Die US-Forstwirtschaft sieht sich mit einem Fachkräftemangel konfrontiert. Das kalifornische Unternehmen Kodama macht den Beruf für eine neue Generation von Maschinenführern attraktiv. Doch welche Rolle spielen dabei KI und Syslogic Embedded-Computer ?
Kodama (木霊) bedeutet auf Japanisch «Baumgeist». In der japanischen Folklore schützen diese Geister die Bäume und Wälder. Als Name für ein Unternehmen, das sich der kommerziellen Holzernte verschrieben hat, wirkt Kodama deshalb zunächst widersprüchlich. Doch genau in diesem Spannungsfeld liegt die Idee hinter dem Namen. Merritt Jenkins, Mitgründer von Kodama, erklärt: «Der Name erinnert daran, dass Holz eine erneuerbare Ressource ist – aber, dass manche Bäume dennoch unantastbar sind». Für Kodama schliessen sich Holzernte und Waldschutz also nicht grundsätzlich aus.
Kodama ist ein Robotikunternehmen, das Fernsteuerungs- und KI-gestützte Autonomie-Lösungen für schwere Forstmaschinen entwickelt. Dank seiner Technologie lassen sich Maschinen fernsteuern, während sie unter menschlicher Aufsicht immer komplexere Aufgaben autonom ausführen. Zusammen bieten diese Funktionen eine Lösung für eine der größten Herausforderungen der Forstwirtschaft: den Mangel an qualifizierten Maschinenführern.
Qualifizierte Fachkräfte sind in den USA zunehmend schwierig zu finden. Der typische Maschinenführer ist über 50 Jahre alt – Nachwuchskräfte gibt es wenige. Mittlerweile ist die Lage derart angespannt, dass Forstunternehmer darauf verzichten, neue Teams aufzubauen, obwohl das Geld dafür vorhanden wäre – allein, weil es so schwierig ist, geeignetes Personal zu finden.
Das hat auch damit zu tun, dass der Beruf für junge Leute wenig attraktiv ist. Die Schichten sind lang – 10 bis 12 Stunden sind üblich. Dazu kommen oft lange Anfahrtswege in abgelegene Wälder – und zu guter Letzt ist die Arbeit auch körperlich herausfordernd. Die Maschinenführer sind ständigen Vibrationen und Stössen ausgesetzt, das lange Sitzen führt mitunter zu Rückenproblemen. Nicht selten kommt es vor, dass Maschinenführer ihren Job aus gesundheitlichen Gründen aufgeben müssen.
Merritt Jenkins sagt: «Wir machen den Beruf des Maschinenführers wieder attraktiv.» Kodama rüstet bestehende Skidder – so heissen Forstmaschinen, die geerntetes Holz aus dem Bestand zu den LKWs transportieren – mit Funktionen zur Fernsteuerung oder überwachten Automatisierung nach. Dadurch lassen sich die Skidder theoretisch von überall her bedienen, der Maschinenführer muss also nicht mehr im Fahrzeug sitzen, um dieses zu steuern.
Indem Kodama den Arbeitsplatz des Maschinenführers räumlich von der Maschine trennt, eröffnet das Unternehmen neue Möglichkeiten in der Forstwirtschaft. Statt täglich zu abgelegenen Einsatzorten zu fahren, steuern Maschinenführer die Fahrzeuge von Arbeitsstationen aus, die hunderte oder sogar tausende Kilometer entfernt liegen. Forstunternehmen steht zur Personalrekrutierung dadurch ein wesentlich grösseres geografisches Gebiet zur Verfügung als bisher. Gleichzeitig wird der Beruf für Menschen interessant, die eine Tätigkeit in der Forstwirtschaft bisher kaum in Betracht gezogen haben.
Die Fernsteuerung ermöglicht es erfahrenen Maschinenführern zudem, länger im Beruf zu bleiben. Die Arbeitsbedingungen sind angenehmer und die körperliche Belastung ist deutlich geringer als früher. Selbst Personen, die aus gesundheitlichen Gründen nicht mehr stundenlang in einer Fahrerkabine sitzen können, haben so die Möglichkeit, weiterhin als Maschinenführer tätig zu sein.
Künftig sollen Forstmaschinen zunehmend komplexe Aufgaben unter menschlicher Aufsicht autonom ausführen. Dadurch wird ein einzelner Maschinenführer mehrere Fahrzeuge gleichzeitig überwachen können. Das steigert die Produktivität und hilft der Branche, dem Fachkräftemangel entgegenzuwirken.
Die Technologie von Kodama kommt bereits bei Forstunternehmen und grossen Waldbesitzern im Südosten der USA zum Einsatz. Das Unternehmen ist in Florida, Georgia, Tennessee, Louisiana und Mississippi aktiv. Nach dem erfolgreichen Markteintritt plant Kodama, seine Aktivitäten auf weitere Bundesstaaten im Südosten und Westen der USA auszuweiten.
Kodama verfolgt zwei Ansätze, um Forstmaschinen mit Fernsteuerungs- und Automatisierungsfunktionen auszustatten. Einerseits werden bestehende Maschinen nachgerüstet, andererseits arbeitet das Unternehmen mit OEMs zusammen, um die Technologie bereits ab Werk in neue Maschinen zu integrieren. Forstunternehmen können die Lösung damit sowohl in ihren bestehenden Fahrzeugflotten als auch bei Neuanschaffungen einsetzen.
Die Hardware besteht aus Sensoren, GNSS-Komponenten und einem zentralen Steuerungscomputer. Sechs Kameras und zwei LiDAR-Sensoren erfassen die Umgebung der Maschine. Ihre Daten werden von einem KI-fähigen „ Embedded-Computer “ nahezu in Echtzeit zu einem umfassenden Bild der Umgebung zusammengefügt – ein Vorgang, der als Sensorfusion bezeichnet wird.
Eine weitere Schlüsselkomponente ist ein hochpräzises GNSS-Modul, das in den Steuerungscomputer integriert ist. Es ermöglicht die Überwachung der Position, Ausrichtung und Bewegungen des Skidders mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich.
Die Arbeitsbedingungen in den Wäldern sind hart – Temperaturschwankungen, Betauung, Schock und Vibration. Entsprechend setzt Kodama nur Hardware-Komponenten ein, die genau für solche Bedingungen entwickelt werden.
Besonders wichtig ist die Embedded-Computer , das als zentrale Steuereinheit dient, ist besonders wichtig. Kodama fand die richtige Lösung bei Syslogic, einem Spezialisten für robuste Computer. Das europäische Unternehmen hat sich seit langem als Anbieter von robusten, lüfterlosen Embedded-Systeme. Seine Computer kommen überall dort zum Einsatz, wo die Einsatzbedingungen besonders anspruchsvoll sind – darunter Agrartechnik, Baumaschinen, Off-Highway-Anwendungen und natürlich die Forstwirtschaft.
Wichtig für die Kodama-Anwendung waren die Schnittstellen, um alle Sensoren anzubinden. Daneben war aber auch genügend Rechenleistung ein Schlüsselfaktor. Die anfallenden Daten sind sofort zu verarbeiten – also zu einem Gesamtbild zusammenzufügen.
„Unser Ziel ist es, Forstmaschinen in die Lage zu versetzen, ihre Umgebung zunehmend zu verstehen und sich darin autonom zu bewegen“, sagt Jenkins. „Dazu ist eine leistungsstarke Rechenleistung an Bord erforderlich, um KI-Modelle auszuführen, die komplexes Gelände interpretieren und Entscheidungen direkt auf der Maschine treffen können.“ Die in den robusten Computern von Syslogic eingesetzte NVIDIA Jetson-Technologie liefert die für diese Aufgaben erforderliche Rechenleistung. Kodama entwickelt Edge-KI-Funktionen, die Sensordaten auswerten, Hindernisse erkennen, die Befahrbarkeit des Geländes beurteilen und einen zunehmend autonomen Betrieb in komplexen forstwirtschaftlichen Umgebungen unterstützen können.
Das von Kodama eingesetzte „Rugged Computer “ RML A5AGX basiert auf dem Jetson AGX Thor, dem bislang leistungsstärksten SoM (System-on-Module) von NVIDIA. Der Syslogic-Computer kann jedoch mehr als nur Sensordaten verarbeiten. Er liefert zudem die erforderliche Rechenleistung für Navigation, bordseitige Datenverarbeitung, Systemüberwachung und Berichterstellung.
Entscheidend dafür, dass sich Kodama für die Embedded-Computer von Syslogic entschieden hat, war gemäss Jenkins die Robustheit der Geräte in Verbindung mit der NVIDIA-Technologie. Er sagt: «Syslogic Embedded-Computer werden weltweit unter ähnlichen Bedingungen eingesetzt.» Das sei für Kodama ein wichtiges Kriterium gewesen, so Jenkins, denn die Geräte müssten über Wochen und Monate ohne direkten Zugriff zuverlässig funktionieren. Weiter habe Syslogic alles aus einer Hand angeboten und habe sehr schnell auf die Anliegen und Anforderungen von Kodama reagiert, sagt Jenkins.
Die robusten Computer von Syslogic bewähren sich mittlerweile in zahlreichen Skiddern, und die beiden Unternehmen planen, ihre Partnerschaft weiter auszubauen. Raphael Binder, CEO von Syslogic, sagt: „Kodama verfolgt dasselbe Ziel wie Syslogic – die Welt Schritt für Schritt voranzubringen.“ Er fügt hinzu, dass Syslogic stolz darauf ist, einen Beitrag zur Modernisierung der US-amerikanischen Forstwirtschaft zu leisten.
Forstmaschinen werden unter rauen Umgebungsbedingungen mit extremen Temperaturen, Feuchtigkeit, Staub, Stößen und ständigen Vibrationen eingesetzt. Embedded-Computer muss diesen Bedingungen standhalten und gleichzeitig über lange Betriebszeiten hinweg eine zuverlässige Leistung erbringen.
Die robusten Computer von Syslogic vereinen ein widerstandsfähiges, lüfterloses Design mit leistungsstarker Rechentechnik. Sie wurden speziell für anspruchsvolle Off-Highway-Anwendungen entwickelt und gewährleisten einen zuverlässigen Betrieb selbst unter extremen Umgebungsbedingungen.
Syslogic setzt robuste Gehäuse, lüfterlose Kühlung und Komponenten in Industriequalität ein. Umfangreiche Tests und Qualifizierungsverfahren tragen dazu bei, einen zuverlässigen Betrieb trotz Temperaturschwankungen, Stößen und Vibrationen zu gewährleisten.
Dank der NVIDIA Jetson-Technologie verarbeiten die Syslogic- Embedded-Computer -Systeme Daten von Kameras, LiDAR und anderen Sensoren direkt auf der Maschine. Dies ermöglicht Sensorfusion in Echtzeit, Hinderniserkennung, Geländanalyse und KI-gestützte Navigation.
Forstmaschinen sind häufig in abgelegenen Gebieten mit eingeschränkter Netzabdeckung im Einsatz. Dank Edge-KI können Sensordaten lokal verarbeitet werden, ohne dass eine Cloud-Verbindung erforderlich ist. Dies verringert die Latenz und ermöglicht eine schnelle, zuverlässige Entscheidungsfindung direkt auf der Maschine.
