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Optimierung von landwirtschaftlichen Prozessen - Live Vorführung auf den Robot Field Days

Am 11. Juni 2010 wird am <link http: www.vti.bund.de de _blank external-link-new-window external link in new>Johann Heinrich von Thünen-Institut (vTI) im Rahmen des jährlich durchgeführten <link http: www.fieldrobotevent2010.de _blank external-link-new-window external link in new>FieldRobotEventsder Abschluss des Projektes Robot to Business (R2B) erfolgen.

Dabei wird eine Live-Vorführung stattfinden, mit der die im C-LAB für den Projektpartner <link http: www.claas.com _blank external-link-new-window external link in new>CLAAS (CLAAS Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH) entwickelte Lösung an einem Beispiel aus der Landwirtschaft demonstriert wird.

Zwei Landmaschinen, ein selbstfahrender Häcksler (SFH) und ein Traktor, die jeweils mit der im Projekt entwickelten Hard- und Software-Lösung ausgerüstet sind, demonstrieren auf einem Testgelände den Prozess der Grünfutterernte. Lösungen zur automatisierten Rechnungslegung der Arbeitserledigung und einer automatisierten Hinderniswarnung der Landmaschinen werden vorgeführt.Das Ziel des vom BMWi geförderten Forschungs- und Entwicklungsvorhabens R2B ist es Geschäftsprozesse zu automatisieren, indem vorverdichtete Arbeitsdaten von mobilen Einheiten (Maschinen oder Menschen) in Backend-Systemen weiterverarbeitet werden. 

Dazu ist es notwendig, lokale Maschinendaten über eine GPRS/UMTS-Verbindung möglichst sicher und schnell in das Backend der Farm bzw. des Lohnunternehmens zu transferieren. Häufig existiert in ländlichen Gebieten keine flächendeckende, stationäre Funknetzabdeckung, dann wird zur Kommunikation eine sogenannte Store-Carry-Forward Lösung eingesetzt. Hierbei tauschen die einzelnen (erreichbaren) Maschinen alle untereinander ihre Daten per WLAN aus.  Die erste Maschine, die dann eine Verbindung mit dem Backend aufbauen kann, gibt dann die Daten weiter.

Ein weiteres Szenario befasst sich mit der direkten Ad Hoc Kommunikation zwischen einzelnen Maschinen. Häufig findet der Erntevorgang heute nicht mehr mittels einer einzigen Maschine statt, sondern es werden eine Vielzahl von speziellen Maschinen eingesetzt, die entweder simultan oder zeitlich versetzt eingesetzt werden. Bei hochautomatisierten Maschinen (zum Beipiel einer automatische Fahrwegsteuerung) kommt es auf die genaue Informationen über die Umgebung an. So ist es z. B. essenziell, dass, sobald ein neues noch nicht erfasstes Hindernis auf einem Feld erkannt wurde, dieses Hindernis identifiziert, mit GPS-Koordinaten gekennzeichnet und an alle Teilnehmer der Erntegruppe kommuniziert wird.  Eine solche automatisierte Hinderniswarnung mittels Gruppenkommunikation hilft nicht nur den Ernteprozess zu optimieren, in diesem Fall hilft es den Prozess zu retten. Ein Hindernis, wie ein nicht erfasstes im Feld liegendes Fahrrad, kann einer Häckselmaschine signifikanten Schaden zufügen und erhebliche Ausfallzeiten bedeuten (Zum Thema Gruppenkommunikation ist ein C-LAB Report <link http: www.c-lab.de de services-downloads c-lab-reports index.html _top internal-link internal link in current>"Informationsaustausch zwischen mobilen Teilnehmern"erschienen).

Ein weiterer wichtiger Vorteil findet sich im Bereich der Rechtssicherheit. In der Landwirtschaft existiert in vielen Bereichen eine Dokumentationspflicht der durchgeführten Arbeiten: "Wann und von welcher Maschine wurde der subventionierte Kraftstoff verbraucht?" oder "Auf welchem Feld wurde welche Menge von welchem Dünger  ausgebracht?". Durch das automatisierte Auslesen der entsprechenden Werte aus den Maschinendaten, das Aggregieren und Interpretieren dieser Werte und schließlich das Transferieren in entsprechende weiterverarbeitende Backend-Workflow-Systeme (BPEL-Prozesse, SAP-Systeme etc.) können zukünftig viele Prozesse automatisiert werden.

Folgende Verbesserungen werden durch R2B realisiert:

  • Steigerung der Produktivität durch IT-unterstützte Prozesse
    • automatisierte Buchung der Arbeitserledigung
    • automatisierte Rechnungserstellung
    • Verbesserte Informationsgrundlage
    • Minderung der Medienbrüche
    • Integration mit Backendsystemen
  • Verbesserung der Einsatzplanung und Planungsgenauigkeit
  • Beherrschung dynamischer landwirtschaftlicher Prozesse, wie der Ernte
  • Intelligente Vernetzung von Maschinen und IT-Systemen
  • Selbstorganisation von Systemen, zum angepassten Verhalten auf unvorhersehbare Ereignisse (z.B. Bodenbefahrbarkeit, Pflanzenbeschaffenheit, Witterungsschwankungen)
  • Rechtssicherheit bei Dokumentationspflicht

Zur technologischen Umsetzung der Lösung wurde auf das Paradigma der serviceorientierten Architekturen (SoA) zurückgegriffen. Im Gesamten findet eine lose Koppelung der beteiligten Komponenten über austauschbare wohldefinierte Schnittstellen statt, z.B. über Web Services. Durch den Einsatz von OSGi wurde der SoA Ansatz auch auf Ebene der Implementierung realisiert. Die gesamte Softwarelösung besteht aus modularen und austauschbaren Komponenten, die im Zusammenwirken die gesamte Anwendungslogik bereitstellen. Wartung und Versionierung der Software wird so wesentlich vereinfacht, da nur einzelne Bestandteile betrachtet werden müssen.


Kontakt

Emanuel Georgiew
Tel: +49 (5251) 60 6147
Email: <link window for sending>emanuel.georgiew[at]siemens.com