Für den niederländischen Gewächshausbesitzer Frank van Kleef ist es keine Überraschung, dass ein KI-gesteuertes Gewächshaus den niederländischen Benchmark-Grower übertrifft. Immerhin gibt es einen Grund, warum er sein eigenes Gewächshausunternehmen verlassen hat, um sich dem britisch-niederländischen Unternehmen Optimal anzuschließen, das Pionierarbeit im KI-gesteuerten Gewächshausanbau leistet. In ihrem kommerziellen Gewächshaus in Westdorpe erzielt das System von Optimal bereits höhere Erträge und höhere Brixwerte, während es gleichzeitig Energie spart und die CO2-Emissionen reduziert. "Der Computer ist immer konsequent in seinen Entscheidungen", erklärt van Kleef.
Frank van Kleef & Dave Hunter
"Es gibt nicht genügend qualifizierte Landwirte, um die Gewächshäuser, die weltweit gebaut werden, zu bedienen", sagt Dave Hunter, Gründer und CEO von Optimal. "Dieses Problem muss angegangen werden, wenn die Gewächshausindustrie expandieren soll. Alle Gewächshäuser auf der ganzen Welt benötigen betriebliche Kenntnisse, konsistente Ergebnisse und eine effiziente Methode zum Betrieb ihrer Anlagen. Wenn dies in großem Maßstab möglich ist, werden Gewächshäuser weltweit florieren und angesichts des Klimawandels für die Ernährungssicherheit der Menschheit von entscheidender Bedeutung sein."
Nutzung des Fachwissens der Erzeuger
Um ein tieferes Verständnis der Branche und ihrer Herausforderungen zu erlangen, schloss sich Hunter mit van Kleef zusammen. Van Kleef war einer der Eigentümer von Royal Pride, einem der führenden Gewächshausunternehmen der Welt, das auf 70 Hektar Tomaten und Gurken anbaut. Heute konzentriert er sich ganz auf die Entwicklung des Optimal-Systems und arbeitet aktiv im Demonstrationsgewächshaus von Westdorpe mit. Van Kleefs Rolle ist nicht die eines traditionellen Erzeugers, sondern eher die eines Kontrolleurs, der die Prozesse beurteilt und die Ergebnisse in Bezug auf Quantität und Qualität bewertet. Er tut dies mit großer Sorgfalt, denn die Produkte des Gewächshauses werden über sein soziales Unternehmen Boeregoed verkauft.
Prädiktives Kontrollsystem
Durch die Kombination von van Kleefs Wissen mit KI entwickelte das Optimal-Team zunächst ein prädiktives Kontrollsystem. Ein digitaler Zwilling des Gewächshauses wird kontinuierlich mit Echtzeitinformationen und Wettervorhersagen aktualisiert. Mithilfe fortschrittlicher Optimierungssoftware werden die Eingaben in das Gewächshaus jede Minute neu geplant, beispielsweise die Temperaturen der Heizungsrohre und die Positionen der Lüftungsöffnungen. Optimal wendet diese Eingaben dann über eine Schnittstelle mit dem Prozesscomputer auf das Gewächshaus an. Hunter erklärt: "Wir können die Folgen von Entscheidungen vorhersagen, bevor sie überhaupt getroffen werden, und die Auswirkungen von Wetterveränderungen in einer Weise vorhersehen, wie es kein menschlicher Erzeuger tun kann."
Das prädiktive Steuersystem von Optimal nutzt einen digitalen Zwilling, um die Zufuhr zum Gewächshaus jede Minute zu optimieren.
Van Kleef erklärt, dass der größte Vorteil nicht nur in der Optimierung der Gewächshausumgebung liegt, sondern auch in der Vermeidung von Fehlern. "Wenn man einem Erzeuger zehnmal die gleiche Situation vorlegt, wird er siebenmal auf die gleiche Weise handeln und dreimal anders. Das ist die menschliche Natur. Bei einem Computer ist das nicht der Fall. Er trifft immer die beste Entscheidung." Hunter fügt hinzu, dass das System niemals schläft. "Es wird nie zu viel oder zu wenig bewässert, und man muss das Klima nicht anpassen, weil es bereits im Voraus gut gesteuert wurde. Man muss auf keine erhöhte Verdunstung reagieren, weil das System dies bereits berücksichtigt hat. Die Folge ist eine insgesamt bessere Pflanzengesundheit, eine widerstandsfähigere Ernte und damit eine bessere Qualität und ein höherer Ertrag."
Software und operatives Wissen
Zum Betrieb eines Gewächshauses gehört jedoch mehr als nur ein Steuerungssystem, selbst dann, wenn es sich um ein außergewöhnliches System handelt. Hunter erklärt: "Was wir unseren Kunden anbieten, ist das Betreiben ihrer Gewächshäuser in ihrem Sinne, um eine optimale Effizienz und Zuverlässigkeit zu gewährleisten, Saison für Saison."
Um dies zu erreichen, werden alle Aufgaben innerhalb und außerhalb der Anlage in softwarebasierten Standardarbeitsanweisungen dokumentiert. Die Gewächshausmitarbeiter und -betreiber werden darin geschult, diese Verfahren zu befolgen, und eine Smartphone-App führt sie durch ihren Arbeitstag, indem sie Anweisungen darüber gibt, welche Aufgaben ausgeführt werden müssen, wie sie auszuführen sind und was bei Unregelmäßigkeiten zu tun ist.
Sam Baker, Operational Excellence Lead bei Optimal, zeigt mit dem PC ein Beispiel für eine Standardarbeitsanweisung
Arbeitspläne
Das System erstellt zudem Arbeitspläne, die Aufschluss über den Arbeitsbedarf und die Leistung der Mitarbeiter geben. Tägliche und wöchentliche Feedback-Sitzungen werden durchgeführt, um die Leistung des Teams zu bewerten. Hunter erklärt: "Der Arbeitsaufwand ist ein kritischer Faktor im Gewächshausbetrieb, der erhebliche Auswirkungen auf den Anbau hat. Wenn wir sie standardisieren, können wir optimale und vorhersehbare Ergebnisse erzielen."
Dave Hunter, CEO und Gründer, bei der Verwendung der Smartphone-App zur Erfassung von Daten über die Kultur
Optimale Leistung und Einsatz in der realen Welt
Was sind nun die Ergebnisse dieses umfassenden Systems? In ihrem Demonstrationsgewächshaus hat das Team beeindruckende Ergebnisse erzielt, darunter einen um 13 Prozent höheren Ertrag, einen um 14 Prozent höheren Brix-Wert und Energieeinsparungen von 27 Prozent sowie eine 20-prozentige Verringerung der CO2-Emissionen im Vergleich zu einem niederländischen Referenzgewächshaus.
Das Optimal-Team hat darüber hinaus verschiedene Experimente mit zehn verschiedenen Tomaten- und Gurkensorten durchgeführt. "Wir führen hier selbst Experimente durch und nutzen diese Daten, um unsere Leistung kontinuierlich zu verbessern", erklärt Hunter. "In den letzten fünf Monaten haben wir ein Experiment mit niedrigem Energieverbrauch durchgeführt, um die Leistung in Umgebungen mit hohen Energiekosten zu optimieren, wie sie in den letzten zwei Jahren in Europa herrschten."
Ein Korb mit den leckeren Gurken und speziellen Tomatensorten von Optimal
Einsatz in der realen Welt und zukünftige Expansion
Derzeit laufen Gespräche mit führenden Gewächshausbesitzern in den Vereinigten Staaten, im Vereinigten Königreich und an anderen Standorten. Hunter merkt an, dass sich das System leicht an unterschiedliche klimatische Bedingungen anpassen lässt und dass es keine technischen Mindestanforderungen oder spezielle Gewächshausanforderungen gibt, um loszulegen. Hunter erklärt: "Wir können in jedem Gewächshaus arbeiten: Wir installieren zusätzliche Sensoren und verbinden sie mit Cloud-Servern und sind innerhalb weniger Tage einsatzbereit." Das Team prüft auch die Ausweitung auf Erdbeeren, Paprika und Blattgemüse.
Auf die Frage, worauf er am meisten stolz ist, betont Hunter, dass der Erfolg von Optimal in der Synergie zwischen Menschen und Maschinen liegt. Im Grunde ein komplexes, aber lohnendes Unterfangen. "Unsere Ingenieure haben verstanden, dass KI und prädiktive Steuerungsmodelle zu besseren Ergebnissen im Gewächshaus führen würden: Sie betrachten ein Gewächshaus als ein System, das durch Simulationen und Optimierung gesteuert werden kann. Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, die Menschen, das System und die Hardware so aufeinander abzustimmen, dass sie zusammenarbeiten. Hier haben van Kleef und die anderen erfahrenen Bediener im Team von Optimal einen enormen Mehrwert geschaffen."
Weitere Informationen:
Optimal
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www.optimal.ag