Op naar precisielandbouw 4.0

Begin oktober 2018 is een positief advies van TKI Agri & Food ontvangen. Er wordt nu gestart met het contractueel vastleggen van de afspraken in een consortium agreement en definitief een projectplan.

Onderstaand de samenvatting van het publiek-privaat onderzoeksprogramma waarvoor TKI AgriFood overweegt de publieke financiering te leveren in periode 2019-2022

Precisielandbouw 4.0 (PL4.0): op naar data-gedreven landbouw_1 oktober 2018

Corné Kempenaar, Wageningen Plant Research & Aeres Hogeschool, 1 oktober 2018

Precisielandbouw (PL) is een bedrijfsmanagementconcept waarin gewassen en dieren op het juiste moment en in de juiste mate de juiste behandeling krijgen op de kleinst mogelijke schaal. Met dit concept wordt zowel de economische als ook de ecologische en maatschappelijke duurzaamheid van landbouw vergroot. Vanuit de landbouwpraktijk en de maatschappij is er ruime aandacht voor het onderwerp. PL wordt ook wel Smart farming of Digital farming genoemd.

Er bestaan echter nog veel vragen over hoe PL ten volle benut kan worden. Plaatsbepalingstechnologie is reeds gemeengoed geworden op akkerbouwbedrijven en bij loonwerkers (ook wel PL1.0 genoemd) sinds ca. 2010. Op basis van digitale kaarten met de ruimtelijke variatie in gewas of bodem, kunnen taakkaarten gemaakt worden voor variabel doseren (PL2.0) (sinds ca. 2016). Deze taakkaarten gaan vooral over optimalisatie van operationeel management, zoals plaatsspecifiek doseren van loofdoodmiddelen. De taakkaart is vaak gebaseerd op één kaartlaag (bijv. een satellietbeeld).

De volgende stap in PL ligt bij slim datagebruik over teelten en bedrijven heen om nieuwe kennis te genereren en om betere strategische en tactische beslissingen te nemen. We noemen dit PL4.0, waar 4.0 verwijst naar Smart industry 4.0. Het nieuwe onderzoeksprogramma PL4.0 heeft als doel een collectieve R&D inspanning te leveren om te komen tot een basis voor grootschalig, slim, veilig, transparant en ‘in control’ gebruik van data waarmee (1) nieuwe kennis verkregen wordt vanuit het data-delen principe, en (2) om te komen tot beter onderbouwde managementbeslissingen op primaire productiebedrijven open-teelten en in ketens, met name ook op tactische en strategische vraagstukken.

De aanpak in PL4.0 bestaat uit onderzoek doen binnen gebruikersgroepen van akkerbouwers en melkveehouders. We gaan aan de slag met vragen die er spelen in deze groepen. De deelnemers verzamelen, leggen vast en delen data om daarmee de geprioriteerde vragen te beantwoorden. Het gaat om vragen als welke factoren beïnvloeden de opbrengst van een perceel het meest, wat is ht beste strategisch bemestingsadvies, enz.. Vanuit PL4.0 wordt een data-infrastuctuur per gebruikersgroep opgezet zoals aangegeven in onderstaande figuur. Hiermee wordt het volgende mogelijk:  (1) ontsluiten van veld- en machinedata naar data-managementsystemen, beslissingsondersteunende modellen en smartphones van agrariërs en naar gemachtigde ketenpartijen en kennisinstellingen, (2) het leveren van data aan agrariërs vanuit deelnemende partijen en de te ontwikkelen centrale LandbouwDataFaciliteit o.b.v. AgroDataCube, en (3) visualisatie van biomassa-, opbrengst- en biodiversiteitsdata op smartphones van agrariërs en gemachtigden. Daarnaast worden specifieke vragen van de deelnemers onderzocht, zoals hiervoor reeds genoemd (prioritering gebeurt in overleg met de gebruikersgroepen).

Een belangrijk onderdeel van PL4.0 is de ontwikkeling van de Landbouwdatafaciliteit. Via deze faciliteit worden open data van de overheid gemakkelijk, nauwkeurig en veilig ter beschikking gesteld aan deelnemers van de PPS.  Het betreft hier informatie over bodem, klimaat, perceelsgrenzen en satellietgegevens. Tevens worden in korte ‘sprints’ digitale-toepassingen voor de deelnemers en toeleveranciers van de gebruikersgroepen ontwikkeld en worden verbindingen gelegd met onderwijs en SME.

Het plan is dat in PL4.0 vanaf 1 januari 2019 22 partners 4 jaar samenwerken aan het onderwerp. De organisatie van het project wordt gedaan binnen de kaders van de topsectoren. Een bedrijfsleven partij zal penvoerder zijn. Op dit moment is dit de NOM uit Groningen. Er vindt afstemming plaats met lead-bedrijfsleven partijen als LTO Noord, ZLTO, Agrico, Agrifirm, HZPC, BOAkkerbouw, Cosun en Avebe. Meerderen van hen hebben onder voorwaarden een toezegging tot deelname gedaan. Voor eind 2018 dient het programma PL4.0 uitgewerkt te zijn in een R&D contract. 

De partners die aangeven te willen samenwerken in PPS PL4.0 zijn geïnspireerd door de positieve resultaten die afgelopen jaren behaald zijn met projecten als Smart Dairy Farming (SDF)/JoinData voor machtiging van data-gebruik in melkketen, met Akkerweb voor het managen bedrijfseigen geo-data en met  AgroDataCube voor toegang tot publieke omgevingsdata. Zij willen nu inzetten op verbinden en/of ontwikkelen van een effectief data-gebruik (eco-)systeem voor open teelten. De werkpakkettenstructuur (zie figuur verderop) maakt het mogelijk om (a) aan één kant te werken aan het ontwerp en de implementatie van de infrastructuur en benodigde datamodellen, formats en kwaliteit-checks, en (b) aan de andere kant te starten met data-toepassingen in showcases in gebruikersgroepen. Op de korte termijn (jaar 1 en 2) geeft dit bedrijven, kennisinstellingen en overheden inzicht hoe het gewenste (eco-)systeem ontwikkeld kan worden en showcases van slim data-gebruik waarmee draagvlak gecreëerd wordt. Op de langere termijn (jaar 3 en 4) ontstaat het ecosysteem waarmee tevens big data-analyses voor strategische en tactische beslissingen door telers en agrifood partijen in ketens mogelijk worden. Ook kan de interactie tussen kennisinstellingen, onderwijs en startups op het gebied van data-gebruik beter verlopen.

Voor meer informatie verwijzen we naar het TKI-PL4.0-programmavoorstel (is in bezit lead-bedrijfsleven partijen, desgewenst opvraagbaar bij NOM (Eisse Luitjens) of WUR (Corné Kempenaar).

Bij defnitieve goedkeuring ontvangt dit project financiële steun van de Topsector Agri & Food. Binnen de Topsector werken bedrijfsleven, kennisinstellingen en de overheid samen aan innovaties voor veilig en gezond voedsel voor 9 miljard mensen in een veerkrachtige wereld.

Samenvatting projectvoorstel_ mei 2018

De aanleiding voor dit topsector agrifood programma(voorstel) is dat de economische en ecologische duurzaamheid van de landbouw en haar ketens verbeterd kan worden door slim data-gebruik. Landbouwsectoren en ketens staan onder druk om milieu- en natuurdoelstellingen te behalen met behoud van rendement, en slim data-gebruik biedt kennis om te bedrijfsvoering, schaal en landschap te optimaliseren.

In het programma werken landbouwbedrijven, toeleverende en afnemende/verwerkende bedrijven, dienstverleners en controle-instanties, kennisinstellingen, onderwijs en start-ups samen om slim data-gebruik vanuit open teelten te ontwikkelen en te implementeren. Zij willen een (eco-)systeem waarin deelnemers veilig, transparant, foutloos en ‘in control’ onder machtiging digitale data te kunnen delen, om vervolgens deze te kunnen verrijken door slim te combineren/analyseren, toe te passen en te gebruiken bij evaluatie/benchmarking. Zij zien nu nog te veel technische en organisatorische problemen om tot slim data-gebruik in de landbouw te komen, en willen die door brede samenwerking met de benodigde expertises en eindgebruikers aan tafel oplossen. Werken met beschikbare innovatieve concepten als JoinData, Akkerweb en AgroDataCube is vertrekpunt.

In het eerste jaar levert het programma een uitwerking van het gewenste data-gebruik systeem open teelten (Landbouw Data Faciliteit genoemd). Tevens wordt vanaf begin gewerkt aan showcases in gebruikersgroepen. Gekozen wordt voor bouwplan-brede onderwerpen in zowel akkerbouw als melkveehouderij en toepassingen die bijdragen aan betere inzichten over opbrengst, kwaliteit en biodiversiteit van gewassen. Producten zijn o.a. technische oplossingen voor data-gebruik, –visualisatie en connectiviteit, zoals software voor ontsluiting en kwaliteitscontrole van sensordata, koppelingen tussen ICT-componenten voor effectieve data-uitwisseling, machtiging van data-gebruik, datamodellen en format-oplossingen. Op de langere termijn wordt nieuwe kennis, advies en onderzoeksvragen verkregen door analyse van de data die breed onder machtiging beschikbaar komen.

Het project is ‘Op naar precisielandbouw 4.0’ genoemd, omdat het een verdere, gewenste digitaliseringsstap is precisielandbouw (PL). PL 1.0 was de introductie van positiebepaling in open teelten, ondertussen standard practice. PL 2.0 is toepassen van variabel doseertechnieken in operationeel management (zie PPS PL 2.0 en Nat. Proeftuin Precisielandbouw (NPPL)). PL 3.0 is robotisering van operationeel management. De toevoeging 4.0 is de link naar Smart Industry en data-gedreven (ondersteund) management op tactische en strategische vraagstukken. In PL 4.0 werken 22 partners 4 jaar samen vanaf 2019. We hopen dat meer partijen uit de sectoren en vanuit topsector HTSM gaan aansluiten.

Iedereen aan elkaar verbonden

Digitale verbinding tussen de agri-food ketens, het onderwijs, kennisinstellingen en bedrijven die gebruiksvriendelijke innovaties kunnen ontwikkelen is het doel van het project. Verzamelde data kan vervolgens slim ingezet worden voor verbeteringen van de aardappel, de teelt maar ook voor een gezonde bodem. Onderwijs en praktijkboerderijen spelen een belangrijke rol in het project.

Waarom The Potato Valley

Een van de doelen van The Potato Valley is dat data in de toekomst beter ontsloten wordt; bouwplan breed, dus gewas overstijgend op perceelniveau. Soms zelfs real time. Een precisiesysteem waarin een complete akkerbouwrotatie wordt betrokken met pootaardappelen als richtgewas. Hiermee kan beter gestuurd worden op vitaliteit van het gewas en goede teeltmaatregelen. Met als resultaat een duurzaam teeltsysteem.

Contactgegevens

Penvoerder: Eisse Luitjens - N.V. Nom - E luitjens@nom.nl

namens de onderzoekers: Corné Kempenaar - Wageningen Plant Research en als lector verbonden aan Aeres Hogeschool - E corne.kempenaar@wur.nl of c.kempenaar@aeres.nl