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ATH-Seminar WS 2016/2017
Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data
in der Landwirtschaft
Dr. Martin Kunisch
Hohenheim, 30. Januar 2017
Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data
in der Landwirtschaft
● Einführung
● Digitalisierung im gesellschaftlichen Kontext
● Digitalisierung in der Landwirtschaft
● Landwirtschaft 4.0
● Big Data
● Fazit und Denkanstöße
● Beitrag des KTBL
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Gliederung
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Einführung
Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data
in der Landwirtschaft
● Einführung
● Digitalisierung im gesellschaftlichen Kontext
● Digitalisierung in der Landwirtschaft
● Landwirtschaft 4.0
● Big Data
● Fazit und Denkanstöße
● Beitrag des KTBL
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Gliederung
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Digitalisierung in unserer Gesellschaft
Frank Walter Steinmeier, FAZ, 4. November 2016
Eine tödliche Gefahr für unsere Gesellschaft
Einleitend nennt er drei große Trends als Grund für die
postfaktische Gesellschaft:
● Ein Gefühl des Überwältigtseins angesichts der
schieren Komplexität unserer vernetzten Welt.
● Die Schwierigkeit, die Zusammenhänge und Abwägungsprozesse
dieser zusammengerückten und dadurch noch widersprüchlicher
scheinenden Welt zu vermitteln.
● Die dramatisch veränderte Aneignung von Information und Wissen in
unserer digitalisierten Welt.
…und zum Schluss
● Demokratien brauchen aufgeklärte und streitbare Demokraten.
Bildung, gerade auch politische Bildung ist die beste Versicherung
gegen Manipulation und Manipulierbarkeit. 7
Digitalisierung in unserer Gesellschaft
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Digitalisierung in unserer Gesellschaft
Aral Balkan, Zeit online, Wir sind alle Cyborgs
● Konzerne wie Google, Facebook besitzen unsere persönlichen Daten.
● Shoshana Zuboff (Harvard) nennt dies Überwachungskapitalismus.
● Technologien, die unsere mentalen Fähigkeiten erweitern, müssen als
Bestandteil unserer Persönlichkeit betrachtet werden.
● Dann wird Überwachung zu einer Verletzung der Menschenrechte.
● Edward Snowden hat gezeigt, dass auch Regierungen an unserer
Persönlichkeit interessiert sind.
● Technologische Lösungen sind Zero-Knowledge-Anwendungen, die ein
Minimum an Informationen an Dritte übermitteln.
● Für die Realisierung brauchen wir stärkere, bessere Demokratien.
Darüber hinaus lesenswert: Frank Schirrmacher, Jaron Lanier,
Juli Zeh, Ilija Trojanow, Martin Schulz 9
Digitalisierung in unserer Gesellschaft
Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data
in der Landwirtschaft
● Einführung
● Digitalisierung im gesellschaftlichen Kontext
● Digitalisierung in der Landwirtschaft
● Landwirtschaft 4.0
● Big Data
● Fazit und Denkanstöße
● Beitrag des KTBL
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Gliederung
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Digitalisierung in der Landwirtschaft
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Digitalisierung in der Landwirtschaft
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Digitalisierung in der Landwirtschaft
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Digitalisierung in der Landwirtschaft
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Digitalisierung in der Landwirtschaft
Positionspapiere
● Bitkom Positionspapier Digitalisierung in der Landwirtschaft
vom 8. April 2016
● VDMA Position 15/2016 (Mai 2016) Landwirtschaft 4.0 – Verständnis,
Ziele und Handlungsbedarf aus Sicht der Landtechnikindustrie
● VDMA Position 16/2016: Überbetriebliches Datenmanagement
– Empfehlungen zu Datenschutz und -sicherheit
● Positionspapier der Innovationsinitiative des Leibniz-Forschungsver-
bundes „Nachhaltige Lebensmittelproduktion & gesunde Ernährung“
● Positionspapier des Präsidiums des DBV vom 13. September 2016
zu Landwirtschaft 4.0 – Chancen und Handlungsbedarf
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Digitalisierung in der Landwirtschaft
Positionspapier VDMA
● Bekenntnis zur Vielfalt der Technologien
● Wahlfreiheit des Landwirts zur Nutzung und Auswahl der Technologien
BitKom
● Netzabdeckung
● Open Data, Verfügbarkeit und Infrastruktur
● Start-ups und Innovationsförderung
● Datensicherheit, Datenschutz und Transparenz
DBV
● Konkrete Forderungen21
Digitalisierung in der Landwirtschaft
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Digitalisierung in der Landwirtschaft
Kooperationspartner und Mitveranstalter
Vortrag Kunisch, KTBL-Tage 2007
Digitalisierung in der Landwirtschaft
Digitalisierung in der Landwirtschaft
Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data
in der Landwirtschaft
● Einführung
● Digitalisierung im gesellschaftlichen Kontext
● Digitalisierung in der Landwirtschaft
● Landwirtschaft 4.0
● Big Data
● Fazit und Denkanstöße
● Beitrag des KTBL
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Gliederung
Starke Anlehnung an den Begriff Industrie 4.0
● Ergebnis der High-Tech-Strategie 2020 der Bundesregierung aus 2010
● Start auf der Hannover-Messe 2013
● Zusammenschluss der Branchenverbände
Bitkom (Bundesverband Informationswirtschaft,
Telekomunikation und neue Medien)
VDMA (Verband deutscher Maschinen- und Anlagenbau)
ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik und Elektroindustrie)
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Landwirtschaft 4.0
Treiber von Landwirtschaft 4.0
● Zusammenschluss der Branchenverbände
Bitkom (Bundesverband Informationswirtschaft,
Telekomunikation und neue Medien)
VDMA (Verband deutscher Maschinen- und Anlagenbau)
DBV (Deutscher Bauernverband)
● BMEL-Gesprächsplattform Digitalisierung in der Landwirtschaft
(BMVI, BMWi, Bitkom, VDMA, DBV, DLG, DRV, TI, ATB, KTBL)
● BM Schmidt schafft eine Abteilung Ländlicher Raum im BMEL mit
einem Digitalisierungsbeauftragten für Landwirtschaft 4.0
Komponenten von Landwirtschaft 4.0
● Smart Farming
● Automatisierung und Robotik
● Fernerkundung 29
Landwirtschaft 4.0
Precision Farming, Smart Farming
● Sensoren am Tier (Verhalten, Körperfunktionen)
● Tieridentifikation, Einzeltiererkennung und -beobachtung
● Sortierschleusen
● Parallelfahrsysteme
● Ertragskartierung und N-Sensor
● Strip Till und Unterfußdüngung
● Unkrauterkennung
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Landwirtschaft 4.0
Automatisierung und Robotik
● Automatische Melksysteme (AMS)
● Fütterungsroboter
● Parallelfahrsysteme, Assistenten
● Elektronische Deichsel, Autonomes Fahren
● Telemetrie-Systeme
● Logistikkonzepte
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Landwirtschaft 4.0
Fernerkundung
Copernicus – Ein europäisches Erdbeobachtungssystem.
● Für die Landwirtschaft haben die 6 Sentinel-Satelliten besondere
Bedeutung, die von 2014 bis 2020 in Umlauf gebracht werden.
Sentinel 2a wurde am 23. Juni 2015 in Umlauf gebracht.
Sentinel 2b wurde am 25. April 2016 in den Orbit gebracht und
wird derzeit in Betrieb genommen.
● Sie liefern kontinuierlich Bilder
alle 5 Stunden, unabhängig von
Bewölkung und atmosphärischen
Störungen.
● Die Daten stehen Open Source
zur Verfügung.
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Landwirtschaft 4.0
Precision Farming, Smart Farming
Automatisierung und Robotik
Fernerkundung
sind einzeln betrachtet eher Komponenten von Landwirtschaft 3.0.
Wenn diese Technologien auf der Datenebene
vernetzt werden, entsteht Landwirtschaft 4.0.
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Landwirtschaft 4.0
Landwirtschaft 4.0
4.0 Ein System von Systemen
Anwendung der Wetterkarten
Bodenprobenanalyse
Wettervorhersage
Sensoren für Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Wind
Saatgutdatenbank
Pflanzenanalyse
Pflanzenschutztechnik mit Teilbreitenschaltung
Mähdrescher mit Ertragserfassung
Sämaschinen mit Mikronährstoffgabe
Wetterkarten
© F
oto
lia
-C
hristian S
chw
ier
Gesellschafts-system
§
Land-maschinen-
system
Bodendatenbank
Düngeranalyse
Rechtliche Rahmenbedingungen, QualitätssicherungRückverfolgbarkeit
Wetterdaten-system
Farm-management-
system
Labor-system
Düngeroptimierungs-anwendung
Pflanzensortenversuche
Saatgutoptimierungsanwendung
Düngetechnik mit Stickstoffsensor und Mengensteuerung
planen
ausführen
dokumen-tieren
erfassen
analysieren
Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data
in der Landwirtschaft
● Einführung
● Digitalisierung im gesellschaftlichen Kontext
● Digitalisierung in der Landwirtschaft
● Landwirtschaft 4.0
● Big Data
● Fazit und Denkanstöße
● Beitrag des KTBL
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Gliederung
Volume
● Einzelbetriebliche Aufzeichnungen aus dem ISOBUS oder aus dem
Stall liegen volumenmäßig noch nicht im Bereich von Big Data.
● Remote-Sensing-Daten
(Satellitenbilder, regelmäßige Aufnahmen von Drohnen)
● Daten von Telemetrie-Systemen mit vielen Maschinen
Variety
● Daten in vielen verschiedenen Formaten mit unterschiedlichem
Strukturierungsgrad
● Daten, die voneinander abhängen, aber nicht unmittelbar ineinander
überführt werden können (Bilder, Videos, Tondokumente, Text, E-Mail,
Weblogs, etc.)
● Aktuell in Social Media relevant, Chancen in der Landwirtschaft
denkbar, da sehr vielseitige Branche
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Big Data
Velocity
● Erkennung von Unkräutern bei der Überfahrt und darauf aufbauend
automatische Steuerung der Spritze
● Telemetrie-Plattformen, die ständig sekundengenau Daten von vielen
Maschinen (> 100) empfangen und verarbeiten
● Steuerung autonomer Fahrzeuge
Veracity
● Notwendigkeit, Daten zu verarbeiten, deren
Qualität
Präzision
Wahrheitsgehalt
nicht gesichert ist.
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Big Data
Datenverarbeitung
● In-Memory-Datenspeicherung
Oracle TimesTen, IBM SolidDB, SAP Hana, etc.
alle bearbeiteten Daten befinden sich quasi im Arbeitsspeicher
Hochverfügbarkeit
schneller Zugriff
automatische Bereinigung
● Hadoop
Software-Framework zur einfachen Zerlegung komplexer
Computing-Aufgaben
Parallelisierung auf Server-Clustern
Top Level Projekt der Apache Software Foundation
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Big Data
Datenanalyse
● Predictive Analytics
in die Zukunft gerichteter Teil des Business Analytics oder Business
Intelligence
Einsatz zur kurzfristigen Vorhersage von Verhaltensweisen und
Ereignissen
Szenarien und Handlungsalternativen durchspielen
Last im Energienetz (Nutzerverhalten, Windenergie, PV etc.)
Wartungsprognose bei Telemetrie-Plattformen
● Data Mining
systematische Anwendung multivariater statistischer Methoden auf
große Datenbestände
Ziel ist, neue Muster und Zusammenhänge zu erkennen
systematische Fehler in der Datenerhebung werden offen gelegt
Webmining, Textmining
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Big Data
Big Data-Methoden haben einige Eigenschaften, die für die
Landwirtschaft besonders relevant sein könnten.
● Klassische Methoden der Dateninterpretation scheitern in den
Agrarwissenschaften oft
an der Komplexität der untersuchten Systeme.
an sehr unterschiedlich strukturierten Daten.
an der Interdisziplinarität der Forschenden.
● Big Data ermöglicht die Simulation von Szenarien in sehr komplexen
Systemen: Virtuelles On-Farm-Research
● Mit Big Data-Analysen könnten neue Zusammenhänge offengelegt
und komplexe Phänomene erklärt werden.
Öffentliches Forschungsdatenmanagement,
Open Access
Neue Anreizsysteme für Wissenschaftler
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Big Data
Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data
in der Landwirtschaft
● Einführung
● Digitalisierung im gesellschaftlichen Kontext
● Digitalisierung in der Landwirtschaft
● Landwirtschaft 4.0
● Big Data
● Fazit und Denkanstöße
● Beitrag des KTBL
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Gliederung
Die Digitalisierung (mit Landwirtschaft 4.0 und Big Data) bietet
mit vertretbarem Aufwand die technischen Grundlagen…
...nachhaltige Landwirtschaft umzusetzen
Es fehlt noch an einer entsprechenden Verknüpfung über die Daten
Datenmanagement
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Fazit
Konkurrenzfähigkeit und Akzeptanz
● Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data führen zu einer
deutlichen Kostensenkung und Effizienzsteigerung der
landwirtschaftlichen Produktion.
● Dadurch wird die Landwirtschaft konkurrenzfähiger und kann dem
Wettbewerbsdruck auch auf dem Weltmarkt besser standhalten.
● Sowohl landwirtschaftliche Familienbetriebe als auch mittelständische
und große Betriebe profitieren von der technischen Entwicklung und
können nebeneinander existieren.
● Die gesellschaftliche Akzeptanz der Landwirtschaft steigt durch
Transparenz und Dokumentation.
hohe Qualität und günstiges Preis-/Leistungsverhältnis der
Nahrungsmittel.
vielseitiges Angebot (konventionell, ökologisch, vegan, Paleo,
„Frei von…“, DiY-Food, etc.) an Lebensmitteln. 46
Fazit
Konkurrenzfähigkeit und Akzeptanz
● Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data führen zu einer
deutlichen Kostensenkung und Effizienzsteigerung der
landwirtschaftlichen Produktion.
● Dadurch wird die Landwirtschaft konkurrenzfähiger und kann dem
Wettbewerbsdruck auch auf dem Weltmarkt besser standhalten.
● Sowohl landwirtschaftliche Familienbetriebe als auch mittelständische
und große Betriebe profitieren von der technischen Entwicklung und
können nebeneinander existieren.
● Die gesellschaftliche Akzeptanz der Landwirtschaft steigt durch
Transparenz und Dokumentation
Hohe Qualität und günstiges Preis-/Leistungsverhältnis der
Nahrungsmittel
Vielseitiges Angebot (konventionell, ökologisch, vegan, Paleo,
„Frei von …“, DiY-Food, etc.) an Lebensmitteln. 47
Fazit
● Bringt Landwirte aus der Kostensenkungsfalle
Honoriert Ökosystemleistungen (Landschaft, Klima, Biodiversität,
Gewässer…)
Qualität wird bezahlt, Export zu realen Preisen
● Ist wirklich nachhaltig
Gesellschaftlich (als Kulturgut) anerkannt
Ressourcen- und Energieeffizient
Silienz
● Beherzigt die fundamentalen Regeln von Ackerbau und Viehzucht
unter Einbeziehung aller Potentiale moderner Technologien
● Agiert wissenschaftlich fundiert
● Ist Teil der regionalen Infrastruktur
Eingebunden in die Energieversorgung
Teil der Bioökonomie
Liefert Sicherheit und Ressourcen im Ausnahmezustand
(Mindestmaß an Selbstversorgung)50
Die Landwirtschaft der Zukunft
● Fundamentale Ziele
Tierwohl, artgerechte Haltung
Vermeidung von Nahrungskonkurrenz, artgerechte Ernährung der
Nutztiere
Wirtschaftsdünger ist Wertstoff
Vielfältige und gesunde Fruchtfolgen
Moderater (bedarfsorientierter) Einsatz synthetischer
Pflanzenschutzmittel und Mineraldünger
Nutzung von Gegenspielern, Mykorrhiza etc.
Gezielte Förderung und Anbau von Leguminosen
Einsatz der Gentechnik
● Dafür müssen Landwirte
gut aus- und fortgebildet sein und dies auch nachweisen
Das Vertrauen der Gesellschaft wiedererlangen
sich ein hohes Maß an Kontrolle und Transparenz gefallen lassen
Eine soziale, intelligente Form der Digitalisierung
kann bei der Umsetzung helfen! 51
Die Landwirtschaft der Zukunft
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14. August 2016
Bundesminister Schmidt
DLG
FAZ
Greenpeace
Farm & Food 4.0
53
Internationale Grüne Woche 2017
Bundesminister Schmidt
● Grünbuch Ernährung, Landwirtschaft, ländliche Räume
● Nutztierhaltungsstrategie
● Tierwohl-Label
● Digitalisierungsbeauftragter mit Arbeitsgruppe
● Ländlicher Raum
● Bundeszentrum für Ernährung
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Internationale Grüne Woche 2017
Signale erkennen. Weichen stellen. Vertrauen gewinnen.
1. Wissen, Können und Wollen in Übereinstimmung bringen.
2. Nährstoffüberschüsse, Artenrückgang, Klimawandel und Tierwohl in
den Griff bekommen.
3. Innovationen ermöglichen.
4. Tierhaltung zukunftsfähig machen.
5. Pflanzenbau mit Umwelt- und Naturschutz in Einklang bringen.
6. Die revolutionären Potenziale der Digitalisierung konstruktiv nutzen.
7. „Faszination Landwirtschaft“ erklären.
8. EU-Agrarpolitik weiterentwickeln.
9. Internationalen Agrarhandel mit Zielen der Entwicklungspolitik in
Einklang bringen.
10. Die Wertschöpfungskette Lebensmittel und den ländlichen Raum
stärken. 55
10 Thesen DLG-Präsident Bartmer
56
FAZ 19.01.2017
Die Farm der Zukunft brauchtPhantasieJan Grossarth
57
Greenpeace, Januar 2017
Markwart von Pentz, President John Deere
● 40, 50, 90
Michael Horsch
● Die Lebensgewohnheiten ändern sich radikal
● Grenzen der Nachhaltigkeit sind überschritten
● Vielseitige Fruchtfolgen, weniger PSM, effizienter Düngereinsatz, keine
„Monstermaschinen“, Ertragsoptimierung
Simone Strey, PEAT
● App zur Erkennung von Pflanzenkrankheiten, sammelt weltweit Bilder
und Standortdaten
● Für Nutzer kostenlos, Gebühr für Implementierer
Deepfield
● Internet der Pflanzen 58
Farm & Food 4.0, 23.01.2017, Berlin
Digitalisierung, Landwirtschaft 4.0 und Big Data
in der Landwirtschaft
● Einführung
● Digitalisierung im gesellschaftlichen Kontext
● Digitalisierung in der Landwirtschaft
● Landwirtschaft 4.0
● Big Data
● Fazit und Denkanstöße
● Beitrag des KTBL
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Gliederung
Aktuelle Position des KTBL
● Das Gesamtkonzept ist äußerst zeitgemäß.
Plattformen und Daten sind das Erdöl des 21. Jahrhunderts.
● Die KTBL-Strategie 2014 trifft den Nerv der Zeit
Leitmedium Internet
Gesamtdatenmodell
Linked Open Data
● Kooperationen (Vernetzung)
national und international
Maschinenlesbarkeit (Automatisierung)
● Zeitschrift Landtechnik
Open Access
Teil einer öffentlichen Forschungsdateninfrastruktur
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Beitrag des KTBL
Aktuelle Projekte des KTBL
● Ausbau Linked Open Data als Plattform für Planungsdaten
● Mitarbeit an der Digitalisierungsstrategie des BMEL
● Mitarbeit an der Nutztierhaltungsstrategie des BMEL
● Dafa: Mitarbeit bei Digitalisierung und Forschungsdatenmanagement
● Agricultural Electronics Foundation: Protokoll für Telemetrie und
Prozessmanagement in Flotten mobiler Arbeitsgeräte.
● Mitglied in der Research Data Alliance der FAO und bei GODAN (Global
Open Data for Agriculture and Nutrition)
Ziel: Forschungsdaten aus dem Agrarbereich mit innovativen
Methoden international zugänglich machen.
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Beitrag des KTBL
Weiterentwicklung der Zeitschrift LANDTECHNIK als
wissenschaftliches Open-Access-Online-Medium
Weiterentwicklung der KTBL-Online-Anwendungen
KTBL-Open-Source-Plattform
für Daten, Modelle, Methoden
● Daten, Modelle, Methoden erstellen und Open Source bereitstellen
● Vernetzung mit Daten, Modellen, Methoden anderer Einrichtungen
● Qualitätssicherung
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Zukunftsperspektiven
Vielen Dank!
Ich freue mich auf eine angeregte Diskussion.
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