Landwirtschaft 4.0

Neue Möglichkeiten im Rahmen der Industrie 4.0 haben auch Einfluss auf die Gestaltung der Produkte in der Landwirtschaft. Das TCW unterstützt Sie bei der Produktstrategieentwicklung unter Einsatz von Best Practice Beispielen der Industrie 4.0 und diese auf die Landwirtschaft zu übertragen um eine individuelle Technologieroadmap für Ihr Unternehmen aufzustellen.

Herausforderung

Die Landwirtschaft steht aufgrund von Herausforderungen wie der globalen Erwärmung, sinkender Rohstoffpreise und hoher Verschuldung enorm unter Druck. Der Trend geht hin zu ökologischen Anbaumethoden und nachhaltige Lebensmitteln, weil der Endverbraucher dies fordert. Für Industrieunternehmen in der Landwirtschaftsbranche ist es erforderlich auf diese herausfordernden Situation zu reagieren und die Landwirte zu unterstützen. Im Jahre 2030 werden ca. 8,5 Milliarden Menschen auf der Erde leben, welche mit Nahrung versorgt werden müssen. Mit der heutigen Technik und Methoden kann diese Versorgung nicht gewährleistet werden, deshalb ist hier der nächste Evolutionsschritt notwendig. Die Entwicklungen im Bereich der Industrie 4.0 können dabei auch auf die Landwirtschaft übertragen werden. Bei der Umsetzung der vierten industriellen Revolution befinden sich viele Unternehmen in der Landwirtschaftsbranche noch am Anfang. Um sich vom Wettbewerb, speziell aus Fernost, abzuheben muss mit Hilfe der Digitalisierung ein Mehrwert für den Kunden geschaffen werden. Dies beginnt mit der Produktstrategieentwicklung unter Anwendung von Best Practice Beispielen aus anderen Branchen.

Die Möglichkeiten der Landwirtschaft 4.0 eröffnen Unternehmen in diesem Bereich die Möglichkeit seiner strategischen Rolle neu gerecht zu werden.

„Das TCW Konzept zur Erstellung einer Technologieroadmap bietet Unternehmen aus der Landwirtschaftsbranche einen signifikanten Wettbewerbsvorteil“

Das TCW Konzept

Derzeit durchläuft der Agrarsektor eine digitale Transformation mit einem enormen Potenzial für Produzenten und Verbraucher. Die Einführung der digitalen Landwirtschaft, die Industrialisierung und Mechanisierung von Produktionsprozessen, die Vernetzung und das Datenmanagement werden nun die nächste Revolution in der Geschichte der Landwirtschaft und des Landbaus auslösen. Die Nutzung intelligenter IT, Drohnen, maschineller Lernverfahren und anderer fortschrittlicher Technologien sowie die entscheidende Vernetzung dieser Anlagen ermöglicht eine effizientere Nutzung der Ressourcen, führt zu höheren Erträgen und höherer Produktion, erhöht die Effizienz und Produktivität und gibt Antworten auf die neue Umgebung.

Schlüsselthemen der Landwirtschaft 4.0:

• Verfügbare Technologien für die Landwirtschaft 4.0
• Drohnen, Sensoren, Internet der Dinge, Robotik, große Daten, KI und mehr
• Präzisionslandwirtschaft
• Landwirtschaftliches Ressourcenmanagement für verbesserte Ressourcennutzung
• Prozessautomatisierung und Mechanisierung
• Wasserwirtschaft und Bewässerung
• Innovativer Ansatz zur technologischen Entwicklung
• Landwirtschaftliche Technologien in Innenräume
• Software für die Landwirtschaft
• Investitionen in F&E
• Neue Geschäftsmodelle

Mögliche Projektziele sind:

• Bildung von Allianzen für intelligente Landwirtschaft zur Entwicklung intelligenter Produktionstechnologien und Anwendungen;
• Schmieden von digitalen Agrardienstleistungen und Modellen zur Integration und Anwendung der Wertschöpfungskette und
• die Nutzung freundlicher interaktiver Technologien zur Schaffung neuer Kommunikationsmodelle zwischen Produzenten und Konsumenten.
• Generierung von Einsparungen bei Kosten, Arbeitszeit, Energie, Düngemittel
• Erfüllung gesetzlicher Verordnungen sowie bei der Beantragung von Fördermitteln.

„Durch die Unterstützung von TCW zur Integration neuer Technologien und innovativer Möglichkeiten im Rahmen der Landwirtschaft 4.0 eröffnen sich den Unternehmen neue Möglichkeiten sich vom Wettbewerb abzusetzen und gleichzeitig dem Endkunden wirtschaftliche Vorteile zu bieten.“

Auf dem Weg zur Landwirtschaft 4.0 müssen Unternehmen verschiedene Reifegradstufen durchlaufen. Die Erfahrung zeigt: Abkürzungen funktionieren selten, es ist notwendig die Prozesse, die Mitarbeiter sowie Tools und Methoden gezielt weiterzuentwickeln, um einen nachhaltigen Transformationserfolg zu erzielen. Das „Internet der Dinge“ wird bisher etablierte Wertschöpfungsketten verändern. Der Trend geht weg von einzelnen Produkten hin zu Systemen, die aus eng miteinander verknüpften Produkten bestehen, und weiter zu Systemen von Systemen, die mehrere Produkte und Dienstleistungen zusammenbringen. So entsteht am Ende ein Farmmanagementsystem.

Neue Möglichkeiten im Rahmen der Industrie 4.0 haben Auswirkungen auf die Gestaltungsfelder der Landwirtschaft. Die Lösung heißt Landwirtschaft 4.0 und ist aufgeteilt in drei wesentliche Schritte: Zunächst das Precision Farming. Darunter versteht man die teilschlagspezifische und zielgerichtete Bewirtschaftung von landwirtschaftlichen Nutzflächen. Dabei wird sowohl die Sensorik und Automatisierung als auch die elektronische Erfassung, Aufbereitung und Bereitstellung von Daten zur Prozesssteuerung zur Haltung von Tieren verstanden. Dies dient der Maschinenoptimierung auf dem Bauernhof. Der nächste Schritt ist das Smart Farming, worunter der Einsatz von modernen IT und Kommunikationssystemen verstanden wird. Diese führen die Daten zusammen und werten diese aus, um Entscheidungen zu unterstützen und die vorhandenen Systeme zu optimieren. Der nächste Schritt ist das Digital Farming. Darunter versteht man die integrierte Vernetzung von Systemen und großen Datenmengen sowie der Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Maschinen selbst. Auch die Bereitstellung von IT Infrastruktur über das Internet ist ein Teil des Digital Farming. Dies führt zu einer Optimierung der Prozesse. Beim Durchlaufen der drei Schritte kommt man so von einer klassischen Total Cost of Ownership Betrachtung hin zu einer Total Cost of Farm Management Betrachtung.

Im Rahmen des TCW Ansatzes zur Implementierung der Möglichkeiten der Landwirtschaft 4.0 werden die folgenden Bereiche betrachtet:

• Sensoren: Durch Sensoren kann der Landwirt sofort und in Echtzeit reagieren. Sensoren erkennen Veränderungen wie die Krümelung des Bodens, steuern Düngerstreuer durch Stickstoffsensoren, analysieren die auszubringende Gülle auf ihren Nährstoffgehalt und erstellen Ertragspotentialkarten im map overlay-Verfahren. Daraus entstehen Applikationskarten, nach denen Landwirte auch Wachstumsregler und Fungizide teilflächenspezifisch ausbringen können.
• Drohnen: Drohnen sind in der Landwirtschaft vielseitig einsetzbar. So lassen sich anhand von hochauflösenden Bildern Bestände überblicken und Schäden feststellen. Auch zum Pflanzenschutz und zur Schädlingsbekämpfung können sie eingesetzt werden. Durch die Entwicklung neuer Kommunikationstechnologien ist die Übermittlung von Daten zum auf dem Feld fahrenden Traktor in Echtzeit möglich
• Selbstständige Maschinen: Kleine Roboter können eingesetzt werden um den Bestand zu kontrollieren und um Sä-, Dünge- und Erntearbeiten zu erledigen. Durch das sogenannte Spot-Farming können Felder pflanzenspezifisch bearbeitet werden und somit den Ertrag steigern. Durch GPS gesteuerte Traktoren und Mähdrescher können auch ohne aktiven Fahrer punktgenau ihre Arbeit auf dem Feld verrichten wobei die strategische Entscheidungsfindung selbst noch bei den verantwortlichen Personen verbleibt.
• Beregnungsmanagement: Eine große Chance durch die Digitalisierung bietet sich bei der Feldberegnung. Mit der entsprechenden Software und GPS haben Kunden eine Übersicht ihrer Beregnungsmaschinen auf dem Feld. Die Wasserausbringung kann via App überwacht werden.
• Wetter/Umweltfaktoren: Durch Wlan-basierte Wetterstationen bekommen Kunden die aktuellen Gegebenheiten auf dem Feld in Echtzeit geliefert. Gesammelte Daten speichert die Wetterstation regelmäßig in einer Cloud. Von dort kann der Nutzer ausgewertete Daten per App oder Web-Version abrufen
• Computer-Prognosemodelle: Durch computergestützte Prognosemodelle können Krankheiten an den Pflanzen in einem sehr frühen Stadium erkannt und vermieden werden. Die Auswahl, Beurteilung, Betreuung und Entwicklung der Modelle durch die gesammelten Daten ist wichtiger Bestandteil in der Landwirtschaft 4.0. In diesem Bereich kann der Einsatz von Big Data Lösungen ebenfalls zur Unterstützung genutzt werden.
• Kamerageführte Geräte: Eine große Chance durch die Digitalisierung bietet sich bei der Feldberegnung. Mit der entsprechenden Software und GPS haben Kunden eine Übersicht ihrer Beregnungsmaschinen auf dem Feld. Die Wasserausbringung kann via App überwacht werden.
• Cloud, PC, App: Durch die Speicherung der gesammelten Daten in der Cloud können PCs und Apps darauf zugreifen und unter anderem:
• Unkräuter per Foto erkennen,
• Spatenproben vom Boden dokumentieren
• Pflanzenschutzmischungen nach Angabe der Kultur und Unkräuter bzw. Ungräser berechnen
• das Foto einer Gelbschale schnell analysieren und
• Infektionsgefahr auf einer Teilfläche voraussagen und gleichzeitig einen Behandlungstermin und den passenden Wirkstoff vorschlagen.
• Satelliten: Durch computergestützte Prognosemodelle können Krankheiten an den Pflanzen in einem sehr frühen Stadium erkannt und vermieden werden. Die Auswahl, Beurteilung, Betreuung und Entwicklung der Modelle durch die gesammelten Daten ist wichtiger Bestandteil in der Landwirtschaft 4.0. In diesem Bereich kann der Einsatz von Big Data Lösungen ebenfalls zur Unterstützung genutzt werden.

Die von TCW erprobte und verfeinerte Vorgehensweise richtet sich immer nach den Anforderungen der Kunden. Dennoch hat sich eine Vorgehensweise mit 6 Modulen als sehr effektiv zur Strukturierung der gemeinsamen Projektarbeit erwiesen:

Die einzelnen Arbeitspakete gliedern sich in:

• Projektleitfaden: Jede Landwirtschaft 4.0 hat andere Schwerpunkte. Mit unserem Projektansatz müssen wir uns deswegen auf die Bedürfnisse des Unternehmens ausrichten. Gemeinsam mit Ihren Mitarbeitern vereinbaren wir klare Ziele und legen die gemeinsame Arbeitsteilung fest. Wir analysieren bestehende Vorarbeiten und definieren die Projektprioritäten. Am Ende stimmen wir mit Deliverables und Arbeitsplänen einen gemeinsamen und transparenten Projektplan ab.
• Analyse Status Quo: Die Analyse des Status Quo dient uns zur Identifikation der spezifischen Problemfelder, sowie zum Aufdecken von Lücken im Portfolio und Möglichkeiten zum Einsatz von Landwirtschaft 4.0 Anwendungen. Diese Anwendungen bieten viele Gestaltungsmöglichkeiten, jedoch müssen sie speziell für das Unternehmen angepasst werden. Durch die Analyse werden wir gemeinsam genau die Bereiche festlegen, die den meisten Mehrwert für den Kunden sowie das Unternehmen selbst generieren und für die Tools und Instrumente bei Ihnen im Unternehmen einsetzbar sind. Wir werden ebenso die bestehenden Anwendungen auditieren, um Ansatzpunkte für konkrete Verbesserungspotentiale zu ermitteln.
• Analyse Marktumfeld: Einen zentralen Schritt aus TCW Sicht stellt die Analyse des Marktumfelds und des Applikationsscreening dar. Hierbei wird der Nutzen der Innovation aus Kundensicht analysiert und in einer Applikationslandkarte zusammengefasst. Zu den Kernfragen zählen:
• Welche Kunden und Märkte sind relevant?
• Welche Einsatzmöglichkeiten bieten sich den Kunden für die Innovationen?
• Welche Anwendungsbereiche werden durch die Innovation verbessert? Und vor allem
• Wo entsteht Mehrwert für den Kunden?
• Conjoint Analyse: Bei der onlinebasierten Conjoint Analyse werden dem Befragten Produktkonzepte präsentiert, die aus mehreren Merkmalen mit unterschiedlichen Ausprägungen zusammengesetzt sind. Der Befragte gibt dann seine Präferenz für eines der beiden Konzepte an, wobei er durch die spezielle Trade-Off-Fragetechnik der Conjoint Analyse gezwungen ist, Kompromisse einzugehen. Die vorgestellten Konzepte werden von der Software in Abhängigkeit der bisher gegebenen Antworten für jeden Befragten individuell immer so erzeugt, dass ein maximaler Erkenntnisgewinn erreicht wird (adaptive Conjoint Analyse). Dadurch bleibt auch bei komplexen Fragestellungen die Anzahl der Fragen überschaubar. Die Wichtigkeiten der einzelnen Merkmale und deren Ausprägungen können aus den Antworten statistisch quantifiziert werden. Mit Hilfe der Conjoint-Analyse werden Problembereiche und mögliche Anwendungsfelder bei den Kunden identifiziert und im Projektteam bewertet.
• Erstellung Roadmap und Soll-Konzept: Vielversprechende Handlungsfelder werden anschließend in einer Technologieroadmap priorisiert. Dabei werden zunächst die Markt- und die Technologiestrategien des Unternehmens mit den beiden Sichtweisen des „Technology Push“ und des „Market Pull“ in einer Portfolioanalyse zusammengeführt. Schließlich können sowohl Technologie-/Grundlagen- als auch Produktentwicklungsprojekte konkret ausgeplant und in der Technologieroadmap transparent dargestellt werden. Diese wird für jedes Unternehmen individuell basierend auf den Analyseergebnissen aufgebaut.
• Implementierungsplanung und Pilotierung: Unser Anspruch in allen TCW Projekten ist: Wir bleiben bei der Umsetzung dabei. Wir unterstützen Sie auch bei der Realisierung von Landwirtschaft 4.0 Konzepten. Dabei wird die Implementierung am Markt detailliert geplant und erste Pilotprojekte mit ausgewählten Kunden und Entwicklungspartnern durchgeführt.. Für die erfolgreiche Durchführung von Landwirtschaft 4.0 Projekten, hat sich die Zusammenarbeit mit Know-How-tragenden Unternehmen und Start-Ups als vielversprechend herausgestellt

Aufbauend auf der Marktanalyse erfolgt eine iterative Entwicklung des Geschäftsmodells. Darüber hinaus werden relevante Partner zur Entwicklung des spezifischen Ökosystems für das neue Geschäftsmodell identifiziert und für das Projekt gewonnen. Hierbei können Kunden von dem weiten Netzwerk von TCW profitieren. Bei der Umsetzung begleitet Sie TCW gerne im Anschluss an die Erstellung der Roadmap, in der die offenen Schritte und Meilensteine definiert werden.

Ergebnisse / Potenziale

Der aufgezeigte TCW-Ansatz hat sich bei Druchführung in unterschiedlichen Projekten bewährt. Der Einsatz neuer Technologien in Zeiten der Digitalisierung erzielte bei unseren Kunden in der Vergangenheit große Erfolge und stellte die Weichen für neue Geschäftsfelder und Produkte. Doch auch die eigene Produktion profitierte davon. Das TCW unterstützte einen internationalen Landmaschinenhersteller durch die Erarbeitung einer Technologie-Roadmap. Dadurch konnte die Strategie des Konzerns neu ausgerichtet werden und neue Wertbeiträge generieren. Je nach Unternehmenssituation lassen sich unterschiedliche Wertbeiträge generieren.

• Mehrpreisfähigkeit: Durch die Digitalisierung wird Differenzierung auch für Commodities wieder möglich und die Mehrpreisfähigkeit für neue Features steigt.
• Marktpotenziale: Unternehmen, die auf ihre Kernkompetenzen reduziert sind, lassen sich wie Perlen entlang einer idealen Wertschöpfungskette aneinanderreihen.
• Produktionskosten: Die Optimierung der Materialflüsse führt zu einer nachhaltigeren Fertigung. Die Fertigung kann genauer gesteuert werden und es gibt weniger Fehler durch manuelle Arbeit, sodass die Produktionskosten insgesamt sinken.
• Sicherheitsbestände: Neue Methoden zur Echtzeitanalyse der im Betrieb erhobenen Daten lassen bisher verborgene Zusammenhänge zu Tage treten. Dadurch lassen sich Risiken besser vorhersagen und Sicherheitsbestände insgesamt senken.
• Instandhaltungskosten: Der Produktivitätsgewinn und die bessere Ausgangsposition bei der Transformation von Big Data in Smart Data führt auch in der Instandhaltung zu Effizienzgewinnen. Maßnahmen in der Instandhaltung greifen bevor etwas passiert.

Aus der Technologieroadmap ergeben sich Innovationen für neue Produkte für den Endkunden, aber auch folgende Ideen für neue Geschäftsfelder für das Unternehmen. Folgende Geschäftsmöglichkeiten können daraus resultieren:

• Das Unternehmen agiert es als Mitgestalter eines offenen Ökosystems durch Partnerschaften oder als Anbieter von B2B/B2C-Softwarelösungen, Beratung und physischen Produkten. Als wichtige Wertvorteile ermöglicht dies dem Unternehmen Lösungen aus einer Hand anzubieten und schafft ein Ökosystem für die wichtigsten Marktteilnehmer.
• Das Unternehmen bietet maschinenbezogene Dienstleistungen und Lösungen an, indem es die gesammelten Daten zu vollständig integrierten Informationssystemen (z.B. Predictive Maintenance) zusammenfasst. Dadurch können eine höhere Anlagenauslastung und geringere Ausfallzeiten erreicht werden. Darüber hinaus fördert die Maschinen-zu-Maschinen-Kommunikation die betriebliche Effizienz.
• Das Unternehmen bietet Beratungsdienste für die Saatgutauswahl sowie ein voll integriertes Informationsmanagementsystem zur Organisation des Kundenstamms. Als ihr Wertangebot maximieren diese Akteure die Ertragsproduktivität mit der richtigen Saatgutauswahl, überwachen das Saatgutwachstum und bieten Mehrwertdienste durch Datenanalyse.
• Das Unternehmen fungiert als Dienstanbieter für Business Intelligence (Big Data) und vermittelt zwischen Kunden und Lieferanten, indem es datengesteuerte Beratung und Rezepte für Ausrüstung, Saatgut und chemische Inputs bereitstellt. Aufgrund der neutralen Position als Berater ergeben sich verschiedene Geschäftsmöglichkeiten in der Datenanalyse (Big Data) und der Modellierung auf allen Geräten.

Haben Sie Interesse an Landwirtschaft 4.0?
Gerne bieten wir Ihnen an, in einem kostenlosen persönlichen Gespräch Ihre persönlichen Bedürfnisse zu evaluieren. Dazu können Sie uns jederzeit kontaktieren:

Telefon: 089/360523-0
E-Mail: mail@tcw.de

TCW Transfer-Centrum für Produktions-Logistik und
Technologie-Management GmbH & Co. KG
Leopoldstr. 145
80804 München

Weiterführende Literatur zum Thema Landwirtschaft 4.0

• Vernetzte Wertschöpfung
  Schlank - Nachhaltig - Digitalisiert
• Smart Factory
  Neue Technologien, Fallstudien, Wirtschaftlichkeit und Einführungsstrategien
• Lean & green & connected – Erfolgsmuster einer vernetzten Wertschöpfung
  Tagungsband des Münchner Management Kolloquiums 2016

Praxisbeispiele zum Thema Landwirtschaft 4.0

• Produktivitätssteigerung mit dem TCW-Technologiebaukasten "Industrie 4.0"
• Die digitale Baustelle ist ein Beitrag zur Produktivitätssteigerung in der Bauindustrie
• Steigerung der Innovationskraft durch Start-Ups

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