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B_Ibaumagazin

Wie KI den Asphaltstraßenbau effizienter und nachhaltiger macht

Die Digitalisierung hält den Asphaltstraßenbau zunehmend im Griff. Nicht als Selbstzweck, sondern als Werkzeug für mehr Qualität, Effizienz und messbare CO₂-Effekte. Wie das konkret aussehen kann, zeigt Smart Site One von Smart Site Solutions. Das System verknüpft Planung, Ausführungssteuerung und Dokumentation auf Asphaltbaustellen und liefert in Echtzeit Entscheidungsunterstützung. Geschäftsführer Dr. Marcus Müller erklärt, warum gerade Temperatur, Logistik und Datenflüsse die Stellschrauben sind und wo Künstliche Intelligenz heute schon praktisch hilft.

KI im Asphaltstraßenbau: Smart Site One optimiert Einbau, Temperatur, Verdichtung und CO₂
Asphalteinbau in der Praxis: Sensorik und digitale Planung sollen Abläufe stabilisieren und Qualität sowie CO₂-Bilanz verbessern. | Foto: B_I/hin

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Die Wurzeln liegen in der Forschung. Müller datiert die Ausgangsphase auf die Zeit um 2013, als Industrie-4.0-Ansätze wie automatisierte Prozesssteuerung in vielen Branchen aufkamen, im Straßen- und Tiefbau aber noch kaum angekommen waren. „Die Bauwirtschaft, vor allem der Tiefbau, war damals deutlich unterdigitalisiert“, sagt er. Aus dem Forschungsumfeld heraus folgte die Ausgründung und seit Januar 2018, so Müller, lässt sich Smart Site Solutions als Unternehmen klar verorten. Entwickelt und betrieben werde in Deutschland, ausdrücklich Datenschutz-konform.

Inzwischen ist die Software europaweit im Einsatz, nach Unternehmensangaben in zwölf Sprachen und „von der Nordsee bis ans Schwarze Meer“. Der Anwenderkreis reicht von großen Baukonzernen bis zu mittelständischen Betrieben, zunehmend werden auch Auftraggeberprozesse mitbedient.

Alle Daten an einem Ort

Smart Site One setzt dort an, wo Baustellenkommunikation oft an Grenzen stößt. „Alle arbeiten nach bestem Wissen, aber die Informationen sind nicht miteinander verknüpft“, beschreibt Müller die Praxis. Ein Polier wisse ohne zusätzliche Telefonketten nicht, wann der nächste Lkw tatsächlich ankommt. Umgekehrt könne der Mischmeister schwer einschätzen, ob Lkw zurückrollen oder ob Silos volllaufen, weil gerade niemand abholt.

Live-CO₂-Bilanz einer Asphaltbaustelle: Das Dashboard zeigt die gesamten Emissionen sowie deren Aufteilung auf Produktion, Transport und Einbau. Zusätzlich wird der Ist-Wert mit der geplanten CO₂-Menge je Tonne Asphalt verglichen, sodass Abweichungen sofort sichtbar werden. | Foto: Smart Site Solutions
Live-CO₂-Bilanz einer Asphaltbaustelle: Das Dashboard zeigt die gesamten Emissionen sowie deren Aufteilung auf Produktion, Transport und Einbau. Zusätzlich wird der Ist-Wert mit der geplanten CO₂-Menge je Tonne Asphalt verglichen, sodass Abweichungen sofort sichtbar werden. | Foto: Smart Site Solutions
Technisch sammelt das System dafür Daten aus mehreren Quellen. Ein zentraler Baustein ist die Anbindung von Asphaltmischanlagen. Müller nennt hier eine Größenordnung von über 730 angeschlossenen Anlagen in ganz Europa, die Lieferscheindaten digital ins System übermitteln. Dazu kommen Schnittstellen zu diversen Telematiklösungen, über die Lkw und Maschinen in Echtzeit auf der Karte sichtbar werden. Aus Verlade- und Bewegungsdaten entstehen Ankunftsprognosen, Verspätungswarnungen und Temperaturhinweise. Für die Baustellensteuerung werden zudem Mengen und Zeiten laufend abgeglichen, bis hin zu Restmengenberechnungen, damit rechtzeitig nachbestellt werden kann, bevor die Mischanlage in den Feierabend geht.

Gleichmäßiger Einbau als Qualitätsziel

Aus Planungsdaten und Live-Daten leitet die Software Empfehlungen ab, etwa ob der Asphaltfertiger die Geschwindigkeit anpassen sollte. Ziel ist selbstverständlich ein möglichst gleichmäßiger Einbau ohne Stopps und ohne unnötige Wartezeiten. Denn die Logik dahinter ist schlicht: Ein stabiler Prozess erhöht die Chance, dass am Ende eine hochwertige Straße herauskommt.

KI jenseits des Hypes

Wenn Müller über KI spricht, grenzt er bewusst ab. Es gehe nicht um Textmodelle, sondern um Machine Learning auf Basis von Zahlen, Zeitreihen und Bewegungsmustern. Ein Beispiel sind automatische Erkennungen von Andock- und Entladevorgängen. Wenn Lkw und Asphaltfertiger per GPS getrackt sind, kann das System anhand der relativen Bewegung ableiten, ob gerade entladen wird, ob derselbe Lkw noch einmal „nachdockt“ oder ob ein neuer Lkw ansteht. Solche Automatismen habe man schon in der Projektphase 2013 bis 2016 entwickelt, lange bevor KI in der Breite zum Modewort wurde.

Digitale Prozesskette im Asphaltstraßenbau: Externe Daten wie Wetter, Verkehr und Umweltinformationen werden mit IoT-Sensorik auf Baustelle und Logistik verknüpft. Darauf aufbauend unterstützt KI die Echtzeitsteuerung des Bauprozesses und ermöglicht ein kontinuierliches Nachhaltigkeitsreporting. | Foto: Smart Site Solutions
Digitale Prozesskette im Asphaltstraßenbau: Externe Daten wie Wetter, Verkehr und Umweltinformationen werden mit IoT-Sensorik auf Baustelle und Logistik verknüpft. Darauf aufbauend unterstützt KI die Echtzeitsteuerung des Bauprozesses und ermöglicht ein kontinuierliches Nachhaltigkeitsreporting. | Foto: Smart Site Solutions

Ein weiterer praktischer Nutzen liegt in der Routenerkennung. Geplante Strecken und real gefahrene Strecken weichen häufig ab. Wenn das System wiederkehrende Alternativen erkennt, können diese als realistischere Routen vorgeschlagen werden, zunächst für den laufenden Einbautag und anschließend für Folgetage.

Temperatur als Schlüssel zu CO₂ und Qualität

Besonders zahlenlastig wird es beim Thema Temperatur. In einem Forschungsprojekt mit dem Namen Kinastra wurde das Temperaturverhalten des Asphalts entlang der gesamten Kette modelliert, von der Mischanlage über Transport und Einbau bis hin zur letzten Walzüberfahrt. Das Ziel war eine Prognose, wie lange das Material im verdichtungsfähigen Temperaturbereich bleibt. Müller macht es plastisch: Entscheidend sei, wie viel Zeit die Walze hinten tatsächlich hat, um ausreichend zu verdichten, bevor der Asphalt zu stark abkühlt. In der Praxis sei das schwer zu erfassen, weil an vielen Stellen zwar punktuell gemessen werde, aber selten durchgängig von Beladung bis zur Verdichtung.

Der Hintergrund ist aktuell, weil temperaturabgesenkter Asphalt in den nächsten Jahren deutlich wichtiger werden dürfte. Müller verweist darauf, dass Niedertemperaturasphalt ab dem 1. Januar 2027 verpflichtend eingesetzt werden soll. Gleichzeitig warnt er vor einem reinen „runter, runter, runter“ bei der Temperatur: Sinkt die Temperatur zu weit, kann die Verdichtung leiden und damit die Lebensdauer der Straße. Wenn dann früher saniert werden muss, sind eingesparte Emissionen schnell wieder aufgezehrt.

Wie groß der Einfluss der Temperatur ist, beschreibt Müller auch mit Richtwerten. Als Daumenregel nennt er etwa ein Kilogramm CO₂-Äquivalent weniger pro Tonne Asphalt bei zehn Grad Celsius Temperaturreduktion, in stark vereinfachter Betrachtung und abhängig von der Beheizungsart der Mischanlage. Den großen Hebel verortet er ohnehin dort: bei der Produktion. Für den Lebenszyklusanteil nennt er Größenordnungen aus Literaturauswertungen und eigenen Nachrechnungen. Rund 80 bis 90 Prozent der CO₂-Emissionen entstünden demnach in Rohstoffproduktion und Herstellung, also inklusive Vorprodukte, Transport zur Mischanlage und Produktion bis „Ausgang Werkstor“. Der eigentliche Baustellenanteil aus Transport zur Baustelle sowie Einbau und Verdichtung liege eher bei zehn bis 20 Prozent. In einer eigenen historischen Simulation kam das Team laut Müller auf ein Verhältnis von etwa 90 zu neun Prozent.

Prognosegüte in Zahlen

Für die Temperaturprognose wurde mit einer Datengrundlage gearbeitet, die Müller mit knapp 5000 Messungen beziffert. Diese Daten wurden klassisch in Trainings- und Testdatensatz geteilt, etwa 70 Prozent fürs Training und 30 Prozent für die Auswertung. In der Bewertung erreichte das Modell ein Bestimmtheitsmaß von 0,88. Müller ordnet das als hohe Prognosegüte ein. Zusätzlich nennt er eine anschauliche Fehlerkennzahl: Bei rund 80 Prozent der Prognosen lag der absolute Fehler unter fünf Grad Celsius.

Vergleich zwischen gemessener und prognostizierter Asphalttemperatur: Jeder Punkt steht für einen Messwert aus realen Baustellendaten. Die Nähe der Punkte zur roten Diagonalen zeigt die hohe Prognosegüte des KI-Modells, das Temperaturverläufe entlang der Prozesskette zuverlässig vorhersagen kann. | Foto: Smart Site Solutions
Vergleich zwischen gemessener und prognostizierter Asphalttemperatur: Jeder Punkt steht für einen Messwert aus realen Baustellendaten. Die Nähe der Punkte zur roten Diagonalen zeigt die hohe Prognosegüte des KI-Modells, das Temperaturverläufe entlang der Prozesskette zuverlässig vorhersagen kann. | Foto: Smart Site Solutions

Was bringt das in der Praxis? In einer Simulation auf Basis historischer Baustellendaten ermittelte das Team ein Einsparpotenzial von rund 5,5 Prozent. Wichtig ist Müller dabei der Zusatz, dass dies bei gleichbleibender Qualität und ohne höhere Kosten möglich sein soll.

Von der Forschung in den Alltag

Der nächste Schritt ist die Produktintegration. Müller beschreibt, dass die wissenschaftlich ausgewerteten Modelle nun so in Smart Site One eingebunden werden müssen, dass sie mit jeder neuen Baustelle weiterlernen und Empfehlungen sauber in der Oberfläche darstellen. Für Niedertemperaturasphalt brauche es zudem neue Trainingsdaten, weil sich Materialverhalten und Temperaturfenster gegenüber klassischem Asphalt unterscheiden können.

Digitalisierung bleibt dabei nicht nur Technikfrage. Müller sieht eine Hürde in der Branche dort, wo Software zunächst als Zusatzaufwand wahrgenommen wird, etwa durch Sensorik, Schulungen und Change-Prozesse. Tempo entstehe oft dann, wenn Auftraggeber Anforderungen stellen und Daten für Dokumentation und Nachweisführung verbindlicher werden.

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Am Ende läuft vieles auf einen einfachen Kern hinaus. Die Baustelle wird nicht von heute auf morgen autonom, aber sie kann messbar besser gesteuert werden. Und genau dafür, sagt Müller sinngemäß, brauche es keine Visionen, sondern belastbare Daten zur richtigen Zeit.


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