Landwirte kennen dank Digitalisierung zukünftig jeden Kohl persönlich

Abschlussergebnisse des Forschungsprojekts «Digitalisierung der Land- und Ernährungswirtschaft in der Bodenseeregion»

Auf welchen Feldern und wo wiederum im Feld gedeiht Kohl am besten? Welche technologischen Möglichkeiten gibt es zur Steuerung und Optimierung der landwirtschaftlichen Produktion? Wie kann sich die Landwirtschaft in der Bodenseeregion einen Wettbewerbsvorsprung verschaffen? Ein internationales Forscherteam der Fachhochschule St.Gallen, der Interstaatlichen Hochschule für Technik Buchs und der Dualen Hochschule Baden-Württemberg entwickelte im Rahmen des Projekts DigiLand digitale Technologien, die solche Fragen beantworten und Lösungsansätze bieten. Im Zusammenspiel mit Expertinnen und Experten aus der Landwirtschaft entwickelte das Team technologische Lösungen, interaktive Prozessmodelle und Steuerungsmodelle. Zusätzlich publizierte das Team eine Übersicht über vorhandene Technologien im Bereich Smart Farming sind auf einer Webseite. Diese soll Landwirtinnen und Landwirten und den verschiedenen Akteuren der landwirtschaftlichen Produktionskette helfen, Anbau- und Ernteprozess sowie die Verarbeitung und den Verkauf der Erzeugnisse zu optimieren.

DigiLand oder «Digitalisierung der Land- und Ernährungswirtschaft in der Bodenseeregion» – ein Forschungsprojekt der Fachhochschule St.Gallen (FHS), der Interstaatlichen Hochschule für Technik Buchs (NTB) und der Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) – entwickelte ein Konzept zur Datenerfassung in der Wachstumsphase von Kohlgewächsen sowie Prognosemodelle zur Ernte- und Ertragsoptimierung. Das Erntemodul erfasst während der Ernte Daten jeder Pflanze wie etwa Gewicht, Erntezeitpunkt oder Position der Pflanze. «Mit den erhobenen Daten konnte erstmalig eine Ertragskartierung für die Ernte von Brokkoli-Pflanzen durchgeführt werden – die Landwirte kennen zukünftig jeden Kohl persönlich», sagt Projektleiter von DigiLand Prof. Dr. Oliver Christ vom Institut für Qualitätsmanagement und Angewandte Betriebswirtschaft IQB-FHS.

Dank laufender Überwachung der Brokkoli-Pflanzen erkennen Landwirtinnen und Landwirte, wo im Feld Kohl am besten gedeiht und ob sich ein zweiter Erntedurchgang finanziell lohnt. Zudem wird erfasst, wie langfristig das Potential in einer gesamten Region ausgeschöpft und die Produktion entsprechend balancierter Steuerungsgrössen wie Ertragsmenge, Produktqualität, Arbeitskosten, Wasser- und Pflanzenschutzmittelverbrauch oder Liegezeiten optimiert werden kann. Dadurch können die Kernprozesse der landwirtschaftlichen Produktion optimiert, Transparenz über die gesamte Wertschöpfungskette erzielt und die landwirtschaftliche Wertschöpfung nachhaltig gesteigert werden.

Management-Cockpit ermittelt Ausschussmenge

Zusätzlich zur Parametererfassung von Kohlgewächsen per Erntemodul baute das Forscherteam ein Management-Cockpit auf. Es unterstützt landwirtschaftliche Unternehmen in der Steuerung und Optimierung der wertschöpfungsübergreifenden Abläufe: Mithilfe des Management-Cockpits können Landwirtinnen und Landwirte etwa errechnen lassen, ob sie ihr Jahresziel erreicht haben, wie gross die Ausschussmenge einer Pflanze ist, aber auch welches Potential für die Zukunft besteht und wie verschiedene Parameter wie Wasserverbrauch, Arbeitskosten und Qualitätskriterien optimiert werden können.

Das Management-Cockpit sowie die anderen Ergebnisse des Projekts DigiLand sind auszugsweise auf einer Webseite veröffentlicht (www.agrodigital.ch). Die Webseite publiziert und verdichtet gesammelte Informationen über landwirtschaftliche Produktionsketten. «Dadurch wird eine kontinuierliche Verbesserung der Lebensmittelproduktion und ‑verteilung angestrebt», bemerkt Prof. Dr. Jürgen Prenzler von der NTB Buchs. Ausserdem biete die Internetplattform einfache Visualisierungs- und Auswertungsmöglichkeiten des Obst- und Gemüseanbaus, ergänzt Markus Wüst ebenfalls von der NTB in Buchs. «Landwirtinnen und Landwirte können auf Basis dieser Auswertungen den eigenen Anbau gestalten, die Digitalisierung der Prozesse strukturiert planen und gestalten und die Wertschöpfung langfristig optimieren.» Auf der Website finden Interessierte eine Übersicht der bereits auf dem Markt vorhandenen Smart-Farming-Technologien in Form eines Technologieradars. Der Radar dient Betrieben der verschiedenen Wertschöpfungsstufen dazu, relevante Technologien pro Prozessschritt während des Anbaus und der Ernte mittels Auswahlboxen zu finden.

Sinnvolle Digitalisierung für die Landwirtschaft in der Region Bodensee

Auf Basis der aus dem Technologieradar gewonnenen Erkenntnisse und detaillierter Arbeitsanalysen wurden Prozessmodelle für den Anbau von Obst und Gemüse in der Bodenseeregion entwickelt, also Vorlagen für digital-unterstütze Prozesse, die zusammen mit den umfangreichen Kennzahlenkatalogen zur Gestaltung der wertschöpfenden Prozesse eingesetzt und schnell adaptiert werden können. Prof. Dr. Lukas Scherer, Institutsleiter des Instituts für Qualitätsmanagement und Angewandte Betriebswirtschaft IQB-FHS, erklärt: «Der Technologieradar ist ein praktikabler Baukasten, der auf wissenschaftlicher Basis entwickelte Lösungen für die zukunftsorientierte Landwirtschaft charakterisiert. Ein Muss für die innovative Organisationsentwicklung und fundierte Investitionsentscheidungen.» 

Auch Modelle stehen auf der Webseite zur Verfügung. Sie können einfach adaptiert und umgesetzt werden und sollen dabei helfen, die landwirtschaftliche Wertschöpfung zu steigern. «Übergeordnetes und langfristiges Projektziel von DigiLand ist, sinnvolle Möglichkeiten der Digitalisierung des Obst- und Gemüseanbaus in der Region Bodensee aufzuzeigen», fasst Projektleiter Christ die diversen Aspekte des Forschungsprojektes zusammen. In weiteren Projekten sollen die Ergebnisse auch auf andere Bereiche übertragen und vertiefte Analysen angrenzender Themenbereiche (z. B. transparente Produktionsinformationen für Konsumentinnen und Konsumenten und detaillierte Belastungs-/Entlastungsanalysen der Arbeitsprozesse im Kontext der Digitalisierung) durchgeführt werden.

DigiLand – international und hochschulübergreifend

Das Forschungsprojekt DigiLand oder «Digitalisierung der Land- und Ernährungswirtschaft in der Bodenseeregion» hat zum Ziel, einen Wettbewerbsvorsprung der Landwirtschaft in der Bodenseeregion zu schaffen. Dabei sollen entlang der ernährungswirtschaftlichen Wertschöpfungskette landwirtschaftlichen und verarbeitenden Betreiben, lokalen Händlern und kleinen regionalen Technologie- sowie Beratungsfirmen die effiziente Gestaltung und die Durchführung der Digitalisierung ermöglicht werden.

DigiLand wurde im Zeitraum von Februar 2018 bis April 2020 durchgeführt. Es ist ein hochschulübergreifendes, internationales Projekt, das aus Mitteln des Interreg-Programms «Alpenrhein-Bodensee-Hochrhein», dessen Mittel vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und vom Schweizer Bund zur Verfügung gestellt werden, gefördert wird. Die FHS St.Gallen, die NTB Buchs sowie die Duale Hochschule Baden-Württemberg DHBW waren daran beteiligt.