embedded world: Smarte Landwirtschaft

Klimawandel, Bevölkerungswachstum und Ressourcenknappheit setzen die Landwirtschaft unter Druck. Landwirte müssen möglichst viel auf möglichst kleiner Fläche ernten. Bislang begegnete die Branche der Herausforderung mit Innovationen in einzelnen Bereichen: Intelligente Systeme regeln Motoren, um Benzin zu sparen.

Mit Hilfe von Satelliten und Sensortechnik verrichten die Maschinen automatisch die Feldarbeit, dabei werden Saat, Dünger und Pflanzenschutzmittel präzise auf dem Acker verteilt. Allmählich stößt die Optimierung aber an ihre Grenzen. Der nächste Schritt ist die Vernetzung der Einzelsysteme zu cyber-physischen Produktionssystemen. Sie bilden den gesamten Prozess vom Hofrechner bis zur Erntekette elektronisch ab. Die Betriebe können damit die Effizienz und Qualität noch einmal erheblich erhöhen. Auf der Messe Embedded World 2013 (vom 26. bis 28. Februar in Nürnberg) zeigen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserslautern am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand 228 in Halle B5, wie die Landwirtschaft künftig von vernetzen Systemen profitieren kann.

Intelligente Vernetzung als Wettbewerbsvorteil

Die Experten haben sich bei ihrem Exponat bewusst für die Landwirtschaft entschieden: Auf einem Spielzeug-Bauernhof ruckelt ein Miniaturtraktor mit Anhänger über einen kleinen Acker. Am Feldrand befinden sich zwei Tablet-PCs. Die Messe-Besucher können damit die automatisierte Steuerung der Landmaschinen in Gang setzen. Über dem Modell-Bauernhof sind sechs Bildschirme angebracht. Sie veranschaulichen die Vorgänge hinter der Automatisierung, etwa anhand einer ablaufenden Programmschleife. Denn in heutigen Traktoren und Anbaugeräten stecken jede Menge Hard- und Software – sogenannte eingebettete Systeme. Das Exponat steht unter dem Motto „SEE – Software Engineering Explained“. Die Visualisierung erleichtert die Verständigung zwischen Informatiker und den Menschen, für die die Software gedacht ist. Ein Landwirt etwa kann dann besser seine Bedürfnisse einbringen. „Software ist für viele Menschen etwas Abstraktes“, erklärt Ralf Kalmar, Geschäftsbereichsleiter am IESE. „Doch die Beschäftigung mit ihr lohnt sich. Sie wird in vielen Branchen zum nächsten großen Innovationsfaktor.“

Die Vernetzung zum Cyber-Agrarbetrieb ist nicht auf Landmaschinen beschränkt. In den letzten Jahren ist die Zahl der „Player“ in der Agrarbranche gestiegen: Neben Saatgut- und Düngerproduzenten mischen Sensorik- und Datenprovider mit, die zum Beispiel Geodaten und Wetterdaten anbieten, Systeme für E-Government oder Smartphone-Apps etwa zur Bestimmung von Schädlingen. „Die Herausforderung liegt darin, sämtliche Systeme intelligent zu verknüpfen und Standards für Schnittstellen zu schaffen, so dass alle Beteiligten profitieren“, sagt Smart-Farming-Projektleiter Dr. Jens Knodel. Dafür sei es hilfreich, ihnen die Methoden der Software-Entwicklung zu vermitteln: vom Anforderungsmanagement über die Systemarchitektur zum Programmiercode – mit besonderen Augenmerk auf Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Besseres Verständnis für Software-Entwicklung

Die Chancen, dass wichtige Impulse für die Landwirtschaft aus Kaiserslautern kommen, stehen gut – dank exzellentem Umfeld. Die Fraunhofer Forscher kooperieren mit dem Unternehmen John Deere, das in der Stadt das Europäische Technologie- und Innovations-Centrum (ETIC) betreibt. Seit April 2007 gibt es das Fraunhofer-Innovationscluster „Digitale Nutzfahrzeugtechnologie“, in dem der Großteil der gezeigten Lösungen entwickelt wurde. Beteiligt sind neben dem IESE das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM sowie Unternehmen aus der Region. Über die Commercial Vehicle Alliance ist das Cluster mit dem Zentrum für Nutzfahrzeugtechnik der TU Kaiserslautern und der Commercial Vehicle Alliance GmbH verbunden.

Das Exponat wird nach der Messe in ein „Living Lab“ umgewandelt. „Es ist nicht auf die Landwirtschaft beschränkt, sondern kann beispielsweise für mittelständische Industriebetriebe interessant sein“, sagt Knodel. „Sie können anhand von im Labor aufgebauten Produktionseinheiten sehen, welchen Nutzen die Vernetzung für sie hat – und eigene Entwicklungsprojekte lancieren.“