Belastungen von Material – insbesondere von Fahrzeugen – im Einsatz zu erkennen und zu bewerten ist eine wesentliche Voraussetzung für die Einsatzbereitschaft des jeweiligen Materials. Nicht nur das Gelände, auch die Belastungen durch die Benutzung (Drehzahlen, Geschwindigkeit, Abbremsvorgänge und vieles mehr) sind bestimmend für die Planung von planmäßigen Materialerhaltungsmaßnahmen und vorbeugenden Maßnahmen. Das Vehicle Data Analysing System (VeDAS) der Fa. Trout ermöglicht es Belastungsdaten aufzunehmen, im Nachgang auszuwerten und als Basis für die Instandhaltungsplanung zu nutzen. In Zukunft könnten solche Daten dann auch in einem Fahrzeugmanagementsystem genutzt werden.
Der Einsatz von Fahrzeugen in anspruchsvollen Aufgabenstellungen und Szenarien, wie besonders schwierigem Gelände oder in einer Dauerbeanspruchung, führt unter anderem zu Problemen bei der Belastung über die für das Fahrzeug vorgegebenen Grenzen hinweg. Schwierigkeiten ergeben sich auch bei der Erkennung und Behebung von systematischen Fehlern. Im Rahmen des Performance Based Logistic-Ansatzes ist geplant, eine bedarfsorientierte Wartung vorzusehen. Auch hierfür benötigt man entsprechende Belastungsdaten des Systems aus dem tagtäglichen Einsatz heraus.
Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit eines autarken Systems, das einfach an unterschiedliche Plattformen im Fahrzeugbereich adaptierbar ist, die Belastungsdaten in den unterschiedlichen Freiheitsgraden sensiert und aufzeichnet und das durch einen konsequenten strukturierten Aufbau in Hard- und Software diesen speziellen Anforderungen genügt. Aufgrund der Vielzahl der gerade im Landfahrzeugbereich vorhandenen Plattformen muss ein solches System kostengünstig und zuverlässig einsetzbar sein.
Die TROUT GmbH in Kassel ist ein Unternehmen der Informationstechnologie und Systemtechnik mit speziellem Know-how in der Anwendung Künstlicher Intelligenz (KI) für Aufgabenlösungen aus dem technisch-wissenschaftlichen Bereich. Ausgehend von den oben geschilderten Anforderungen an Landsysteme entwickelte und erprobte TROUT in einer mehrjährigen Technologiepartnerschaft mit der Rheinmetall Landsysteme GmbH hierzu ein sogenanntes Vehicle Data Analysing System, kurz VeDAS. VeDAS dient der automatischen Erfas- sung von Fahrzeugdaten und deren Auswertung. Die Kommunikation mit dem zugehörigen Auswertesystem erfolgt entweder per mobilem Speichermedium oder per drahtloser Kommunikation schnell und sicher (safety&security).
Insbesondere die im harten Einsatz z. B. bei Aufgaben des Internationalen Krisenmanagements in Afghanistan oder auch in Mali vom Fahrzeug erfahrenen Beschleunigungen und Vibrationen haben einen besonderen Einfluss auf die Mean Time Between Failure und damit die tatsächlich nutzbare Verfügungszeit des Waffensystems. Um eine Verbindung herzustellen zwischen den erfahrenen Belastungen und jeweiligen tatsächlichen Umweltbedingungen müssen auch die Lage der Plattform im dreidimensionalen Raum, die Fahrzeugparameter Geschwindigkeit und zurückgelegte Distanz erfasst werden.
Die umfangreiche Sensorik umfasst Messfühler für die Beschleunigung, Winkel (jeweils in drei Achsen) und Vibration sowie ein Körperschallmikrofon. Um auch mögliche Umwelteinflüsse mit zu berücksichtigen, stehen Feuchtigkeits-, Temperatur- und GPS-Sensoren zur Verfügung. Über eine fahrzeuginterne CAN-Bus-Schnittstelle können zudem Daten, die beispielsweise ein Motorsteuergerät liefert, ebenfalls betrachtet und analysiert werden. Ein differenziertes Power-Management erlaubt lange Betriebszeiten. MIL-Strecker bilden die elektrischen Schnittstellen nach außen. Unter dem Deckel und an der Seite befinden sich LEDs für Status- und Fehleranzeigen. Das geschlossene Aluminium-Gehäuse besitzt Schutzklasse IP 67. Die Elektronik ist in Multi Layer PCB (Printed Circuit Board) Technologie, jeweils mit mechanischen Führungen, ausgeführt. Neben der Fahrzeugdatenerfassung verfügt VeDAS auch über eine Logbuchfunktion zur Dokumentation der Wartungstätigkeiten. Hier werden für die durch das System beobachteten Fahrzeugbaugruppen Wartungsintervalle und Fristen vermerkt.
VeDAS-Datenaufnahme
Wie eingangs beschrieben, erfolgt die Datenaufnahme über eine Sensoreinheit, die auf der jeweiligen Plattform montiert durch Lage-, Beschleunigungs- und Vibrationssensoren die Belastungen aufnimmt, aufzeichnet und mit den jeweiligen Fahrzeugparametern zur späteren Auswertung zur Verfügung stellt.
Auswertesoftware
In der Auswertesoftware sind unterschiedliche Fahrzeuge und Landplattformen hinterlegt. Über das Drop-Down-Menu „Fahrzeug“ wählt der Nutzer das gewünschte Fahrzeug aus, für welches im Vorfeld aufgenommene Daten und Grenzwerte zur Verfügung stehen. In der Software sind dann die Auswertemöglichkeiten der aufgenommenen Fahrzeugdaten hinterlegt. So können Fahrzeugstammdaten neu angelegt oder auch modifiziert werden, es können Fahrzeugdaten über alle aufgenommenen Parameter zusammengefasst werden und es kann eine graphische Darstellung der Aufteilung der Belastung nach Straße oder Gelände vorgenommen werden.
Zur Aufstellung eines Nutzungsprofils des jeweiligen Fahrzeugs können die Fahrzeugdaten auch nach auswählbarem Zeitraum ausgewertet werden. Ergänzt wird die Datenanalyse durch die Berechnung statistischer Kenngrößen wie Durchschnitts- und Extremalwerte, sowie die Verteilung und die Korrelation mehrerer Messparameter.
Grafische Darstellung
Eine besondere Fähigkeit des Systems ist die Möglichkeit der Graphischen Darstellung von Sensordaten als auch Fahrzeugrouten auf Basis der aufgenommenen GPS-Daten respektive die Kombination bzw. Korrelation der Positionen mit Daten der Sensorik. Die Route des Fahrzeugs wird mit sensorrelevanten Daten sowie mit vorgegebenen Grenzwerten und Auswertungen in Bezug gesetzt, visualisiert und auf eine Karte übertragen. Die Markierungen auf der Karte signalisieren anhand ihrer Farbe die Geschwindigkeit oder andere Parameter, je nach Bedienerauswahl. Jede Markierung auf der Karte ist vom Nutzer anwählbar, um zusätzliche Informationen am jeweiligen Ort zu erhalten.
Fazit & Ausblick
Die dargestellte Methode der Zustandsüberwachung von VeDAS gibt nun über einen internen KI-Prozess die Wartungsintervalle vor und sichert die Verfügbarkeit des Fahrzeugs. In einer Ausbaustufe und nach einer CAN-BUS-Adaption wurde ein Konzept zur Bewertung der Ölgüte über die nutzbaren Parameter erarbeitet, um auch hier die bedarfsorientierte Wartung und präventive Maßnahme zu unterstützen.
Das System ist einführungsreif. Es dient dazu, Felddaten und Betriebsdaten von Fahrzeugen zu erfassen, um damit Lifecyclekosten besser kalkulieren zu können. VeDAS besitzt das Potential, technische Updates und Verbesserungen einzuleiten sowie Schwachstellen bei Fahrzeugen zu erkennen. Es deckt die Bereiche Wartung sowie vorbeugende Wartung ab und gibt Informationen über den erwarteten Lebenszyklus des überwachten Systems.
VeDAS verfügt über Schnittstellen, um die gewonnenen Daten für eine weitergehende Verarbeitung beispielsweise in einem Fahrzeug-Management-System zu nutzen und ist damit ein wichtiger Baustein für weitere digitalisierte Systeme.
