Beiträge

agritechnica 2019 Dr. Michael Mueller und Dr. Christa Hoffmann

Smart Farming, innovativ & digital – Magility auf der Agritechnica

Vom 10.-16. November 2019 fand in diesem Jahr die Agritechnica in Hannover statt. Mit über 2800 Ausstellern aus 51 Ländern, und in den vergangenen Jahren konstant hohen Besucherzahlen – um 450.000 – aus 130 Ländern hat sich die Agritechnica als die Weltleitmesse für Landtechnik etabliert. Bereits seit 1887 organisiert die Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG) Fachausstellungen in der Land- und Ernährungswirtschaft. Seit Mitte der 1980er Jahre werden unter dem Namen Agritechnica turnusmäßig alle 2 Jahre die neuesten Innovationen in der Agrartechnik vorgestellt. Passend zum diesjährigen Leitthema “Global Farming – Local Responsibility” zeigten die Aussteller Produkte mit zunehmender Automatisierung, Digitalisierung und weiteren innovativen Lösungen für eine lokale und nachhaltigere Produktion. Neben (teil-)elektrischen Antrieben für Traktoren zeigt sich dies vor allem in Sensormodulen für das Precision Farming. Konnektivität ist ein sichtbarer Trend im Sektor. 

 

Innovation Award Agritechnica 2019

 

Auch in diesem Jahr wurden wieder die besten Innovationen mit dem Innovation Award Agritechnica ausgezeichnet. Insgesamt hatte die Fachjury über 291 Einreichungen von 148 Unternehmen aus 24 Ländern zu entscheiden. Immerhin 39 Innovationen durften sich am Ende über eine Silbermedaille freuen. Neben Innovationen in der Konstruktion der Maschinen nimmt das Thema Digitalisierung (Digitale Systeme und IT) auch in der Agrartechnik einen festen Platz ein. Die meisten eingereichten Innovationen (über 70) kamen in diesem Jahr aus diesem Bereich. Vier davon wurden mit einer Silbermedaille ausgezeichnet. 

Agritechnica 2019 © magility GmbH

© magility GmbH

Julia Klöckner, Bundesministerin für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), stellte in ihrer Rede auf dem diesjährigen Max-Eyth Abend am 11.11.2019 heraus, dass Deutschland führend bei moderner Landtechnik ist und das dies auch im digitalen Zeitalter so bleiben soll. Ihrer Meinung nach hilft die Digitalisierung, Zielkonflikte zwischen Umwelt- und Naturschutz sowie Produktivität zu lösen. Ein weiterer Meilenstein in der Digitalisierung der Landwirtschaft werden daher die vom BMEL mit insgesamt 50 Millionen Euro geförderten digitalen Experimentierfelder sein. Ausgezeichnet mit der einzigen Goldmedaille wurden die Firmen John Deere Walldorf GmbH & Co KG und der belgische Hersteller JOSKIN S.A. für ihre Gemeinschaftsentwicklung, ein eAutoPower Getriebe und intelligentes e8WD System. Es ist das erste elektrisch-mechanische leistungsverzweigte Getriebe in der Landtechnik. Durch den Einsatz von zwei E-Maschinen kann nicht nur der Fahrantrieb gewährleistet werden, sondern zusätzlich bis zu 100 kW elektrische Leistung für externe Verbraucher. Demonstriert wurde dies anhand der Elektrifizierung von zwei Achsen des angehängten Tridem-Güllefasses. 

 

Start-ups auf der Agritechnica – das AgrifutureLab 

 

Treffpunkt der internationalen, landtechnischen Start-up-Szene war in diesem Jahr das  DLG-AgrifutureLab in Pavillion 11. Etwa 40 junge Unternehmen präsentierten dort ihre Lösungsvorschläge für zukünftige Herausforderungen in der Landtechnik und zeigen damit auch, wo die Trends hingehen. 3D-Druck, Agrarsoftware, Künstliche Intelligenz (AI), Big Data Analysen, Bildanalyse, Blockchain-Technologie, Cloud Dienste, Data Exchange, Drohnenfotografie, Pflanzenphänotypisierung, Pflanzenstress-Erkennung, Precision Farming, Robotik-Systeme, Sensortechnik und Vernetzung von Pflanzen sind nur einige Beispiele mit denen die Start-ups beim Fachpublikum und potenziellen Kunden oder Investoren punkten wollten. 

Agritechnica 2019 © magility GmbH

© magility GmbH

Auch große Landtechnikfirmen investieren zunehmend in Start-ups, u.a. um sich Zugang zu Kompetenzen in wichtigen Zukunftsthemen zu verschaffen. So erwarb beispielsweise das Unternehmen John Deere im Jahre 2017 das Silicon-Valley Start-Up Blue River Technology für 305 Mio.US$ und kaufte sich damit Kompetenzen im Bereich Onboard-Kameras inklusive Machine-Learning-Software ein. Dabei handelt es sich um eine Technologie, welche selbstständig zwischen Nutzpflanzen und Gräsern differenziert. Damit gekoppelte, automatisierte Sprühgeräte sind gleichzeitig in der Lage das Unkraut zu vernichten. Neben diesem immer präziseren und pflanzenindividuellen  Einsatz von Unkrautvernichtungsmitteln im Bestand, erlebt im Zuge der Diskussionen um ein Verbot von Mitteln wie Glyphosat in der EU die mechanische Unkrautvernichtung eine Renaissance bei den Landtechnikherstellern.

 

Smart, Smarter – Smart Farming 

 

Die anhaltende Automatisierung und Digitalisierung sowie der Einsatz von KI lassen die Bewirtschaftung der Felder zukünftig noch smarter werden. Sensoren für eine präzise, individuelle Feldbearbeitung steuern mittlerweile jeden Bearbeitungsschritt; ein Beispiel sind Bodenfeuchtesensoren für eine präzise Ablage von Saatgut unter individuellen Bodenbedingungen (z.B. SmartDepth der Firma Precision Planting LLC), um bereits bei der Aussaat die besten Voraussetzungen für das spätere Erntegut zu schaffen. Einsähtiefe und Ausrichtung der Körner entscheiden bereits hier über den späteren Ertrag.

© magility GmbH

© magility GmbH

 

In einigen Anbaukulturen lassen sich bestimmte Arbeitsschritte bereits gänzlich automatisieren. Autonom fahrende und zunehmend praxistaugliche Maschinen sind daher auch auf der Agritechnica ein anhaltender Trend. Neben autonom fahrenden Traktoren bieten autonome Roboter mit KI Unterstützung, beispielsweise zur präzisen Unkrautbekämpfung – zu nennen wäre hier der Dino der Firma Naïo Technologies – gerade in Sonderkulturen wie z.B. Salat große Vorteile. Vor allem im Hinblick auf die Reduzierung kraftaufwendiger Handarbeit  wird hier großer Mehrwert generiert. 

 

 

Auch die Unterstützung aus der Luft mittels Drohneneinsatz bleibt ein Thema. John Deere stellte dazu auf der Agritechnica in seiner Future Innovation Zone die Velodrone vor, eine Kooperation mit dem Unternehmen Volocopter. Die Drohne hat einen Durchmesser von 9,2 m, wird von 18 Rotoren angetrieben und ermöglicht eine Zuladung von 200 kg. Die mit zwei Tanks mit Pflanzenschutzmittel bestückte Drohne verspricht eine Flächenleistung von 6 ha pro Stunde. Ob sich die Maschine bei einer derzeitigen maximalen Flugzeit von 30 min bewährt, wird sich zeigen müssen.

Trend zu E-Antrieben auf dem Acker 

 

Nach wie vor ist die Elektrifizierung der Maschinen im Hinblick auf eine ressourcenschonende Landwirtschaft ein großes Thema, wie auch die Verleihung der Goldmedaille für ein elektrifiziertes Getriebe auf der diesjährigen Agritechnica zeigt. Durch die zu erbringenden höheren Leistungen der Motoren ist dies in der Agrarwirtschaft ein deutlich schwierigeres Unterfangen als in der Automobilindustrie. Trotzdem entwickeln neben der Firma Steyr (Zukunftskonzept Hybrid) auch Zulieferfirmen wie ZF Systeme zur Elektrifizierung von Traktoren. Erst im vergangenen Jahr stellte die Firma John Deere in einer Konzeptstudie einen über 400 PS starken Elektro-Traktor vor, der über ein Kabel mit Strom versorgt wird, um die bestehenden Limitierungen einer Elektrifizierung über Batterie zu umgehen. 

Können die derzeit noch bestehenden technischen Begrenzungen, v.a. der Batterie, überwunden werden, ist die Landwirtschaft grundsätzlich prädestiniert für elektrische Antriebssysteme, da sie häufig elektrische Energie mit eigenen Photovoltaik- oder Biogasanlagen erzeugt. Eine Elektrifizierung der Maschinen könnte den Eigenverbrauch deutlich steigern. 

 

 

Konnektivität ist Treiber für vernetzte Agrartechnik

 

Drei große Trends in der Agrartechnik lassen sich aus den dargestellten Entwicklungen ableiten. Unter dem Dach einer nachhaltigeren Landwirtschaft sind dies zum einen die zunehmende Sensor- und Kameratechnik, zweitens die autonomen Systeme und Roboter und drittens das Massendatenmanagement inklusive Künstlicher Intelligenz im Hintergrund. Verknüpft ist dies alles durch den Megatrend der Konnektivität. Um diese einzelnen Entwicklungen zu vereinen, zeigen sich auch auf der Agritechnica vermehrt Initiativen, die den Datenaustausch zwischen Maschinen oder Komponenten auch unterschiedlicher Hersteller und teils unterschiedlichster Formate vereinfachen sollen. Ein Beispiel ist das Konzept DataConnect das den cloudbasierten Datenaustausch zwischen u.a. Claas- und John Deere- und CNH Industrial- Maschinen gewährleisten soll. 

Agritechnica 2019 © magility GmbH

Agritechnica 2019 © magility GmbH

Auch die agrarwissenschaftliche Forschung hat die Notwendigkeit der Konnektivität erkannt und fördert mit gut 12 Millionen Euro das EU Projekt Agricultural Interoperability and Analysis System (ATLAS) zum Aufbau einer herstellerunabhängigen Datenplattform, zur flexiblen Nutzung aller Maschinen- und Sensorsysteme sowie Datenanalysetools. Auf der einen Seite ergeben sich dadurch erhebliche Vorteile durch Entscheidungsunterstützung für die Landwirte bzw. die Feldbearbeiter, was einen wesentlichen Teil von smart farming ausmacht. Auf der anderen Seite geben die Hersteller dadurch zunehmend einen Teil ihrer Datenhoheit zugunsten eines zufriedenen Kunden auf.

 

Kirchheim unter Teck – magility in der Wiege der Landtechnik

 

Max Eyth, Dichter, aber vor allem Ingenieur und Pionier der modernen Landtechnik wurde 1836 in Kirchheim unter Teck, nur unweit des Firmensitzes von magility geboren. 1885 gründete Max Eyth die DLG, die er bis zum Jahre 1896 leitete. Die Firma magility, mit Firmensitz im Heimatort von Max Eyth, verbindet daher eine besondere Beziehung zur Landtechnik. 

Agritechnica 2019 © magility GmbH

© magility GmbH

Wir von magility beobachten schon seit Jahren die Entwicklungen in der Agrartechnik und sehen viele Parallelitäten zur Automobilbranche. Einige der technologischen Innovationen der vergangenen Jahre in der Agrartechnik, sei es der E-Antrieb oder die Konnektivität, finden wir in ähnlichen Ausprägungen auch im Automobilbau. So verwundert es nicht, dass beispielsweise die Innovation der diesjährigen Silbermedaillengewinner NEVONEX, eine offene sensoren- und herstellerunabhängige Datenplattform, auf einer zuverlässigen und gegen Angriffe geschützten Technologie mit End-to-End Verschlüsselung aus der Automobilindustrie basiert. 

 

 

Nehmen Sie gerne mit unseren Experten Kontakt auf für einen fachlichen Austausch.

Zur Autorin: 

Christa Hoffmann, unsere magility Expertin zum Thema AgTech, ist studierte und promovierte Agraringenieurin. Seit 13 Jahren beschäftigt sie sich in unterschiedlichen Rollen mit der Digitalisierung in der Land- und Ernährungswirtschaft. Neben diversen Veröffentlichungen zu dem Thema, engagiert sie sich ehrenamtlich im Beirat der Gesellschaft für Informatik in der Land-, Forst- und Ernährungswirtschaft (GIL) und ist Gastdozentin an der Universität Hohenheim im Fachgebiet Agrarinformatik.

Brain to Vehicle - Steuern mit Gedanken. Foto: Unsplash

Brain to Vehicle Technologie – Der Fahrer denkt, das Auto lenkt

Fahrerassistenzsysteme stehen aktuell hoch im Kurs. Länger schon existiert die Idee, Fahrzeuge per Gedanken zu steuern. Bei der Brain-to-Vehicle Technologie lässt sich das Fahrzeug durch das Gehirn des Fahrers steuern, statt physische Befehle zu erteilen. Es handelt sich dabei durchaus nicht um Zauberei sondern um angewandte Wissenschaft. Doch wie funktioniert die Gedankensteuerung und was bedeutet diese neue Technologie für das autonome Fahren?

Brain Driver – Steuerung via Gehirn

Bereits 2011 war der Wissenschaftler Henrik Matzke in den Schlagzeilen. Auf dem Tempelhofer Feld in Berlin wurde vorgeführt, wie er ein Auto steuert, ohne die Hände am Lenkrad oder die Füße am Pedal zu haben. „Projekt Brain Driver“ hieß das wissenschaftliche Projekt von Autonomos, mittlerweile ein Tochterunternehmen von Tomtom, dem Hersteller von Navigationsgeräten. Schon damals konnte bewiesen werden, dass ein Fahrzeug auch ohne aktiv lenkenden Fahrer navigiert werden kann. Möglich wird dies durch die Messung der Hirnströme sowie Radar- und Lasersensoren, die die Umgebung erfassen. Über das menschliche Gehirn, sozusagen einem ‘Human Computer’ im Auto, kann das Fahrzeug elektronisch gelenkt oder ein Pedal getreten werden. So konnte Henrik Matzke schon vor vielen Jahren ohne Berührung oder Sprachbefehle mit 60 km/h über die Teststrecke in Berlin fahren.

Doch wie funktioniert die Technik genau?

Es handelt sich bei der Technologie nicht um Gedankenübertragung. Der Fahrer trägt eine Kappe mit Sensoren, wie sie auch bei einem EEG (Elektroenzephalogramm) eingesetzt wird. Aus den Hirnströmen können dann Muster abgeleitet werden. Der Bordcomputer ermittelt daraus den Befehl des Fahrers und übermittelt ihn an die Fahrzeugmechatronik, welche durch die Aktuatorik reagiert. Um das Fahrzeug zu manövrieren, braucht es im Wesentlichen nur die Befehle schneller, langsamer, rechts, links, wie etwa bei einem Computerspiel.

Brain to Vehicle – Autobauer experimentieren

Aktuell stattet Nissan einige Autos mit der „Brain to Vehicle Technologie“ aus. Das Assistenzsystem verspricht, laut Nissan, das weltweit erste System zur Echtzeiterkennung und -analyse von Gehirnaktivitäten im Zusammenspiel mit dem Autofahren zu sein. Die Idee dahinter ist, dass das System Vorhersagen treffen und das Fahrzeug folglich auf Gefahren und Manöver schneller reagieren kann als der Fahrer selbst. Die Reaktionszeit wird optimiert, um menschlich langsamen Versagen zuvorgekommen. Durch diese Technologie  verspricht man sich eine Verbesserung der Safety. Auch bei dieser “Brain to Vehicle Technologie” muss der Fahrer noch eine mit Sensoren ausgestattete Kappe tragen, welche relevanten Gehirnströme misst.

Gehirn-Computer-Schnittstelle – Fraunhofer IAO forscht

Auch das Fraunhofer IAO forscht und entwickelt an einer neuro-adaptiven Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI), die auf menschliche Emotionen reagiert. Hier klingt das Ganze aber noch etwas zurückhaltender. Aktuell könne das System noch nicht angemessen auf menschliche Emotionen reagieren. Es wird weiterhin an zuverlässig nutzbaren Methoden geforscht, um Emotionen aus den Hirnströmen der Nutzer zu erkennen und entsprechende Handlungen abzuleiten. Algorithmen suchen in der Gehirnaktivität von Probanden nach Mustern, die sie ans System weitergeben können. Daraus ist ein erstes Produkt – eine App – entstanden, die die jeweilige aktuelle Emotion live anzeigt. „Wir sind auf dem Gebiet technologisch schon sehr weit, wie die Beispiele zeigen. Auch beim automatisierten Fahren spielen nicht-physische Befehle eine große Rolle und bringen neue Entwicklungen für die Automobilbranche. An den Algorithmen wird aber noch geforscht und KI ist hier natürlich auch ein wichtiges Thema“, schätzt der Geschäftsführer von Magility, Dr. Michael Müller den aktuellen Stand der Technologie ein.

Die Zukunft des BCI – Wie filtert der Computer die richtigen Gedanken?

In wissenschaftlichen Experimenten und Studien funktionieren die Experimente im Zusammenhang mit automatisiertem Fahren bereits, allerdings unter kontrollierten Bedingungen. Was aber, wenn wir gestresst sind, die Unterstützung des Systems gar nicht brauchen oder das System unsere Gedanken falsch interpretiert? Würden wir uns beim Fahren freiwillig eine Sensorkappe aufsetzen, die permanent unsere Hirnströme misst? Sicher ist bereits, dass Computer wiederkehrende Gedankenmuster auswerten und in Fahrbefehle übersetzen können. In der Vision vom autonomen Fahren ist die Gehirnsteuerung ein Experiment, die durch das fahrerlose Fahrzeug aber ohnehin überflüssig wird. Denn dann übernimmt die Maschine das Steuer und der Mensch kann sich entspannt zurücklehnen.

 

Technologische Singularität

Technologische Singularität – Zukunft ist jetzt

Häuser in 3D drucken, Autos die von selbst den Stau umfahren und Roboter die den Haushalt führen. Wir stehen erneut vor einem Paradigmenwechsel. Die Technologische Singularität beschreibt den Zeitpunkt, ab dem Maschinen intelligenter sein werden als Menschen. Bis dahin stellt sich aber erst einmal die Frage: Welche Aufgaben können und sollen Roboter überhaupt übernehmen?

Zeitalter der Automatisierung

Mit der industriellen Revolution an der Wende zum 20. Jahrhundert wurden Maschinen eingeführt, die Tätigkeiten übernahmen, die zuvor als Handwerk galten. Viele Neuerungen standen bevor. Der Mensch ist trotzdem nicht aus den Fabriken verschwunden. Er verrichtet nur nicht mehr selbst die Arbeit sondern steuert die Maschinen. Automatisierung in Form von Robotern und Anlagen sind kein neues Phänomen in der Automobilindustrie. Seit Jahren nimmt die Zahl der Roboter in der Fertigung zu. Im Jahr 2015 kamen in der Automobilindustrie in Deutschland auf 10.000 Mitarbeiter 1.147 Roboter. Damit kommt Deutschland nach Japan und Südkorea unter die Top drei.

Künstliche Intelligenz vs. Intelligenz

Bei der Technologischen Singularität geht es aber nicht mehr um Automatisierung sondern darum, dass Maschinen auch lernen können und den Menschen an Intelligenz übertreffen. Doch die Begriffe Intelligenz und Lernen werden im Zusammenhang mit Maschinen sehr gewagt verwendet. Maschinen sind sehr stark darin Lösungen für logische Aufgaben zu finden. Wozu sie (noch) nicht in der Lage sind ist Sinnzusammenhänge herzustellen. Computer haben eine enorme und immer weiter wachsende Rechenkapazität, aber keine Möglichkeit zur Abstraktion und Emotion.

Ein Computer wird nie eine Frage beantworten die mit „warum?“ beginnt, außer sie wurde vorher von einem Menschen eingegeben. Künstliche Intelligenz ist also nicht gleich Intelligenz.

Maschinen

Maschinen verfügen über Algorithmen, die auf eine gewisse Umweltkonfigurationen reagieren. Fällt Regen gehen bei einem Fahrzeug zum Beispiel die Scheibenwischer an. Die Maschine reagiert auf Umweltreize und wird darin immer präziser. Das liegt an komplexer werdenden Algorithmen. Damit können Roboter auch immer komplexere und filigranere Aufgaben in Produktionsabläufen übernehmen. Sie rechnen fehlerfrei, können Werte aus verschiedenen Datenquellen zusammenführen – schlau sind sie aber nicht.

Der Sinn der Arbeit

In der Science-Fiction wird Maschinen schon lange Leben eingehaucht. Technologische Singularität würde aber mehr bedeuten als die Übernahme der Arbeit und Produktion durch Maschinen. Wenn Maschinen die Produktion von Konsumgütern übernehmen bleibt die Frage wohin die Rendite fließt. Würde sie bei den relativ wenigen Besitzern der Maschinen bleiben würde das bedeuten, dass der Rest der Gesellschaft keine Mittel mehr hätte um die produzierten Konsumgüter zu kaufen. Tatsächlich muss auch in Zukunft immer wieder der Nutzen und die Folgen für unsere Gesellschaft vs. dem technologischem Fortschritt gegeneinander abgewogen werden. Zeitgleich müssen Lösungen gefunden werden, dass technologischer Fortschritt gewinnbringend für eine ganze Gesellschaft eingesetzt werden kann. Aus Rendite die durch Maschinen erwirtschaftet wurde und wenig bis kein Humankapital braucht könnten beispielsweise neue Gesellschaftsfinanzierungen wie das bedingungslose Grundeinkommen ermöglicht werden. Technologie und künstliche Intelligenz könnten zu deutlich verbesserten Lebensbedingungen für ganze Gesellschaften führen, sofern diese verantwortungsvoll und mit Weitblick eingesetzt werden.