Das Ziel ist bei Produktions- und Entwicklungsprozessen ein digitales Abbild zu erstellen, welches möglichst exakt dem Vorbild entspricht. Dabei ist es unerheblich, ob dieses Objekt bereits existiert oder nur simuliert werden soll. Dies ermöglicht eine Entkoppelung der physischen Handlungen, ihrer Planung sowie der Überprüfung der Prozesse. Handlung, Planung und Überprüfung sind nicht mehr an einen fixen Zeitpunkt gebunden, sondern können durch Monitoring und Simulation flexibler gestaltet werden. Kombiniert mithilfe von Sensorik, Internet of Things, Fernerkundung und Robotik könnte dies auch in der Landwirtschaft der Zukunft umgesetzt werden (Linz et al. 2019).
Durch digitale Abbilder von Maschinen, Felder oder Pflanzen könnte eine einfachere Fernwartung der Maschinen erfolgen, Fehlerquellen schneller identifiziert und automatisiert erkannt werden. Echtzeit-Monitoring könnte durch die Kombination von Internet of Things und Fernzugriff einfach von überall möglich sein. Experten könnten virtuelle Feldbegehungen durchführen und detaillierte Informationen generieren. Pflanzenwachstum und Düngeplanung würden präzise modelliert und vorgeplant. Für die Automatisierung der Prozesse mithilfe von Robotern und Sensoren könnten solche präzisen, digitalen Zwillinge deutlich robustere und effizientere Vorgehensweisen ermöglichen.
Ein Roboter, der seine Umgebung und den Zustand seiner Umwelt bereits kennt, hat die besten Voraussetzungen, seine Aufgabe erfolgreich umzusetzen. Dies führt auch zu einer besseren Situations- und Umgebungserfassung der Maschinen und hilft bei pflanzenindividuellen Entscheidungen. In Zukunft könnten somit alle Objekte auf einem landwirtschaftlichen Betrieb (Pflanzen, Felder, Tiere, Maschinen, Ausrüstung,…) digitalisiert und per Fernzugriff durch den Landwirt beobachtet und kontrolliert werden (Verdouw et al. 2021).
In der Forschung wurden bereits viele Aspekte der digitalen Zwillinge betrachtet, um z. B. Monitoring, Simulation oder Qualitätskontrollen durchführen zu können. Jedoch sind die meisten Anwendungen noch in der Konzeptphase und werden nicht im laufenden Betrieb eingesetzt (Pylianidis et al. 2021). Häufig sind digitalisierte Verfahren ein Hobby oder eine Investition in die Zukunft, jedoch noch nicht finanziell lohnend. Zusätzlich müssen passende Software und Rahmenbedingungen entstehen, welche es ermöglichen die Flut an Daten zu überwachen, automatisiert zu analysieren und Handlungsempfehlungen zu generieren.
Trotz aller Perspektiven der Digitalisierung darf hierbei kein blindes horten von Daten entstehen, sondern eine Fokussierung auf relevante Metadaten, die zu einem signifikanten Mehrwert führen. Dabei geht es darum, die Kosten für die Datenhaltung gering zu halten und die Beherrschbarkeit der Datenströme zu gewährleisten. Dafür müssen die Analyse und Bewertung der Daten automatisiert werden, um sich in der Datenmenge zurechtzufinden. Zu klären ist in Zukunft, wie hoch die räumliche und zeitliche Auflösung sein muss, um eindeutige und präzise Aussagen über den Produktstatus treffen zu können. Ebenso muss der Nutzen bewertet und geklärt werden, ob die Verbraucher an den entstehenden Daten interessiert sind. Die Digitalisierung und Automatisierung der Prozesse sollen dazu beitragen, den Prozess zu optimieren. Jedoch entstehen bei fortschreitender Digitalisierung zugleich Chancen und Gefahren, welche gegeneinander abgewogen werden müssen. Datensicherheit, Prozesssicherheit, Privatsphäre und der Schutz von Firmengeheimnissen müssen zu jeder Zeit gewährleistet sein.
Da landwirtschaftliche Anwendungen hauptsächlich mit dynamischen Objekten (Pflanzen, Tiere, Boden, Wetter) interagieren, ist die Umsetzung digitaler Zwillinge deutlich komplexer als in typischen Industrieanwendungen. Zusätzlich muss sich der Anwender für eine erfolgreiche Adaption mit Technologien wie dem Internet of Things, Machine Learning und Big Data auseinandersetzen (Pylianidis et al. 2021). Bis dies in der breiten Anwendung der Fall sein wird, ist es sicher noch ein weiter Weg. Jedoch ist jeder kleine Entwicklungsschritt auf diesem Gebiet wichtig, um die Zukunft der Landwirtschaft durch sinnvolle Anwendung neuer Technologien zu sichern und nachhaltig zu gestalten.
Literaturverzeichnis:
- Linz, A., Hertzberg, J., & Roters, J. (2019). „ Digitale Zwillinge “ als Werkzeug für die Entwicklung von Feldrobotern in landwirtschaftlichen Prozessen Material und Methoden. In Lecture Notes in Informatics (LNI), Gesellschaft für Informatik, Bonn (pp. 125–130).
- Pylianidis, C., Osinga, S., & Athanasiadis, I. N. (2021). Introducing digital twins to agriculture. Computers and Electronics in Agriculture, 184(October 2020), 105942. doi:10.1016/j.compag.2020.105942.
- Verdouw, C., Tekinerdogan, B., Beulens, A., & Wolfert, S. (2021). Digital twins in smart farming. Agricultural Systems, 189(January), 103046. doi:10.1016/j.agsy.2020.103046.
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