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Tag der offenen Tür in Mettmann 
Am Samstag, 16. November, lädt die FHDW in Mettmann von 10 - 14 Uhr alle Interessenten ein, die Hochschule und Unternehmenspartner kennenzulernen. Wir freuen uns auf Sie!


Intelligente Maschinen und Prozesse steigern Effizienz in der Landwirtschaft

Projekt it's OWL-RuMorS: Modellierung und Laufzeit-Unterstützung für hybride Wertschöpfung bei teilautonomen und mobilen Landmaschinen

Im Technologienetzwerk "Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe" (it’s OWL) entwickeln Unternehmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen  intelligente Produkte und Produktionssysteme. In Zusammenarbeit mit dem Industriepartner Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH befasst sich die FHDW mit dem Projekt RuMorS (Runtime and Modelling Environment for mobile running Services).

Das Spitzencluster-Vorhaben behandelte die Modellierung und Laufzeit-Unterstützung für hybride Wertschöpfung bei teilautonomen und mobilen Landmaschinen. Verwendung fanden Ansätze aus bisherigen FHDW-Projekten. Die Fragestellung hieß: Wie können auf komplexen Maschinen durch eng verknüpfte Software und Dienstleistungen hybride Leistungen angeboten werden? Die Annahme war: Die hoch integrierte Kombination verschiedener Subsysteme erlaubt es, die Potenziale der Maschinen besser zu nutzen und dem Anwender eine einfachere und zugleich effizientere Verwaltung anzubieten.

Ernteprozess mit dynamischer Fahrwegsplanung zur optimalen Ressourcennutzung. Die Software in den Erntemaschinen ermöglicht die intelligente Vernetzung.

Ernteprozess mit dynamischer Fahrwegsplanung zur optimalen Ressourcennutzung. Die Software in den Erntemaschinen ermöglicht
die intelligente Vernetzung.

Ziel des Projekts: Erstellung einer Software-Umgebung, mit der Landmaschinenhersteller hybride Leistungsbündel anbieten können

Bei Landmaschinen zeigt sich besonders deutlich, dass die größten Maschinen nicht unbedingt die besten Leistungen für ihre Anwender bringen: Größe allein reicht nicht mehr. Es kommt heute vor allem darauf an, dass die Maschinen genau das optimal erledigen, was der Nutzer gerade benötigt. Diese Anforderungen sind aber gerade in der Landwirtschaft kaum im Vorfeld alle zu erfassen: zu unterschiedlich sind die Rahmenbedingungen der landwirtschaftlichen Betriebe und zu variabel und wenig planbar sind die natürlichen Gegebenheiten, wie Wetter, Bodenbeschaffenheit etc.

Um den Anwendern das bestmögliche Ergebnis zu liefern, muss sich die Landmaschine deshalb an die jeweilige Situation weitgehend selbständig und intelligent anpassen. Diese Anpassung erfordert eine Flexibilität, die heute vor allem durch Software erreicht werden kann. Erst Maschine und die sich jeweils an die neue Situation anpassende Software bilden damit eine Einheit, ein „hybrides Leistungsbündel“, das für den Nutzer optimale Leistungen erbringt.

Das Ziel des Projekts ist deshalb, eine Software-Umgebung zu erstellen mit der Hersteller von Landmaschinen – aber auch später andere Branchen – in die Lage versetzt werden, solche hybriden Leistungsbündel effizient zu erstellen und unterschiedliche Leistungsbündel anbieten zu können. Nutzer der Maschinen sollen weiterhin in die Lage versetzt werden, die für sie passenden Leistungsbündel nach Bedarf und Situation auszuwählen und ausführen zu lassen. Dieser Ansatz führt die bekannte Idee von Marktplätzen für Smartphone-Apps deutlich weiter, da zum einen die Maschinen und damit auch die Anwendungen deutlich komplexer sind und zum anderen die Abhängigkeit von der konkreten Situation viel ausgeprägter ist. Er betritt in methodischer und technischer Sicht Neuland.

Auf der Grundlage einer solchen Entwicklungs- und Ausführungsumgebung bringen die Maschinen nicht nur bessere Leistungen und erhöhen damit die Kundenzufriedenheit. Für Hersteller bieten sich neue Absatzmöglichkeiten durch den Vertrieb fachlich abgestimmter und ganzheitlicher Dienstleistungspakete. Das beträchtliche fachliche KnowHow gerade deutscher Unternehmen kann so auf eine direkte Art wirtschaftlich genutzt werden. Zudem kann die enge Verknüpfung von Produkt und Dienstleistung gegen Produktpiraterie schützen.

RuMorS-Architektur

RuMorS-Architektur: Ziel sind effizientere und leistungsfähigere Produktionsprozesse in der Landwirtschaft. Der Lösungsansatz des Projektes RuMorS sieht vor, Dienstleistungen, Software (Apps) und Maschinen, die heute im Wesentlichen als separate Produkte am Markt erhältlich sind, enger miteinander zu verknüpfen. Praktisch bedeutet das z. B., dass der Landwirt alle Ernteprozesse auf unterschiedlichen Feldern mit den jeweils beteiligten Ernte- und Nutzfahrzeugen zentral steuern und kontrollieren kann. Parallel dazu lassen sich Dienstleistungen, etwa in Form genauer ortsbezogener Wetterprognosen, automatisiert in den Prozessablauf integrieren.

Die FHDW und CLAAS verfolgten bewusst einen ergänzenden Weg zum Gros anderer Forschungsansätze. Diese untersuchten primär, wie die Maschine selbst optimiert und damit intelligenter gemacht werden kann – eine maschinenbauliche und elektrotechnische Herausforderung. Das Projekt RuMorS betrachtete die Maschine hingegen als gegeben und versuchte eine höhere Maschinen-Effizienz durch ergänzende Software zu erreichen, die u. a. auch eine bessere Prozessintegration der Maschine ermöglichen sollte. Dieser Ansatz konnte nicht zuletzt dadurch begründet werden, dass die typischen Entwicklungszeiten für Landmaschinen einige Jahre betragen, während kleinere Software-Module, die einen Kundenwunsch implementieren, oftmals in wenigen Monaten produktiv einsetzbar sind.

In Zusammenarbeit mit CLAAS wurden konkrete Ergebnisse zur Architektur des neuen Systems, zu Simulationsverfahren und zu Grundsatzfragen des möglichen Einsatzes entwickelt. Die gewonnenen Erkenntnisse fanden in anerkannten, internationalen Zeitschriften Berücksichtigung.

Ende 2013 begann die erste Transferphase des Spitzenclusters. Im Rahmen von kleinen, fokussierten Transferprojekten wurden innovative Ideen, Verfahren und Ergebnisse aus den bisherigen Projekten des Spitzenclusters auch anderen, oftmals kleineren Unternehmen zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse, die die FHDW im Innovationsprojekt RuMorS erarbeiten konnte, wurden im Rahmen eines solchen Transferprojekts einem Start-up-Unternehmen der Region zugänglich gemacht – der topocare GmbH aus Gütersloh, die Maschinen und Anlagen für den Wasser- und Tiefbau herstellt und vertreibt. Die Zusammenarbeit mit topocare und einem Fraunhofer-Institut als weiterem Projektpartner ermöglichte der FHDW den nachhaltigen Transfer der innovativen Erkenntnisse in die Unternehmenspraxis.

Veröffentlichung

Th. Steckel, Th. Kersting, W. Nüßer, Towards Supporting Mobile Business Processes in Non-Deterministic Agricultural Environments by using Agent-based Technologies, KI – Künstliche Intelligenz 27 (4), pp. 359 – 362, July 2013.