Projekt GeoBox-I

Ziel des Innovationsprojekts GeoBox-I und GeoBox-II ist die experimentelle Entwicklung, Erprobung und Verbreitung eines praxistauglichen Prototypen einer standardisierten und resilienten GeoBox-Infrastruktur zur dezentralen Datenhaltung und regionalen Vernetzung.

(1) die Vorgabe von Datenstrukturen und Vokabularien für austauschrelevante Informationen in einfach verständlicher Form in einem geeigneten Webportal als öffentliche Dienstleistung für die Branche;

(2) die Spezifikation der GeoBox als betriebliche Datendrehscheibe mit Zwischenspeicher für vielfältige relevante Informationen, unter der alleinigen Kontrolle des jeweiligen landwirtschaftlichen Betriebes;

(3) die Bereitstellung von wichtigen Geobasis- und Fachdaten für die landwirtschaftlichen Betriebe mit dezentraler Speicherung in den Betrieben - Weiterentwicklung 2023 in Form des Feldatlas;

(4) die Realisierung von Kommunikationsprotokollen und Formularassistenten für den standardisierten Datenaustausch mit Dritten;

(5) die Konzeption exemplarischer Dienste, die aus den standardisiert vorliegenden Daten extrahierte, unmittelbar nützliche Beratungsleistungen für Landwirte bereitstellen und

(6) die Implementierung aller essentiellen Funktionen in Form offengelegter Referenz-Implementierungen exemplarischer Anwendungen. Diese werden auf hoheitliche Informations- und Beratungsinhalte im Bereich des Pflanzenschutzes fokussiert und im Rahmen der Aus- und Weiterbildung zum Thema Resilientes Smart Farming (RSF) in die Praxis transferiert.

[Abstract]

Einleitung und Motivation

Moderne Landwirtschaft ist ein vielfältig vernetztes Geflecht kooperierender und voneinander abhängiger Unternehmen. Für die landwirtschaftliche Produktion von Nahrungsmitteln und Rohstoffen sind mannigfaltigen Arbeitsschritte notwendig; von der ersten Bodenbearbeitung über Düngung, Pflanzenschutz, Ernte, Fütterung und Pflege von Tieren, Weiterverarbeitung und Veredlung zu vielfältigen Produkten gemäß den Wünschen der Verbraucher, bis hin zur Lieferung und Vermarktung von Rohstoffen und Produkten über Handelspartner. Diese umfassen einerseits eine Reihe physisch herausfordernder Tätigkeiten (die zum Einsatz beeindruckend leistungsfähiger Agrartechnik führen) und entsprechende anspruchsvolle Koordinations- und Logistikaufgaben. Andererseits beruht jeder Arbeitsschritt auf komplexen Entscheidungen mit vielfältigen Einflussfaktoren, räumlich-standortbezogenen und zeitlichen Charakteristiken und Abhängigkeiten, die für Produktqualität, Ressourcenverbrauch und letztlich den wirtschaftlichen Erfolg entscheidend sind und aus betrieblichen und übergeordneten Anforderungen sorgfältig dokumentiert werden müssen. Für eine erfolgreiche und umweltschonende landwirtschaftliche Produktion ist daher ein umfangreicher Informationsaustausch zwischen den verschiedenen kooperierenden Leistungserbringern unabdingbar, wobei zunehmender Computereinsatz immer mehr Perspektiven der automatischen Berechnung, Steuerung und Dokumentation im Betrieb sowie mit und zwischen kooperierenden Dienstleistern eröffnet. Eine durchgängige Digitalisierung der modernen Landwirtschaft verspricht vielfältige Verbesserungen bei Effizienz, Ressourcen- und Umweltschonung, Dokumentation und Rückverfolgbarkeit sowie Planung und Organisation der vielfältigen kooperativen Arbeiten entlang der gesamten Produktionskette.

Arbeitsziele des Vorhabens in der Projektphase GeoBox
Die Charakteristik der skizzierten landwirtschaftlichen Arbeitsorganisation führt zu spezifischen Anforderungen an den digitalen Informationsaustausch:

Automatisiertes Verständnis: Durch vielfältige Partner, Maschinen, Sensoren und Informationsquellen werden relevante Daten in unterschiedlichen Formaten, Darstellungen und Detaillierungsgraden erhoben und erzeugt. Umgekehrt verwenden die heute oder in Zukunft aktuellen unterschiedlichsten Berechnungen, Entscheidungshilfen, Steuerungen und Dokumentationssysteme ihre jeweils spezifischen Datengrundlagen. Es ist daher notwendig, dass die beteiligten Computersysteme in jedem Einzelfall die konkreten Daten nach Form und Inhalt verarbeiten, abfragen und verknüpfen können. Grundlage eines solchen automatisierten Verständnisses sind allgemein bekannte und genutzte Standard-Datenformate und -Vokabularien.
Ad-hoc-Kooperation: Üblicherweise wollen landwirtschaftliche Dienstleister und Unternehmen auch kurzfristige und im Einzelfall kooperative Dienstleistungen erbringen können. Der digitale Datenaustausch muss daher im konkreten Fall ohne große Vorarbeiten kurzfristig und einfach realisierbar sein, ohne dass im Vorfeld umfangreiche Absprachen und Standardisierungsdiskussionen nötig werden. Grundlage hierfür sind allgemein etablierte und akzeptierte technische Vorgaben zu Datentransfer und -Abfrage.
Effizienz und Resilienz gegen Störungen: Die erwarteten Vorteile der Digitalisierung gehen einher mit einer wachsenden Abhängigkeit von funktionierenden IT-Strukturen. Da in der Landwirtschaft vielfältige Arbeiten nur in engen Zeitfenstern erfolgreich durchgeführt werden können, ist es wichtig, die Möglichkeit seltener, aber kritischer Störungen in den vernetzten IT-Systemen zu berücksichtigen und Vorkehrungen zu treffen, damit wichtige Aufgaben dennoch so effizient wie möglich durchführbar bleiben.
Betriebliche Kontrolle und Datenhoheit: Die Gesamtheit der in landwirtschaftlichen Betrieben anfallenden Daten umfasst vielfältiges, wertvolles und schützenswertes Wissen. Dabei unterliegen personenbezogene Daten den einschlägigen gesetzlichen Vorschriften; finanzielle und standortbezogene Daten sind darüber hinaus für die wirtschaftliche Existenz des Betriebes entscheidend und schützenswert. Der Datenaustausch muss daher für den einzelnen landwirtschaftlichen Betrieb transparent und kontrollierbar bleiben.

Vor diesem Hintergrund soll mit dem Vorhaben GeoBox-I die Grundlage für einen offenen, nicht-ausschließenden, umfassenden und kontrollierten Datenaustausch in einer digitalisierten Landwirtschaft untersucht und realisiert werden. Ziel des Vorhabens ist die experimentelle Entwicklung, Erprobung und Verbreitung eines praxistauglichen Prototyps einer standardisierten GeoBox-Infrastruktur.

Dies umfasst:.

die Vorgabe von Datenstrukturen und Vokabularien für austauschrelevante Informationen in Form von einfach verständlichen „Dokumenten“ und „Vorlagen“ (etwa der sogenannte Feldpass für schlagbezogene Anbauinformationen) und deren Bereitstellung in einem geeigneten Webportal unter öffentlicher Aufsicht,
die Spezifikation der GeoBox als betriebliche Datendrehscheibe mit Zwischenspeicher für vielfältige relevante Informationen, welche überwiegend aus marktgängigen Dokumentationssystemen im Betrieb bzw. in der Cloud übernommen und in standardisierter Form abgelegt bzw. weitergeleitet werden. Die GeoBox steht unter der alleinigen Kontrolle des jeweiligen landwirtschaftlichen Betriebes und erlaubt die innerbetriebliche Verteilung relevanter (eigener und externer) Daten bis hin zu individuellen Mobilgeräten einzelner Mitarbeiter.
die Bereitstellung von wichtigen Geobasis- und Fachdaten für die landwirtschaftlichen Betriebe durch öffentliche Partner mit dezentraler Speicherung („Cache“) in den Betrieben;
die Realisierung von Kommunikationsprotokollen und Formularassistenten, die es erlauben, auf Anfrage öffentlicher und privater Datenkonsumenten die notwendigen Daten automatisiert aus der betrieblichen GeoBox zu filtern und nach Zustimmung des Eigentümers zu übertragen,
die Konzeption exemplarischer Dienste, die aus den standardisiert vorliegenden Daten extrahierte, unmittelbar nützliche Beratungsleistungen für Landwirte bereitstellen und
die Implementierung aller essentiellen Funktionen (dezentrale Datenspeicherung, Abfrage, Übermittlung, lokale Entscheidungsfindung und ad-hoc-Kommunikation) in Form offengelegter Referenz-Implementierungen exemplarischer Anwendungen (bzw. „Apps“ in mobilen Umgebungen)