Landwirtschaft 4.0 – Die Zukunft ist digital

Von der Industrie 4.0 zur Landwirtschaft 4.0

In diesem Projekt stand die Umsetzung von erprobten Industrie 4.0 Anwendungsfällen in der Landwirtschaft im Fokus. Das Unternehmen hatte bis dato versucht betriebliche Prozesse beim Kunden und somit die eigenen Produkte zu digitalisieren. Dabei wurde aber festgestellt, dass bei der industriellen Produktion die Prozesse zwar unter gleichen Bedingungen ablaufen, jedoch die Landwirtschaft von vielen nicht kalkulierbaren Faktoren und lebenden Systemen geprägt ist. Dies macht eine völlige Automatisierung unmöglich und der Landwirt wird zwar entlastet, kann jedoch nicht vollständig ersetzt werden.

Herausforderungen in der Landwirtschaft

Früher wurden auf einem Bauernhof die Arbeiten auf dem Feld und auf dem Hof in Eigenregie durchgeführt. Dabei hatte der Landwirt die Kenntnis über lokale Gegebenheiten. Heute sind Bauernhöfe kleine Unternehmen, welche unter einem erheblichen Kostendruck stehen. Dieser führt zu einem erhöhten Planungsaufwand, um die Maschinen effizient auszulasten. Gleichzeitig steht ihnen noch weniger Personal zur Verfügung, sodass manch spezielle Arbeiten durch ein externes Lohnunternehmen ausgeführt werden müssen. Größere Flächen, welche optimal genutzt werden müssen, sind ebenfalls eine Herausforderung, um den maximalen Ertrag zu erwirtschaften. All diesen Herausforderungen wollte das Unternehmen mit Hilfe der Digitalisierung entgegentreten. Doch was ist die Antwort darauf? Wo setzt man an und welche Möglichkeiten gibt es?

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 der 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 letzte 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.

Zusammen mit den Mitarbeitern des Unternehmens wurde eine Task Force „Farming 4.0“ gegründet. In diesem cross-funktionalen Team waren nicht nur Mitarbeiter der Entwicklung und Produktion, sondern vor allem Mitarbeiter mit direktem Kontakt zum Kunden und zum Markt aktive Teilnehmer, um die Kundenanforderungen besser mit zu berücksichtigen. In gemeinsamen Workshops wurden vier Bereiche identifiziert: die Viehhaltung, die Pflanzenproduktion, das eigene Unternehmen sowie der Einsatz und die Wartung der Produkte. Mit Hilfe der Conjoint-Analyse wurden Problembereiche und mögliche Anwendungsfelder bei den Kunden identifiziert und im Projektteam bewertet. Danach folgte eine Marktanalyse möglicher Lieferanten für Teilkomponenten und schon fertig entwickelten Systemen, wodurch sich Entwicklungspartnerschaften bildeten. Die konkreten Anwendungsfälle wurden zusammen mit ausgewählten Kunden vor Ort getestet und für die Serieneinführung freigegeben.

Für die Anwendung der Digitalisierung muss zunächst der eigene Wertstrom analysiert und dann zusammen im Team nach vorab bestimmten Kriterien bewertet werden. Erst im Anschluss wird die geeignete Technologie ausgewählt. Dabei wurde auf die TCW Erfahrung aus anderen Industriezweigen gesetzt und Best Practice Projekte herangezogen. Hierbei sollte jedoch darauf geachtet werden, dass die Technologie vor der Implementierung beherrscht wird, um Komplikationen im Anschluss zu vermeiden. Ein weiterer wichtiger Faktor ist, dass eine digitale Durchgängigkeit herrschen muss. Das bedeutet, dass einzelne Maßnahmen und Systeme kompatibel miteinander sein müssen und die Systemarchitektur aufeinander abgestimmt ist. Das Ergebnis war eine individuell für das Unternehmen angepasst Technologie-Roadmap für die Entwicklungen der nächsten Jahre. Dabei wurden konkret erste Funktionen in den aktuellen und in Kürze erscheinenden Produkten integriert.

Abbildung 3: Zeitplan zum Projektvorgehen

Fazit

Das Unternehmen konnte neben neuen Ideen in den eigenen Produkten Vorteile der Digitalisierung auch innerhalb des eigenen Unternehmens anwenden. So konnten Abläufe in der Montage digitalisiert werden, um in der Folge einen digitalen Zwilling der Montage zu erstellen und Neueinläufe und Änderungen vorab zu simulieren. Das Wichtigste ist dabei die Auswahl und Integration der richtigen Technologie sowie der Mehrwert für den Kunden. Das TCW unterstützt Sie, mutige und neue Wege in Sachen Digitalisierung zu beschreiten. Lassen Sie sich von uns inspirieren, denn wie unsere Projekte zeigen, kann Digitalisierung in jedem Betrieb stattfinden und ist unabhängig von der Betriebsgröße.

Beratungsleistungen

• Innovationsroadmap
• Neue Geschäftsmodelle durch Industrie 4.0
• Programmplanung
• Lean Management und Lean Production
• Schlanke Produktionssysteme
• Bestandsreduzierung

Publikationen

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

Praxisbeispiele

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