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Markus Demmel und Hermann Auernhammer, Freising
Automatisierte ProzeRdatenerfassun-g
Elektroni keinsatz bei der Zuckerrübenernte
Ein sechsreihiger Zuckerrüben Bunker
Köpf-Roder einer Rodegemeinschaft im Maschinenring Dachau /Bayern wurde 1 995 bis 1 997 m it der Satellitenortung DGPS, Sensoren für die Erntemengener
fassung und von Maschinenzuständen und einer Datenaufzeichnung ausgerü
stet.
Die Analyse der automatisch a ufgezeich
neten Einsatzdaten ermöglichte eine lücken lose und detaillierte Feststellung des Arbeitszeitbedarfes i n Abhängigkeit von unterschiedlichen Sch lagformen und Sch laggrößen.
Die mit der Satell itenortung umsetzbare automatisierte Einsatzdatenerfassung ist ein erster Schritt in der notwendigen Logistik für das Flottenmanagement im Zuckerrübenanbau.
B
einahe alle Diskussionen um die Möglichkeiten einer N utzung der Satellitenortung G PS in der Landwirtschaft haben d ie teilschlagspezifische Bewirt
schaftung, insbesondere d ie lokale Er
tragsermittlung und d ie teilschlagvariierte Dü ngung zum I n halt
Positionsermittl ung auf landwirtschaft
lichen Maschinen und Geräten erlaubt je
doch durch die N utzung von G PS-Zeit und G PS-Ort und zusammen mit einer in
telligenten Datenaufzeich n u ng sehr viel u mfassendere Anwendu ngen. Besonders d ie Erfassung von Einsatz- u nd Arbeits
zeiten, von Ernte- und Ausbringmengen, k u rz Prozeßdaten, ka nn damit beinahe vollständig a utomatisiert werden. Für den Einzel betrieb bietet sich dad u rch endlich d ie Chance für eine l ückenlose Aufzeich
nung und sichere Analyse der Betriebsor
ga nisation. Im überbetrieblichen Einsatz ermöglicht sie die Kontrolle und Optimie
rung der Einsatzorganisation der zumeist seh r teuren Masch inen.
I m H i n blick auf den ü berbetrieblichen Einsatz selbstfahrender Erntemaschinen wurden beginnend zur Rodekampagne 1 995 ein Zuckerrübemoder einer Rode
gemeinschaft mit G PS-Em pfänger, Sen
sorik und Datena ufzeichn ung ausgerü-
Dr. Markus Demmel und Prof. Dr. habil.
Hermann Auernhammer betreuen im Institut für Landtechnik der TU München (Leitung:
Prof. Dr. Dr. h.c. H. Schön), Vöttinger Str. 36, 85354 Freising, die Technik in Pflanzenbau und Landschaftspflege.
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stet, d ie Einsatzdaten automatisch erfaßt und a nschließend analysiert.
Ausrüstung
Für d ie U ntersuch ung stand ein sechsrei
higer Zückerrübenroder der Rodege
meinschaft Dachau zur Verfügung.
Die Maschine wurde mit einem DGPS Ortungssystem, zusätzlicher Sensorik und einem Datena ufzeichnungssystem 9usgerüstet ( Bild 1).
Die Positionsermittlung ü bernahm das Satellitenortungssystem G PS bezie
h u ngsweise DG PS. Für d ie notwend ige Positionskorrektur wurden zwei verschie
dene Systeme ge-
nUtzt. p Sensoren filrnrodenn
® sensors for nliftingn
Bild 1 : Datenerfassung im selbstfahrenden Zuckerrüben-Köpf
Rode Bunker
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® Sen5or �entleeren·
sensor for ·unloodingw
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2 idler wheel Ioad cells nfrontn
I m Jahr 1995 sendete der Bayerische R u ndfu n k im Probebetrieb ü ber das U KW-Radio Data System ( R DS) DGPS Korrektursigna le m it der Technik der amerikanischen Firma DCI (Differential Correction lncorporation)_ ln den Jahren 1996 und 1997 wurde ein Empfänger für das System Sapos (Satel litenpositionie
ru ngsdienst der deutschen La ndesver
messung) Echtzeit Positionierungs Servi
ce EPS (früher RASANT) der Länder
Arbeitsgemeinschaft der Vermessungs
verwaltu ng (AdV) verwendet, das eben
falls über U KW-R DS a usgesendet wird . Z u r Ermittlung d e r Erntemenge wurde im unteren horizontalen Verlauf des Rü
benelevators eine Bandwaage mit vier Wägerollen eingeba ut. Dazu wurden d ie serienmäßig verwendeten Rollen gegen solche mit in die Montagefla nsche inte
grierten Dehnungsmeßstreifen (DMS) - Krafta ufnehmer a usgeta uscht.
Induktivgeber nahmen Elevatordreh
zah l ( R ü benfluß) u nd Raddrehzahl ( Fa h r
geschwindigkeit) auf und erm ittelten d ie Arbeitsstellung des Rodeorgans und d ie
Stellung des Entladeba ndes.
Die Datena ufzeic h n u ng erfolgte mit ei
nem Robust-PC I P-Lite von Kontron. Vom G PS Em pfänger wurd e n die Daten über d ie serielle Schnittstelle (RS232 V24) ü bertragen. Der Em pfang der G PS-Da
tenstrings löste d ie A bfrage der Datenlog
ger aus. Die notwend igen Daten wurden mit je einer analogen und einer d igitalen Bausteingru ppe ( lsolated Measurement Pod , I M P) der Firma Schiumberger er
faßt. Die gesamte Datenaufzeichnung war so konfiguriert, daß die Bed ienung durch den Fahrer erfolgen konnte. M itarbeiter der Landtechnik Weihenstephan waren
n u r zur I nstallation, dem Beheben selte
ner Störungen u n d beim Gegenwiegen von R ü benlad u ngen zum Kali brieren der Wiegetechnik a nwesend. Der Roderfah
rer konnte das P rogramm vor Beginn des R odens e ines Schlages durch Drücken der Tasten s u nd return starten und nach Beend igung mit esc wieder stoppen.
Die Datenanalyse erfolgte m it speziel
len FORTRAN Routinen zur Datenumfor
m u ng und mit dem Ta bellenkalkulations
programm EXEL zur Auswertung.
Schlagform beeinfl ußt Rodeleistung ln einer ersten Analyse wurden d ie Fahr
wege d es R ü bemoders sichtbar gemacht.
H ieraus lassen sich I nformationen ü ber den Ablauf des Rodens gewinnen. So wird ersichtlich, ob d ie R ü benmiete gün
stig plaziert wurde und der Rodevorgang optimal verlief.
l n Verbindung m it der Zeitinformation konnte danach der Arbeitszeitaufwand für d ie Gesamtfläche und für entspre
chende Teilschläge berechnet werden ( 8ild 2) .
53. Jahrgang LANDTECHNIK 3/98
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250 m
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150 200
Rechtswert eostern longitude
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[ho]
0,293 0,624
1 ,800
Die Analyse zeigt deutlich die Abhän
gigkeit der Rodeleistung von der wech
selnden Schlaglänge i nnerhalb eines dreieckigen Schlages. Sie reduziert sich von 1 ,24 ha/h bei 300 m Schlaglänge auf nur mehr 1 ha/h a uf dem nörd lichen Teil
stück mit gerade noch 50 m Schlaglänge.
Durch d ie Kombination mit den I nfor
mation über die Maschinenzustände ( Ro
der Ein-Aus, Entleeru ng Ein-Aus) ka nn danach der Arbeitszeitbedarf weiter auf
gegliedert werden.
Schließlich wurden a b 1 997 Gegenwie
gu ngen der installierten Wiegetechnik vorgenommen. Die Genauigkeit der Er
tragsmessung erreichte im Jahr 1997 ei
ne Standardabweichung der Meßfehler von etwa 15 % (Kontrolle von elf Bunker
lad ungen). Als Hauptfeh lerursache ist d ie sehr kurze Strecke im Bereich des hori
zontalen Verlaufes des Rübenelevators (nach dem letzten Siebstern) zu sehen, auf der d ie R ü ben ruhig auf dem Sieb
band liegen sollen . Dort wurden die Wie
gerollen eingeba ut. Viele auch hier noch
"fliegende" Rüben, d ie hohe Elevatorge
schwindigkeit und d ie niedrige spezifi
sche Last a uf den Stütz- und Wiegerollen verursachen hohe Abweichungen.
Erntemanagement wird einfacher
Die U ntersuchungen haben gezeigt, daß der Einsatz der Satell itenortung zusam
men mit wenigen zusätzlichen Sensoren und einer Datena ufzeichnung eine auto
matisierte Prozeßdatenerfassung im Zuckerrübemoder ermöglicht.
Bereits im ersten Jahr erfolgte d ie Er
fassung alleine durch den Fahrer des Rü
benroders ohne stä nd ige Betreuung und Begleitung durch wissenschaftliches oder techn isches Personal . Nach a nfänglichen Problemen, vor allem hervorgerufen d u rch die N utzu ng der schon a uf dem Rod er vorhandenen Sensorik, erfolgte der Einsatz zu Ende der Ka m pagne 1995 und in der Saison 1996 u nd 1997 störungs
frei . Die ebenfalls insta llierte Technik zur kontinuierlichen Durchsatz- und Ertrags
ermittlung bedarf noch weiterer Entwick
lung und Mod ifikation . Sie wird dann als
53, Jahrgang LANDTECHNIK 3/98
1 Len�u w1nd Urne conaumllon
[min)
17,0 32,9
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1,(13 (83,1 %) 1,14 (91,9 I %1
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24 1100'i
�IBild 2: Fahrspuren und Arbeitszeitauf
wand beim Zuckerrü
benroden mit dem sechsreihigen Köpfro
debunker (MR Dachau 1 995; Schlag 51).
Fig. 2: Driving lanes and working time of beet Iifting with a six row SP-complete
250 300 m 350 harvester (machine ring Dachau, 1995;
plot 51)
ergänzendes Element d ie automatisierte Prozeßdatenerfassu ng vervollstä ndigen.
Die bisher durchgeführten Datenanaly
sen belegen, daß d ie genaue Orts- und Zeitinformation der Satellitenortung zu
sammen mit wenigen Sensordaten eine detaillierte und vor allem lückenlose Ar
beitszeitanalyse erlaubt. Zusätzlich er
möglicht d ie Abbildung des Roder-Fahr
weges eine Analyse des Rodea blaufs und damit auch eine O ptim ierung des Ablau
fes i n den folgenden Jahren.
Entscheidende Bedeutung erlangt die automatisierte Einsatzdatenaufzeich nung in den zukü nftigen Orga nisationskonzep
ten für das Flottenmanagement beim Zuckerrübenan ba u ( Bild 3).
Dort muß Logistik schon bei der Rüben
a ussaat mit der Aufnahme der Flächen, der Saatrichtung, dem Saat- und damit Rodebeginn und dem Ort für die Miete beginnen.
M it dem Managementsystem , basie
rend auf einer Datenbank und einem Geographischen I nformationssystem , werden d ie Routenplanungen für d ie Ro
der und die Lade- und Abfuhreinheiten
Kornm.�nlk.Uon communlc1tlon
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Mbo.dll2ehenc:cfo!:wng
recordlng of sugor beet fltlds
geplant. DG PS u nterstützt dabei d ie An
fahrt a n d ie Schläge, das Anlegen und Auffinden der M ieten und den Rodebe
ginn an der richtigen Stelle im Sch lag.
Die Erntemengenermittlung stellt si
cher, daß d ie für die Z u ckerfabrik not
wendige R ü benmenge gerodet wird und zur Abholu ng bereit liegt. M it d ieser Infor
mation läßt sich auch d ie A bfuh r genauer kalkuliere n und ermöglicht so der Zucker
fabrik ein Verarbeitungskonzept, das ähn
lich den just-in-time-Strategien der Indu
strie mit geringsten Lagerka pazitäten a us
kommt.
H ierzu muß jedoch der h ier vorgestellte Ansatz weiter entwickelt werden. Neben der Verbesserung der Sensorik für die Erntemengenermittlung sind kostengün
stige universelle Datena ufzeichnungs
geräte auf Basis des standardisierten Landwirtschaftlichen B US-Systems not
wend ig. Entscheidend für d ie Umsetzung sind jedoch Modelle fü r den reibu ngslo
sen Daten- und l nformationsfluß. Diese m üssen in einem übergeordneten Flot
tenmanagementsystem Entscheid ungs
vorschläge fü r eine opti m ierte Einsatzpla
nung unterbreiten .
Schl üsselwörter
Zuckerrüben, Datenerfassung, Arbeits
zeiterfassung, Arbeitszeitana lyse, Ortung, Maschineneinsatz, R ü benroder, Ertrags
erm ittlung
Keywords
Sugar beets, data acq u isition , working ti
me acqu isition , working time analysis, po
sition detection, machine use, sugar beet harvester, yield measurement
Abtuhrlogistik tronsparlotlon loglstlcs
Bild 3: Logistik für das Flottenmanagement beim Zuckerrübenanbau Fig. 3: Logistics for fleet management in sugar beet production
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