Smart-Farming-Welt

Technologieprogramm Smart Service Welt I

Smarte Vernetzung landwirtschaftlicher Prozesse

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Kurzsteckbrief

Im Projekt Smart-Farming-Welt wird die technologische Basis entwickelt, um landwirtschaftliche Prozesse hersteller- und organisationübergreifend intelligent zu vernetzen. Landwirtschaftliche Maschinen verfügen schon heute über eine Vielzahl von Sensoren, die maschinen- und prozessbezogene Informationen erfassen. Die Informationen zur Prozessautomatisierung und zur Entscheidungsunterstützung sollen dabei vor allem durch die Zusammenführung von Daten aus unterschiedlichen Quellen (Maschine, Partnermaschinen in der Umgebung, Sensoren, Wetter, Planungsinformationen, Hersteller-Expertise etc.) gewonnen und sowohl in Echtzeit auf dem Feld als auch für nachgelagerte Auswertungen bereitgestellt werden. Dadurch können Services wie Einstellungsoptimierung an Maschinen, optimale Dünge- und Erntestrategien und eine Automatisierung der Prozesse angeboten werden.

Problemstellung

In der Landwirtschaft müssen von den Landtechnikherstellern und den landwirtschaftlichen Dienstleistungsunternehmen zahlreiche Kundentypen bedient werden – die Spanne reicht dabei vom Nebenerwerbslandwirt bis hin zur Agrarholding. Zudem sind zahlreiche Prozessschritte einzubinden, wie etwa die Saatbeetvorbereitung, Aussaat, Pflege, Ernte und der Transport sowie Lagerung und Verkauf. In der Regel sind an fast allen ablaufenden Prozessen Maschinen unterschiedlicher Hersteller und verschiedener Besitzer (Dienstleister, Verleih etc.) beteiligt. Mit den bisherigen technischen Möglichkeiten kann eine übergreifende digitale Prozessvernetzung nicht hergestellt werden. Die dadurch entstehenden Informationsverluste führen u. a. zu Stillstandszeiten oder suboptimaler Produktqualität. Ein Ansatzpunkt für eine effi- zientere Landwirtschaft ist also die verbesserte Kommunikation von Prozessbeteiligten und Maschinen, um die einzelnen Prozessbestandteile intelligent miteinander zu verknüpfen. Die heutigen Landmaschinen sind zwar mit modernen Technologien ausgestattet, diese sind jedoch auf die Einzelmaschine und deren optimalen Betrieb ausgerichtet.

Der Einsatz von Smart Services bei Landmaschinen kann durch die intelligente Vernetzung relevanter Informationen aus Umwelt, Maschine, Datenbankdiensten und Planungsangaben in Echtzeit entscheidende Impulse zur weiteren Verbesserung und Optimierung der Landwirtschaft geben.

Ziel

Ziel des Projekts Smart-Farming-Welt ist die Entwicklung einer cloudbasierten Plattform zur Aggregation und Analyse von Daten aus dem landwirtschaftlichen Betrieb sowie zur Bereitstellung von Smart Services auf Basis dieser Inhalte.

Auf der Plattform soll eine Vielzahl von Daten aus allen prozessrelevanten Quellen gesammelt, kombiniert und für Echtzeit-Anwendungen ebenso wie für nachgelagerte Auswertungen bereitgestellt werden. Beispielsweise werden Daten aus dem laufenden Ernteprozess und historische Daten des Feldes (z. B. Abfolge der angebauten Nutzpflanzenarten, Düngezyklen etc.) aggregiert. So entsteht ein komplexes Datengerüst, aus dem durch intelligente Analyse neue Mehrwertdienstleistungen, wie etwa optimale Dünge- und Erntestrategien, abgeleitet werden können.

Die aggregierten Datensätze bieten eine Basis für vielfältige Funktionen: Denkbar sind beispielsweise (teil-)automatisierte Aussaat- und Ernteprozesse. Kameras und Sensoren auf dem Feld können Informationen senden, die mit Wetterdaten und den Standort- bzw. Auslastungsinformationen der Landmaschinen kombiniert werden.

Darüber hinaus können die Wartungsprozesse der Landmaschinen optimiert werden. Durch die elektronische Erfassung des Ernte- und Transportweges wird die Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln nachweislich bis hin zu jedem Produzenten der einzelnen verwendeten Produkte möglich. Der aus Sicht der Anwender tatsächlich dringendste Prozess- optimierungsbedarf soll durch eine Anforderungsanalyse in Zusammenarbeit mit landwirtschaftlichen Betrieben ermittelt werden. Die Entwicklung der Technologien wird darauf aufbauend ausgerichtet.

Technologien und Herausforderungen

In dem Projekt Smart-Farming-Welt werden smarte Geschäftsanwendungen (Apps) entwickelt, die je nach Bedarf flexibel und sicher auf der Landmaschine im landwirtschaftlichen Produktionsprozess und – falls erforderlich – in Echtzeit eingesetzt werden können. Zunächst müssen die notwendigen Schnittstellen, Mechanismen und Bibliotheken (Smart Layer) entwickelt werden, um die Inhalte und Datenkanäle als nutzbare Komponenten für die App-Entwicklung bereitzustellen. Am Ende der Entwicklung steht ein für den landwirtschaftlichen Betrieb zugeschnittenes Ökosystem aus Apps, App-Entwicklern und App-Store mit den zugehörigen Spezifikations-, Standardisierungs- und Zertifizierungsmechanismen.

Bei der Datenerhebung auf dem Feld durch Sensoren und Kameras müssen darüber hinaus Herausforderungen wie fehlende Stromversorgung, starke Staubbelastung, Hitze/ Kälte und lange Prozesszyklen durch geeignete technische Maßnahmen bewältigt werden.

Neben technischen Fragestellungen sind natürlich sachlich-produktive Belange Gegenstand der Betrachtung. Relevante Fragestellungen hierbei sind beispielsweise: Durch welche Daten ist der Zustand eines Feldes beschreibbar und welche Sensoren sind dafür erforderlich? Wie kann der optimale Erntezeitpunkt der Felder automatisiert ermittelt werden? Gibt es Kennzahlen, anhand derer automatisiert erkennbar ist, ob ein Feld gedüngt werden muss?

Diese und ähnliche konzeptionelle Fragen werden innerhalb des Projekts geklärt. Weiterhin sind jedoch auch Services für Landmaschinenhersteller und Endverbraucher geplant.

Die auf der Plattform erhältlichen Services sollen vorrangig Landwirten zur Verfügung gestellt werden. Diese können die smarten Services nutzen, um ihre Arbeitsprozesse zu optimieren.

Anwendungen

Im Rahmen des Projektes werden drei Anwendungsszenarien prototypisch umgesetzt, die vornehmlich die Themen Maschinenbetrieb (kollektive Einstellungsoptimierung), Service/Wartung und digitale Produktverfolgung bedienen.

Konsortialpartner

Logic Way GmbH (Konsortialführer), CLAAS E-Systems KGaA mbH & Co KG, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, Deutsche Telekom AG, Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) e. V. an der RWTH Aachen, Grimme Landmaschinenfabrik GmbH & Co. KG

Ansprechpartner

Logic Way GmbH


Arndt Kritzner

Homepage: Smart-Farming-Welt