Foto:AGCO

Høsten bliver automatiseret

mandag 24 sep 18

Kontakt

Ole Ravn
Lektor, Gruppeleder, Studielinjekoordinator
DTU Elektro
45 25 35 60

Kontakt

Peter Munch Kofoed
Senior Forretningsudvikler, Civilingeniør
Afdeling for Innovation og Sektorudvikling
40 80 48 75
Mejetærskeren er en yderst kompleks landbrugsmaskine, der udfører flere forskellige typer opgaver samtidig. Et forskningssamarbejde har nu gjort det muligt for en af verdens største producenter at automatisere denne proces.

Der er fire store virksomheder i verden, der producerer maskiner til landbrugets markarbejde. En af dem er den amerikanskejede AGCO, der er vokset gennem opkøb af eksisterende virksomheder verden over – heriblandt den danske producent af mejetærskere, Dronningborg. En del af virksomhedens udviklingsafdeling ligger således i Danmark. 

AGCO har de sidste syv-otte år forberedt arbejdet med at automatisere mejetærskeren og har i den forbindelse taget kontakt til forskere på DTU om udvikling af egnede sensorer. Dette samarbejde tog yderligere fart, da AGCO for fire-fem år siden besluttede at skabe en helt ny global mejetærskerplatform, der skal kunne anvendes til at høste afgrøder alle steder i verden – lige fra sojabønner i Sydamerika til hvede i Nordeuropa. Den nye mejetærsker skal samtidig være så automatiseret som muligt. Det kræver avancerede sensorer, der kan gennemføre komplekse målinger og vejninger af det høstede materiale – og processerne skal kunne kædes sammen til en egentlig automationsløsning.

AGCO har ikke selv den nødvendige ekspertise til at løse opgaven, forklarer Morten Leth Bilde, der er ansvarlig for forskning og udvikling af avanceret teknologi i AGCO.

”Først hyrede vi et nordamerikansk selskab med stor ekspertise i sensorer. De afprøvede en række ting i marken og ændrede dem efterfølgende, hvis de ikke virkede. Men det gav os ikke nogen viden om, hvorfor noget virkede, og andet ikke gjorde. Vi savnede den teoretiske og modelbaserede tilgang til automation, som vi kender fra vores tidligere arbejde med DTU,” siger Morten Leth Bilde. 

AGCO indgik derfor et samarbejde med DTU om at ansætte en erhvervsph.d., Dan Hermann, der hurtigt blev en vigtig brik i arbejdet med at udvikle den nye mejetærskerplatform.

En lille fabrik

"Mejetærskeren er en af de sidste landbrugsmaskiner, der bliver fuldt automatiseret, fordi den rummer så mange processer og delsystemer, der kræver yderligere automatisering, før operatøren bliver helt overflødig"
Morten Leth Bilde, AGCO

En mejetærsker er i virkeligheden en hel lille fabrik. Først høster den kornet på marken, og kornet bliver derefter transporteret gennem maskinen. Her sikrer flere arbejdsgange undervejs, at kernerne bliver skilt fra strå og avner. Det sker ved hjælp af en såkaldt processor, hvor afgrøden bliver tærsket, og kernerne skilt fra halmen. Dernæst sørger en soldkasse – en slags sigte – for, at kernerne bliver renset helt, og urenheder skilt fra. Til sidst bliver strå og avner blæst ud, så de ender på jorden, mens kernerne bliver opsamlet i korntanken og senere læsset af i en kornvogn, der kører dem væk fra marken.

Det er en kompliceret proces, der påvirkes af mange faktorer, som f.eks. om der er ujævnheder og bakker på marken, eller om kornet er fugtigt af morgenduggen. I dag kræver høstarbejdet derfor en række manuelle indstillinger af mejetærskerens funktioner, som føreren flere gange i løbet af dagen skal hoppe ned fra førerhuset for at tjekke og tilpasse, f.eks. når kornet tørrer i løbet af dagen, eller hvis der kommer for meget uønsket materiale med i korntanken.

”Målet for AGCO er at lave en så høj grad af automation, at mejetærskeren med diverse sensorer selv kan måle og reagere på de ændringer, den møder på marken. Maskinen skal selv kunne indstille sig til at køre så optimalt som muligt, så den leverer den bedste kvalitet af den høstede afgrøde,” fortæller Dan Hermann.

Automation på baggrund af data og modeller

Dan Hermann begyndte med at indhente de nødvendige data til at opbygge modeller af mejetærskerens mange forskellige arbejdsprocesser. Modellerne er både virtuelle og fysiske, og de gør det muligt at forstå, hvordan det samlede system virker – og hvordan de enkelte arbejdsprocesser i mejetærskeren med f.eks. at skære afgrøden af, skille kernerne fra strået mv. vægter og påvirker hinanden. Først da flowet gennem mejetærskeren var beskrevet og estimeret, begyndte udviklingen af den nødvendige software og de avancerede sensorer til automationen. Undervejs var det hele tiden muligt at gå tilbage og justere på baggrund af modellernes viden om, hvordan processerne fungerer hver især og i samspil med hinanden.

”Dan indledte opgaven uden at have noget kendskab til mejetærskere. Men på grund af hans metodiske arbejde og udviklingen af modellen er han i dag en af de personer i AGCO, der ved mest om, hvordan mejetærskeren virker, og som vi andre går til med vores spørgsmål. Betydningen af hans indsats kan ikke overvurderes. Den har været helt essentiel for udviklingen af den automationsplatform, som skal danne grundlag for fremtidige produktgenerationer af mere intelligente maskiner,” siger Morten Leth Bilde.

Foto: AGCO
Inden udviklingen af sensorer og software kunne begynde, skulle flowet gennem mejetærskeren beskrives.

Mål for optimering

I første omgang har AGCOs nye mejetærsker fået installeret de første moduler til automation af processen, og senere vil flere følge efter. Da funktionerne i mejetærskerens processer hænger tæt sammen, er det ikke muligt at optimere på alle forhold på én gang. Eksempelvis betyder en højere fart, at kapaciteten øges, så der kan høstes mange ton i timen, men samtidig bliver renheden af det høstede materiale mindre. Hvis en meget høj renhed er vigtig, vil det til gengæld medføre et større spild, altså at flere kerner ender på jorden sammen med strå og avner.

Dan Hermann forklarer, at føreren af mejetærskeren skal bestemme sine optimeringsmål, hvorefter mejetærskeren automatisk indstiller disse.

”Vores automatiserede mejetærsker har en gennemsnitlig indstilling, der sikrer, at selv uerfarne førere kan få en rimelig høst. Den erfarne fører vil fortsat selv kunne stå for indstillingerne og vælge, hvilke parametre der skal optimeres på. Indstillingen sker på en slider, hvor henholdsvis kernespild, renhed af høsten og antal knækkede kerner kan vægtes, hvis det drejer sig om høst af korn,” siger han.

Det er i alt fem tæt forbundne indstillinger af mejetærskeren, som AGCO enten har automatiseret eller automatiserer i nær fremtid. Det drejer sig om antallet af omdrejninger af rotoren, omdrejninger af underblæseren, indstillingen af sold og undersold (sigtefunktionen) til renhedsprocessen samt fremkørselshastigheden.

Dan Hermann er i dag ansat i AGCO, hvor han arbejder på at videreudvikle og forfine automationen af virksomhedens næste generation af mejetærskeren. Målet er en helt autonom maskine, men det kommer til at tage et stykke tid, før udviklingen kommer så langt.

”Mejetærskeren er en af de sidste landbrugsmaskiner, der bliver fuldt automatiseret, fordi den rummer så mange processer og delsystemer, der kræver yderligere automatisering, før operatøren bliver helt overflødig. Ydermere er mejetærskere særdeles følsomme over for ydre forhold og afgrødens beskaffenhed,” siger Morten Leth Bilde.

Han vurderer dog, at vi i løbet af de næste fem-ti år vil se de første fuldt autonome maskiner på markerne – i første omgang sandsynligvis til simplere markoperationer som jordbearbejdning og transport.

 

Erhvervs-ph.d..-ordningen

• En erhvervs-ph.d. er et treårigt erhvervsrettet forskningsprojekt og en ph.d.-uddannelse, der gennemføres i samarbejde mellem en virksomhed, en erhvervs-ph.d.-kandidat og et universitet.

• En erhvervs-ph.d.-studerende er ansat i den private virksomhed og indskrevet på universitetet.

• Virksomheden søger Innovationsfonden om støtte til projektet, og den studerende ansættes med løn under hele projektet.

• Den studerende deler sin arbejdstid mellem virksomheden og universitetet og bruger al sin tid på projektet.

• DTU bistår med hjælp til at udforme ansøgning til et erhvervs-ph.d.-projekt, finde egnede kandidater m.m. 

kortlink.dk/uc2n

Relaterede Videoer  

Vis flere