Farm and Food 4.0: Wie Technologie eine Industrie umkrempelt

An der Spitze der Industrie 4.0 stehen intelligente Technologien: Nur Unternehmen, die KI, Roboter und Innovationen effektiv einsetzen, sind konkurrenzfähig. Wir haben die Effekte der Digitalisierung in verschiedenen Industrien untersucht und widmen uns im letzten Teil unserer Serie den Entwicklungen in der Landwirtschafts-, Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie.

Industrielle Revolutionen haben Pharma-, Bergbau– sowie Öl- und Gasindustrie nach und nach grundlegend verändert – und tun es noch immer. Doch seit einigen Jahren existieren intelligentere und leistungsstärkere Systeme, die auch die Ernte, Verarbeitung und Verpackung unserer Lebensmittel optimieren. Gerade die Landwirtschaft kann enorm von einer umfangreichen Datennutzung profitieren – nicht nur, um Ertrag und Gewinn für Landwirte zu verbessern, sondern auch, um sichere und nachhaltige Lieferketten zu garantieren.

Es ist angerichtet: Transformation der Landwirtschaft

Landwirtschaftliche Betriebe jeder Größenordnung stehen vor noch nie dagewesenen Herausforderungen. Auf der einen Seite steigt die Nachfrage: Laut Angaben der Vereinten Nationen wird die Weltbevölkerung bis 2050 auf circa 9,8 Milliarden Menschen anwachsen. Gleichzeitig wird kultivierbares Ackerland aufgrund der Urbanisierung immer seltener. Doch der Klimawandel schreitet voran und die Lebensmittelverschwendung nimmt in einigen Teilen der Welt immer weiter zu: Die Zeit zu Handeln ist jetzt.

Doch diesen Herausforderungen kann man nur gemeinschaftlich begegnen. Wie schon bei der Smart Factory in der Prozess- und Diskreten Industrie suchen Regierungen, Ausrüstungshersteller und Landwirte nun auch für die Agrarwirtschaft gemeinsam nach neuen, bahnbrechenden Innovationen. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) hat Industriestandards für Smart Farming entwickelt, die die gesamte Lieferkette umfassen. Mit eingeschlossen sind Vorgaben für Technologiestandards, Bewässerungssysteme, Bodenqualität und Lebensmittelsicherheit. Auf großen Events wie der VDI Conference for Smart Farming oder der Agritechnica kommen Ausrüstungshersteller und Forscher zusammen, um Innovationen in der Landwirtschaft voranzubringen. Doch was genau beinhalten diese Innovationen?

Smart-Farming-Technologien

Weiterentwicklungen in Sensortechnik und IT haben die Effizienz und Produktivität in der Landwirtschaft gesteigert. Ein aktueller Trend der Branche ist beispielsweise die Präzisionslandwirtschaft, durch die Land zielgenau bewirtschaftet werden kann. Dabei können Landwirte Unterschiede im Bodengefüge und in den Wachstumsprozessen minutengenau bestimmen – und sich jeden Bereich einzeln ansehen, statt das gesamte Land im Blick behalten zu müssen. Laut dem Branchenportal agfundernews.com liegt der Kern der Präzisionslandwirtschaft in den 90er Jahren, als John Deere das erste Mal GPS-Geräte in Traktoren installierte. Damit begann eine steile Lernkurve für alle Hersteller landwirtschaftlicher Geräte: GPS-Applikationen breiteten sich immer weiter aus und beschleunigten das Pflügen und Bestellen der Felder rasant. Die Landwirtschaft 4.0 war geboren.

Noch vor 20 Jahren musste ein Landwirt den ganzen Tag auf dem Feld arbeiten, um alle Aufgaben zu erledigen. Heute übernehmen führerlose Traktoren vieles davon eigenständig. Und zwar sicher und mit größerer Präzision. Voll-autonome Traktoren beinhalten Geschwindigkeits- und Bewegungsmelder, ein CAN-Bus-System und Laser. Kleinste Hindernisse wie Steine werden sofort entdeckt und umfahren. Der wesentliche Unterschied zwischen einem vollkommen autonomen und einem beaufsichtigt-autonomen Traktor: In Letzterem sind Technologien für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation integriert.

Eine weitere zeit- und kostensparende Innovation ist der Einsatz von Drohnen. So können Landwirte ihre Felder aus der Vogelperspektive betrachten und analysieren – Probleme mit der Wasserversorgung oder Pflanzenkrankheiten lassen sich so direkt erkennen. Doch am meisten helfen Drohnen bei der Düngung. Präzise verteilen sie nur die vorher festgelegte Menge an Düngemittel auf den Pflanzen: Das spart Kosten und schützt gleichzeitig die Umwelt. Mithilfe von Bilderkennungstechnologien können Drohnen mittlerweile sogar Unkraut selbst entdecken – und es in ein paar Jahren wohl auch direkt entfernen.

Sicherheit gewährleisten: Von der Produktion bis nach Hause

Es überrascht nicht, dass sich die Automatisierung durch die komplette Lieferkette zieht. Teilsegmente der Landwirtschaft, wie Milchwirtschaft, Fertigproduktherstellung oder Getränkeindustrien, arbeiten mit automatisierten Techniken, um so die Kosten zu senken und die Produktivität zu erhöhen.

Auch Sicherheit spielt dabei eine wichtige Rolle, besonders bei der Produktion von Lebensmitteln und Getränken. Häufig sind Emergency-Shutdown-Systeme, Verriegelungsschaltungen und Kontrollen für Turbomaschinen installiert. Im Rahmen der Digitalisierung der Lebensmittelindustrie wird zudem die Analyse großer Datenmengen immer populärer: Intelligente Sensornetze entdecken Probleme im System schnell und beheben sie sofort – nur so stellen Unternehmen eine sichere, risikofreie Produktion sicher. Doch auch die Landwirtschafts- und Lebensmittelindustrie ist vor Cyberangriffen nicht gefeit. Da Fertigungsanlagen immer vernetzter und komplexer werden, benötigen Firmen sicherheitsgerichtete Anwendungen, um ihre Systeme gegen Cyberattacken zu schützen. Diese Art von Automatisierung entscheidet in der Zukunft über Erfolg und Misserfolg in der Branche.

Neue Trends für die Farm der Zukunft

Wie in jeder Industriellen Revolution ist Hauptziel der Industrie 4.0, Produktivität und Leistung zu steigern und dabei gleichzeitig Ressourcenverbrauch und manuelle Arbeit zu verringern. Genau das passiert im Moment im Landwirtschaftsbereich – und für viele ist das gerade erst der Anfang. Wahre Innovation hängt dabei von zwei Faktoren ab: Zum einen, wie viel Landwirte und Lebensmittelunternehmen in Innovationen investieren können und wollen. Zum anderen, wie der Ausbau der Kommunikationsinfrastruktur in ländlichen Räumen vorangeht, zum Beispiel der Fortschritt des 5G-Netzwerks. Hier liegt die Verantwortung bei Kommunalverwaltungen, die gezielt diejenigen unterstützen sollten, die von Lieferketten abhängig sind – also uns alle!