22. September Zukünftige Entwicklungen im Precision Farming. Prof. Dr. Hans W. Griepentrog
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- Waldemar Biermann
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1 22. September 2016 Zukünftige Entwicklungen im Precision Farming Hans Eisenmann-Zentrum, 7. Agrarwissenschaftliches Symposium Digitale Landwirtschaft - Big Data - Smart Data - Datenmanagement Prof. Dr. Hans W. Griepentrog Institut für Agrartechnik, Stuttgart Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
2 The Future of Farming Source: thechinainvestors.com Hans W. Griepentrog / / Folie 2 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
3 Struktur Intro Sensorik Algorithmen Maschinenkommunikation Automation Hemmnisse & Risiken Fazit Hans W. Griepentrog / / Folie 3 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
4 INTRO Hans W. Griepentrog / / Folie 4 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
5 INTRO - Definition Begriffe Industrie 4.0 Mechanisierung Wasser- und Dampfkraft Massenfertigung Fließbänder und elektrische Energie Automatisierung Einsatz von Elektronik und IT Industrie 4.0 Verzahnung der industriellen Produktion mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik Hans W. Griepentrog / / Folie 5 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
6 INTRO - Definition Begriffe Landwirtschaft 4.0 Mechanisierung Steigerung Produktivität Werkzeuge, Diesel- & Elektromotoren Grüne Revolution Intensivierung der Produktion Chemische Betriebsmittel, Züchtung etc. Biotechnische Revolution Anpassung an Produktionsbedingungen Biotechnische Verfahren, Marker, gesteigerte Selektion etc. Precision & Smart & Digital Farming Optimierung komplexer Systeme Anwendung von Informations- & Datentechnologie Hans W. Griepentrog / / Folie 6 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
7 INTRO - Definition Begriffe Precision Farming Optimierung von Wachstumsbedingungen (Sensorik & Applikationstechnik) Smart Farming Entscheidungsunterstützung (Fusion & Analyse von Information, Drowning in Information ) Digital Farming Internet der Dinge & Vernetzung & Big Data Hans W. Griepentrog / / Folie 7 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
8 INTRO - Definition Begriffe Produktionsbedingungen Industrie 4.0 Produktionsbedingungen konstant und steuerbar (deterministisch) Farming 4.0 Produktionsbedingungen nicht konstant und z.t. schwer vorhersehbar (nur teilweise deterministisch & hoher Anteil stochastisch) Hans W. Griepentrog / / Folie 8 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
9 INTRO Potenziale Precision Farming Konventionelle oder traditionelle Verfahren Schlag Einheitliche Dosiermenge Precision Farming kartenbasiert Offline / Teilschlag Variable Dosierung sensorbasiert Echtzeit / Spot Variable Dosierung Einzelpflanzenbehandlung Einzelpflanze Individuelle Behandlung Hans W. Griepentrog / / Folie 9 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
10 SENSORIK Hans W. Griepentrog / / Folie 10 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
11 SENSORIK - Multiparametrisch Pflanzenwachstum = f (N, P, K, Wasser, Licht, ph...) Hans W. Griepentrog / / Folie 11 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
12 SENSORIK - Wechselwirkung Prozessparameter N in kg ha -1 Stickstoffdüngung = f (Biomasse, SEC) SEC: Soil Electric conductivity Andere Parameter: Triebdichte, Wachstumsstadien, ph-wert, UK-Verteilung etc. Source: Berntsen et al Hans W. Griepentrog / / Folie 12 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
13 ALGORITHMEN Hans W. Griepentrog / / Folie 13 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
14 ALGORITHMEN Beschreibung Wechselwirkungen Wechselwirkungen n = w= Metcalfe s law: w = n(n-1)/2 Hans W. Griepentrog / / Folie 14 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
15 MASCHINEN- KOMMUNIKATION Hans W. Griepentrog / / Folie 15 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
16 MASCHINENKOMMUNIKATION - Multiple mobile Geräte für einen Prozess Informationstechnologie (IT) Datenformate, Ontologie, Metadaten, Datenschutz, Aktualität Hans W. Griepentrog / / Folie 16 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
17 MASCHINENKOMMUNIKATION - Datenmanagement - Zentrales und dezentrales Datenmanagement - Internetbasierte Management- und Serviceplattformen Hans W. Griepentrog / / Folie 17 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
18 AUTOMATION Hans W. Griepentrog / / Folie 18 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
19 AUTOMATION - Vernetzung Vertikal / intern: Betrieb Prozesse Maschinen Horizontal / extern: Betrieb Geschäftspartner Internet Hohe Komplexität landwirtschaftlicher Prozesse erfordert umfassende und differenzierte Kommunikationsstrukturen. Source: VDMA 2016 Landwirtschaft 4.0 Hans W. Griepentrog / / Folie 19 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
20 AUTOMATION Vernetzung Netzwerk eines landwirtschaftlichen Betriebes Source: VDMA 2016 Landwirtschaft 4.0 Hans W. Griepentrog / / Folie 20 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
21 AUTOMATION Robotik Vision einer zukünftigen Technik Hohe Produktivität & Effizienz über variable Anzahl kleiner Maschinen (skalierbar) Kleine Einheiten ergeben hohe Flexibilität, Vorteil großer Flächen entfällt, Erhaltung oder sogar Wiedereinführung von Landschaftselementen möglich (Biodiversität) Grafik: Auernhammer 2002 Hans W. Griepentrog / / Folie 21 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
22 AUTOMATION - Robotik Systeme und Automationsniveau Komplexität Betrieb hoch ? Wann? Produktionsprozess Maschine niedrig Manuell Steuerung Adaptiv Entscheidung Regelung Assoziativ Planung niedrig Automationsniveau hoch Hans W. Griepentrog / / Folie 22 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
23 HEMMNISSE RISIKEN Hans W. Griepentrog / / Folie 23 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
24 HEMMNISSE & RISIKEN Ungelöste Fragen zur Datensicherheit Landwirt muss im Besitz der Daten bleiben Daten dürfen nicht weitergegeben werden oder für Geschäftsmodelle Dritter ohne Erlaubnis genutzt werden Sichergestellt werden muss, dass auf die Daten nur der Adressat (z.b. Dienstleister) Zugriff und die Erlaubnis hat, diese Daten für einen bestimmten Auftrag und für eine bestimmte Zeit zu nutzen Hans W. Griepentrog / / Folie 24 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
25 FAZIT Hans W. Griepentrog / / Folie 25 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
26 FAZIT Landwirtschaft 4.0 Steigerung der Effizienz der Ressourcennutzung Effekte auf Umwelt, Ökonomie und Produktqualität (Food Safety) Der Landwirt bleibt trotz der Automation ein wichtiger Teil des Managementsystems durch Automatisierung mehr Zeit für das Wesentliche Risiken des Datenmissbrauchs Datensicherheit muss gegeben sein Datenschutz evtl. vom Gesetzgeber nachgebessert Robotik wird kommen insbesondere in Kombination mit den Sonderkulturen und dem Ökolandbau Hans W. Griepentrog / / Folie 26 Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion
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