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Mit autonomen Landmaschinen zu neuen Pflanzenbausystemen

Gaus, Cord-Christian; Minßen, Till-Fabian; Urso, Lisa-Marie; de Witte, Thomas and Wegener, Jens (2017) Mit autonomen Landmaschinen zu neuen Pflanzenbausystemen. [New plant production systems with autonomous agricultural machinery.] Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume,Wald und Fischerei, D-Braunschweig; Technische Universität Braunschweig, Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge, D-Braunschweig; Julius Kühn-Institut. .

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PDF - German/Deutsch (Gesamtschlussbericht)
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Summary

Ziel des Projektes war es, Szenarien zu künftigen Pflanzenbausystemen auf Basis autonomer Landmaschinen zu entwickeln und Fragestellungen für künftige Gestaltung dieses Forschungsfeldes abzuleiten. Es wurde untersucht, wie derzeitige Entwicklungen in den Bereichen Automatisierung und Digitalisierung genutzt werden können, um heutige Pflanzenbausysteme weiterzuentwickeln und nachhaltiger zu gestalten. In einem ersten Schritt wurde hierfür ein Szenario mit autonomen Großmaschinen entwickelt und bewertet. Es zeigt sich, dass aus rechtlichen und technischen Gesichtspunkten mit Ausnahme der Ernte alle Verfahrensschritte autonom darstellbar sind. Allerdings ergaben sich sowohl ökonomisch als auch pflanzenbaulich keine wesentlichen Verbesserungen im Vergleich zu heutigen Verfahren. In einem zweiten Schritt wurde daher ein Szenario für die Weizenproduktion mit kleinen autonomen Landmaschinen konzipiert. Hierfür wurden die Anforderungen der Maschinen aus dem Pflanzenbau abgeleitet. Als wichtige Kennwerte wurden der Leistungsbedarf, das Gewicht oder die Flächenleistung der Maschinenkonzepte abgeleitet und ökonomisch bewertet. Hierfür wurden auf Basis der künftig zu erwartenden Herstellungskosten der Ma-schinen, der voraussichtlich verfügbaren Feldarbeitstage, die Anzahl erforderlicher Kleinmaschinen sowie deren Kosten abgeleitet. Es zeigte sich, dass die Arbeitserledigungskosten der Kleinmaschinen auf Niveau heutiger Kosten liegen können. Aus pflanzenbaulicher Sicht gilt es künftig zu untersuchen, welche Pflanzen wie auf dem Acker kombiniert werden sollten. Aus technischer und ökonomischer Sicht ist die optimale Maschinengröße einzelner Verfahren zu klären. Weiterhin sollte untersucht werden, ob ein modularer Aufbau der Kleinroboter realisiert werden kann, um einzelne Bauteile in verschiedenen Verfahren einsetzen zu können und die Maschinenkosten weiter zu senken.

Summary translation

The aim of the project was to develop and assess scenarios for future plant production sys-tems as well as propose questions for future research in this field. Against the backdrop of the rapid development in the areas of automation and digitalization, it was examined how these advances could be used to create optimal plant production systems in the sense of sustainable intensification. In the first step, the further development of today's large-scale technology in relation to automation was assessed and evaluated. The results suggest that from the legal and technical point of view, except for harvest, all field operations can be carried out autonomously. However, no significant improvements were found either economically or in terms of agronomic advantages. In the second step, a wheat production process using small machines was analysed. The essential boundary conditions for the conception were derived from the plant-specific requirements. The most important characteristics of the machine concepts such as performance requirements, weight or area performance were estimated. Machine costs and the necessary number of machines were estimated based on available field working days to calculate the economic performance. The results showed that operating cost for small machines are similar and could become lower than costs of today’s large- scale technologies.
Finally, future research questions were proposed. Regarding the agronomic perspective it will be essential to identify plant combinations and cultivation methods which enable to use synergies between the plants. From a technical and economic point of view, questions were raised about optimum machine size. Additional options for machine modularity should be further evaluated. If machines could be used for different tasks operating cost could be reduced.

EPrint Type:Report
Keywords:BÖLN, BOELN, BÖL, BOEL, FKZ 14NA004, FKZ 14NA011, FKZ 14NA012, Autonome Landmaschinen, Pflanzenbausysteme, Technologie, Betriebswirtschaft, Pflanzenbau
Subjects: Farming Systems > Farm economics
Soil > Soil quality > Soil biology
Values, standards and certification > Assessment of impacts and risks
Crop husbandry
Farming Systems > Buildings and machinery
Research affiliation: Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOELN > Plants > Pflanzenbau
Germany > Federal Research Centre for Cultivated Plants - JKI
Germany > Federal Research Institute for Rural Areas, Forestry and Fisheries - VTI > Institute of Farm Economics - BW
Germany > Other organizations
Related Links:http://www.bundesprogramm.de, http://orgprints.org/cgi/search/advanced?addtitle%2Ftitle=&keywords=14NA004&projects=BOEL&_order=bypublication&_action_search=Suchen, http://orgprints.org/id/saved_search/1580
Deposited By: de Witte, Dr. Thomas
ID Code:32438
Deposited On:18 Dec 2017 10:51
Last Modified:07 Aug 2018 09:09
Document Language:German/Deutsch
Status:Unpublished
Refereed:Not peer-reviewed
Additional Publishing Information:Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft.
Koordination des Gesamtvorhabens und Projektleitung des Teilprojektes FKZ 14NA012: Dr. Thomas de Witte, Johann Heinrich von Thünen-Institut
Projektleitung des Teilprojektes FKZ 14NA004: Jan Schattenberg, Technische Universität Braunschweig, Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge
Projektleitung des Teilprojektes FKZ 14NA011: Prof. Jens Wegener,Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Bei dem hier eingestellten Schlussbericht handelt es sich um einen Gesamtschlussbericht, an dem die Teilprojekte FKZ 14NA004, FKZ 14NA011 und FKZ 14NA012 beteiligt waren.
Der Teilschlussbericht zur Projektverlängerung des Teilvorhabens FKZ 14NA004 kann im Volltext unter http://orgprints.org/33539/ abgerufen werden.

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