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Die Erfindung betrifft ein Baustellenplanungssystem.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Baustellenplanungssystem zur Verfügung zu stellen, das bezogen auf den Stand der Technik eine verbesserte Planung, insbesondere eine kostenoptimierte Planung, von Baustellen ermöglicht.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Baustellenplanungssystem nach Anspruch 1.
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Das Baustellenplanungssystem weist Mittel zum Eingeben oder Importieren eines Plans einer Baustelle auf. Die Mittel zum Eingeben können beispielsweise als drahtgebundene oder drahtlose Datenschnittstelle ausgebildet sein bzw. eine solche Schnittstelle aufweisen. Mittels der Datenschnittstelle können beispielsweise digitale Daten der Baustelle eingegeben bzw. importiert werden. Die Mittel zum Eingeben oder Importieren des Plans der Baustelle können auch eine Kamera aufweisen bzw. als Kamera ausgebildet sein, wobei mittels der Kamera ein Foto der Baustelle aufgenommen werden kann. Das Baustellenplanungssystem kann für diesen Fall dazu ausgebildet sein, basierend auf dem aufgenommenen Foto die planungsrelevanten Daten der Baustelle zu erzeugen.
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Der Plan der Baustelle bzw. die zugehörigen digitalen Daten können beispielsweise einen Grundriss oder ein Layout der Baustelle usw. umfassen. Im einfachsten Fall kann der Plan auch eine leere Fläche mit definierten Umrissen, beispielsweise rechteckförmigen Umrissen, bezeichnen bzw. beschreiben. Weiter ist es möglich, dass ein in Papierform vorhandener Plan der Baustelle digitalisiert wird, indem dieser beispielsweise eingescannt wird, wobei die derart digitalisierten Daten dann eingegeben bzw. importiert werden. Im einfachsten Fall ist der Plan ein zweidimensionales Abbild der Bausteile. Der Plan kann jedoch die Baustelle auch dreidimensional abbilden, d.h. Höheninformationen enthalten. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Mittel zum Eingeben oder Importieren des Plans einer Baustelle dazu ausgebildet sind, Eingaben eines Benutzers zu erfassen, der die Baustelle bzw. den Plan der Baustelle mittels dieser Benutzereingaben spezifiziert, beispielsweise indem er die Umrisse der Baustelle vorgibt.
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Das Baustellenplanungssystem weist weiter Mittel zum Zuweisen mindestens eines mittels einer mobilen Arbeitsmaschine zu bearbeitenden Bereiches innerhalb der Baustelle bzw. innerhalb des Plans der Baustelle auf. Bei dem zu bearbeitenden Bereich kann es sich beispielsweise um einen Bereich handeln, der mittels einer Autobetonpumpe zu betonieren ist. Die Mittel zum Zuweisen des zu bearbeitenden Bereiches können beispielsweise als Computermaus und/oder als berührungsempfindlicher Bildschirm ausgebildet sein bzw. diese Komponenten aufweisen. Die Mittel zum Zuweisen des zu bearbeitenden Bereiches sind beispielsweise dazu ausgebildet, Benutzereingaben zu erfassen, mit denen ein Benutzer den zu bearbeitenden Bereich auf dem als Hintergrund dargestellten Bauplan, im einfachsten Fall eine leere Fläche mit definierten Umrissen, markiert. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Mittel zum Zuweisen des zu bearbeitenden Bereiches Daten, insbesondere digitale Daten, erfassen und auswerten, die beispielsweise im Plan der Baustelle enthalten sein können.
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Das Baustellenplanungssystem weist weiter Mittel zum Zuweisen mindestens eines von der mobilen Arbeitsmaschine nutzbaren Aufstellbereichs innerhalb der Baustelle bzw. innerhalb des Plans der Baustelle auf. Der nutzbare Aufstellbereich ist ein Bereich, der aufgrund seiner (räumlichen, physikalischen, usw.) Eigenschaften dazu geeignet ist, dass die mobile Arbeitsmaschine darauf aufgestellt werden kann.
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Die Mittel zum Zuweisen des von der mobilen Arbeitsmaschine nutzbaren Aufstellbereichs können beispielsweise als Computermaus und/oder als berührungsempfindlicher Bildschirm ausgebildet sein bzw. diese Komponenten aufweisen. Die Mittel zum Zuweisen des von der mobilen Arbeitsmaschine nutzbaren Aufstellbereichs sind beispielsweise dazu ausgebildet, Benutzereingaben zu erfassen, mit denen ein Benutzer den nutzbaren Aufstellbereich auf dem als Hintergrund dargestellten Bauplan markiert. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Mittel zum Zuweisen des von der mobilen Arbeitsmaschine nutzbaren Aufstellbereichs digitale Daten erfassen und auswerten, die beispielsweise im Plan der Baustelle enthalten sein können.
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Das Baustellenplanungssystem weist weiter Mittel zum Auswählen eines Typs der mobilen Arbeitsmaschine aus einer Menge von auswählbaren Typen von mobilen Arbeitsmaschinen und Berechnen einer Aufstellungskonfiguration der mobilen Arbeitsmaschine innerhalb des nutzbaren Aufstellbereichs auf, die basierend auf dem eingegebenen bzw. importierten Plan der Baustelle, dem zugewiesenen mindestens einen zu bearbeitenden Bereich und dem zugewiesenen mindestens einen Aufstellbereich eine vorgegebene Zielfunktion optimieren. Die Optimierung ist beispielsweise ein Minimum der Zielfunktion. Die Optimierung wird derart durchgeführt, dass relevante Sicherheitsauflagen erfüllt werden. Die Mittel zum Auswählen eines Typs der mobilen Arbeitsmaschine aus einer Menge von auswählbaren Typen von mobilen Arbeitsmaschinen und Berechnen einer Aufstellungskonfiguration der mobilen Arbeitsmaschine auf der Baustelle können beispielsweise als Mikroprozessor, zugehöriger Speicher und im Speicher gespeicherter Programmcode realisiert sein, die im Zusammenspiel die erforderliche Auswahl, Berechnung und Optimierung automatisiert durchführen.
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Die Menge von auswählbaren Typen von mobilen Arbeitsmaschinen weist mindestens zwei unterschiedliche Typen von mobilen Arbeitsmaschinen auf.
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In einer Ausführungsform stellt die Zielfunktion die entstehenden Kosten für die Bearbeitung des mindestens einen zu bearbeitenden Bereichs dar. Der Typ der mobilen Arbeitsmaschine und die Aufstellungskonfiguration sind die zu optimierenden Parameter der Zielfunktion, d.h. der Typ der mobilen Arbeitsmaschine und die Aufstellungskonfiguration der mobilen Arbeitsmaschine werden derart gewählt bzw. berechnet, dass die die entstehenden Kosten für die Bearbeitung minimiert werden. Die Zielfunktion kann auch eine Bearbeitungsdauer für die Bearbeitung des mindestens einen zu bearbeitenden Bereichs darstellen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Arbeitsmaschine ein Mobilkran oder eine Hubarbeitsbühne.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Arbeitsmaschine eine Autobetonpumpe. Unterschiedliche Typen der Autobetonpumpen können jeweils unterschiedliche Mastlängen und/oder unterschiedliche Pumpen (-Typen) und/oder eine unterschiedliche Mast-Kinematik bzw. ArmKinematik aufweisen. Mittels des Baustellenplanungssystems kann beispielsweise eine Einbaumenge und/oder eine Einbaugeschwindigkeit des Betons von einem Benutzer vorgegeben werden. Diese Größen können dann im Zuge der Kostenoptimierung bei der Auswahl geeigneter Pumpen-Typen mit berücksichtigt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform definiert die Aufstellungskonfiguration einen Aufstellungsort, und/oder eine Aufstellungsrichtung (Orientierung der Arbeitsmaschine), und/oder eine Abstützkonfiguration der Arbeitsmaschine, und/oder eine Neigung der Arbeitsmaschine. Eine Abstützkonfiguration kann beispielsweise eine Abstützstellung von Stützauslegern der Arbeitsmaschine definieren.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Baustellenplanungssystem Mittel zum Zuweisen von Hindernissen bzw. Umgebungsbedingungen auf. Diese Hindernisse bzw. Umgebungsbedingungen können beispielsweise Gerüste, Bäume, Stromleitungen, Baugruben etc. sein, die innerhalb und/oder gegebenenfalls auch benachbart zur Baustelle lokalisiert sind.
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Die Mittel zum Auswählen eines Typs der mobilen Arbeitsmaschine aus einer Menge von auswählbaren Typen von mobilen Arbeitsmaschinen und Berechnen einer Aufstellungskonfiguration der mobilen Arbeitsmaschine auf der Baustelle sind für diesen Fall dazu ausgebildet, das Auswählen des Typs der mobilen Arbeitsmaschine und das Berechnen der Aufstellungskonfiguration der mobilen Arbeitsmaschine weiter in Abhängigkeit von den eingegebenen Hindernissen bzw. den Umgebungsbedingungen durchzuführen.
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Erfindungsgemäß gibt ein Nutzer mittels des Baustellenplanungssystems zunächst einen notwendigen Arbeitsbereich ein. In der Regel wird der Arbeitsbereich durch eine oder mehrere zu bearbeitende, beispielsweise zu betonierende, Flächen gebildet.
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Neben dem Arbeitsbereich gibt der Nutzer mittels des Baustellenplanungssystems weiter ein, in welchem oder welchen Abstellbereichen die Arbeitsmaschine positioniert werden kann.
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Das Baustellenplanungssystem wählt dann automatisch einen optimalen Typ der Arbeitsmaschine aus einer Menge von auswählbaren Arbeitsmaschinen aus, beispielsweise wählt eine optimale Größe/Klasse/Typ einer Autobetonpumpe aus. Weiter berechnet das Baustellenplanungssystem eine optimale Position und Abstützkonfiguration der Arbeitsmaschine innerhalb des oder der Abstellbereiche, so dass der gesamte Arbeitsbereich mit den geringsten Kosten, beispielsweise möglichst ohne Umsetzen der Arbeitsmaschine, erreicht werden kann.
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Die Umgebung der Baustelle mit allen Hindernissen kann als Bildmaterial hinterlegt sein. Die zu betonierende Fläche kann durch Fotografieren der Baupläne/Lageplänen o.ä. und Integration in den Umgebungsplan dargestellt werden. Dies kann beispielsweise von einer hierfür zuständigen Person, beispielsweise von einem Bauleiter/Polier, durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann im Umgebungsplan der notwendige Arbeitsbereich, sowie vorhandene Abstützflächen manuell eingegeben werden, beispielsweise mittels eines Touchpads.
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Die Berechnungsergebnisse können auch als Dokumentation für einen Maschinisten dienen, so dass dieser Unterschiede zwischen einem Planungszustand und einem Istzustand der Baustelle erkennen kann.
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Die berechnete Aufstellungskonfiguration kann als Kontrollhinweis notwendige Bodenstützdrücke enthalten, die für eine sichere Abstützung der Arbeitsmaschine gegeben sein müssen.
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Aufgrund des erfindungsgemäßen Baustellenplanungssystems ist eine optimierte Planung der Positionierung der Arbeitsmaschine möglich. Weiter entfallen Mehrkosten aufgrund falsch gewählter Typen von Arbeitsmaschinen. Auch kann ein Zeitverlust aufgrund eines Umsetzens einer falsch gewählten und/oder falsch positionierten Arbeitsmaschine vermieden werden. Auch ist sichergestellt, dass alle einschlägigen Sicherheitsauflagen bei der Positionierung eingehalten werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Baustellenplanungssystems,
- 2 eine schematische Darstellung eines Plans einer Baustelle,
- 3 eine schematische Draufsicht auf eine Arbeitsmaschine,
- 4 hoch schematisch eine unter Kostengesichtspunkten nicht optimale Konfiguration aus ausgewähltem Typ von Arbeitsmaschine und Aufstellungskonfiguration für eine erste Baustellensituation,
- 5 hoch schematisch eine unter Kostengesichtspunkten nicht optimale Konfiguration aus ausgewähltem Typ von Arbeitsmaschine und Aufstellungskonfiguration für eine zweite Baustellensituation und
- 6 hoch schematisch eine unter Kostengesichtspunkten optimale Konfiguration aus ausgewähltem Typ von Arbeitsmaschine und Aufstellungskonfiguration für eine dritte Baustellensituation.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Baustellenplanungssystems 1 in Form eines Tablet-Computers. Das Baustellenplanungssystem 1 kann beispielsweise auch als Smart-Phone oder als herkömmlicher PC mit jeweils zugehöriger Software verkörpert sein.
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Das Baustellenplanungssystem 1 weist Mittel 2 zum Eingeben eines Plans 3 (siehe 2) einer Baustelle auf, die vorliegend als USB-Schnittstelle realisiert sind. An der USB-Schnittstelle ist ein USB-Speicher anschließbar, auf dem der Plan 3 der Baustelle in digitaler Form gespeichert ist. Über die USB-Schnittstelle kann der Plan der Baustelle in einen Speicher 10 des Baustellenplanungssystems 1 eingegeben bzw. importiert werden. Alternativ oder zusätzlich zu der USB-Schnittstelle können die Mittel 2 zum Eingeben eines Plans auch eine Funkschnittstelle aufweisen, die dazu ausgebildet ist, den Plan 3 der Baustelle drahtlos zu empfangen und in den Speicher 10 zu importieren.
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Das Baustellenplanungssystem 1 weist weiter Mittel 4 in Form eines Touchscreens des Tablet-Computers 1 auf, der es einem Bediener ermöglicht, mittels einer mobilen Arbeitsmaschine 5 (siehe 3) in Form einer Autobetonpumpe zu bearbeitende Bereiche 6 (siehe 2) innerhalb der Baustelle zuzuweisen bzw. festzulegen.
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Die Arbeitsmaschine 5 kann alternativ auch ein Mobilkran oder eine Hubarbeitsbühne sein.
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Das Baustellenplanungssystem 1 weist weiter Mittel 7 ebenfalls in Form des Touchscreens des Tablet-Computers 1 auf, der es einem Bediener ermöglicht, einen von der mobilen Arbeitsmaschine 5 nutzbaren Aufstellbereich 8 innerhalb der Baustelle zu definieren. Der Aufstellbereich 8 ist von der Arbeitsmaschine 5 auch befahrbar.
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Das Baustellenplanungssystem 1 weist weiter Mittel in Form eines Mikroprozessors 9 und des Speichers 10 auf. Im Speicher 10 ist ein Programm gespeichert, das bei seiner Ausführung durch den Mikroprozessor 10 einen Typ der mobilen Arbeitsmaschine 5 aus einer Menge von auswählbaren Typen von mobilen Arbeitsmaschinen 5 auswählt und eine Aufstellungskonfiguration der mobilen Arbeitsmaschine 5 auf der Baustelle basierend auf dem Plan 3 der Baustelle, dem zu bearbeitenden Bereich 6 und dem Aufstellbereich 8 derart berechnet, dass eine Zielfunktion in Form einer Kostenfunktion minimiert wird, wobei der Typ der mobilen Arbeitsmaschine 5 und die Aufstellungskonfiguration Parameter der Kostenfunktion sind.
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Die Menge von auswählbaren Typen der Autobetonpumpen enthält eine Anzahl von Autobetonpumpen, die sich hinsichtlich ihrer Mastlängen, hinsichtlich ihrer Armkinematik und/oder hinsichtlich ihrer Pumpen unterscheiden.
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Die Aufstellungskonfiguration definiert einen Aufstellungsort innerhalb des Aufstellbereichs 8, eine Aufstellungsrichtung und eine Abstützkonfiguration von Stützauslegern 11 (siehe 3) der mobilen Arbeitsmaschine 5.
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Die Berechnete Abstützkonfiguration kann mittels des Baustellenplanungssystems 1 visualisiert werden, wobei zusätzlich ein Reichweitendiagramm angezeigt werden kann, welches dem Bauplan überlagert dargestellt werden kann.
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Nachfolgend werden anhand der 4 bis 6 für verschiedene Baustellensituationen aus zu bearbeitenden Bereichen 6, nutzbaren Aufstellbereichen 8 und Ausdehnung der Baustelle nicht-optimale und eine optimale Konfiguration aus ausgewähltem Typ von Arbeitsmaschine und Aufstellungskonfiguration dargestellt.
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4 zeigt hoch schematisch eine unter Kostengesichtspunkten nicht optimale Konfiguration aus ausgewähltem Typ von Arbeitsmaschine 5 und Aufstellungskonfiguration für eine erste Baustellensituation.
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Ein Bereich 13 bildet eine mögliche Reichweite der Arbeitsmaschine 5 ab, d.h. bezeichnet einen Bereich, der aufgrund der Länge eines Masts 12 der Arbeitsmaschine 5 und der Abstützkonfiguration erreichbar ist.
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Wie aus 4 hervorgeht, ist der Typ der Arbeitsmaschine 5 zu klein gewählt, d.h. die Arbeitsmaschine 5 muss von dem genutzten Aufstellbereich 8 links unten auf den anderen Aufstellbereich 8 rechts oben umgesetzt werden, um den Arbeitsbereich 6 vollständig bearbeiten zu können. Dies verursacht Kosten.
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Im Zuge der Kosten-Optimierung wird nun mittels des Baustellenplanungssystems 1 ein anderer Typ von Arbeitsmaschine ermittelt, der eine Reichweite aufweist, die ausreicht, den vollständigen Arbeitsbereich 6 ohne Umsetzen der Arbeitsmaschine zu bearbeiten. Die Arbeitsmaschine mit größerer Reichweite verursacht zwar Mehrkosten im Vergleich zu der in 4 dargestellten Arbeitsmaschine 5, diese Mehrkosten sind jedoch im vorliegenden Fall kleiner als die durch das Umsetzen der Arbeitsmaschine 5 verursachten Kosten.
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Zusammenfassend wird basierend auf der in 4 gezeigten Baustellensituation das Kostenoptimum mit einem solchen Typ von Arbeitsmaschine erreicht, dessen Reichweite den vollständigen zu bearbeitenden Bereich 6 gerade überdeckt.
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5 zeigt eine nicht-optimale Konfiguration aus ausgewähltem Typ von Arbeitsmaschine 5 und Aufstellungskonfiguration für eine zweite Baustellensituation. Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Typ der Arbeitsmaschine 5 zu groß gewählt, da ein kleinerer Typ der Arbeitsmaschine den zu bearbeitenden Bereich 6 ebenfalls überdecken würde. Ein Kostenoptimum würde mit einem solchen Typ von Arbeitsmaschine erreicht, der den zu bearbeitenden Bereich gerade noch überdeckt. Vorliegend wäre dies beispielsweise der nächst kleinere Typ von Arbeitsmaschine.
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6 zeigt eine optimale Konfiguration aus ausgewähltem Typ von Arbeitsmaschine 5 und Aufstellungskonfiguration für eine dritte Baustellensituation. Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Typ der Arbeitsmaschine 5 und die Aufstellungskonfiguration kostenoptimal gewählt, da beide zu bearbeitenden Flächen 6 ohne Umsetzen der Arbeitsmaschine 5 erreichbar sind. Würde ein Typ von Arbeitsmaschine mit kleinerer Reichweite gewählt, wäre ein Umsetzen der Arbeitsmaschine notwendig. Auch ist die Aufstellungskonfiguration derart optimal gewählt, dass eine Überdeckung der beiden Arbeitsbereiche 6 gegeben ist.
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Die Erfindung reduziert den Planungsaufwand und ermöglicht eine vollständige und übersichtliche Dokumentation des kostenoptimalen Planungsergebnisses. Zu groß bzw. zu klein gewählte Typen von Arbeitsmaschinen können vermieden werden, wobei gleichzeitig eine kostenoptimale und betriebssichere Aufstellungskonfiguration automatisch berechnet wird.
