Agricultural Technology 2030 (Teil I)

Produktbeschreibung

Zusammenfassung
Die in dieser Roadmap vorgestellten Trends und Forschungsthemen basieren zunächst auf der Bewertung der allgemeinen Trends in der Landwirtschaft. Agrartechnische Entwicklungen müssen immer eine nachhaltige Landwirtschaft im Blick haben. Diese soll die drei Säulen der Nachhaltigkeit Ökologie, Ökonomie und soziale Aspekte fördern und zu einem gesellschaftlich akzeptierten Gleichgewicht im Spannungsfeld zwischen diesen Säulen beitragen.

Als Ergebnis der Aktivitäten der ManuFUTURE European Technology Sub-Plattform „Agricultural
Engineering and Technologies“ (AET) und dem VDIFachbeirat Max-Eyth-Gesellschaft Agrartechnik wurde die VDI-Roadmap als Strategische Forschungsagenda für „Agrartechnik im Pflanzenbau“ erarbeitet und zwischen den Partnern abgestimmt.

Ein zentrales Ziel der Landtechnik ist die Entwicklung und Bereitstellung von Maschinen und Maschinensystemen, die Versorgungssicherheit, minimierten Ressourceneinsatz und Gesamtwirtschaftlichkeit ermöglichen und einen optimalen Bewirtschaftungsprozess nachhaltig unterstützen. Eine anlagenspezifische, hochpräzise Prozessführung bei minimalem Einsatz
von Ressourcen (z. B. Pflanzenschutzmittel, Kraftstoffverbrauch und Flächenverbrauch) ist das angestrebte Ziel. Natürlich müssen die Maschinen die Anforderungen des Produktionsprozesses des jeweiligen landwirtschaftlichen Betriebs erfüllen.

Die Roadmap zeigt die Trends für die Dekade nach 2020 in der Landtechnik auf und leitet konkrete Prognosen für die Technologieentwicklung ab. Das größte Potenzial liegt nach Einschätzung der Fachleute in der Verbesserung des Prozessmanagements, der Einführung digitaler Technologien und der Nutzung erneuerbarer Energien in allen Bereichen der Landwirtschaft und des ländlichen Raums. Aus der Analyse der Trends in der Technologieentwicklung im Agrarsektor werden konkrete Forschungsfelder für die Technologie in der Pflanzenproduktion abgeleitet.

Eine ökologisch orientierte und ökonomisch starke Landwirtschaft ist in Zukunft mehr denn ja auf hochmoderne Technik angewiesen. Folgende agrartechnische Forschungsfelder wurden für eine nachhalte Pflanzenproduktion herausgearbeitet:

• Nachhaltigkeit
  Nachhaltigkeit, verstanden als gleichermaßen ökonomisches, ökologisches und sozial verträgliches Wirtschaften, erfordert den Einsatz leistungsfähiger Maschinen in intelligenten Produktionssystemen. Ein wesentliches Ziel ist dabei die Senkung der Treibhausgasemissionen. Forschungsschwerpunkte sind:
• ‒ Steigerung der Maschineneffizienz
  ‒ Verbesserung der technischen Prozessführung
  ‒ Managementsysteme zur Optimierung der Mensch-Maschine-Interaktion
  ‒ Einsatz erneuerbarer Energie
• Autonomisierung
  Forschung an zunehmend autonom arbeitenden Maschinensystemen und Produktionsketten. Die mobilen Maschinen werden in Schwärmen da Feld bearbeiten, wobei die einzelne Maschine leistungs-, verbrauchs- und gewichtsoptimiert ausgelegt ist und damit einen erheblichen Beitrag zur Schonung natürlicher Ressourcen leistet.
• Zuverlässigkeit
  Die Entwicklung von ausfallsicheren Produktionseinheiten oder von Störungsmanagementsystemen ist essentiell für weitere Fortschritte in der Agrartechnik. Die Forschung an Methoden und Modellen zur intelligente Zustandsbeurteilung von technischen Systemen sowie für eine vorrausschauende Instandhaltung ist voranzutreiben.
• Elektrifizierung/Sektorkopplung
  Die Forschung zur Elektrifizierung von Landmaschinen bzw. zur Elektromobilität in der Landwirtschaft ist zu intensiveren. Die Elektrifizierung erweitert das Nutzungspotenzial selbsterzeugter erneuerbarer Energie in kurzen, dezentralen und hocheffizienten Kreisläufen. Die Sektorkopplung bei der Energieerzeugung im ländlichen Raum ermöglicht eine dezentrale Energieversorgung.
• Internet der Dinge
  Methodisch betrachtet ist die Landwirtschaft ein produzierender Wirtschaftssektor wie die Industrie. Die Methoden und Prinzipien von „Industrie 4.0“ sind unter Berücksichtigung der Spezifika im Pflanzenbau für die landwirtschaftlichen Betriebe zu adaptieren.
• Automatisierung/Sensorik
  Die Forschung zur Digitalisierung ist im Zusammenhang mit der Entwicklung angepasster Sensoren weiter voran zu treiben. Prozessleitebenen werden zukünftig vollständig in die Cloud verlagert, so werden sich aus heute schon bekannten Farm-Management-Informations-Systemen (FMIS) zukünftig Farm-Management-Systeme (FMS) entwickeln.

Inhalt
Zusammenfassung 1
Vorwort 3
1 Landwirtschaftliche Hintergründe 6
2 Nachhaltigkeit 8
2.1 Einführung 8
2.2 Energiesysteme (Sektorkopplung) und Elektrifizierung 8
2.3 Erntetechnologien 10
2.4 Reststoffmanagement 11
2.5 Gartenbau 12
2.6 Mehrfachnutzung von Ackerland 12
3 Automatisierung und Sensoren 14
3.1 Einführung 14
3.2 Precision/Smart Farming 14
3.3 Internetverbindung 14
3.4 Roboter, Automatisierung, Schwärme 15
3.5 Bildgebung, Sensoren, Zustandsüberwachung 15
3.6 Farm-Management-Systeme: Digitalisierung, Big Data, Decision Support
Systems (DSS) 16
3.7 Veränderte Maschinenkonzepte 16
3.8 Zuverlässigkeit 18
4 Digitalisierung des Agrar- und Lebensmittelsektors 19
4.1 Einführung 19
4.2 Nachverfolgung vom Feld bis zum Verbraucher 19
4.3 Optimierung von Betriebsabläufen 19
4.4 Neue Geschäftsmodelle 20
4.5 Datenmanagement 20
4.6 Umweltgerechte und nachhaltige Produktion 21
4.7 Mensch-Maschine-Schnittstellen auf Landmaschinen 21
5 Forschungsschwerpunkte 22
5.1 Digitale Transformation 22
5.2 Automation/Roboter/Autonomie 24
5.3 Neue Maschinenkonzepte 25
5.4 Betriebskonzepte für landwirtschaftliche Produktion und die
Energieerzeugung 25
5.5 Energiesystem 25
Schrifttum 27

Keywords: Sektorenkopplung, Energiesysteme, Elektrifizierung, Mehrfachnutzung Ackerland, Maschinen-Effizienz, nachhaltige Produktion, Landmaschine, Precision/Smart farming, sustainable production, machine efficiency, agricultural implement