Digital Farming

Was Sie über Landwirtschaft 4.0 wissen müssen

18.03.2020
Von 
Spezialgebiet Business-Software: Business Intelligence, Big Data, CRM, ECM und ERP; Betreuung von News und Titel-Strecken in der Print-Ausgabe der COMPUTERWOCHE.
Digitale Techniken bestimmen mehr und mehr die Landwirtschaft. Dabei geht es neben einem effizienteren Betrieb auch um weniger Umweltbelastung und bessere Haltungsbedingungen für die Tiere.
  • Vor allem jüngere Landwirte legen großen Wert auf Digitalkompetenz, um ihre Höfe möglichst effizient zu bewirtschaften
  • Precision Farming führt zu einer viel gezielteren Aussaat, Düngung und Bewässerung auf den Feldern
  • Autonom fahrende Erntemaschinen sind keine Zukunftsmusik

Die Zukunft der Landwirtschaft ist digital: Roboter melken Kühe, Drohnen kartieren Felder und Sensoren messen den Nährstoffgehalt der Böden sowie Vitaldaten von Tieren. Wie in so vielen anderen Branchen geht es dabei in erster Linie um mehr Effizienz und die Optimierung des eigenen Betriebs. Doch auch Themen wie Nachhaltigkeit und umweltschonendes Wirtschaften rücken immer stärker in den Fokus der Landwirte.

Die Herausforderungen für die Agrarbranche werden größer - das gilt weltweit. Im Jahr 2050 müssen weitere drei Milliarden Menschen ernährt werden, schätzen Experten. Das bedeutet, dass mehr Lebensmittel auf weniger Fläche und mit geringerem Einsatz von natürlichen Ressourcen produziert werden müssen. Die digitale Transformation kann dazu der Schlüssel sein.

Ökonomie und Ökologie seien längst kein Gegensatz mehr, sondern zwei Seiten derselben Effizienzmedaille, so das Fazit vieler Experten zur Agritechnica im Herbst 2019. "An intelligenten Maschinen-, Prozess- und Bedienerlösungen, die mehr Output bei weniger CO2, Stickoxiden und Ammoniak erzeugen, kommen vernünftig aufgestellte Betriebe nicht mehr vorbei", sagte Bernd Scherer, Geschäftsführer des Verbands des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus.

Im Schweinestall dürfte bald mehr Digital-Know-how gefragt sein. Schließlich soll mit Hilfe der Digitalisierung auch das Wohl der Tiere verbessert werden.
Im Schweinestall dürfte bald mehr Digital-Know-how gefragt sein. Schließlich soll mit Hilfe der Digitalisierung auch das Wohl der Tiere verbessert werden.
Foto: Dusan Petkovic - shutterstock.com

Der Deutsche Bauernverband (DBV) spricht von einer starken Dynamik durch die Digitalisierung. Datenerfassung über Sensortechnik, die Verarbeitung dieser Daten mit Hilfe von Algorithmen und verschiedene Formen der Künstlichen Intelligenz sowie eine immer leistungsfähigere Datenübertragung seien die treibenden Faktoren. Die Landwirtschaft könne hiervon in besonderem Maße profitieren, heißt es von Seiten der Bauernvertreter. Das habe damit zu tun, dass bei Boden, Wasser, Luft und Tieren ein Mehr an Daten ein Mehr an Wissen bedeuten könne und somit zu noch zielgerichteter Ressourcen- und Klimaeffizienz führe sowie das Wohl der Tiere weiter verbessere.

Digitaler Wandel als Chance für die Bauern

Die Digitalisierung sei eine riesige Chance für die Landwirtschaft, betonen die Vertreter des DBV. Sie schaffe neue und spannende Aufgaben für Unternehmer wie Beschäftigte, ermögliche eine flexiblere und auf die persönlichen Bedürfnisse des Einzelnen abgestimmte Arbeitsgestaltung und biete die Möglichkeit, die Produktivität stark zu steigern. Dank Digitalisierung könne außerdem der Umgang mit Boden, Wasser und Luft umweltverträglicher gestaltet und das Wohl der Tiere verbessert werden.

Weitere Praxisbeispiele für Digitalisierungsprojekte finden Sie hier

Das funktioniert jedoch nur, wenn auch die notwendige Infrastruktur dafür vorhanden ist. Genau da sehen der Verband und der Bitkom Nachholbedarf - gerade im ländlichen Raum. "Mit der fortschreitenden Digitalisierung aller Wirtschafts- und Lebensbereiche steigen die Anforderungen an die Netze von Tag zu Tag", konstatierte schon vor Jahren Bernhard Krüsken, Generalsekretär des deutschen Bauernverbands (DBV).

Bernhard Krüsken, Generalsekretär des Deutschen Bauernverbands (DBV), bezeichnet die Digitalisierung als riesige Chance für die Landwirtschaft, fordert aber auch Investitionen in die Infrastruktur.
Bernhard Krüsken, Generalsekretär des Deutschen Bauernverbands (DBV), bezeichnet die Digitalisierung als riesige Chance für die Landwirtschaft, fordert aber auch Investitionen in die Infrastruktur.
Foto: DBV

Immerhin scheint sich an dieser Stelle etwas zu bewegen: Der Präsident des Deutschen Bauernverbandes, Joachim Rukwied, bewertete Ende 2019 den Beschluss des Bundeskabinetts zur Mobilfunkstrategie grundsätzlich positiv: "Der Beschluss der Bundesregierung ist ein wichtiges Signal für die Menschen auf dem Land, zumindest 4G-Mobilfunk (LTE) überall in der Fläche zu gewährleisten - in Haushalten und Unternehmen, an Straßen, Bahnstrecken und ausdrücklich auch auf landwirtschaftlich genutzten Flächen. Dazu müssen jetzt die notwendigen Voraussetzungen rasch geschaffen werden, insbesondere der Ausbau der Sendemasten. Gleichzeitig muss der notwendige flächendeckende Ausbau auf den neuen 5G-Standard mit Nachdruck angegangen werden."

Mit Startups kooperieren

Um dem Thema Digital Farming zusätzlichen Schwung zu verleihen, will der Bauernverband künftig enger mit dem Bundesverband Deutsche Startups e.V. zusammenarbeiten. Ziel dieser Kooperation ist es, Wissen schneller von der Agrarforschung in die Praxis zu transferieren und Startups der Agriculture Technology (AgTech) enger mit den landwirtschaftlichen Betrieben zu vernetzen.

Die überwiegende Mehrheit der hiesigen Landwirte steht neuen digitalen Werkzeugen aufgeschlossen gegenüber.
Die überwiegende Mehrheit der hiesigen Landwirte steht neuen digitalen Werkzeugen aufgeschlossen gegenüber.
Foto: Bitkom, DBV

"Angesichts Globalisierung, Klimavolatilität, Ressourcenknappheit sowie zunehmender gesellschaftlicher Anforderungen an den Umwelt- und Tierschutz sowie an die Qualitätssicherung von Nahrungsmitteln braucht die Landwirtschaft eine schnelle Umsetzung von wissenschaftlichen Erkenntnissen in die Praxis", sagte Benedikt Bösel, Landwirt und Sprecher der AgTech-Plattform des Startup-Verbandes.

Mittlerweile scheint sich rund um AgTech eine rege Startup-Szene herauszubilden. Junge Unternehmen forschen an innovativen Futtermitteln, Anwendungen zur Verbesserung der Tiergesundheit und der intelligenten Vernetzung und Verwaltung von Geo- und Klimadaten, um Landwirten ein schnelleres und präziseres Arbeiten zu ermöglichen.

Rund um die digitale Farm hat sich mittlerweile eine rege Startup-Szene herausgebildet.
Rund um die digitale Farm hat sich mittlerweile eine rege Startup-Szene herausgebildet.
Foto: CBInsights

Durch die Entwicklung von Food-Plattformen und E-Commerce sollen die Höfe außerdem beim Einkauf von Rohstoffen und dem Verkauf ihrer Produkte unterstützt werden. Und neben der Effizienz soll auch die Ökobilanz eine wichtige Rolle spielen, bekräftigen die Startup-Vertreter. So sollen zum Beispiel Technologien entwickelt werden, welche die natürlichen Eigenschaften von Pflanzen unterstützen und so weniger Chemie und Gifte erforderlich machen.

Digitale Techniken auf dem Bauernhof

Die Palette der digitalen Möglichkeiten in der Landwirtschaft wird immer breiter. Das beginnt beispielsweise beim datengestützten Farm Management: Eine automatische Dokumentation spart Zeit und führt zu transparenten und effizienten Betriebsabläufen. Mithilfe von Datenanalysen lassen sich zudem Wege- und Einsatzzeiten, Maschinen- und Betriebsmittel sowie wesentliche Kostentreiber detailliert identifizieren und damit genau planen. Smart Data sei deshalb eine Schlüsselaufgabe für intelligentes Farm Management, sagen Experten.

Um Daten geht es auch beim Precision Farming: Die "teilflächenspezifische Bewirtschaftung" von Feldern zählen Agrarfachleute heute zu den vielversprechendsten Ansätzen für eine nachhaltigere und effizientere Landwirtschaft. Da Felder meistens ungleiche Bodenverhältnisse aufweisen, ist eine kleinräumige Bewirtschaftung deutlich sinnvoller als gleichmäßiges Beackern.

Das Prinzip von Precision Farming beruht darauf, Daten von Boden, Pflanzen, der Wasserversorgung und den eingesetzten Landmaschinen zu erheben. Verknüpft mit GPS-Positionen erlaubt die Methode eine gezieltere Saat, Düngung und Bewässerung der Pflanzen - auf diese Weise könne Precision Farming zum Beispiel zu Einsparungen bei den Betriebsmitteln, beim Energieverbrauch und der Arbeitszeit führen. Durch den geringeren Einsatz von Herbiziden und mineralischen Düngern wird zudem die Natur weniger stark mit Umweltgiften belastet.

Auch bei der Robotik gibt es große Fortschritte, wenngleich beispielsweise Melkroboter längst etabliert sind. Viele Tierbauern nutzen inzwischen robotergestützte Systeme, um Ställe automatisiert zu reinigen, die Fütterung individualisiert auf ihre Tiere einzustellen oder auch für die Qualitätskontrolle der Milch. Auf dem Feld wird der Roboter als "Helping Hand" derzeit erprobt.

Beispielsweise ließe sich Fachleuten zufolge der Gemüseanbau fast vollständig automatisiert abwickeln: Roboter bringen das Saatgut aus, dokumentieren die genaue Position jeder einzelnen Pflanze und Drohnen überwachen das Wachstum von Nutzpflanzen und Unkraut auf den Feldern. Ernteroboter könnten heute schon mit Hilfe von Bild- und Sensordaten erkennen, ob Früchte oder Gemüse reif sind und diese automatisiert einbringen. Auch in der Logistik können Roboter die Bauern unterstützen: Mit modularen Behältern, die sich Erträgen anpassen, Sensoren, die Gewicht und Qualität prüfen, und Lasern, die Verpackungen versiegeln.

Sensoren überwachen ökologische Systeme

Ein wichtiger Bestandteil von Robotersystemen ist die Sensorik, die auch an anderer Stelle im Digital Farming eine immer wichtigere Rolle spielt. Die genaue Messung und Kontrolle von Veränderungen (umwelt)technischer, biologischer und ökologischer Systeme zu messen und zu kontrollieren, hilft dabei, Felder so bedarfsgerecht wie möglich zu bewirtschaften. Erträge lassen sich auf diese Weise dauerhaft und konsequent optimieren, so verspricht die Digitaltechnik.

Das funktioniert so: Sensoren unter der Ackeroberfläche messen Feuchtigkeit und Temperatur des Bodens. Die Werte werden entweder in die Cloud geschickt, von wo sie der Bauer abrufen kann, oder direkt per Mobilfunkverbindung an die betriebseigenen Rechner der Landwirte gesendet. Auf Basis dieser Daten lässt sich dann die Bewässerung und das Düngen von Pflanzen deutlich gezielter anpassen. Stickstoffsensoren können zudem über Lichtwellen die Blattfärbung von Pflanzen erfassen und eine genaue Düngeempfehlung abgeben, welche beispielsweise direkt an den Bordcomputer eines Traktors kommuniziert werden kann.

In der Tierhaltung überwachen Sensoren den Gesundheitszustand von kranken oder trächtigen Tieren. Hochspezialisierte Software wertet die per Sensor ermittelten Vitaldaten aus, gibt Empfehlungen und unterstützt so den weiteren Entscheidungs- und Behandlungsprozess. Für die Landwirt bedeutet die Sensortechnik letztlich auch mehr Ortsunabhängigkeit und Zeitersparnis: Sie müssen in Zukunft nicht mehr persönlich anwesend sein, um den Gesundheitszustand von Tieren oder den Reifegrad von Pflanzen zu überwachen.

Alle Szenarien rund um die digitale Farm basieren auf einer hochleistungsfähigen Vernetzung, die letztendlich erst das Internet of Things (IoT) in der Landwirtschaft ermöglicht. Experten sind sich sicher: Produktionsprozesse werden sich künftig weitgehend selbst steuern, Maschinen mit Maschinen kommunizieren (M2M) und Fahrzeuge autonom gesteuert. Beispiel: effizienter Maschineneinsatz zur Erntezeit.

So könnten Transportfahrzeuge via GPS genau zum richtigen Zeitpunkt zu autonom die Felder abfahrenden Erntemaschinen geleitet werden, um dort eine Ladung Getreide oder Kartoffeln aufzunehmen und abzutransportieren. Auch Plattformen, wie 365Farmnet, FarmTune, Trecker.com oder US-Startups wie Farmlogs und Granular.ag dürften in diesem Zusammenhang künftig eine immer wichtigere Rolle für die Agrarwirtschaft spielen. Sie unterstützen Landwirte, Dienstleister und Lohnunternehmer dabei, ihre Ressourcen und Maschinenparks abgestimmt und damit möglichst effizient einzusetzen - insbesondere während der Ernte und in der Transportlogistik.

BayWa positioniert sich als Digitalisierungspartner für Landwirte

Neben den Startups haben auch die klassischen Partner der Landwirte den Trend hin zur Digitalisierung erkannt und bieten zunehmend entsprechenden Dienstleistungen an. Beispielsweise will die BayWa AG den Landwirten neben dem klassischen E-Business-Portal neue digitale Services anbieten, damit sie einfacher, effizienter und ressourcenschonender arbeiten können. Dafür hat BayWa-CIO Tobias Fausch auch konzernintern den digitalen Wandel vorangetrieben - zum Beispiel die Stammdaten im Konzern vereinheitlicht, die IT-Systeme harmonisiert sowie einen Change-Prozess initiiert, um gewachsene Abläufe in digitalisierte Prozesse zu verwandeln.

Erste Services gibt es bereits: Ein Beispiel ist "VariableRain", ein weltweit verfügbarer Dienst, um die Bewässerung von Feldern in Rastern von zehn mal zehn Metern zu optimieren. Dafür werden Wetterdaten mit Informationen zu Fruchtarten, Aussaat-Datum und Bodenbeschaffenheit korreliert. In einem Modell wird das Pflanzenwachstum unter verschiedenen Parametern wie Kohlenstoff-, Nährstoff- sowie Wasserhaushalt simuliert und mit realen Satellitendaten abgeglichen. Als Ergebnis erhält der Landwirt eine genaue Bewässerungslandkarte für seine Felder.

Landwirte offen gegenüber Innovationen

Die Erwartungen der Landwirte an die Digitalisierung sind hoch. Sie möchten effizienter und produktiver werden, umweltverträglicher mit den natürlichen Ressourcen Wasser, Boden und Luft umgehen sowie das Wohl der Tiere ernster nehmen. Nach Auffassung von DBV-Generalsekretär Krüsken hat sich die Landwirtschaft schon immer offen gegenüber Innovationen und Weiterentwicklung gezeigt. "Digitale Techniken, neue Züchtungsmethoden und moderne Datenmanagementsysteme bieten ein großes Innovationspotential, das die Landwirtschaft nutzen muss, wenn sie international wettbewerbsfähig bleiben und den vielfältigen gesellschaftlichen Anforderungen gerecht werden will."

Letztlich profitierten auch die Verbraucher davon. Transparenz und Rückverfolgbarkeit der Anbau- und Produktionsketten würden Krüsken zufolge deutlich verbessert, mehr Informationen durch innovative Lösungen verfügbar gemacht. "Wir können hier aber noch besser werden", gibt der Bauernvertreter selbstkritisch zu. "Um die Potentiale auszuschöpfen benötigen wir mehr Praxisbezug in der Agrar- und Ernährungsforschung."

Vor allem die hohen Investitionskosten bremsen die Landwirte bei der Digitalisierung noch aus. Aber auch Bedenken hinsichtlich der Sicherheit sowie die unzureichende Internetversorgung hemmen den digitalen Wandel auf den Bauernhöfen.
Vor allem die hohen Investitionskosten bremsen die Landwirte bei der Digitalisierung noch aus. Aber auch Bedenken hinsichtlich der Sicherheit sowie die unzureichende Internetversorgung hemmen den digitalen Wandel auf den Bauernhöfen.
Foto: Bitkom, DBV

Auch die Politik auf Bundes- und Landesebene ist an dieser Stelle gefordert, darin sind sich alle Beteiligten einig. Sie müsse Testplattformen mit engem Kontakt zur praktischen Landwirtschaft einrichten und passgenaue Finanzierungshilfen und fachliche Beratungsleistungen zur Gründung von AgTech-Startups anbieten.