Anche nel 2021, la legge di Bilancio ha confermato l’agevolazione per l’acquisto di macchine dotate di tecnologia 4.0. L’effetto è stato rilevante, in quanto ha indotto una crescita del mercato, nonostante le difficoltà dei costruttori causate dalla pandemia e dai problemi di approvvigionamento delle materie prime. Ciò è sicuramente positivo, in quanto porterà a un aumento della Sau gestita con tecnologie 4.0 e quindi consentirà di ridurre i costi aziendali e l’impatto ambientale dell’agricoltura.
In questo articolo approfondiamo i temi legati all’Agricoltura 4.0 e alle sue potenzialità, cercando anche di sfatare alcuni preconcetti diffusi tra gli agricoltori. Secondo l’Agenzia delle Entrate una macchina 4.0 deve avere queste caratteristiche:
- sistemi hardware e software che ne facilitino la programmazione ed il controllo;
- interconnessione ai sistemi informatici con caricamento da remoto di istruzioni;
- integrazione automatizzata con il sistema logistico della rete di fornitura e/o con altre macchine del ciclo produttivo;
- interfaccia uomo-macchina semplice e intuitiva;
- sistemi di telemanutenzione e/o telediagnosi e/o controllo in remoto;
- monitoraggio continuo delle condizioni di lavoro e dei parametri di processo.
Spesso si confonde l’Agricoltura 4.0 con l’agricoltura di precisione, in quanto, in entrambe le tecniche, i dati sono a servizio dell’agricoltura per migliorarne le rese, la qualità e l’impatto ambientale. In realtà, le due tematiche sono differenti tra loro. Nell’agricoltura di precisione i dati vengono generati e sfruttati esclusivamente all’interno dell’azienda agraria per gestire l’operatività delle macchine (uno dei casi più comuni è l’uso delle mappe di resa generate dalle raccoglitrici per calcolare le mappe di prescrizione). Nell’Agricoltura 4.0, invece, i dati possono essere generati al di fuori dell’azienda (vedi quelli provenienti da sensori remoti) oppure i dati generati all’interno dell’azienda agraria possono essere condivisi con l’intera filiera.
Sottosistemi elettronici
La nascita dell’Agricoltura 4.0 ha radici molto lontane e generate dalla necessità di macchine sempre più produttive, funzionali ed efficienti. A tal fine è stato necessario integrare le macchine con sottosistemi elettronici che hanno spinto i costruttori a identificare alcuni requisiti. In primis, i sottosistemi devono poter comunicare tra loro e quindi essere integrati in una rete; questa deve essere scalabile, in modo da limitare al minimo l’impatto che l’aggiunta di un nuovo sottosistema ha sulla rete. Infine, il continuo incremento del numero delle funzionalità controllate elettronicamente ha spinto i costruttori ad acquistare molti di questi sottosistemi da aziende specializzate in componentistica per macchine agricole. Tutto ciò ha portato allo sviluppo di un sistema di intercomunicazione aperto denominato Canbus che ha permesso di ridurre i costi dell’elettronica di bordo e di incrementarne l’affidabilità. Il Canbus ha fatto la sua prima apparizione in una macchina agricola nel 1994 con il New Holland Genesis. Da allora, il numero di trattori integranti tale tecnologia è cresciuto e si può affermare che tutti i trattori venduti negli ultimi dieci anni sono equipaggiati di rete Canbus e quindi generano dati. Per capire se il trattore ne è provvisto, è sufficiente cercare nel cruscotto la presenza di indicatori digitali, i quali riportano grandezze lette da un qualche sensore integrato nel Canbus.
All’inizio fu il Canbus
New Holland Genesis, primo trattore equipaggiato di sistema Canbus e introdotto nel mercato nel 1994
La quantità di informazioni presenti nel Canbus è determinata dal numero di sottosistemi elettronici. Tutti i trattori recenti ne sono equipaggiati in quantità differente in funzione dell’allestimento. Per esempio, tutti i trattori in commercio sono muniti di motori a iniezione elettronica e quindi possono fornire il regime motore, la potenza rogata e il consumo di carburante. Inoltre, se sono equipaggiati di ulteriori sottosistemi elettronici possono dare informazioni aggiuntive. Quindi, un trattore con innesto della presa di potenza di tipo elettro-idraulico fornirà informazioni sull’utilizzo della presa di potenza (velocità, modalità operativa), mentre se è dotato di sollevatore con controllo elettronico fornirà informazioni sull’uso del sollevatore (posizione, modalità di funzionamento, sforzo applicato ai bracci inferiori del sollevatore).
Monitoraggio semplificato
Per gli utilizzatori l’aspetto più interessante del Canbus è la semplificazione delle attività di monitoraggio delle macchine, in quanto le regole per la comunicazione dei dati attraverso il Canbus sono pubbliche. Questo consente l’accesso a chiunque abbia un sistema di acquisizione dati compatibile e alcune competenze elettroniche. Pertanto, il Canbus è sicuramente la più importante tecnologia abilitante per l’Agricoltura 4.0. In altre parole è una tecnologia che ha consentito all’agricoltore nuove opportunità. Infatti, grazie al Canbus i costruttori hanno potuto limitare i costi di sviluppo della parte elettronica dei trattori. Tuttavia, il solo Canbus non è sufficiente per ottenere la compatibilità con la 4.0, in quanto sono richiesti anche un ricevitore Gnns e un modulo 3G/4G per la trasmissione dati a una piattaforma cloud, solitamente quella del costruttore (New Holland MyPLMConnect, John Deere JDLink, Fendt Connect, AgDNA ecc.).
Display di un trattore. I valori numerici riportano le informazioni che potenzialmente sono disponibili nel Canbus
I dati macchina (Canbus e/o Isobus), se opportunamente processati, possono essere di grande aiuto nella gestione delle flotte e degli appezzamenti, nella tracciabilità dei prodotti e nella rendicontazione economica e ambientale. Tuttavia, per queste analisi è necessario:
- registrare i dati macchina di tutte le operazioni colturali per ciascun appezzamento;
- monitorare il tipo di operazione colturale svolta con i trattori;
- raggruppare i dati in un singolo database al fine di poter gestire integralmente gli utilizzi di tutte le macchine. Questa operazione è necessaria per ricostruire il costo energetico e l’impatto ambientale di colture coltivate con specifiche tecniche colturali;
- classificare i dati raccolti per operazione colturale ed appezzamento al fine di raggruppare assieme dati similari e poter fare opportune analisi comparative;
- calcolare specifiche metriche di un certo interesse agronomico, economico e gestionale. Esistono delle metriche che tradizionalmente vengono adottate in meccanizzazione agraria o in economia agraria come, per esempio, la capacità operativa del trattore che, unita al consumo orario di carburante, consente di determinare il consumo di carburante per ettaro. Questa informazione può essere utile per una valutazione dei costi delle macchine, delle lavorazioni o per valutare differenti tecniche di gestione del suolo.
Difficoltà tecniche e sociali
Per queste analisi ci sono difficoltà di natura sia tecnica sia sociale. In primo luogo non tutti i trattori sono equipaggiati della tecnologia 4.0 e questo può comportare una perdita di informazioni. Tuttavia, molte trattrici sono equipaggiate di Canbus e su queste è sufficiente installare un modulo munito di un ricevitore Gnss, un’interfaccia Canbus e un modulo 3G/4G per la trasmissione dei dati registrati. Esistono molte aziende di terze parti che offrono dispositivi che possono essere installati su qualsiasi macchina equipaggiata di Canbus, come ad esempio Cobo CANLive, Geotab, Climate FieldView Drive. Molti di questi dispositivi si interfacciano ad una piattaforma cloud per l’accesso e la visualizzazione dei dati il cui accesso è subordinato alla sottoscrizione di un abbonamento. Una soluzione più economica è l’autocostruzione di un sistema di telemetria Canbus basato su Arduino o Raspberry. Nel sito Instructables (https://www.instructables.com) si possono reperire alcuni tutorial allo scopo. Un sistema di telemetria costruito con questa tecnologia può essere configurato in modo tale da salvare i dati in formato testo in una cartella in un cloud (Dropbox, OneDrive ecc.) apribile tramite un foglio di calcolo. In questo modo, l’agricoltore può crearsi un sistema rudimentale di gestione della flotta in cui può avere il totale controllo sul dato, che in alcuni casi può essere più che sufficiente.
Secondo ostacolo: il monitoraggio dell’operazione colturale è automatico con le attrezzature Isobus, in quanto la tipologia di attrezzatura e la sua modalità operativa (ad esempio, la dose negli spandiconcime) vengono inviate al Task Controller. In quelle non Isobus è possibile registrare automaticamente la tipologia di attrezzature utilizzando tag basati su tecnologia Bluetooth of NFC, ma le dosi applicate devono essere registrate manualmente e ciò può portare a incongruenze, valori mancanti ecc.
Un altro vincolo è il fatto che spesso gli agricoltori sono dotati di flotte multimarca di trattori complicando la gestione dei dati e obbligandoli a svolgere operazioni manuali per l’integrazione dei dati. Tale problema può essere risolto utilizzando applicativi di terze parti, tuttavia questo richiede l’acquisto in abbonamento di ulteriori software con un aggravio di costi. Cnh Industrial, John Deere e Claas comunque hanno aderito al progetto DataConnect, la cui finalità è lo scambio di dati delle macchine tra le diverse applicazioni.
La classificazione dei dati, poi, spesso si basa su algoritmi di intelligenza artificiale, i quali beneficiano di un ampio e variegato set di dati per un’ottimale identificazione delle attività svolte. Tuttavia, la presenza di trattori muniti di allestimenti differenti può complicare l’adozione di algoritmi di classificazione più evoluti.
Ricordiamo anche che le metriche utili all’agricoltore per una gestione efficiente dell’azienda agraria possono variare profondamente da azienda ad azienda in funzione delle produzioni, dell’orientamento (biologico o a lotta integrata) e della tipologia. Pertanto, è difficile congegnare una soluzione unica che vada bene per tutti. Infatti, le aziende di contoterzismo hanno bisogno di allocare efficacemente le macchine per ridurre il più possibile i tempi di inattività (come, per esempio, i trasporti), mentre le aziende che seguono specifici disciplinari di produzione necessitano di metriche che consentano di attestare le attività svolte.
Infine, sotto l’aspetto umano gli agricoltori non hanno le giuste competenze per sfruttare pienamente la tecnologia presente in molte delle macchine e neanche le giuste competenze di analisi dei dati. Inoltre, la lunga durata dei cicli colturali non consente loro di ottenere feedback immediati sulla bontà delle decisioni intraprese.
Conclusioni
Riassumiamo i temi principali toccati in queste pagine:
- un trattore dotato di un allestimento molto ricco di sottosistemi elettronici può fornire vantaggi che vanno ben oltre l’incrementata funzionalità di uso del mezzo e questo può essere utile in fase di acquisto di un nuovo trattore;
- non è necessario il rinnovo totale del parco macchine, in quanto quelle più datate possono essere equipaggiate con l’hardware mancante per inviare i dati alla piattaforma cloud;
- è sicuramente necessario puntare sulla formazione attraverso istituti tecnici, percorsi di laurea e post-laurea per l’uso efficace dei dati in agricoltura. Il percorso formativo dovrebbe fornire competenze di ingegneria (meccanica ed elettronica) e di scienze agrarie. In Italia esistono pochi percorsi didattici, ma i più interessanti sono offerti dall’ITS di Portogruaro (Ve), che ha l’indirizzo di “Meccatronica con curvatura in Agromeccanica” patrocinato da Federacma e dall’Alma Mater Studiorum – Università di Bologna attraverso il master di primo livello in “International Agricultural Engineering”, il quale è patrocinato da Federunacoma.
