zudem als eines von ca. 350 Startups aus weltweit über 16.000 Bewerbungen ausgewählt und ist seit 2021 Teil von Y Combinator, dem weltweit renommiertesten Startup-Accelerator aus dem Silicon Valley. 

Für die Entwicklung der Prüf-Tools hat Machine26 mit Maschinenprüfungs-Experten zusammengearbeitet, bspw. von Eurovia (Vinci) oder DEKRA, einem der größten Prüfdienstleister Europas. Aus diesen Partnerschaften stehen neben der Expertise auch Maschinendaten sowie -bilder zur Verfügung, um die Entwicklung voranzutreiben. Machine26 kann durch die Kooperation auf ein breites Netz an Prüfexperten für Baumaschinen zurückgreifen.

Mit einigen der oben genannten Projektpartner wurde eine Mitarbeit bei diesem Vorhaben bereits diskutiert. Wir haben hier ausschließlich positives Feedback erhalten: unsere Partner stehen dem Vorhaben offen gegenüber. Verbindliche Zusagen gibt es allerdings noch nicht. 

Standardisierungsscope

Der geplante Standard definiert Anforderungen an durchzuführende Baumaschinenprüfungen und gibt Prüfelemente sowie Vorgehensweisen und Inhalte unter Berücksichtigung digitaler Innovationen vor – zur Anwendung für Sachverständige von Prüforganisationen, Baumaschinenhändlern sowie Baumaschinenvermietern. Ziel ist die Schaffung eines Standards, womit Baumaschinenkäufer, -vermieter oder -nutzer Transparenz über die allgemeine Funktionsfähigkeit und den Zustand einer Baumaschine erhalten und dass dieser rechtssicher dokumentiert wird.

Unsere Technologie schafft die entsprechenden Voraussetzungen für eine Standardisierung in diesem Bereich.

Sind folgende Aspekte potentiell betroffen?