LE TECNOLOGIE INFORMATICHE NEL SETTORE AGRO-ZOOTECNICO, TRA MANAGEMENT INFORMATIZZATO, TRACCIABILITÁ E AGRICOLTURA DI PRECISIONE

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1 LE TECNOLOGIE INFORMATICHE NEL SETTORE AGRO-ZOOTECNICO, TRA MANAGEMENT INFORMATIZZATO, TRACCIABILITÁ E AGRICOLTURA DI PRECISIONE Fabrizio MAZZETTO Facoltà di scienze e Tecnologe - LUB, BOLZANO (I) IMPIEGO DELLE TECNOLOGIE INFORMATICHE PER UN AGRICOLTURA EFFICIENTE E SOSTENIBILE LUB, Bozen/Bolzano,

2 ESIGENZE EMERGENTI A livello di impresa agricola, l Agricoltura del 3 Millennio si trova ad affrontare una serie di ESIGENZE EMERGENTI riguardanti: Il miglioramento del Management Aziendale L introduzione di forme di certificazione di prodotto e di processo (con relative funzioni di TRACCIABILITA ) L adozione di approcci produttivi votati a criteri di SOSTENIBILITA AMBIENTALE L applicazione di soluzioni tecnologiche avanzate estese anche all AUTOMAZIONE dei PROCESSI DI CAMPO (Agricoltura di Precisione)

3 MANAGEMENT AZIENDALE Miglioramento di STRUMENTI E METODI GESTIONALI, per meglio monitorare e gestire tutti i processi operativi aziendali Fondamentale garantire anche dei feedback sui costi di produzione, sulla sicurezza degli operatori e sulle ricadute ambientali AZIONI Adozione aziendale di soluzioni ICT e DBMS Razionali sistemi di contabilità analitica, gestione magazzini e inventario dei beni Facile accessibilità a basi di dati esterne Disponibilità di procedure analitiche e DSS in grado di garantire rapidi ed efficienti processi decisionali operativi e tattici

4 CERTIFICAZIONE E TRACCIABILITA Introdurre forme di documentazione informatizzata, in aggiunta alle funzioni gestionali correnti, per soddisfare esigenze di certificazione di qualità Certificazione di processo e/o di prodotto, procedure di tracciabilità di prodotti e processi produttivi Tenuta obbligatoria di registri attività (trattamenti, spandimenti, trasporti ) AZIONI Adozione aziendale di soluzioni ICT e DBMS Razionali sistemi di contabilità analitica, gestione magazzini e inventario dei beni Disponibilità di sistemi per attuare forme di monitoraggio automatizzato con strutture dati standard

5 SOSTENIBILITA E AUTOMAZIONE Controllo attivo delle ESTERNALITA, specie di quelle legate ad una poco razionale distribuzione di fattori produttivi (chemicals, effluenti ) Gestire la variabilità dei terreni coltivati: target farming, site-specific farm management Agricoltura di Precisione: strategia gestionale che utilizza tecnologie informatiche per raccogliere dati da fonti multiple in vista di un loro successivo utilizzo nell ambito di decisioni riguardanti le attivita produttive di campo CAPACITA DECISIONALE QUALITA GESTIONALE DECISIONI BASATE SU INFORMAZIONI MIRATE

6 GESTIONE SITO-SPECIFICA Gestione di aree SUB-appezzamento Rese basse Rese medie Dosi bassa media elevata Rese alte POSIZIONAMENTO dei mezzi Enormi quantità di DATI da gestire Il concetto di PRECISIONE si integra con il concetto di POSIZIONE

7 L INFORMAZIONE E UN BENE input (fattore) L INFORMAZIONE, benchè immateriale, tende ad assumere tutte le caratteristiche tipiche degli altri BENI aziendali materiali reimpiego L informazione, infatti, deve essere: RACCOLTA costi approvvigionamento IMMAGAZZINATA sistemi archiviazione USATA sistemi presa decisioni, certificazione output (prodotto)

8 SISTEMI INFORMATIVI AZIENDALI (1) SISTEMI OPERAZIONALI UTILIZZO ANALISI RACCOLTA ELABORAZIONE SISTEMI INFORMAZIONALI

9 SIA: SISTEMI OPERAZIONALI INFRASTRUTTURA INFORMATICA dell attività esecutiva MONITORAGGIO raccolta e memorizzazione dati relativi al contesto produttivo gestione di problemi BEN STRUTTURATI DOCUMENTAZIONE capacità di rendere disponibili le informazioni per regolazioni, controlli funzionali o certificazioni CONTROLLO capacità di guidare un responsabile esecutore attraverso procedure e flussi predefiniti (automazione)

10 SIA: SISTEMI INFORMAZIONALI Potenziamento delle capacità di ANALISI della direzione aziendale data warehouse ANALISI elaborazioni tecniche ed economiche in base a diversi approcci di calcolo interattivi gestione di problemi NON STRUTTURATI non standardizzabili e non automatizzabili, scelte condizionate dai modelli di realtà dei singoli decisori SIMULAZIONE SINTESI sviluppo di scenari alternativi e valutazione comparativa del loro comportamento ricerca di correlazioni e aggregazioni dati, analisi storiche, formulazione prescrizioni per l ambiente operativo

11 STRUMENTI GESTIONALI Sistemi OPERAZIONALI Sistemi INFORMAZIONALI Sistemi OLTP due diversi sistemi tecnologici per mantenere SEPARATE le elaborazioni di tipo analitico da quelle legate alla gestione delle singole transazioni Sistemi OLAP ON LINE TRANSACTION PROCESSING modifica, aggiornamento o ricerca di informazioni puntuali ON LINE ANALYTICAL PROCESSING analisi globali su informazioni aggregate, massima flessibilità nelle interrogazioni

12 SISTEMI INTEGRATI OLTP SISTEMI OPERAZIONALI REGOLAZIONE & CONTROLLO 3 MONITORAGGIO & RACC. DATI 1 2 ANALISI & PIANIFICAZIONE OUT IN SISTEMI INFORMAZIONALI OLAP EXTERNAL SERVICE

13 CICLO DI VITA DATO INFORMAZIONE AZIONE DOCUMENTAZIONE Informazioni D 4 3 Utilizzo Informazioni Dati grezzi Raccolta dati A OLTP DECISIONE 1 2 Dati formattati C Dati valutati Analisi e valutazione Dati processati Elaborazione B Selezione, sintesi, archiviazione OLAP PROCESSI DECISIONALI MONITORAGGIO

14 DETTAGLI DEL CICLO DI VITA (1) ACTION REPORTING 4 3 Information Information Information Use D DECISION Formatted Evaluated data data Analysis and Evaluation C DECISIONAL PROCESSES Raw data Data Collection A 1 2 Processed data B Processing Selecting, aggregating, filing MONITORING OLTP OLAP 2 GRUPPI STRUMENTI GESTIONALI OLTP OLAP 4 SETTORI APPLICATIVI 4 PERCORSI NEL FLUSSO DI DATI D C A B A. Raccolta dati B. Trattamento dati C. Analisi & valutazione D. USO dell Informazione 1. DatI archiviati per usi successivi 2. Dati utilizzati in processi di automazione 3. Informationi usate per decisioni interne (gestione & controllo) 4. Informationi usate per documentazioni esterne

15 DETTAGLI DEL CICLO DI VITA (2) I 4 settori applicativi possono essere ulteriormente suddivisi in 2 aree, comuni a tutti i settori IN Aree applicative i cui dati e/o componenti IT sono essenzialmente condizionati (o generati) dalle STRUTTURE INTERNE e dai COMPORTAMENTI dell impresa agraria IN D A C B OUT Aree applicative i cui dati e/o componenti IT sono essenzialmente condizionati (o generati) dalle caratteristiche dei diversi tipi di AMBIENTI (climatico, fisico, commerciale, amministrativo etc.) in cui opera l impresa agraria OUT

16 SIA: NUOVO MODELLO CONCETTUALE ACTION REPORTING 4 3 Information Information Information Use Use D DECISION Formatted Evaluated data data Analysis and and Evaluation C DECISIONAL PROCESSES Raw data Data Collection A 1 2 Processed data B Processing Selecting, aggregating, filing MONITORING OLTP OLAP Proposta di uno schema concettuale per descrivere la complessità strutturale di un SIA in grado di soddisfare i diversi tipi di esigenze emergenti di cui sopra (AP inclusa) Lo schema MAPPA i componenti tecnologici di ogni soluzione in tutte le possibili aree applicative (A..D) in base al ruolo che essi giocano nel ciclo di vita dato-informazione D out D in A in 1 A in 2 A out Quanto più è alto il numero dei componenti e delle relative aree occupate, quanto più è elevata la complessità del SIA C in B in L applicazione di componenti OLAP è in genere ritenuta più complessa di quella dei componenti OLTP C out B out E auspicabile una graduale e modulare introduzione di componenti da OLTP a OLAP

17 A. RACCOLTA DATI A in 1. Monit. COLTURALE Osservazioni dirette di stati fitosanitari, stadi fenologici e rese produttive delle colture (es.: remote sensing, ground sensing, yield mapping ) D out D in C in A in 1 B in A in 2 A out. Monit. AMBIENTALE A out Parametri (fisici, chimici, geometrici ) dell AMBIENTE in cui ha luogo l attività produttiva (es.: stazioni meteo aziendali, rilievi geofisici del suolo ) C out B out A in 2. Monit. OPERATIVO Osservazioni dirette delle modalità con cui vengono eseguiti I vari processi produttivi, inclusa l allocazione di risorse e materiali nelle varie opereazioni (es.: registrazione dei percorsi, quaderni di campagna informatizzati, )

18 B. TRATTAMENTO DATI B in. Office Automation BASE Farm DBMS D out C out D in C in A in 1 A in 2 A out B in B out Componenti IT software e hardware essenziali per l informatizzazione di tutte le procedure connnesse alle attività di management (e.g.: PC, Palmari, Labtops, DBMS, Wordprocessor, Fogli elettronici, grafica, Net & e-m browsers, Time planner ) B out. Office Automation AVANZATA Queste elaborazioni potrebbero anche essere tipicamente fornite da centri di consulenza esterna, richiedendo una più elevata competenza professionale Strumenti IT più complessi per elaborazioni avanzate dei dati e per l interpretazione dei dati monitorati (e.g.: GIS, CAD, motori di inferenza )

19 C. ANALISI E VALUTAZIONE C out. APPLICATIVI GENERICI Software di utilità generale principalmente basati su calcoli deterministici e/o metodi di ottimizzazione Tipicamente da utilizzare su dati NON STRUTTURATI Spesso anche reperibili in rete (es.: procedure LP, analisi multicriteri, procedure geostatistiche, analisi benefici/costi, analisi energetiche, calcolo costi esercizio, ) D out C out D in C in Uso molto raro Supporti esterni SEMPRE richiesti A in 1 B in C in. APPLICATIVI SPECIFICI A in 2 A out B out Uso saltuario od ordinario Supporti esterni SPESSO richiesti Software per analisi specifiche e approfondite della realtà aziendale corrente Accesso diretto ai dati del farm DBMS Previsto anche l uso della simulazione Tipicamente da utilizzare su dati SEMISTRUTTURATI o STRUTTURATi (e.g.: piani concimazione, simulazione crescita colture, formulazione mappe prescrittive o diagnostiche, )

20 D. UTIZZO INFORMAZIONI D out. Uso EXTRA-Aziendale D in. Uso INTRA-Aziendale Dispositivi e programmi dedicati a funzioni di documentazione e reporting secondo predefiniti format, richiesti quando l impresa prevede attività connesse a forme di certificazione e tracciabilità D out C in A in 1 B in A in 2 A out Dispositivi e programmi per l uso di informazioni in processi esecutivi che possono essere parzialmente o totalmente automatizzati (es.: Procedure per stampe su moduli preforamttati, con query sul Farm-DB Stampanti a bordo del trattore per redigere in campo mappe di distribuzione, ) C out D in B out (es.: attuatori, VRT, programmi a bordo del trattore che consentono la distribuzione di prodotto secondo logiche sito-specifiche, )

21 MAPPARE LA COMPLESSITÀ TECNOLOGICA Questo schema SIA può essere innazitutto applicato per mappare la complessità tecnologica delle diverse soluzioni AP proponibili I. Guida ASSISTITA Legenda tipi componenti: HARDWARE SOFTWARE II. Guida AUTOMATICA Steering automated control Guidance package On-board tract. PC + GPS

22 APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (1) III. Trattamenti fitosanitari sito-specifici con dosaggio automaticamente prescritto in tempo reale da sensore ottico (NDVI) SensoreNDVI On-board PC +GPS Spreading package SSF OLTP oriented Dispositivi VRT

23 APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (2) IV. Trattamenti fitosanitari sito-specifici con dosaggio determinato da mappe prescrittive direttamente definite dall utente SensoreNDVI DBMS e relativo hardware On-board PC +GPS Spreading package SSF OLAP oriented Pacchetto GIS Dispositivi VRT

24 APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (3) V. Automazione del MONITORAGGIO OPERATIVO (QUADERNI DI CAMPAGNA INFORMATIZZATI) On-board DataLogger +GPS DBMS e relativo hardware Motore inferenza e registri attività OPERAZIONE Trattamento antiperonospora Vigneto/i: Rampaneto A (2,18 ha) Rampaneto B (0,62 ha) Superficie lavorata (ha): 2,80 ha Periodo pianificato: 26/7/ /7/2004 Periodo esecuzione effettivo: 27/7/2004 Trattore: SAME Golden 85 CV Operatrice: Atomizzatore VMA 1000 Tempo totale (min): 169 di cui Lavoro Effettivo(min; %): 95; 56% di cui Tempi Accessori (min; %): 52; 31% di cui Pause(min; %): 23; 13% Capacità operativa di lavoro (ha/h): 0,994 Prodotto distribuito: CUPRAVIT IDRO (2,7 kg/ha) Quantità totale prevista (kg): 7,6 Quantità totale effettiva (kg): 10,0 Pacchetto GIS

25 APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (4) VI. Automazione del MONITORAGGIO COLTURALE (SCOUTING ELETTRONICO) Sensori Volumetria Canopy On-board DataLogger +GPS Sensore NDVI DBMS e relativo hardware Motore inferenza e registri attività OPERAZIONE Trattamento antiperonospora Vigneto/i: Rampaneto A (2,18 ha) Rampaneto B (0,62 ha) Superficie lavorata (ha): 2,80 ha Periodo pianificato: 26/7/ /7/2004 Periodo esecuzione effettivo: 27/7/2004 Trattore: SAME Golden 85 CV Operatrice: Atomizzatore VMA 1000 Tempo totale (min): 169 di cui Lavoro Effettivo(min; %): 95; 56% di cui Tempi Accessori (min; %): 52; 31% di cui Pause(min; %): 23; 13% Capacità operativa di lavoro (ha/h): 0,994 Prodotto distribuito: CUPRAVIT IDRO (2,7 kg/ha) Quantità totale prevista (kg): 7,6 Quantità totale effettiva (kg): 10,0 Pacchetto GIS

26 APPROCCI E PROBLEMATICHE Le applicazioni IT pensate per soddisfare esigenze emergenti richiedono approcci complessi: si deve sempre evitare di creare grandi aspettative con il rischio di indurre false illusioni Un framework concettuale di riferimento potrebbe essere utile a questo scopo (anche per inquadrare e indirizzare meglio le aspettative degli utenti durante la progettazione di un SIA) Essere consapevoli che le difficoltà maggiori sono sempre connesse all uso di componenti OLAP (semplici soluzioni di automazione limitate a componenti OLTP hanno maggiori probabilità di essere facilmente accettate)

27 STRATEGIE Soluzioni SIA complesse vanno PROPOSTE e INTRODOTTE GRADUALMENTE in azienda, partendo dal soddisfacimento di bisogni molto semplici (es.: guida assistita ) Necessità di progettare tutti i componenti secondo approcci MODULARI e INTEGRATI A) Swath guidance B) Automatic guidance C) B + Information Management D) C + NDVI-Monitoring + Analysis/Eval. packages E) D + Yield Mapping + Wheather Monit. + VRT + Traceability Opportunità per nuove professionalità emergenti in servizi di consulenza sia pubblici sia privati (nuovi ruoli nei supporti tecnici)

28 SUPPORTI REMOTI SIA INDIPENDENTE (manutenzione, controllo e utilizzo di ogni componente SIA sono in carico alla direzione aziendale) Grandi opportunità professionali per initiative volte a semplificare la struttura and l uso di un SIA (superare le barriere tradizionali che ostacolano l adozione di soluzioni IT nei contesti rurali) In quest ottica, la creazione di CENTRI SERVIZI REMOTI (CSR) in grado di fornire assistenza nel trattamento e nell analisi dei dati attraverso piattaforme client-server deve essere vista con rilevante interesse EXAMPLE: Automatic guidance + Information Management = Connessione attiva a una rete CSR SIA INTEGRATO IN UNA RETE CSR (CSR provvede alla manutenzione e al controllo di tutti i componenti OLAP, inclusi l archiviazione e il trattamento dei dati; le postazioni per l accesso in rete in azienda non sono indicate)

29 IMPORTANZA MONITORAGGIO AUTOMATICO Un SIA che prevede l applicazione di funzioni AP deve gradualmente evolvere verso l introduzione di componenti OLAP Fondamentale in merito promuovere quanto più possibile l impiego di soluzioni avanzate di automazione in ogni forma di monitoraggio presente in azienda (ambientale, produttivo e operativo) Automatizzare anche il trasferimento dati su server remoto attraverso tecnologie wireless Indirizzare la ricerca verso la definizione di strutture dati standard, comuni ad applicazioni di tipo sia preventivo sia consuntivo e compatibili con le attività di imprese a diverso indirizzo produttivo

30 QUADERNI DI CAMPAGNA INFORMATIZZATI Promuovere l uso dei QCI in quanto componente essenziale del SIA in grado di: A. Mantenere costantemente aggiornati i registri dei processi produttivi e degli eventi aziendali B. Facilitare l applicazione di forme avanzate di bilanci analitici a consuntivo, premessa essenziale per la formulazione di bilanci preventivi affidabili C. Assicurare più efficienza ed oggettività nella stesura della documentazione richiesta da sistemi di certificazione e tracciabilità

31 QCI: LOGICA DI BASE Registrare gli ATTORI che prendono parte all evento Misurare gli EFFETTI FISICI che si hanno nell evento Cosa? Dove? Chi? SISTEMI DI IDENTIFICAZIONE NECESSITA DI AUTOMATIZZARE IL MONITORAGGIO Quanto? SENSORI

32 QCI: ARCHITETTURE HARDWARE IMPLEMENT ON-BOARD Solo monitoraggio parziale Richiesto sist. alimentazione Non si identifica il trattore Facile da installare Non richiede sistema identificazione operatrice Installazione su TUTTI i trattori aziendali Richiede sistema identificazione operatrice Monitoraggio globale Energeticamente autonomo Alta flessibilità TRACTOR ON-BOARD

33 QCI: TRACTOR ON-BOARD E possibile proporre soluzioni ad un crescente livello di complessità tecnologica: QCI con data-logger associato solamente a un ricevitore GPS (C/A) (path monitoring) QCI equipaggiato anche con sensori sul trattore (monitoraggio delle condizioni di funzionamento del trattore) QCI equipaggiato anche un sistema di identificazione (ed eventualmente anche con sensori per monitorare il comportamento dell operatrice)

34 QCI: COMPONENTI SEMPLICI Cabina Il data-logger include sia un ricevitore GPS un radio modem per la trasmissione dei dati via GPRS verso server Trasmettitore di codice operatrice con sensore di vibrazione

35 QCI: CONSULTAZIONE DB I componenti software del SIA devono consentire la gestione di tutte le funzionalità previste dai QCI ATTIVITA MONITORATE GESTIONE DATA-LOGGER DETTAGLI ATTIVITA

36 CONCLUSIONI Le tecnologie ICT oggi disponibili consentono di soddisfare le numerose esigenze emergenti del settore agricolo (MN, TR, SA, AP) La loro applicazione, tuttavia, deve procedere in modo graduale e modulare attraverso l integrazione in un Sistema Informativo Aziendale (SIA) Ciò richiede la realizzazione di componenti OLTP e OLAP Le maggiori difficoltà da parte degli utenti tradizionalmente refrattari a queste tecnologie si hanno nell uso di componenti OLAP, tuttavia fondamentali per la piena informatizzazione dell impresa Organizzare reti di Centri Servizi Remoti in grado di disattivare quanto più possibile le funzioni OLAP in carico agli utenti attraverso piattaforme client-server (eventualmente con noleggio hardware e fornitura servizi monitoraggio)

37 Grazie per l attenzione