Digitale Zwillinge für die Effizienzsteigerung in der Landwirtschaft
Derzeit befindet sich der europäische Agrar- und Ernährungssektor jedoch in einer Zwickmühle. Inflation und Energiepreise treiben die Kosten in die Höhe, während die Vorschriften hinsichtlich Sicherheit und Umweltfreundlichkeit immer strenger werden. „Die Einhaltung dieser Vorschriften kann die Kosteneindämmung erschweren“, erklärt BBTWINS(öffnet in neuem Fenster) –Projektkoordinator Daniel De la Puente vom „National Center for Food Technology and Safety“(öffnet in neuem Fenster) (CNTA) in Spanien. „Das bedeutet entweder Gewinneinbußen oder die Übertragung der Kosten auf den Verbraucher, was die Situation weiter hochschaukelt.“ Das Projekt BBTWINS wurde vom Gemeinsamen Unternehmen für ein kreislauforientiertes biobasiertes Europa(öffnet in neuem Fenster), einer öffentlich-privaten Partnerschaft, finanziert.
Digitalisierung in der Agrar- und Ernährungswirtschaft
Das EU-finanzierte Projekt setzte sich zum Ziel, die Probleme zweier Schlüsselindustrien der Agrar- und Ernährungswirtschaft – Schweinefleisch und Steinobst – zu identifizieren. Zu diesem Zweck wollte das Team die Vorteile der Integration digitaler Technologien bewerten, mit denen diese Belastungen gemindert werden können. „Das Wiegen von Schweinen erfolgt beispielsweise häufig mittels einer Sichtkontrolle durch einen geschulten Landwirt“, sagt De la Puente. „Dies führt bisweilen zu Ungenauigkeiten und unterschiedlichen Aushärtungsraten, die sich auf die Qualität des Endprodukts auswirken können.“ Das Projektteam setzte sich zunächst mit Landwirten und Lebensmittelherstellern in Spanien und Griechenland an einen Tisch, um ein besseres Verständnis der Feinheiten dieser verschiedenen Prozesse zu erlangen. Dadurch konnte das Team die Lösungen an realen Herausforderungen ausrichten. Im Anschluss daran wurden Vorschläge zur Optimierung bestimmter Prozesse unterbreitet. Den Endverbrauchern wurden konkrete Bereiche aufgezeigt, in denen Digitalisierung, Sensoren, Rückverfolgbarkeit und logistische Verbesserungen zur Anwendung gebracht werden können.
Digitale Zwillinge für die Agrar- und Ernährungswirtschaft
Von diesem Ausgangspunkt wurden Plattformen entwickelt, die auf der Technologie der digitalen Zwillinge(öffnet in neuem Fenster) basieren. Dabei ging es um die Erstellung digitaler Echtzeit-Nachbildungen spezifischer physischer Prozesse in der Agrar- und Ernährungswirtschaft, wie etwa das Wiegen von Schweinen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Technik besteht darin, dass Prozesse untersucht, verändert und getestet werden können, ohne die bestehenden Wertschöpfungsketten zu unterbrechen. Negative Folgen können somit vermieden werden. „Die Entwicklung dieser digitalen Zwillinge erforderte ein ständiges Feedback der Endnutzer“, ergänzt De la Puente. „Ziel war es, die Plattformen so weit wie möglich an die bestehenden operativen Systeme anzupassen und die Schnittstellen sowie die Qualität der bereitgestellten Informationen zu verbessern.“ Eine dieser Innovationen verfolgte eine durch künstliche Intelligenz (KI) gestützte Vision zum akkuraten Wiegen von Schweinen. Es zeigte sich, dass auf diese Weise homogene Schinkenpartien und damit einheitlichere Endprodukte entstehen. „Die Technologie kann zudem das Gewicht der Schweine über einen längeren Zeitraum überwachen, indem die Messwerte automatisch aufgezeichnet werden“, merkt De la Puente an. „Dies sollte es theoretisch erleichtern, Krankheiten zu erkennen, Wachstumsschwankungen an verschiedenen Standorten zu vergleichen und die Auswirkungen verschiedener Futtermittelformulierungen besser zu verstehen.“
Künstliches Sehen, künstliche Intelligenz und Prozesssimulation
Das Projekt hat gezeigt, dass digitale Zwillinge, die verschiedene Technologien wie Sensoren, künstliches Sehen und Prozesssimulation in eine einzige Plattform einbetten, die Optimierung landwirtschaftlicher Betriebe unterstützen können. Benutzeroberflächen und Dashboards wurden entsprechend so gestaltet, dass sie aussagekräftige Erkenntnisse liefern. „Wir denken BBTWINS konnte zeigen, dass digitale Technologien, wenn sie klug eingesetzt werden, zur Lösung spezifischer, branchenrelevanter Herausforderungen beitragen können“, so De la Puente. „Die Digitalisierungslücke im Agrar- und Ernährungssektor ist zwar noch nicht geschlossen, doch wir konnten zeigen, dass die Erzeuger innerhalb kürzester Zeit eine deutliche Kapitalrendite erzielen können.“ De la Puente und sein Team gehen davon aus, dass Technologien wie künstliches Sehen, künstliche Intelligenz(öffnet in neuem Fenster) und Prozesssimulation an Beliebtheit gewinnen und in den Alltag der Lebensmittelwirtschaft Einzug halten werden.
