Innowacje techniczne na wystawie Agritechnica 2011

Większe, szybsze, szersze, to atrybuty, które nadal charakteryzują liczne nowości w dziedzinie techniki rolniczej, jednakże będą one coraz częściej wypierane przez nabierające coraz większego znaczenia i zasięgu nowości w sferze elektroniki i sensoryki. To one decydują dzisiaj głównie o poziomie innowacyjności maszyn i systemów, innowacyjności, której celem jest kształtowanie procesów pracy tak, aby były one jeszcze bardziej wydajne, precyzyjne i oszczędne w kosztach, przy obniżonej ilości zanieczyszczeń. Rozwój ten, określany pojęciem „Precision Farming“, poszerza integrowanie różnych publicznych i zakładowych źródeł informacji ze zautomatyzowanymi systemami wspomagania decyzji, mające na celu nie tylko optymalizację poszczególnych procesów, ale też możliwość wprowadzania nowych strategii kierowania zarówno zasobami jak i przedsiębiorstwami. Ten rozwój, polegający na łączeniu w jednolitą strategię pojedynczych elementów „Precision Farming“, określa się pojęciem „Smart Farming“. Zostanie on w imponujący sposób przedstawiony na wystawie Agritechnica 2011 w ramach imprezy „Agritechnica-Specials“. Trendowi w kierunku automatyzacji procesów w produkcji roślin towarzyszy rozwój inteligentnego oprogramowania, będącego w stanie sprostać rosnącym wymaganiom w dziedzinie dokumentacji, gwarancji jakości, identyfikowalności, logistyki oraz zarządzania taborem a także nadzoru maszyn, minimalizującego przestoje i koszty naprawy. Rozwój ten, w połączeniu z inteligentnym i prostym systemem zarządzania danymi, prowadzi do powstawania struktur sieciowych, obrazujących cały łańcuch procesowy poczynając od pola aż do konsumenta.

Traktory

Wiodący producenci traktorów prezentują nowe serie produkcyjne w różnych klasach mocy, wyposażone w oszczędne silniki diesla, spełniające wymagania w zakresie ograniczenia toksycznych składników spalin Stage IIIB (z zastosowaniem dodatków lub bez), z dużym wyborem przekładni, obejmującym obok bogatej oferty przekładni bezstopniowych o różnej mocy (IVT), łatwe w obsłudze specjalne przekładnie mechaniczne o najwyższym współczynniku sprawności.

Nowy dizajn kabin, komfortowe amortyzowane powietrzem fotele, amortyzacja kabin, udoskonalona funkcjonalność elementów sterowania oraz nowe koncepcje widoczności i obsługi zapewniają najwyższy komfort obsługi i jazdy.

Zobaczyć będzie też można nowe pokolenie zintegrowanych ładowarek czołowych, przerastających znacznie dotychczasowe rozwiązania pod względem precyzji i automatyzacji, w których zastosowanie nowej sensoryki umożliwia dodatkowe funkcje.

Tractor-Implement Management (narzędzie kieruje traktorem)

Na wystawie Agritechnica 2009 na przykładzie „inteligentnej“ przyczepy zbierającej przedstawiony został działający na bazie ISOBUS system „Tractor-Implement Automation“. Przy pomocy ultradźwiękowego sensora, który rejestruje kształt pokosu, oraz umieszczonego na rotorze tnącym sensora momentu obrotowego, regulowana jest szybkość jazdy traktora w zależności od grubości pokosu. Porównywalne rozwiązanie przedstawiono w roku 2009 również i na przykładzie prasy zwijającej, w której traktor po zapełnieniu komory prasowania automatycznie zatrzymuje się, inicjując następny zautomatyzowany etap procesu. Ten kierunek rozwoju znajduje kontynuację również i na wystawie Agritechnica 2011, na przykład w dziedzinie produkcji ziemniaków, poczynając od sadzenia aż do ich zbioru. Włączając systemy ISOBUS oraz dalsze funkcje zrealizowano tu jednostkę funkcyjną, która automatyzuje poszczególne procesy pracy w sadzarkach i maszynach do zbioru płodów ziemnych, na przykład poprzez regulację podnośnika, wału przekaźnikowego, szybkości jazdy i pracy narzędzi dodatkowych oraz kierowanie jazdą i zarządzaniem na uwrociach. Oprócz sterowania ma też miejsce dokumentacja parametrów. Do najważniejszych zalet należą tu wyraźny wzrost mocy i wydajności oraz odciążenie operatora. Zaprezentowane zostanie również odpowiednie rozwiązanie dla wydatku gnojowicy, w którym cysterna poprzez system ISOBUS może sterować liczbą obrotów wału przekaźnikowego. W zależności od aktualnych parametrów przyrząd ten może wybierać odpowiednią normowaną liczbę obrotów wału przekaźnikowego, w razie potrzeby automatycznie ją dostosować a także włączać i wyłączać wał przekaźnikowy.

Elektryfikacja narzędzi traktorowych

Oczekiwany przyrost elektrycznych napędów narzędzi wymaga odpowiednich złączy do przekazywania dużych mocy napędowych pomiędzy traktorem i narzędziem. Producenci traktorów i narzędzi dostrzegają tę potrzebę i mimo wzajemnej konkurencji uznali za swoje wspólne zadanie opracowanie z korzyścią dla wszystkich (branży maszyn rolniczych i jej klientów) standaryzowanego złącza (wysokonapięciowego połączenia służącego elektryfikacji traktora/narzędzia). Innowacja polega tu głównie na po raz pierwszy praktykowanej wspólnej pracy wynalazczej, podążającej za obejmującym cały przemysł trendem w kierunku elektrycznego napędu narzędzi o wyższym zapotrzebowaniu na moc, który pojawił się w roku 2007 (Agritechnica), a w roku 2009 (Agritechnica) wyraźnie uwidocznił tkwiący w nim potencjał. Współpraca pomiędzy producentami ciągników i producentami narzędzi zawieszanych umożliwia sprawną realizację wyników pracy wynalazczej w postaci międzynarodowego standardu. Jest on warunkiem powstania złącza, umożliwiającego przekazywanie dużych mocy elektrycznych (do 150 KW) i zapewniającego wzajemną kompatybilność traktorów i produktów wytwórców narzędzi niezależnie od ich marki, tak jak ma to miejsce w przypadku pozostałych złączy (mechanicznych, hydraulicznych czy też ISOBUS). Dopiero na tej solidnej bazie poszczególne przedsiębiorstwa będą mogły koncentrować się na opracowywaniu indywidualnych i zróżnicowanych produktów z optymalnymi korzyściami dla klientów. Ten przełomowy rozwój stanie się impulsem do działania dla wszystkich innych producentów. I tak na wystawie Agritechnica należy oczekiwać różnorodnych produktów, w których znajdziemy różne kombinacje wymienionych aktualnych trendów (ISOBUS, TIM i „High Voltage“). Między innymi zaprezentowany zostanie traktor z czterokołowym układem kierowniczym i indywidualnym napędem elektrycznym kół oraz ich hydropneumatycznym zawieszeniem, wyposażony w dwa złącza elektryczne do zasilania narzędzi zawieszanych.

Systemy jazdy automatycznej

Traktory coraz częściej wyposażane są w systemy jazdy automatycznej. Traktor taki musi posiadać określający pozycję odbiornik DGPS, wyświetlacz do wyświetlania i wprowadzania danych oraz odpowiednią elektronikę do przetwarzania danych pozycyjnych w ruchy kierujące pojazdem. Większość będących na rynku systemów, nawet do prostego wspomagania jazdy równoległej, funkcjonuje tylko pod warunkiem, że wszystkie jego elementy, a więc przyrząd pomiarowy, wyświetlacz i sterownik, pochodzą od tego samego producenta. Należy jednak oczekiwać coraz szerszej oferty kompatybilnych z ISOBUS systemów jazdy automatycznej, działających z terminalami ISOBUS dowolnego producenta.

Systemy jazdy automatycznej z funkcją zarządzania na uwrociach (zautomatyzowane manewry zawracania i zmiany biegu) umożliwiają już dzisiaj kierowanie traktorem bez manualnej ingerencji człowieka. Następnym oczekiwanym etapem rozwoju byłaby całkowita rezygnacja z operatora. Odpowiednie opracowania pojazdów autonomicznych nie są nowe i ich koncepcje były badane i prezentowane już przed laty. Również tak zwany „elektroniczny dyszel“, stanowiący system dwóch traktorów - jednego, jadącego przodem i kierowanego przez operatora, i podążającego za nim w pewnym odstępie drugiego traktora bez operatora - znany jest dotychczas tylko w postaci projektu. Komercyjne wykorzystanie spełzało dotychczas na niczym między innymi z powodu ryzyka związanego z odpowiedzialnością cywilną za produkt. Na wystawie Agritechnica 2011 po raz pierwszy przedstawione zostanie dojrzałe pod względem wymogów rynku rozwiązanie. W systemie tym dwa traktory, wyposażone w wysoce precyzyjny system prowadzenia w ścieżkach przejazdowych, połączone są ze sobą wirtualnie. Pierwszy manualnie prowadzony traktor komunikuje drogą radiową z podążającym za nim w odpowiedniej odległości traktorem bez operatora, który - wyposażony w analogiczne narzędzie – albo jedzie jego śladem albo wytyczoną dla niego trasą. Nadzór nad funkcjami obydwu maszyn jest zadaniem operatora pierwszego ciągnika. Wynikające z tego korzyści są oczywiste.

Technika siewu

Siewniki do siewu w mulcz od lat dominują obraz techniki do wysiewu zbóż. Celem doskonalenia pracy redlicy przy umieszczaniu nasion w glebie jest zapewnienie wystarczającego kontaktu z glebą w celu zagwarantowania pewnego kiełkowania. Ważne jest przy tym zachowanie stałej głębokości, nawet przy zmiennych warunkach siewu. Opracowanie automatycznej regulacji nacisku redlicy przyniesie istotny postęp w tej dziedzinie. Przy pomocy sensora umieszczonego na rolce prowadzenia głębokościowego rejestrowane są zmiany nacisku redlicy i kompensowane przez automatyczny system regulacji nacisku.

Rosnąca popularność napędów elektrycznych do dozowania materiału siewnego, sensorów do kontroli jego przepływu i rejestrowania ilości ziaren, a także sterowanej przez GPS elektronicznej regulacji umieszczenia w glebie charakteryzuje główny kierunek rozwoju w technice siewu. Obok tego nadal trwa trend w kierunku dużych szerokości roboczych i większych zbiorników na ziarno i nawóz.

Godnym uwagi jest też trend w kierunku wyższego tempa pracy przy siewie punktowym. Po zaprezentowaniu po raz pierwszy przed czterema laty maszyny do takiego siewu, również i na wystawie Agritechnica 2011 przedstawione zostaną maszyny do siewu punktowego z udoskonaloną techniką rozdzielania nasion, osiągające prędkości robocze od 10 do 12 km/h, które przy sprzyjających warunkach zapewniają dużą dokładność pracy nawet i przy prędkości 15 km/h. Osiągany dzięki temu znaczny wzrost wydajności powierzchniowej przy porównywalnej jakości siewu przyczyni się do rozpowszechnienia siewu punktowego w praktyce, zwłaszcza, że należy się spodziewać, iż w bliskiej przyszłości technika ta będzie też stosowana do siewu zbóż i rzepaku.

Technika nawożenia i ochrony roślin

Sterowane przy pomocy GPS automatyczne włączanie i wyłączanie oprysku na uwrociach oraz wyłączanie części szerokości roboczych stosowane już szeroko w technice ochrony roślin spotykamy też coraz częściej w technice nawożenia, w celu osiągnięcia precyzyjnego i równomiernego rozprowadzenia nawozu także i w rejonach nakładek. Wiodący producenci rozsiewaczy nawozów mineralnych oferują udoskonalone systemy uwzględniające rodzaj nawozu, jego dozowanie i trójwymiarowe tarcze rozsiewające na bazie obliczeń i symulacji. Rozwiązania techniczne w tego rodzaju maszynach polegają, w zależności od producenta, na automatycznym otwieraniu i zamykania zasuwy dozującej, zmianie punktów dozowania w trybie on-line albo stosowaniu zintegrowanych z tarczą regulowanych automatycznie systemów rozsiewu granicznego z odpowiednim oprogramowaniem. Na wystawie zobaczyć będzie można rozsiewacz odśrodkowy wyposażony w stację meteorologiczną, dokonującą pomiaru siły i kierunku wiatru w okolicy tarcz rozsiewających, w celu zredukowania ujemnego wpływu wiatru na jakość pracy. W celu skompensowania niekorzystnych skutków działania wiatru przy pomocy mechanizmu nastawczego z odpowiednim oprogramowaniem można zmieniać ilość obrotów tarczy i punkty dozowania nawozu z uwzględnieniem jego rodzaju.

Odpowiednio do ustawowych dyrektyw w sprawie zrównoważonej ochrony roślin aktualny stan techniki osiągnął wysoki poziom w dziedzinie aplikacji stosowanych środków. Obok redukujących znoszenie rozpylaczy eżektorowych i służących dokumentacji systemów banków danych istnieje jeszcze cały szereg elektronicznie sterowanych funkcji, jak na przykład automatyczne wyłączanie części szerokości roboczych, zarządzanie na uwrociach, automatyczna regulacja odstępów oraz automatyczne systemy do pracy na stokach. We wszystkich wymienionych tematach należy oczekiwać licznych udoskonaleń, poczynając od sensorowej kontroli przepływu dla pojedynczych dysz, poprzez oprogramowanie terminali sterujących napełnianiem zbiornika w polu i zarządzających resztkami cieczy roboczej w zbiorniku aż do zdalnie sterowanego z kabiny operatora płukania belki opryskiwacza. Trend w kierunku powiększania szerokości roboczej (do 51 m) i wielkości zbiornika (do 14000 l) a także wyższych prędkości roboczych trwa nadal, powiększa się również oferta maszyn samobieżnych.

Technika zbioru zbóż

Zmienne warunki pogodowe w czasie zbioru zbóż, krótsze okresy żniw oraz coraz trudniejsze warunki zbioru wymagają stosowania wydajnych i niezawodnych kombajnów zbożowych. Wymagania w odniesieniu jakości przy zbiorze zbóż nadal rosną. Ziarno pokruszone jest niepożądane a czystość zmłóconego zboża stanowi ważne kryterium jakości. Szczególnie ważne jest prawidłowe ustawienie kombajnu zbożowego: Elektroniczna regulacja oraz systemy informacyjne i sterownicze z udziałem GPS pomagają operatorowi w osiąganiu optymalnych wyników. Wykorzystanie sensorów i elektroniki w celu informowania operatora weszło do powszechnego użytku podobnie jak stosowanie systemów jazdy automatycznej oraz pomiary wydajności zbieranego zboża w celu sporządzania map plonowania. Nadzorujące pracę kombajnów systemy telematyczne nabierają coraz większego znaczenia w zarządzaniu taborem. Prezentowany na tegorocznej wystawie Agritechnica interaktywny system, pełniący rolę elektronicznego asystenta operatora, umożliwia po raz pierwszy optymalizację wszelkich ustawień kombajnu i stwarza nowy trend w dziedzinie wzrostu wydajności dużych kombajnów.

Rosnąca pojemność zbiorników na ziarno oraz wzrost ciężaru maszyn sprzyjają trendowi w kierunku stosowania przyjaznych dla gleby podwozi gąsienicowych, zapewniających jednocześnie wysoką trakcję i stabilność jazdy.

Różni producenci oferują zmodyfikowane serie kombajnów zbożowych z udoskonaleniami mechanizmów tnących, zespołów omłotowych i zarządzania słomą. W ramach Agritechniki 2011 zaprezentowane zostanie innowacyjne rozwiązanie służące komunikacji i koordynacji między kombajnami zbożowymi i traktorami przy zwózce zboża. Optymalizacji ulegnie przy tym logistyka zbioru w polu drogą wymiany informacji (np. pozycja, stopień zapełnienia zbiornika ziarna), co w połączeniu z synchronizacją pojazdów biorących udział w procesie poprawi wykorzystanie mocy produkcyjnej kombajnu i pojazdów transportowych.

Technika zbioru roślin pastewnych

Rozwój zmierzający do usprawnienia zbioru roślin pastewnych charakteryzował się w latach ubiegłych wzrostem szerokości roboczej przyrządów tnących i zgrabiarek, stosowaniem wyższej mocy silnika w sieczkarniach polowych, wzrostem pojemności i dopuszczalnego ciężaru przyczep zbierających oraz opartym na technologii ISOBUS sterowaniem traktor-narzędzie dla przyczep zbierających i pras. Lepszemu dostosowaniu do powierzchni terenu służy przedstawione na wystawie hydropneumatyczne odciążenie zespołów tnących o bardzo dużych szerokościach roboczych i wysokich ciężarach ze wspomaganą komputerowo automatyczną regulacją nacisku w systemie czasu rzeczywistego, gwarantujące zachowanie równomiernego nacisku tych zespołów również i na bardzo falistych terenach i przy bardzo zmiennej prędkości jazdy. Zobaczyć będzie też można działające na bazie GPS automatyczne systemy sterowania poszczególnymi sekcjami szerokości roboczej zespołów tnących i zgrabiarek. W zależności od zdefiniowanych wcześniej konturów pola i pozycji geograficznej maszyny, włączane bądź wyłączane są sekcje zespołów tnących względnie poszczególne karuzele zgrabiarek. Odciążenie operatora i wyższa wydajność powierzchniowa należą tu do najważniejszych zalet.

W sieczkarkach polowych wytwórcy prezentują znaczne udoskonalenia w dziedzinie sensoryki NIRS (spektroskopia bliskiej podczerwieni), której dotychczas używano tylko do oznaczania zawartości masy suchej. Nowa technika umożliwia określanie zawartości takich składników jak proteiny, skrobia i cukier. Obok optymalizacji zarządzania paszami i obiektywizacji rozliczeń jakości kiszonki dla wszystkich uczestników produkcji biogazu, technologia ta - stosowana zarówno mobilnie jak i stacjonarnie - pozwala na sporządzanie szczegółowej dokumentacji całego procesu. Dla kosiarek polowych opracowane zostały systemy automatycznej regulacji silnika w zależności od zmiennych warunków zbioru, sprawiające, że pracują one przy stale optymalnej pod względem zużycia i wydajności ilości obrotów, co prowadzi do znacznego obniżenia zużycia paliwa. Obserwuje się też innowacje w dziedzinie pras. Zaprezentowana zostanie na przykład zupełnie nowa prasa zwijająca z systemem szybkiego wyrzutu; wyrzut beli trwa w niej krócej niż 5 sekund. W porównaniu z obecnie stosowaną techniką odpada tu czasochłonny proces otwierania i zamykania tylnej klapy, która w nowej prasie zastąpiona została lekką kurtyną. W celu wyładunku beli ściany boczne komory prasowania przesuwają się o 5 cm na zewnątrz, uwalniając w ten sposób belę. W połączeniu ze zoptymalizowanym wciąganiem zbieranego materiału prowadzi to do znacznego wzrostu wydajności. Dodatkowa automatyzacją traktor-narzędzie (TIA) pozwala na zautomatyzowanie całego procesu. W produkcji wysokiej jakości sianokiszonki w ostatnich latach nabrały znaczenia prasy zwijające z wbudowaną owijarką. Przy dzisiejszym stanie techniki w celu związania balotu i przemieszczenia go na stół owijarki ciągnik musi przerwać jazdę i zatrzymać dopływ materiału. Na wystawie Agritechnica 2011 przedstawiona zostanie w pełni zautomatyzowana i pracująca bez przerw prasa zwijająca ze zintegrowaną owijarką. System ten jest możliwy tylko w kombinacji z „Tractor-Implement-Management“ (TIM), który zapewnia automatyczne dostosowanie prędkości jazdy ciągnika do natężenia przepływu. Taka praca non-stop powoduje wzrost wydajności maszyny sięgający 50 procent przy maksymalnej gęstości prasowania.

Elektronika i oprogramowanie w rolnictwie

W technice rolniczej praktycznie nie spotyka się już nowych technologii bez elektronicznych funkcji sterowania i regulacji oraz odpowiedniego oprogramowania. Przedstawione dotychczas nowości z różnych dziedzin pokazują wyraźnie, że ilość i kompleksowość systemów elektronicznych w maszynach rolniczych znacząco wzrosła, poczynając od automatycznego kierowania jazdą przy pomocy GPS i wyłączania części szerokości roboczej poprzez zarządzanie taborem, telemetrię maszyn i automatyczną dokumentację aż do zarządzania typu Tractor-Implement-Management (TIM). Wiele nowinek technicznych stanowi indywidualne rozwiązaniem określonego producenta, jednak zarysowuje się wyraźny trend w kierunku możliwości stosowania dowolnych systemów ISOBUS. I tak oferowane są samobieżne maszyny do zbiorów, wyposażone w urządzenia do implementacji systemów jazdy automatycznej na bazie ISOBUS dowolnego producenta i rodzaju (np. GPS albo laser).

Nowsze systemy RTK umożliwiają bardzo wysoką dokładność systemów jazdy automatycznej. Jeden z takich prezentowanych na wystawie Agritechnica 2011 systemów łączy w jedną sieć poszczególne stacje bazowe RTK i umożliwia rolnikom, kółkom maszynowym, przedsiębiorcom oferującym usługi dla rolnictwa i handlowcom tworzenie własnej niskonakładowej sieci RTK.

Oferowane są specjalne rozwiązania oprogramowania służące do optymalizacji procesów pracy w polu, umożliwiające dokumentowanie danych roboczych, przyporządkowywanie ich do odpowiedniego poletka i na przykład równoczesne wpisywanie do karty poletka. Przedstawione zostaną również nowe opracowania do automatycznego obliczania ilości zebranych plonów, umożliwiające dokładną i kompletną dokumentację i poprawne rozliczenia, aż do opartego na standardzie ISOBUS znacznie zautomatyzowanego procesu zbioru, począwszy od zlecenia i skończywszy na w pełni udokumentowanych belach z oznakowaniem RFID. Przekazywanie danych z ciągnika i narzędzia wpływa na poprawę zdalnej diagnostyki i ułatwia kontrolę wydajności obydwu maszyn. Ten nowego rodzaju system zdalnej diagnozy umożliwia niezależną od producenta analizę, ocenę, optymalizację ustawień i dokumentację w czasie rzeczywistym. Udoskonalone systemy nawigacji taboru i zarządzania logistycznego uzupełniają szeroką ofertę oprogramowania służącego optymalizacji procesów.