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Ackerbau 4.0

Im Märzen der Bauer das Tablet bedient

| Autor/ Redakteur: Kristin Breunig / Jürgen Schreier

Digitalisierung, Internet of Things und Datenverarbeitung: Diese Begriffe sind Alltag in vielen Branchen - auch in der Landwirtschaft. Egal ob AGCO/Fendt, John Deere, Deutz-Fahr, CLAAS oder CASE IH: Dank moderner Landmaschinen ist der "Bauer" mittendrin in der Digitalisierung.

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Das Muscle Car unter den Traktoren: der Fendt 1050 Vario mit satten 500 PS!
Das Muscle Car unter den Traktoren: der Fendt 1050 Vario mit satten 500 PS!
( Bild: AGCO )

Überall ist die Technik weiterhin auf dem Vormarsch. In vielen Branchen, wie Industrie, Food und Bildung, sind Mensch und Maschine beinahe perfekt vernetzt. Jetzt mischt noch eine weitere Branche in der Digitalisierung kräftig mit – die Landwirtschaft. Denn auch hier wird die Arbeit immer präziser und dadurch kostenintensiver. Digitalisierte Lösungen, wie das eigens von Fendt entwickelte Dokumentationssystem VarioDoc Pro, sollen helfen, die landwirtschaftlichen Produktionsprozesse zu vereinfachen, zu optimieren und zu automatisieren.

Sensorik kartografiert und kategorisiert den Acker

In der neuen Generation der Fendt-Traktoren, ist ein Terminalrechner mit großem Bildschirm und SIM-Kartenslot zu finden. Über diesen werden Landwirte vom System Variotronic unterstützt. Das System ist in der Lage, Gerätesteuerung und Spurführung zu dokumentieren und zu optimieren. So können genaue Daten über Saat, Dünger, zu bestellende Fläche und technische Maschinenangaben in das System eingetragen werden. Variotronic gibt dem Fahrer nicht nur einen Leitfaden an die Hand, sondern ermöglicht auch die vorherige Eingabe von Aufträgen.

Auch bei CLAAS werden mit AGROCOM NET die Produktionsabläufe optimiert. CROP-Sensoren vermessen und kategorisieren den Boden. So kann beispielsweise die perfekte Düngerausbringung oder eine Erfolgskartierung der Mähdrescher erfolgen. Durch die erfassten Messwerte können zu einer Ertragspotenzialkarte verknüpft werden. Auf diese Weise lässt sich die Ressourcenverschwendung minimieren.

Der "Connected" Traktor lenkt sich selbst

Die Bodenbelastung verringern, flexiblerer Personaleinsatz und Zeitersparnis – das sind nur ein paar Beispiele, die automatische Lenksysteme bieten. Sie funktionieren mit höchster Genauigkeit und ermöglichen so ein Parallelfahren der Maschinen. Dadurch werden Überlappungen und Fehlstellen bei der Feldbearbeitung reduziert. Auch durch das Vorgewende-Management können Landwirte Strecke und Zeit sparen, was wiederum die Betriebskosten senkt.

Eine Neuerung bei Fendt ist, dass durch den Cloud-Service von Device Insight und dessen flexible IoT-Plattform CENTERSIGHT, Aufträge vom Büro-PC aus geplant werden können. So ist es möglich, sich über Ackerschlagdateien mit CENTERSIGHT zu verbinden und neue Projekte in das System einzuspielen. Die Datei wird anschließend im Cloud-Service abgespeichert. Mit Inbetriebnahme des Traktors, realisiert VarioDoc Pro, dass ein neuer Auftrag vorliegt. Der Fahrer kann die notwendigen Daten herunterladen und per Button den Auftrag starten. Ist die Fahrt beendet, werden die relevanten Daten wie Kraftstoffverbrauch, Geschwindigkeit, GPS-Position und Temperatur der Maschine gespeichert und per Mobilfunknetz an den Cloud-Service übertragen. Durch den unabhängigen Cloud-Service ist laut Fendt auch der Datenschutz garantiert. Denn nach der Datenübertragung werden alle Merkmale wieder gelöscht.

Datenaustausch in den Wolken

Neben den Optimierungen beim Arbeitsablauf, der Buchhaltung, beim Maschinenverschleiß und Kraftstoffverbrauch, bietet das Fendt-Device Insight-System noch weitere Vorteile uns Arbeitserleichterungen. Durch die exakte Datendokumentation ersparen sich viele Landwirte die mühsamen handschriftlichen Nachweise über Saat- und Düngerverbrauch, die sie am Jahresende an die Landwirtschaftsämter ausweisen müssen.

Durch die genaue Eingabe von Düngemengen oder vergleichbaren Daten in CENTERSIGHT können die Landwirte staatlichen Sanktionen, die bei Überschreiten der Höchstmenge drohen, entgehen. So lassen sich durch eine digitale Vernetzung nicht nur Kosten sparen. Auch die Arbeitsabläufe werden signifikant verändert und erleichtert. Bald soll es für die Fendt-Lösung auch eine Smartphone-App geben.

Auch CLAAS hat verschiedene Apps im "Köcher" - darunter die zertifizierte EASY on board App zur Optimierung des Mähdreschereinsatzes. Zudem können Grundfunktionen von ISO-Bus-Maschinen heute per iPad bedient werden. Sogar Virtual Reality und Augmented Reality um die Traktorkabine besser kennen zu lernen, bietet der Hersteller aus Harsewinkel an.

Und wie wird die Zukunft aussehen? Laut Christoph Zecha, Produktmanagement Global ATS & EFG Core Technologies – Machine Data & Connectivity bei der AGCO GmbH, hat das Unternehmen durchweg positive Rückmeldungen von seinen Kunden erhalten. Aus diesem Grund plant AGCO auch weitere Marken, wie Massey Ferguson, Challenger und Valtra an den Cloud-Service anzubinden.

MARS: Schwarmintelligenz erobert das Feld

Aber auch hochproduktive Agrarroboter - heute noch weitgehend im Versuchsstadium - dürften künftig auf den Feldern anzutreffen sein. Mit dabei: Traditionshersteller Fendt, Mitglied des AGCO-Konzerns, der im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekts MARS (Mobile Agricultural Robot Swarms) Precision Farming mit autonomen Produktionssystemen einen entscheidenden Schritt voranbringen will.

Gemeinsam kooperieren kleine und leichte Feldroboter - die MARS-Mobile - bei der Aussaat von Mais - und sie tun das völlig autonom, effizient und hochpräzise. Die Grundidee des MARS-Projekts lässt sich mit einem Wort umschreiben: Vereinfachung. Wenig(er) Sensoren, robuste Steuerungen und ein klarer Hardwareaufbau sollen jeden MARS-Roboter besonders zuverlässig und damit besonders produktiv machen. Gleichzeitig sorgt der Einsatz identischer Roboter im Schwarm dafür, dass der "Job" unterbrechungsfrei weiterläuft, selbst wenn einmal eine Robotereinheit schlapp macht.

Das geringe Gewicht der autonomen Feldroboter gewährleistet eine besonders schonende Feldbearbeitung – ohne nennenswerte Bodenverdichtung. Gleichzeitig werden nutzbare Zeitfenster für den Feldeinsatz erweitert. Denn die MARS-Fahrzeuge sind rund um die Uhr einsatzbereit. am Tag wie in der Nacht. Dank wartungsarmer Elektroantriebe verrichten die Roboter ihre Arbeit besonders leise und umweltschonend, da weder Emissionen oder Verunreinigungen auf dem Feld entstehen.

Um Erträge nachhaltig zu steigern, berücksichtigt das MARS-Konzept eine ganze Reihe wirtschaftlicher, technischer und ökologischer Gesichtspunkte. Durch agronomisch angepasste Saatmuster in Kombination mit einer exakten Dokumentation jeder einzelnen Pflanze können Saatgut, Pflanzenschutz- und Düngemittel punktuell und somit extrem sparsam ausgebracht werden.

Mit der App die Aussaat präzise planen

Die MARS App ermöglicht eine komfortable Planung der Aussaat. Über das Interface können aus den vorhandenen Daten das gewünschte Feld, Saatgut, –muster und –dichte sowie die Anzahl der einzusetzenden Roboter ausgewählt werden. Ein intelligenter Algorithmus (OptiVisor) plant den Robotereinsatz anhand der eingegebenen Parameter und berechnet die benötigte Zeit bis zum Abschluss des Auftrags. Sobald die Logistik-Einheit positioniert wurde, kann der Einsatz der Roboter per App gestartet werden. Während der Arbeiten kommunizieren die Roboter mit der Cloud, sodass für jeden Ablageort eines Saatkorns die Geo-Koordinaten gespeichert werden können. Der OptiVisor-Algorithmus stellt die zuverlässige Aussaat der Maiskörner sicher. Sollte mal ein Roboter ausfallen, wird seine Aufgabe sofort von den übrigen Einheiten mit übernommen.

Der Arbeitsfortschritt kann über die App live verfolgt werden. Der eigens entwickelte OptiVisor-Algorithmus überwacht zudem den Ladestand der Roboterbatterien und stellt sicher, dass alle Akkus zum richtigen Zeitpunkt wieder an der Logistik-Einheit aufgeladen werden. Die in der Cloud gespeicherten Informationen zur Saatgutablage sind auch für den weiteren Wachstumsprozess sowie Düngung und Ernte nutzbar und können im Anschluss zur Analyse und Prozessoptimierung weiter verwendet werden.

Der Traktorist hat ausgedient

Auch Hersteller Case IH hat sich mit einem "mannlosen" Traktor in die Reihe der Agrarroboter-Pioniere eingereiht. So präsentierte das amerikanische Unternehmen das 2016 erstmals in den USA vorgestellte ACV (Autonomous Concept Vehicle) Ende Februar auf der Landmaschinenmesse SIMA in Paris. Dank moderner Sicherheits- und Steuersysteme arbeitet das autonome Fahrzeug, das aussieht wie ein normaler moderner Traktor ohne Kabine, fahrerlos und kann lückenlos bei seiner Tätigkeit überwacht werden.

Ähnlich wie beim MARS-Konzept von Fendt sind auch die unbemannte ACV-Fahrzeuge von Case IH rund um die Uhr einsetzbar, um beispielsweise Schönwetterperioden bestmöglich auszunutzen. Für die Zukunft ist laut Case IH sogar eine automatische Anpassung an Wetterereignisse denkbar. Die ACVs lassen sich in bestehende Flotten integrieren und Seite an Seite mit herkömmlichen Fahrzeugen aufs Feld schicken.

„Im ACV wird viel von der herkömmlichen Technologie moderner Traktoren verbaut. Mit RTK, einer ultrapräzisen GPS-Variante, erzielt man bei der Parallelsteuerung Abweichungen von weniger als 2,5 cm. Viele Landwirte nutzen diese Technik bereits, um unwirtschaftliche Überlappungen oder Fehlstellen zwischen den einzelnen Wegstrecken zu vermeiden“,schwärmt Dan Stuart von Case IH. „Mit dieser hohen Lenkgenauigkeit lässt sich Verschwendung bei den Ausbringungsmengen eliminieren. Darüber hinaus liegt hier der Schlüssel zur erfolgreichen Anwendung von Techniken wie dem mechanischen Jäten zwischen den Pflanzenreihen, sodass weniger Pestizide ausgebracht werden müssen. Außerdem ist das ACV mit Telematiksystemen ausgestattet, wie sie auch von einigen der heute üblichen Traktoren bekannt sind. Damit können Landwirte oder Verwalter am Tablet oder Büro-PC jederzeit sehen, wo sich ein Traktor gerade befindet, was er tut und sogar, wie viel Kraftstoff er noch im Tank hat.“

Wenn der "Bulldog" zum Wetterfrosch wird

Zusätzlich ist das ACV mit Radar, Lidar (einer modernen Laser-Technik), Näherungssensoren, Sicherheits- und Funksystemen ausgestattet, sodass er von einem PC oder mobilen Endgerät aus überwacht und gesteuert werden kann. Dadurch arbeitet der Traktor, sobald er das Feld erreicht hat, komplett unabhängig und fahrerlos. Nähert sich der fahrerlose Traktor einem Hindernis, das entweder den Traktor gefährdet oder das durch den Traktor gefährdet werden könnte, stoppt das ACV. Der Betreiber wird alarmiert und kann anhand der Kamera-Feeds entscheiden, ob der Traktor warten muss oder weiterfahren darf.

Ist ein Feld ausschließlich über Privatstraßen oder Privatgelände erreichbar – ACVs sind nicht für öffentliche Straßen zugelassen –, kann der Traktor so programmiert werden, dass er den Weg von allein zum Einsatzort findet. Der Landwirt oder sein "Administrator" kann den Weg des Traktors auf einer Karte verfolgen, die am Tablet oder PC angezeigt wird. Dabei kann er auch optisch die Fahrstrecke aus "Sicht des Traktors" überprüfen, indem er auf die Videokamera-Feeds zugreift.

Künftig sollen autonome Traktoren von Case IH auch „Big Data“ verarbeiten können - zum Beispiel Echtzeitdaten von Wettersatelliten, sodass sie günstige Arbeitsbedingungen unabhängig von Tageszeit und Bedienereingaben automatisch optimal nutzen können. So würde beispielsweise der autonome Traktor automatisch anhalten, wenn aufgrund eines Wetterwechsels Probleme absehbar sind. Sobald sich die Wetterlage ausreichend bessert, nimmt er die Arbeit wieder auf. Alternativ wird der Traktor über nicht öffentliche Wege auf ein anderes Feld entsandt, wo die Arbeitsbedingungen für ihn besser sind.

Agrorobotik verändert die Arbeit auf dem Bauernhof

Inzwischen hat Case IH zusammen mit Landwirten ein umfangreiches Programm gestartet, um das ACV unter Realbedingungen auf Herz und Nieren zu testen. „Weil ein autonomer Traktor das Management eines landwirtschaftlichen Betriebs noch weiter verändern kann, arbeiten wir mit Testbetrieben zusammen und prüfen neben dem praktischen Nutzwert und der Leistungsfähigkeit der Maschine auch die Auswirkungen autonomer Fahrzeuge auf den Einsatz der Arbeitskräfte, die Logistik und die Ausbringungsmengen“, so Case-IH-Manager Dan Stuart.

Der Blick der Landwirtschaft wir sich in Zukunft weiten und sich auf Datenprozesse richten. Sicherlich werden auch noch weiterhin Traktoren, Mähdrescher und Co. auf den Feldern unterwegs sein. Die Entwicklung der Maschinen und der Software wird nicht stillstehen und so wird die „Landmaschinen-Hardware“ immer mehr in die digitale Welt integriert und vernetzt werden.

Mit Virtual Reality zur Weinlese

Auch im Weinbau dürfte demnächst "Kollege Roboter" Einzug halten. So hat Digital Harvest auf der FutureFarm Expo 2017 in Pendleton/Oregon den Prototyp eines mobilen Weinbau-Roboters vorgestellt. Der Remote Operated Vineyard Robot (ROVR) des Anbieters digitaler Lösungen für die Landwirtschaft soll, so er denn in Serie geht, den Arbeitskräftemangel im amerikanischen Weinbau lindern helfen. Denn zunehmend limitiert das Defizit an geeignetem Personal die Wachstumschancen der US-Winzer.

Die Entwickler des ROVR haben dennoch ganz bewusst auf den den Einsatz von Machine Learning oder KI verzichtetet und den Roboter nicht als als autonomes System konzipiert. Vielmehr wird der Roboter-Arm von einem Menschen ferngesteuert - und zwar mithilfe einer Virtual-Reality-Anwendung. Die Bedienung des ROVR über Joysticks oder Game Controller habe nicht die Genauigkeit und Schnelligkeit gebracht, die eine geschulte Kraft bei der Arbeit im Weinberg erreicht, begründet Young Kim, CEO der Digital Harvest LLC, den Einsatz von virtueller Realität als Bedieninterface.

Die Messe FutureFarm Expo in Pendleton/Oregon (15. bis 17. August 2017) illustrierte in Präsentationen, Panels und Vorträgen die Anwendung digitaler Systeme und Technologien in der Landwirtschaft. Das Themenspektrum reichte vom von Einsatz von Agrar-Robotern und Drohnen bis hin zu Neuentwicklungen im Bereich des Precision Farming.

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