Die Marine möchte, dass ihre Bulldozer unter Beschuss autonom fahren

Neya Systems erhielt diese Woche einen Auftrag im Wert von 3,3 Millionen US-Dollar zur Lieferung eines autonomen Baumaschinen-Kits an die U.S. Naval Construction Force. Dieses Kit ist für die Instandsetzung von Flugplätzen und Häfen sowie den Bau von Marinestützpunkten in Umgebungen konzipiert, die zu gefährlich sind oder in denen die GPS-Empfangsqualität zu schlecht ist, als dass ein menschlicher Bediener dort sicher arbeiten könnte. Das in der Region Pittsburgh ansässige Unternehmen mit Sitz in Warrendale, Pennsylvania, wird kein neues Fahrzeug, sondern ein Nachrüstpaket für autonome Fahrfunktionen liefern, das für den Einsatz auf bereits im Besitz der Naval Construction Force befindlichen Maschinen ausgelegt ist.

Neya Systems ist ein Geschäftsbereich von Applied Research Associates, der seit mehr als einem Jahrzehnt autonome Offroad-Software für unbemannte Bodenfahrzeuge entwickelt, die bei Kunden aus den Bereichen Verteidigung, Bergbau und Bauwesen zum Einsatz kommen. Zu diesen Arbeiten gehörten unter anderem autonome Navigations-Kits für das Palettenladesystem der Armee sowie von der Defense Innovation Unit finanzierte Forschungsprojekte zur fortschrittlichen Mobilität. Das neue „Autonomous Construction Equipment“-Kit (ACE) erweitert denselben Autonomie-Stack von Lastkraftwagen auf schwere Baumaschinen und zielt speziell auf Reparaturarbeiten an Flugplätzen und Häfen nach Luftangriffen ab, mit deren Durchführung die Naval Construction Force – die Organisation, die die Seabee-Bataillone der Marine beaufsichtigt – betraut ist.

Warum das Militär das Kit und kein neues Fahrzeug wünscht

Das ACE-Kit ist bewusst plattformunabhängig: Neya hat es so konzipiert, dass es auf den bestehenden Fahrzeugflotten der Naval Construction Force eingesetzt werden kann, anstatt die Anschaffung neuer, autonom fähiger Geräte zu erfordern; dabei ist eine Skalierbarkeit auf Kompaktlader, Gabelstapler, Planierraupen und Frontlader vorgesehen. Diese Designentscheidung ist für einen militärischen Kunden in einer Weise von Bedeutung, wie es für ein kommerzielles Bauunternehmen nicht der Fall wäre, da die Marine bereits über eine große, geografisch verstreute Flotte konventioneller Baumaschinen verfügt und der Ersatz dieser Flotte durch speziell entwickelte autonome Maschinen eine weitaus umfangreichere und langwierigere Beschaffung darstellen würde als die Montage eines Nachrüstsatzes.

auf bereits im Einsatz befindliche Ausrüstung an Stützpunkten weltweit.

Das Kit unterstützt drei unterschiedliche Leistungsstufen: Fernsteuerung, halbautonomer Betrieb und vollständige Autonomie. Dadurch kann eine Einheit je nach spezifischer Aufgabe und Bedrohungslage selbst entscheiden, in welchem Umfang menschliche Kontrolle beibehalten werden soll, anstatt zu einer „Alles-oder-nichts“-Entscheidung gezwungen zu sein. Eine Seabee-Crew, die unter indirektem Beschuss Trümmer von einer Start- und Landebahn räumt, könnte einen Menschen zur direkten Fernsteuerung für Ermessensentscheidungen im Einsatz behalten, während routinemäßige Planierarbeiten oder wiederholte Materialtransportaufgaben an einem sichereren, aber GPS-unzugänglichen Standort mit weniger direkter Aufsicht durchgeführt werden könnten – eine abgestufte Autonomie, die es derselben Hardware ermöglicht, sehr unterschiedliche Risikoprofile bei verschiedenen Einsätzen abzudecken.

Was „GPS-Denied“ für einen Bulldozer tatsächlich bedeutet

Neya beschreibt das ACE-Kit als für den Betrieb unter Bedingungen ohne GPS-Empfang, mit beeinträchtigter, zeitweise unterbrochener oder eingeschränkter Signalverfügbarkeit konzipiert – eine Reihe von Einschränkungen, die im militärischen Jargon als DDIL bezeichnet wird. Für ein autonomes Fahrzeug bedeutet dies, dass sich das System nicht auf die Satellitenortung verlassen kann, die die meisten zivilen Autonomie-Stacks – einschließlich der überwiegenden Mehrheit der kommerziellen Baroboter, die an Kunden aus der Solar- und Lagerbranche verkauft werden – als selbstverständliche Eingabe betrachten. Ein Gegner, der in der Lage ist, GPS-Signale in der Nähe eines Flugplatzes oder Hafens, der gerade repariert wird – also genau der Art von umkämpftem Standort, den die Naval Construction Force wiederaufbauen würde –, zu stören oder zu manipulieren, kann diese Positionsdaten beeinträchtigen oder verfälschen. Dies bedeutet, dass ein darauf angewiesenes Autonomiesystem entweder nicht mehr funktioniert oder, schlimmer noch, auf der Grundlage fehlerhafter Positionsdaten weiterarbeitet.

Ein zuverlässiger Betrieb unter DDIL-Bedingungen erfordert ein Autonomie-System, das auf andere Sensoren zurückgreifen kann – darunter Trägheitsnavigation, visuelle Odometrie und geländebezogene Positionsbestimmung –, um ein mehrere Tonnen schweres Baugerät auch ohne einwandfreie GPS-Ortung korrekt zu positionieren und sicher zu manövrieren. Dies ist ein wesentlich schwierigeres technisches Problem als die Positionierungsherausforderung, die die meisten autonomen Baumaschinen und Anlagen für Solaranlagen bewältigen,

da diese kommerziellen Systeme in der Regel von einer ungestörten Satellitenabdeckung ausgehen können. Dies ist auch der Hauptgrund, warum ein auf den Verteidigungsbereich spezialisierter Autonomie-Experte wie Neya und nicht ein kommerzielles Start-up für Barobotik diesen Auftrag erhalten hat: Die Anforderung, auch ohne GPS-Empfang zu funktionieren, ist eine verteidigungsspezifische Fähigkeit, für deren Entwicklung nur wenige Anbieter außerhalb des Marktes für militärische Autonomie einen Anlass hatten.

Der Software-Stack hinter dem Kit

Neyas eigene Autonomie-Software „N-Drive“ liefert die grundlegenden Fahrverhalten, während „FOCUS ATAK“, eine auf dem „Android Tactical Assault Kit“-Framework aufbauende Befehls- und Steuerungsanwendung, die das Militär bereits zur Koordination auf dem Schlachtfeld einsetzt, bietet Bedienern und Kommandanten eine vertraute Benutzeroberfläche zur Steuerung der Ausrüstung – anstelle eines maßgeschneiderten Steuerungssystems, für dessen Bedienung die Seabees eine gesonderte Schulung benötigen würden. Ein Missionsplanungs- und -managementsystem übernimmt die Koordination mehrerer Fahrzeuge gleichzeitig, sodass ein einzelner Bediener oder eine kleine Besatzung eine Gruppe autonomer Maschinen beaufsichtigen kann, die gleichzeitig an einem Einsatzort arbeiten, anstatt dass pro Maschine eine Person erforderlich wäre. Dies ist der eigentliche arbeitssparende Mechanismus hinter dem Auftrag: nicht die Abschaffung von Gerätebedienern, sondern die Möglichkeit, dass weniger von ihnen mehr Maschinen und gefährlichere Geländeabschnitte abdecken können.

Die Entwicklung des ACE-Kits speziell für FOCUS ATAK ist eher eine pragmatische Integrationsentscheidung als eine technische Anforderung, da das Ökosystem des „Android Tactical Assault Kit“ bereits über eine etablierte Nutzerbasis in allen Teilstreitkräften verfügt. Ein Autonomiesystem für Baumaschinen, das sich in Software integrieren lässt, mit der die Soldaten bereits vertraut sind, beseitigt eine Schulungshürde, die bei einer vollständig maßgeschneiderten Benutzeroberfläche von Grund auf überwunden werden müsste.

Ein Vertrag, der drei Beschaffungsstufen durchläuft

Die Vergabe selbst verdeutlicht, wie das Pentagon Autonomie-Technologie zunehmend von kleineren Spezialisten statt von großen, traditionellen Rüstungskonzernen bezieht. Der Vertrag wird für das U.S. Army Contracting Command und das Detroit Arsenal verwaltet

über das National Advanced Mobility Consortium, einen Branchenverband, den die Armee zur Vergabe von Verträgen im Rahmen der „Other Transaction Authority“ nutzt – einem Beschaffungsmechanismus, der darauf ausgelegt ist, schneller und mit weniger bürokratischen Schritten abzulaufen als ein herkömmlicher Beschaffungsvertrag im Verteidigungsbereich. Die Abwicklung eines Bauauftrags der Marine über eine Vertragsstelle der Armee und ein der Armee angegliedertes Konsortium verdeutlicht, wie sich die Beschaffung unbemannter Bodenfahrzeuge über die gemeinsamen Infrastrukturen der Armee hinweg konsolidiert hat, anstatt dass jeder Teilstreitkraft völlig separate Beschaffungsprogramme für autonome Systeme mit ähnlicher Basistechnologie betreibt.

Für ein Unternehmen von der Größe von Neya ist dieser konsortialbasierte Beschaffungsweg zudem der realistische Weg zu einem Verteidigungsauftrag dieser Art: Ein direktes, umfassendes Beschaffungsprogramm im Verteidigungsbereich ist ein mehrjähriger Prozess, der in der Regel weitaus größeren Aufträgen vorbehalten ist, während eine Vereinbarung im Rahmen der „Other Transaction Authority“ über ein etabliertes Konsortium es einem spezialisierten Anbieter autonomer Systeme ermöglicht, den Zuschlag zu erhalten und eine fokussierte Fähigkeit wie das ACE-Kit in einem Zeitrahmen zu liefern, der eher der kommerziellen Softwareentwicklung ähnelt als der traditionellen Verteidigungsbeschaffung.

Der umfassendere Vorstoß in Richtung robotergestützter Kampfingenieurarbeiten

Neya ist nicht der einzige Anbieter autonomer Systeme, den das Militär in den letzten Monaten zur Automatisierung von Aufgaben im Bereich des Kampfingenieurwesens finanziell unterstützt hat. Gecko Robotics hat einen separaten Inspektionsauftrag der Marine auf rund 300 Millionen US-Dollar ausgeweitet, und eine Reihe kleinerer Spezialisten hat Aufträge zur Automatisierung von Verteidigungsbauvorhaben erhalten, die alles von Geländegängigkeit bis hin zum autonomen Schweißen abdecken – Teil einer umfassenderen Initiative des Pentagons, die Anzahl der Mitarbeiter zu reduzieren, die in umkämpften Logistik- und Ingenieuraufgaben physisch vor Ort präsent sein müssen. Was den Auftrag der Naval Construction Force von den meisten dieser Aktivitäten unterscheidet, ist sein Fokus speziell auf schwere Erdbewegungs- und Reparaturgeräte – eine Kategorie, die der Boom der kommerziellen Baurobotik der letzten zwei Jahre, der sich stark auf die Automatisierung von Solaranlagen und Lagern konzentrierte, größtenteils außer Acht gelassen hat.

Anbieter aus dem Verteidigungsbereich und nicht Start-ups, die sich mit allgemeiner Baubotik befassen.

Diese Lücke besteht eher aus strukturellen Gründen als aufgrund mangelnden Interesses: Ein kommerzielles Baurobotikunternehmen, das auf vorhersehbaren zivilen Baustellen auf Kosten und Geschwindigkeit optimiert, hat kaum Anreize, seine Systeme für GPS-Störungen, das Risiko von indirektem Beschuss oder die schnelle Reparatur von durch Einschläge zerstörten Start- und Landebahnen zu entwickeln, da keine dieser Bedingungen auf den Solarparks und in den Lagerhallen vorliegt, in die der Großteil der Investitionen in die zivile Bauautomatisierung geflossen ist. Verteidigungsorientierte Autonomie-Spezialisten wie Neya haben praktisch die Nische der Automatisierung von Schwermaschinen übernommen, die der kommerzielle Sektor nicht lösen musste, was ihnen eine starke Position bei militärischen Aufträgen verschafft – selbst wenn größere, besser finanzierte zivile Baurobotikunternehmen weiterhin weitaus umfangreichere Finanzierungsrunden für Baustellenbedingungen einwerben, denen die „Seabees“ der Marine niemals tatsächlich begegnen werden.

Ein unbestätigter Ansatz, den es zu beobachten gilt

Im August gab Neya separat eine Kooperationsvereinbarung mit GS Engineering bekannt, um seine Autonomie-Software „N-Drive“ mit dem unbemannten Bodenfahrzeug „REAPr“ von GS Engineering für Bauaufgaben zu kombinieren – eine Partnerschaft, die auf dieselbe breite Kategorie autonomer militärischer Bauarbeiten abzielt, die nun auch der Auftrag der Marine abdeckt. Neya hat nicht angegeben, ob diese REAPr-Kooperation mit dem in dieser Woche vergebenen Auftrag der Naval Construction Force in Zusammenhang steht, und in der öffentlichen Auftragsbekanntmachung werden weder GS Engineering noch die REAPr-Plattform direkt namentlich genannt; daher sollten die beiden Entwicklungen vorerst als separate Vorgänge betrachtet werden, anstatt davon auszugehen, dass sie Teil desselben Programms sind.

Die Ankündigung vom August belegt jedoch, dass Neya bereits vor dem Abschluss des Marinevertrags Beziehungen aufgebaut hatte, die genau auf dieses Marktsegment abzielten – ein Beleg dafür, dass sich das Unternehmen bewusst strategisch für den Bereich der militärischen Bauautomatisierung positioniert hat und diesen Auftrag nicht opportunistisch errungen hat. Ob das ACE-Kit letztendlich auf einem Fahrzeug von GS Engineering zum Einsatz kommt,

Ob es sich nun um ein Fahrzeug, einen herkömmlichen Bulldozer der Marine oder beides handelt – als Nächstes gilt es zu beobachten, wie schnell Neya das System von den in diesem Vertrag genannten Kompaktladern und Gabelstaplern auf die schwereren Bulldozer und Frontlader ausweiten kann, die das Unternehmen bislang lediglich als zukünftige Fähigkeit beschrieben hat.

Dieser Bericht stützt sich auf die eigene Vertragsankündigung von Neya Systems sowie auf frühere öffentliche Erklärungen des Unternehmens zu seiner Autonomie-Software und seinen Partnerschaften.

Dieser Artikel dient ausschließlich allgemeinen Informationszwecken und stellt keine Anlage-, Beschaffungs-, Rechts- oder technische Beratung dar. Die Produktspezifikationen spiegeln die zum Zeitpunkt der Erstellung verfügbaren öffentlichen Unternehmensinformationen wider und können sich ohne vorherige Ankündigung ändern.