Munich, Germany
July 23, 2021
The global population is growing, and more and more people need to be fed. But how can the world's food supply be guaranteed in the future, despite climate change and resource scarcity? Smart farming - the digitalization of agriculture that automates processes and saves costs - could help. Maximilian Treiber and Josef Bauerdick from the Chair of Agricultural Systems Engineering at the TUM School of Life Sciences lead the certificate course "Smart Farming and IoT in Agriculture" at the TUM Institute for LifeLong Learning and explain in an interview what changes are needed in the agricultural sector.
Overview: Contents of the new certificate program "Smart Farming and IoT in Agriculture"(Graphic: TUM Institute for LifeLong Learning).
Why is the topic of "Smart Farming" more relevant than ever - and what is it all about?
"Smart Farming" and digital transformation in agriculture are quite big buzzwords. They describe the idea of making all digital technologies and innovations usable for agriculture – an incredibly exciting task. The goal must be to make agriculture more efficient, more resilient, more resource-efficient and even more sustainable. Technologies offer us powerful tools for this, but can only be successful in the long-term, if they are seamlessly integrated into everyday work.
Moreover, when it comes to "Smart Farming," terms are not always neatly delineated. This is where our certificate program comes in: We provide precise language and in-depth understanding of the latest research findings. And we show how implementation in practice can succeed.
What role does IoT play for the agricultural sector - is the technology underestimated?
Perhaps not underestimated, but not sufficiently implemented: A lot has happened in the area of control technology: GNSS and automatic steering systems ensure that agricultural machinery can move around the field with an accuracy of 2-3 cm, part-width section control and variable rate control ensure that strong and healthy crops can grow on each individual subplot.
However, many such systems are still "old-shool" from a technical point of view: sensor figures on the grain silo, for example, often still have to be identified manually and transferred to handwritten notes or Excel lists.
The challenge is to connect these systems to the IoT. This will make them faster and easier to use, and processes that currently take up a lot of farmers' time can be automated in the background so that they can devote their attention to the areas of the farm where their expertise is most needed.
How did the idea for the certificate come about?
After studying agricultural sciences, we realized in our daily work that we lacked a "toolbox" to master the digitalization of agriculture: concrete skills such as handling a drone, creating application maps or setting up a sensor system in the field - but also soft skills such as communication between agricultural engineers, software developers and product managers.
The idea for the certificate course was born when we realized that many former fellow students, colleagues from partner companies and local authorities and governments are facing similar problems. The goal of the course and our greatest concern is therefore to make this knowledge about Smart Farming and the digital transformation possibilities of agriculture available to all interested parties in a compact form – based on cutting-edge research findings, practice- as well as future-oriented.
Can you give us an overview of the content within the certificate course?
First, we establish a precise language on the important concepts of digital transformation in agriculture. Then, there is an overview of the important technologies and developments, for example robotics and drone use, GNSS (GPS) systems and automatic guidance systems or Farm Management Information Systems.
Following this, the course centers around IoT. This focus differentiates us from other courses existing in the market. The idea is: How can all the information a farmer needs be processed from all data sources in the physical and digital world? How can it be brought together in a central display? And how can this be used as a basis for automating processes in agriculture?
Participants will build their own IoT system through hands-on exercises, from selecting a sensor to programming a microcontroller to creating a dashboard with a convenient user interface.
And finally: What will the agricultural sector look like in 2051?
Essentially, agriculture in 2051 will revolve around four central aspects. Agriculture will become even more sustainable: thanks to smart machine concepts and new cultivation methods, productivity and biodiversity of an agricultural system will not be opposites. The landscape will change: New concepts will allow spot farming, where the needs of the crop are perfectly met, while leaving room for biotopes.
Farming is getting smarter: satellite data will be even easier to use in information gathering and processing. Data processing systems and AI will support farmers in their decisions, based on algorithms, the latest scientific models and live data.
Farmers are at the center of agriculture – but in a different way: their expertise is needed more than ever. They readjust systems when technology detects irregularities. To be able to intervene, they need not only a sound understanding of their profession but also a knowledge of the technologies – in line with the principle of "lifelong learning", continuous training and education is becoming increasingly important.
Further information:
Chair of Agricultural Sytems Engineering
Registration for the certificate course
TUM Institute for LifeLong Learning
https://www.lll.tum.de/de/certificate/smart-farming-and-iot-in-agriculture/
Smart Farming – Wie die Digitalisierung die Arbeitsabläufe in der Landwirtschaft verändern wird
Die weltweite Bevölkerung wächst, immer mehr Menschen müssen ernährt werden. Doch wie kann die weltweite Ernährung trotz Klimawandel und Ressourcenknappheit in Zukunft sichergestellt werden? Helfen könnte das sogenannte Smart Farming - eine Digitalisierung der Landwirtschaft, bei der Abläufe automatisiert und Kosten eingespart werden können. Maximilian Treiber und Josef Bauerdick vom Lehrstuhl für Agrarsystemtechnik an der TUM School of Life Sciences leiten den Zertifikatskurs „Smart Farming und IoT in Agriculture“ am TUM Institute for LifeLong Learning und erklären im Interview, welche Veränderungen im Agrarsektor nötig sind.
Überblick: Inhalte des neuen Zertifikatsprogramms “Smart Farming and IoT in Agriculture”(Grafik: TUM Institute for LifeLong Learning).
Warum ist das Thema „Smart Farming“ so aktuell wie nie – und was hat es damit überhaupt auf sich?
„Smart Farming“ und Digitalisierung in der Landwirtschaft sind große Buzzwords. Dahinter steht die Idee, alle digitalen Technologien, die uns heute zur Verfügung stehen, für die Landwirtschaft nutzbar zu machen – eine unglaublich spannende und zukunftsweisende Aufgabe. Ziel muss es sein, die Landwirtschaft effizienter, resilienter, ressourcenschonender und noch nachhaltiger zu gestalten. Technologien bieten uns dabei mächtige Werkzeuge, können jedoch nur flächendeckend erfolgreich sein, wenn sie nahtlos in den Arbeitsalltag integrierbar sind. Wenn es um „Smart Farming“ geht, werden Begriffe außerdem nicht immer sauber abgegrenzt. Hier setzt unser Zertifikatsprogramm an: Wir vermitteln eine präzise Sprache und tiefgreifendes Verständnis der neuesten Forschungsergebnisse. Und wir zeigen, wie die Umsetzung in die Praxis gelingen kann.
Welche Rolle spielt IoT (Internet of Things) für den Agrarbereich – wird Technologie derzeit noch unterschätzt?
Unterschätzt vielleicht nicht, allerdings noch nicht ausreichend implementiert: Im Bereich der Steuerungs- und Regelungstechnik hat sich viel getan auf unseren Äckern. GNSS und Automatische Lenksysteme sorgen dafür, dass sich Landmaschinen mit einer Genauigkeit von 2-3 cm auf dem Feld bewegen können, Teilbreitenschaltung und Variable Rate Control sorgen dafür, dass auf jeder individuellen Teilfläche ein starker und gesunder Pflanzenbestand entstehen kann.
Viele solcher Systeme sind jedoch aus technischer Sicht noch „old-school“: Sensorwerte am Getreidesilo müssen beispielsweise oft noch manuell abgelesen und in handschriftliche Notizen oder Excel-Listen übertragen werden.
Die Herausforderung ist, diese Systeme ans IoT anzubinden. Sie werden so schneller, einfacher zu bedienen und Prozesse, die heute viel Zeit der Landwirt*innen binden, können im Hintergrund automatisiert werden, sodass diese ihre Aufmerksamkeit den Bereichen des Betriebes widmen können, in denen ihre Expertise am nötigsten gebraucht wird.
Wie ist die Idee zum Zertifikat entstanden?
Nach dem Studium der Agrarwissenschaften haben wir im Arbeitsalltag festgestellt, dass uns ein „Werkzeugkasten“ fehlt, um die Digitalisierung der Landwirtschaft zu meistern: konkrete Fähigkeiten wie der Umgang mit einer Drohne, die Erstellung von Applikationskarten oder der Aufbau eines Sensorsystems im Feld – aber auch Soft-Skills, wie die Kommunikation zwischen Agraringenieuren, Softwareentwickler*innen und Produktmanager*innen.
Die Idee zu dem Zertifikatskurs entstand, als wir festgestellt haben, dass viele ehemalige Kommiliton*innen, Kolleg*innen aus Partnerunternehmen und Behörden vor ähnlichen Problemen stehen. Ziel des Kurses und unser größtes Anliegen ist es daher, dieses Wissen zu Smart Farming und den Digitalisierungsmöglichkeiten der Landwirtschaft allen Interessierten in kompakter Form zur Verfügung zu stellen – wissenschaftlich fundiert, praxisorientiert und immer zukunftsgerichtet.
Welches sind die Kerninhalte, die der Zertifikatskurs vermittelt?
Zunächst schaffen wir eine präzise Sprache zu den wichtigen Konzepten der Digitalisierung in der Landwirtschaft. Im ersten Teil des Kurses gibt es dann einen Überblick zu den wichtigen Technologien und Entwicklungen, bspw. Robotik und Drohneneinsatz, GNSS (GPS) Systeme und automatische Lenksysteme, Farm Management Information Systems und einige mehr.
Im Anschluss fokussiert sich der Kurs auf IoT. Mit diesem Fokus unterscheiden wir uns von anderen, auf dem Markt bestehenden. Leitfrage ist: Wie können alle Informationen, die ein*e Landwirt*in braucht, aus allen Datenquellen der physischen und digitalen Welt aufbereitet und in einer zentralen Anzeige zusammengeführt werden? Und wie kann das als Grundlage genutzt werden, die Prozesse in der Landwirtschaft automatisieren?
Anhand eines Beispiels bauen die Teilnehmenden in praktischen Übungen ein eigenes IoT System auf, von der Auswahl eines Sensors über die Programmierung eines Mikrokontrollers, bis hin zu einem Dashboard mit bequemer Nutzeroberfläche.
Und zum Schluss: Wie sieht der Agrarsektor im Jahr 2051 aus?
Im Wesentlichen wird sich die Landwirtschaft 2051 um vier Aspekte drehen.
Die Landwirtschaft wird noch nachhaltiger: Durch smarte Maschinenkonzepte und neue Anbaumethoden werden Produktivität und Biodiversität eines agrarischen Produktionssystems keine Gegensätze sein.
Das Landschaftsbild wird sich wandeln: Neue Konzepte werden es erlauben, „gestreiftere“ Landschaften (Spot Farming) zu bewirtschaften, in denen den Bedürfnissen der Nutzpflanze perfekt Rechnung getragen wird, und gleichzeitig Platz für Landschaftselemente und Biotope ist.
Die Landwirtschaft wird smarter: In der Informationsbeschaffung und Aufbereitung werden Satellitendaten noch einfacher zu verwenden sein. Datenverarbeitungssysteme und KI unterstützen Landwirt*innen bei ihren Entscheidungen, basierend auf Algorithmen, aktuellsten wissenschaftlichen Modellen und Live-Daten.
Landwirt*innen stehen im Zentrum, aber auf andere Art: Ihre Expertise wird mehr denn je gebraucht. Sie justieren Systeme nach, wenn die Technik Unregelmäßigkeiten erkennt. Um eingreifen zu können, brauchen sie neben fundiertem Verständnis ihres Berufs auch eine Kenntnis der Technologien – nach dem Grundsatz des „Lebenslangen Lernens“ gewinnt eine kontinuierliche Fort- und Weiterbildung an Bedeutung.
Weitere Informationen:
Lehrstuhl für Agrarsystemtechnik an der TUM School of Life Sciences
Anmeldung zum Zertifikats-Kurs
TUM Institute for LifeLong Learning
https://www.lll.tum.de/de/certificate/smart-farming-and-iot-in-agriculture/
Topics
Species
