CTF-Planung auf 133 Paddocks in Australien skalieren

Hintergrund

Launch Pad, developed by Verge Ag, is a web-based precision agriculture platform that turns a grower's existing machinery and guidance systems into supervised autonomy. It generates custom GPS-compatible routes based on paddock boundaries, equipment specifications, and operational goals, planning the most effective way for equipment to move across a field. This reduces costly in-cab decisions and improves overall productivity while cutting fuel use, working time, and environmental impact. When combined with autosteer and high-accuracy guidance, operators focus on monitoring rather than steering.

Eine weitere Anwendung von Verge Launch Pad ist das Erstellen und Nutzen gemeinsamer Leitlinien für CTF (kontrollierter Fahrspurverkehr). CTF ist ein System, das permanente Fahrspuren einbezieht, die von Maschinen über alle Arbeitsgänge hinweg (wo möglich) während der gesamten Saison genutzt werden. In CTF-Systemen wird eine Master-Leitlinie als Ausgangspunkt im Paddock festgelegt, und alle nachfolgenden Arbeitsgänge basieren auf dieser Linie. Durch das Abstimmen von Arbeitsbreite und Spurabstand aller Anbaumaschinen wird die Bodenverdichtung auf festgelegte Fahrspuren (auch als Fahrgassen bezeichnet) innerhalb des Paddocks begrenzt.

Beim Anlegen neuer Leitlinien für CTF müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass künftige Arbeitsgänge zeiteffizient sind, mit reduzierter Überlappung oder verpassten Bereichen, der geringsten Anzahl an Spuren und Wendungen sowie minimalen negativen Auswirkungen auf die Bodengesundheit wie Erosionsrisiko und Verdichtung. Kleine Ineffizienzen im Entwurf können sich im Laufe der Zeit summieren und zu erheblichen Verlusten an Zeit und Rentabilität führen. Deshalb kann das Planen und Vergleichen von Optionen für jeden einzelnen Paddock nicht nur schwierig, sondern auch zeitaufwendig sein, besonders ohne Unterstützung durch Programme wie Launch Pad, das diesen Prozess vereinfacht, indem es gemeinsame Leitlinien generiert und verwaltet und Layouts auf Effizienz und Nachhaltigkeit hin optimiert.

Überblick zur Fallstudie

Die Herausforderung

Für Ben, den Betriebsleiter von Strathaven, der mehrere Mitarbeiter führt und Arbeitsgänge über wechselnde Umgebungen hinweg plant, hat es oberste Priorität, die Effizienz zu steigern und die Wege über etablierte wie neu erworbene Paddocks hinweg zu standardisieren.

Nach der Verdopplung der Landbasis des Betriebs wurden mehrere Herausforderungen bei der Integration neuer Paddocks erkannt:

• Für neu erworbene Paddocks mussten gemeinsame Leitlinien für CTF erstellt werden
• Neue Paddocks waren kleiner und hatten im Vergleich zu den bestehenden Paddocks näher an Gnowangerup oft komplexere Layouts/Formen
• Die Gestaltung effizienter Leitlinien erforderte die Berücksichtigung mehrerer Maschinentypen und Maschinenbreiten sowie die Verteilung auf zwei Lenksysteme (Fendt und Trimble) für den Einsatz über unterschiedliche Arbeitsgänge und Mitarbeiterhintergründe hinweg
• Die Planung der Tiefenlockerung über bestehende und neue Paddocks hinweg erfordert einen 15-Grad-Versatz zu den Leitlinien, was die Master-CTF-Leitlinien nach der Lockerung zudem schwer erkennbar macht

Für Strathaven Farms war die CTF-Planung mit Launch Pad 2025 besonders wichtig. Die Software vereinfachte die Integration der neuen Paddocks ohne vorhandene Leitlinien in ihr bestehendes CTF-System und ihre Maschinenkonfigurationen und minderte potenzielle Ineffizienzen wie verschwendeten Kraftstoff, Zeitverlust und inkonsistente Arbeitsgänge. Diese Probleme hätten sich über künftige Saisons summieren können. Mit mehreren Mitarbeitern (einige im ersten Jahr ihrer Maschinennutzung) war es besonders wichtig, eine klare und effiziente Routenplanung bereitzustellen.

Für die neuen Paddocks erstellte die intelligente Routenplanung von Launch Pad optimierte Leitlinien für jeden Paddock auf Basis von:

• Der geringsten Anzahl an erforderlichen Spuren
• Der höchsten Anzahl an Spurüberlappungen zwischen den Arbeitsgängen
• Der geringsten zurückgelegten Distanz über die verschiedenen Maschinentypen und Tätigkeiten hinweg

Die Tiefenlockerung verkomplizierte die Arbeitsgänge zusätzlich, da der 15-Grad-Versatz zu den Leitlinien es historisch erschwerte, frühere Wege visuell zu verfolgen. Launch Pad vereinfachte diesen Prozess, indem es die erforderliche Winkeländerung in den Plan einbezog und gleichzeitig sicherstellte, dass die Fahrer auf dem angepassten Weg effizient bleiben konnten.

Prozesse und Funktionen von Launch Pad

Ben empfand den Prozess der Erstellung neuer Pläne in Launch Pad als recht unkompliziert, ohne nennenswerte Schwierigkeiten beim Übertragen von seinem Laptop auf die Lenksysteme der verschiedenen Maschinen.

Funktion „Plan From"

Die Funktion „Plan From" in Launch Pad war für Ben nützlich, wenn er verschiedene Maschinentypen und -breiten über bestehende und neue Paddocks hinweg verglich. Indem er von einem Arbeitsplan ausging (z. B. der Aussaat), konnte er die vorhandenen Fahrtrichtungen und Startpunkte nutzen, um einen zweiten Tätigkeitsplan zu entwerfen, etwa eine Spritzanwendung. Diese Funktion ermöglichte es Ben, einen Saisonplan (einen Plan für jeden Arbeitsgang während der Saison) zu erstellen, der darauf abzielte, die Anzahl gemeinsam genutzter Spuren über vier Maschinenbreiten hinweg zu maximieren und so die befahrene Fläche zu minimieren, während er gleichzeitig messbare Erkenntnisse für jede Routenoption lieferte, wie etwa Arbeitszeit oder Anzahl der Wendungen.

Diese Funktion „Plan From" war auch beim Planen von Änderungen der Leitlinienwinkel nützlich, etwa der Tiefenlockerung bei 15 Grad.

Kantenausrichtung neuer Leitlinien

Beim Entwerfen der Paddock-Pläne für die neuen Paddocks ohne vorhandene Leitlinien wählte Ben oft die Option „Kantenausrichtung", um bei den meisten Paddocks der längsten geraden Kante zu folgen. Dies geschah, um Kohärenz über die Paddock-Pläne hinweg zu schaffen und erneut Ineffizienzen zu reduzieren sowie möglichst viele der gleichen CTF-Linien über die Arbeitsgänge hinweg gemeinsam zu nutzen. Die Kantenausrichtung war der richtige Ansatz für das System, lieferte durchgehend die höchsten Effizienzkennzahlen und half bei der Standardisierung der Routen. Dieser Ansatz wurde Paddock für Paddock für jedes neue Feld angewendet.

Bei manchen Paddocks identifizierte das Programm eine „längste Kante", doch die Vegetation am Vorgewende machte gerade Linien unmöglich. In diesen Fällen konnte Launch Pad eine effizientere Route identifizieren, die oft der nächstlängsten ununterbrochenen geraden Kante des Paddocks folgte oder der Route mit der geringsten Anzahl an Spuren/Wendungen.

Analyse von Saisonplänen

Ben fand die Launch Pad Funktion „Analyze Path Plans" ebenfalls nützlich, um Effizienzkennzahlen über verschiedene Maschinenbreiten hinweg zu vergleichen. Ben konnte Kennzahlen innerhalb jedes Paddock-Plans vergleichen und zudem die überlagerten Routen über den Saisonplan hinweg sowie die Anzahl gemeinsam genutzter CTF-Spuren visuell erkennen. Dadurch konnten die effizientesten Kombinationen und AB-Linien-Fahrtrichtungen vor der Saison für alle Paddocks geplant werden.

Ben nutzte einen ähnlichen Ansatz, um die kompatibelsten und effizientesten AB-Linien in Paddocks ohne vorhandene CTF-Linien zu identifizieren.

In einigen Fällen identifizierte Launch Pad die kürzesten oder die schnellsten Routen, die komplexe Wendungen beinhalteten, welche nicht mit allen Maschinenbreiten kompatibel waren. Durch den Vergleich verschiedener Maschinen, Fahrtrichtungen und Routen im überlagerten Plan ließ sich die konsistenteste und zugleich effizienteste Route identifizieren und feinabstimmen.

Ergebnisse

Zu den Verbesserungen durch die Spurplanung in Bezug auf Effizienz, Konsistenz und Maschinenbetrieb gehörten:

• Weniger Zeitaufwand für die Planung neuer Paddock-Wege
• Einfache Integration neuer CTF-Linien
• Höhere Effizienz bei Maschinendistanz und Zeitaufwand über die Tätigkeiten hinweg
• Verbesserte Konsistenz und Kohärenz über die Paddock-Wege hinweg, trotz einer Vielfalt an Maschinen, Mitarbeitern, Paddock-Typen, Lenksystemen und Arbeitsgängen
• Schnelle Änderungen an Paddock-Plänen im laufenden Betrieb erhöhten Effizienz und Problemlösungsfähigkeit
• Maschinenoptimierung
• Optimierte AB-Linien
• Routenstandardisierung mithilfe der Methode der Kantenausrichtung
• Reduzierte Überlappung

Bei Betrachtung desselben Fallstudien-Paddocks „Roundabout" wurden neue Leitlinien festgelegt, indem die effizientesten Trajektorien und Fahrtrichtungen für Arbeitsgänge bewertet wurden, die typischerweise den größten Zeitaufwand erfordern, nämlich Aussaat und Ernte. Durch die Priorisierung dieser zeitaufwendigen Arbeitsgänge wurden die effizientesten und kohärentesten Routen ausgewählt.

In diesem Szenario identifizierte Launch Pad eine Fahrtrichtung von 57,9 Grad als effizienteste Option bei Aussaat und Ernte. Diese Fahrtrichtung erforderte die geringste Anzahl an Spuren und die kürzeste Zeit für die Arbeitsgänge.

Standard-Fahrtrichtung von 90 Grad

Optimierte Fahrtrichtung von 57,9 Grad

Quantifizierung der Überlappungskosten

Einige Vorteile, wie eine größere Planungseinfachheit, eine verbesserte operative Kompatibilität und ein höheres Vertrauen in die Arbeitsgänge, können als immateriell betrachtet werden. Bestimmte Effizienzgewinne lassen sich jedoch quantifizieren, etwa die Überlappungskosten.

Zur Bewertung der monetären Auswirkung der reduzierten Überlappung in den optimierten/schnellsten Paddock-Plänen gegenüber einem Plan mit konventioneller AB-Fahrtrichtung wurden durchschnittliche Benchmark-Daten von Growern der Albany Port Zone aus den vergangenen fünf Jahren auf zentrale Kostenparameter angewendet, darunter Kraftstoff und Öl, Dünger, Chemikalien und Löhne.

In diesem Szenario senkte Strathaven Farms die saisonalen Überlappungskosten um etwa $6 pro Hektar (was fast $600 über den einen Paddock entspricht), beim Vergleich konventioneller und optimierter CTF-Linien in einem der neuen Paddocks. Über mehrere Saisons fortgeschrieben zeigen diese Einsparungen, wie sich schrittweise Effizienzgewinne zu erheblichen Verbesserungen der gesamten operativen Rentabilität summieren können.

Herausforderungen

Zu den aufgetretenen Einschränkungen gehörten:

• Das Fehlen vorab gespeicherter Vorlagen für Fahrtrichtungen erforderte eine manuelle Eingabe über die Paddocks hinweg
• Jeder heruntergeladene Plan musste vor der USB-Übertragung manuell extrahiert werden
• Bestimmte Komponenten der Routenplanungs-Engine benötigten Verfeinerung, insbesondere die Logik der Wendeplanung

Diese Probleme verhinderten die Umsetzung nicht, stellen aber Möglichkeiten zur Produktverfeinerung dar.

Nächste Schritte

Strathaven Farms wird Launch Pad weiterhin nutzen, während der Betrieb auf Autonomie und die Standardisierung der Paddock-Pläne hinarbeitet und die kompatibelsten Paddock-Routen identifiziert.

Da nun über alle Paddocks hinweg CTF-Linien etabliert sind, liegt Bens Fokus für die nächste Saison darauf, neu aktualisierte Launch Pad Funktionen auf die Arbeitsgänge anzuwenden und Launch Pad weiterhin zu nutzen, um die bestehenden Pläne zu verfeinern und dort „aufzuräumen", wo es nötig ist.