Le nuove tecnologie di automazione, elettronica e informatica per la sostenibilità dell agricoltura lombarda

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1 Seminario su: LE NUOVE SFIDE PER L IMPRESA AGRICOLA: Modelli, mercati, tecnologie e soluzioni per l agricoltura del futuro - Società Umanitaria, via Daverio 7, Milano Giovedì 16 ottobre 2014 Le nuove tecnologie di automazione, elettronica e informatica per la sostenibilità dell agricoltura lombarda Prof. Massimo Lazzari

2 Risultati del progetto: Indagine e messa a punto di un modello di valutazione sulle tecniche di agricoltura di precisione per l incremento della sostenibilità economica ed ambientale delle produzioni agricole milanesi

3 ANDARE OLTRE LA MECCANIZZAZIONE LAVORO MECCANICO L = F * s LAVORO INTELLETTUALE L = monitoraggio e controllo 3

4 Monitoraggio e controllo 1. Chi sei, cosa sei? (Identificazione) 2. Cosa fai (Sensori) 3. Come posso migliorare la situazione (Software e analisi)

5 Monitoraggio e controllo Attività di controllo UTILIZZO Informazioni Dati valutati ANALISI RACCOLTA Dati grezzi Attività di monitoraggio Selezione e sintesi dei dati ELABORAZIONE

6 Quali sono le decisioni che sono interessate dall AP STRATEGICO Imprenditore(attività strategiche) Obiettivi primari dell azienda ne confronti del mercato (e della concorrenza); scelta degli investimenti DIRETTIVO Direzione funzionale (attività tattiche) Piani di produzione e piani esecutivi; verifiche periodiche di attuazione OPERATIVO Personale esecutivo (attività operative) Attuazione dei piani ed esecuzione dei processi di campo piramide di Anthony (1965)

7 Modularità dell agricoltura di precisione Una gran quantità di tecnologie di monitoraggio e controllo Guida assistita e automatica Eliminazione delle rilavorazioni e sovrapposizioni Lavorazioni e distribuzioni differenziate (VRT) con comando diretto Misura produzioni, stato del terreno e delle colture tramite sensori Lavorazioni e distribuzioni differenziate (VRT) con mappe prescrittive OPERATIVO OLTP Global Positioning Systems (GPS) Sistema informativo DIRETTIVO OLAP Insiemi di HARDWARE e SOFTWARE

8 Inquadramento tecnologie di base Ricevitori GPS Regolatori automatici di distribuzione (VRT) Sensori per rilievi di campo (remote sensing) DGPS GIS Sensori per monitoraggio produzioni in continuo Database e sistemi di trasferimento dati Data-logger e sistemi di elaborazione

9 Guida manuale Attività di controllo UTILIZZO Informazioni Dati valutati ANALISI RACCOLTA Dati grezzi Attività di monitoraggio Selezione e sintesi dei dati ELABORAZIONE

10 Automazione identificazione tracciati A B IDENTIFICAZIONE AUTOMATICA DEI TRACCIATI con i punti A e B

11 Guida assistita Attività di controllo UTILIZZO Informazioni Dati valutati ANALISI RACCOLTA Dati grezzi Attività di monitoraggio Selezione e sintesi dei dati ELABORAZIONE

12 Guida semi-automatica Attività di controllo UTILIZZO Informazioni Dati valutati ANALISI RACCOLTA Dati grezzi Attività di monitoraggio Selezione e sintesi dei dati ELABORAZIONE

13 Eliminazione automatica delle sovapposizioni Attività di controllo UTILIZZO Informazioni Dati valutati ANALISI RACCOLTA Dati grezzi Attività di monitoraggio Selezione e sintesi dei dati ELABORAZIONE

14 Distribuzione fattori produttivi attuale Gestione appezzamento Media rese Dosi media IDENTIFICAZIONE Manuale REGOLAZIONE Manuale

15 Distribuzione fattori produttivi sito specifica (VRT) Gestione di aree SUB-appezzamento Rese basse Rese medie Dosi bassa media elevata Il concetto di IDENTIFICAZIONE si integra con il concetto di POSIZIONE Rese alte L attività di REGOLAZIONE necessita di una fonte di informazioni

16 Approccio sito-specifico a comando diretto Attività di controllo UTILIZZO Informazioni Dati valutati ANALISI RACCOLTA Dati grezzi Attività di monitoraggio Selezione e sintesi dei dati ELABORAZIONE

17 Le applicazioni sito specifiche con analisi in azienda Registrazione dati Analisi e pianificazione 3 Controllo operazioni

18 I benefici 1. Uso efficiente degli input 2. Aumento della produzione 3. Aumento della qualità 4. Aumento del profitto 5. Tutela dell ambiente 6. Minor affaticamento operatore 7. MINORI TEMPI DI LAVORO!!!!!!!!

19 Minori tempi

20 TEMPO LAVORO (ore/ha) Minori tempi ,34 4,35 Tempo impiegato per attività agromeccaniche RIDUZIONE DEI TEMPI DI LAVORO DEL 1,31 1,22 convenzionale convenzionale su lavorato su sodo 20-25% 1,43 2,77 precision farming su lavorato 0,88 0,9 precision farming su sodo inefficienze operative produttività potenziale

21 Precisione di guida dei diversi sistemi

22 % CUMULATA DEGLI ERRORI Precisione di guida tra passate dei diversi sistemi semina riso 120% 100% Sprechi di tempo 80% E GLI SPRECHI DI 60% PRODOTTO???? 50% di punti 40% MANUALE ASSISITA 1 ASSISITA 2 ASSISITA 3 SEMI-AUTOMATICA 20% 0% 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 ENTITA' DELL'ERRORE [m]

23 Sovrapposizioni tra file parallele nelle capezzagne Gestione manuale delle passate

26 Sovrapposizioni complessive Fonte: Tamagnone et Al. SPRECHI!!!!!! Campi grandi e regolari Campi piccoli e irregolari

27 Differenza di fertilità produttività degli appezzamenti Dosi Rese basse Rese alte Media rese media Attuale gestione in modo OMOGENEO

28 Differenza di fertilità produttività degli appezzamenti Gestione DIFFERENZIATA appezzamento Rese basse PARI PRODUZIONE RISPARMI MEDI DEL 15% Rese alte Rese medie Dosi VALE SOLO NEL CASO DI CAMPI DI ELEVATE DIMENSIONI bassa media elevata

29 MATERIALI E METODI DELL ANALISI : MaccAgri Software

30 MATERIALI E METODI DELL ANALISI NEL NOSTRO CASO BILANCIO PARZIALE CON ANALISI LIMITATA A COSTI VARIABILI INFLUENZATI DALLE TECNICHE DI AP

31 MATERIALI E METODI DELL ANALISI Preventivi per le diverse tecnologie richiesti a

32 MATERIALI E METODI DELL ANALISI Ipotesi iniziale di confronto: SITAZIONE IDEALE CON CAMPO OMOGENEO E NESSUNA SOVRAPPOSIZIONE

33 Esempio operazioni e macchine per azienda 50 ha - riso produttività Macc.Operatrice larghezza teorica velocità teorica efficienza operativa operativa UL (m) (km/h) (-) (ore/ha) ( # ) aratro arginatore e rullo arginatore 1,5 1 aratro quadrivomere 1,6 5 65% 1,9 1 erpice % 1,0 1 livella laser (3,5 m) 1,7 1 assolcatore % 0,7 1 rimorchio agricolo 0,3 1 spandiconcime centrifugo % 0,5 1 allagamento camera 0,5 1 spianone 3 m 0,8 1 Irroratrice % 0,3 1 assolcatore % 0,7 1 messa in ammollo seme 0,3 1 seminatrice centrifuga % 0,7 3 asciutta 0,5 1 Irroratrice % 0,3 1 ripristino livello 0,5 1 asciutta 0,5 1 Irroratrice % 0,3 1 rimorchio agricolo 0,3 1 spandiconcime centrifugo % 0,5 1 Ripristino livello 0,5 1 Asciutta 0,5 1 rimorchio agricolo 0,3 1 spandiconcime centrifugo % 0,5 1 Ripristino livello 0,6 1 Asciutta 0,4 1 Mietitrebbiatrice % 1,3 1 rimorchio agricolo 0,8 1 trinciastocchi 3,5 5 65% 0,9 1 Totale ore 19,9

34 ALTERNATIVE TECNOLOGICHE A CONFRONTO Guida assistita Guida automatica Eliminazione rilavorazioni e sovrapposizioni VRT basato su misura produzioni, stato del terreno e delle colture tramite sensori OPERATIVO Global Positioning Systems (GPS) DIRETTIVO Sistema informativo

35 ALTERNATIVE TECNOLOGICHE A CONFRONTO 1. IDEALE CON CAMPI SUPPOSTI OMOGENEI 2. GUIDA MANUALE SU CON CAMPI REALI (4 TIPOLOGIE DI CAMPI) 3. GUIDA ASSISITITA BASE 4. GUIDA SEMI-AUTOMATICA CON PARZIALIZZAZIONE DELLE LARGHEZZE DI LAVORO (AUTO- SWATH) 5. COME 4 CON MAPPATURA E DISTRIBUZIONE VRT

36 IPOTESI DELL ANALISI 1. AZIENDE PICCOLE (< 50 HA) E GRANDI (> 50HA 2. CAMERE-CAMPI PICCOLI (< 5 HA) E GRANDI (> 5 HA) 3. CAMERE-CAMPI REGOLARI E IRREGOLARI 4. TRE COLTURE: RISO MAIS MEDICA

37 IL COSTO DEGLI SPRECHI CON LA GUIDA MANUALE SPRECHI IN EURO/(HA*ANNO) campi piccoli irregolari campi grandi irregolari campi piccoli regolari campi grandi regolari RISO PICCOLA AZIENDA RISO GRANDE AZIENDA MAIS PICCOLA AZIENDA MAIS GRANDE AZIENDA MEDICA PICCOLA AZIENDA MEDICA GRANDE AZIENDA

38 LA RIDUZIONE DEGLI SPRECHI CON LA GUIDA ASSISITITA RIDUZIONE SPRECHI CON GUIDA ASSISITITA (EURO/(HA*ANNO) RISO PICCOLA AZIENDA RISO GRANDE AZIENDA MAIS PICCOLA AZIENDA MAIS GRANDE AZIENDA MEDICA PICCOLA AZIENDA MEDICA GRANDE AZIENDA

39 QUANDO VALE LA PENA FARE UN INVESTIMENTO???? SE INV < (RISPARMIO ANNUO * VITA UTILE) (VALORE RECUPERO) - SPESE ALLORA VITA UTILE = 8 ANNI VALORE RECUPERO = 20% INTERESSI = 2% ANNUO SPESE = 2% ANNUE

40 SOSTENIBILITA INVESTIMENTI RISO MAIS - MEDICA COSTO INVESTIMENTO NELLA TECNOLOGIA: EURO SUPERFICIE [HA] RISO MAIS MEDICA , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,77331

41 LA RIDUZIONE DEGLI SPRECHI CON LA GUIDA SEMIAUTOMATICA RIDUZIONE SPRECHI CON GUIDA AUTOMATICA E AUTO-SWATH EURO/(HA*ANNO) 187 campi piccoli irregolari campi grandi irregolari 188 campi piccoli regolari campi grandi regolari RISO PICCOLA AZIENDA RISO GRANDE AZIENDA MAIS PICCOLA AZIENDA MAIS GRANDE AZIENDA MEDICA PICCOLA AZIENDA MEDICA GRANDE AZIENDA

42 SOSTENIBILITA INVESTIMENTI - RISO COSTO INVESTIMENTO NELLA TECNOLOGIA: EURO SUPERFICIE [HA] Campi piccoli irregolari Campi piccoli regolari Campi grandi irregolari Campi grandi regolari

43 SOSTENIBILITA INVESTIMENTI - MAIS COSTO INVESTIMENTO NELLA TECNOLOGIA: EURO SUPERFICIE [HA] Campi piccoli irregolari Campi piccoli regolari Campi grandi irregolari Campi grandi regolari

44 SOSTENIBILITA INVESTIMENTI - MEDICA COSTO INVESTIMENTO NELLA TECNOLOGIA: EURO SUPERFICIE [HA] Campi piccoli irregolari Campi piccoli regolari Campi grandi irregolari Campi grandi regolari , , , ,

45 LA RIDUZIONE DEGLI SPRECHI CON IL MASSIMO DELLA TECNICA RIDUZIONE SPRECHI CON TECNICHE PIU' AVANZATE campi grandi irregolari campi grandi regolari RISO PICCOLA AZIENDA RISO GRANDE AZIENDA MAIS PICCOLA AZIENDA MAIS GRANDE AZIENDA MEDICA PICCOLA AZIENDA MEDICA GRANDE AZIENDA

46 SOSTENIBILITA INVESTIMENTI - RISO COSTO INVESTIMENTO NELLA TECNOLOGIA: EURO SUPERFICIE [HA] Campi grandi irregolari Campi grandi regolari

47 SOSTENIBILITA INVESTIMENTI - MAIS COSTO INVESTIMENTO NELLA TECNOLOGIA: EURO SUPERFICIE [HA] Campi grandi irregolari Campi grandi regolari

48 SOSTENIBILITA INVESTIMENTI - MEDICA COSTO INVESTIMENTO NELLA TECNOLOGIA: EURO SUPERFICIE [HA] Campi grandi irregolari Campi grandi regolari