DE102020117940A1

DE102020117940A1 - Verfahren zum Betreiben einer von mehreren Arbeitsmaschinen, insbesondere von Erntemaschinen für Hackfrüchte

Info

Publication number: DE102020117940A1
Application number: DE102020117940.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Bösenberg; Wolfram Strothmann
Original assignee: Grimme Landmaschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Grimme Landmaschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2022-01-13
Also published as: CN115917568A; WO2022008349A1; US20240260497A1; EP4179483A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer von mehreren Arbeitsmaschinen umfassend eine erste oder mehrere erste kombinierte landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen (1), vorzugsweise für Hackfrüchte, sowie zumindest eine weitere Arbeitsmaschine in Kombination mit einer EDV-Vorrichtung (20),wobei zur Beeinflussung des landwirtschaftlichen Arbeitsergebnisses im Betrieb mittels eines auf der ersten Arbeitsmaschine laufenden ersten Prozessmodells auf Basis zumindest eines ersten Arbeitsdatensatzes zumindest eine erste Prozessmodellausgabe erzeugt wird,wodurch sich wenigstens ein nachfolgender Arbeitsdatensatz ergibt,wobei während oder nach dem Betrieb zumindest ein Teil eines Maschinendatensatzesüber wenigstens eine Schnittstelle zu einer von der wenigstens einen, ersten Arbeitsmaschine (1) insbesondere entfernt angeordneten EDV-Vorrichtung (20) übermittelt wird,auf der EDV-Vorrichtung (20)ein in der EDV-Vorrichtung (20) hinterlegtes Basisprozessmodell, das erste oder das weitere Prozessmodell geändert wird und dieses geänderte Prozessmodell

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer von mehreren Arbeitsmaschinen, insbesondere selbstfahrende oder gezogene Erntemaschinen, vorzugsweise für Hackfrüchte, in Kombination mit einer EDV-Vorrichtung.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 10 2017 208 442 A1 , ist ein Verfahren bekannt, lokal auf einer Arbeitsmaschine ein einfachstes Prozessmodell auf Basis mehrerer Benutzereingaben zu ändern. Ein lokal auf der Arbeitsmaschine vorhandene Algorithmus wird aufgrund von Benutzereingaben angepasst, wodurch das Prozessmodell der Arbeitsmaschine verändert wird. Hierdurch wird die Arbeitsmaschine am Einsatzort auf die Wünsche des Benutzers und bestenfalls auf ein lokales Optimum hin optimiert und die Arbeitsleistung der Arbeitsmaschine entsprechend geändert. Bei ungeübten Benutzern kann dies dazu führen, dass die Arbeitsmaschine aufgrund der Benutzereingaben eine schlechtere landwirtschaftliche Arbeitsleistung in Form einer Ernteleistung einfährt. Darüber hinaus wird die Arbeitsmaschine an einem weiteren Einsatzort erneut anzupassen sein. Unter unbekannten Erntebedingungen oder bei ungeübten Benutzern kann der Algorithmus daher nicht oder zumindest nicht optimal funktionieren und bedarf einer ständigen Anpassung.
Aus der WO 2018/206587 ist es weiterhin bekannt, Daten, die während eines Erntevorgangs über das prozessierte Material gewonnen werden, auf eine entfernten Server zu übertragen und diese Daten einer das Material später prozessierenden Arbeitsmaschine, z.B. einer Kombination aus einem Schlepper und einer Ballenpresse zur Verfügung zu stellen. Auch hier werden lediglich die standortbezogenen Informationen über das Erntegut verarbeitet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem für eine oder mehrere landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen, insbesondere eine oder mehrere Erntemaschinen, ein besonders gutes landwirtschaftliches Arbeitsergebnis sowohl bei einem Einsatz an demselben als auch an anderen Einsatzorten erreicht wird. Ebenfalls ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hierfür geeigneten Gegenstand bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Anordnung gemäß Anspruch 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Es ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer von mehreren Arbeitsmaschinen vorgesehen, die eine erste oder mehrere kombinierte erste landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen, insbesondere eine selbstfahrende Erntemaschine oder eine Kombination eines Schleppers mit einer von diesem gezogenen Erntemaschine, vorzugsweise für Hackfrüchte, sowie zumindest eine, vorzugsweise mehrere weitere Arbeitsmaschinen umfassen, wobei zur Beeinflussung des landwirtschaftlichen Arbeitsergebnisses im Betrieb mittels eines auf der ersten Arbeitsmaschine laufenden ersten Prozessmodells auf Basis zumindest eines ersten Arbeitsdatensatzes zumindest eine erste Prozessmodellausgabe umfassend zumindest einen Steuerbefehl für wenigstens eine steuer- oder regelbare Funktionseinheit wenigstens einer der ersten Arbeitsmaschinen erzeugt wird, wodurch sich wenigstens ein nachfolgender Arbeitsdatensatz ergibt, wobei während oder nach dem Betrieb zumindest ein Teil eines Maschinendatensatzes umfassend wenigstens einen Teil des ersten Arbeitsdatensatzes, wenigstens einen Teil zumindest des oder eines der nachfolgenden Arbeitsdatensätze sowie insbesondere die erste Prozessmodellausgabe über wenigstens eine Schnittstelle zu einer von der wenigstens einen, ersten Arbeitsmaschine insbesondere entfernt angeordneten EDV-Vorrichtung übermittelt wird, auf der EDV-Vorrichtung unter Berücksichtigung von Informationen des ersten Maschinendatensatzes, eines weiteren Maschinendatensatzes einer oder mehrerer der weiteren Arbeitsmaschinen, des ersten Prozessmodells und/oder eines weiteren Prozessmodelle einer oder mehrerer der weiteren Arbeitsmaschinen ein in der EDV-Vorrichtung hinterlegtes Basisprozessmodell, das erste oder das weitere Prozessmodell insbesondere automatisiert geändert wird und dieses geänderte Prozessmodell als Ausgangsprozessmodell anschließend für einen vorzugsweise nachfolgenden Betrieb zumindest teilweise von der EDV-Vorrichtung auf zumindest eine der Arbeitsmaschinen übertragen wird. Entsprechend läuft im nachfolgenden Betrieb dann das auf der Ebene der EDV-Vorrichtung geänderte Prozessmodell als für zumindest die eine der Arbeitsmaschinen angepasstes Prozessmodell auf eben dieser. Sofern das Prozessmodell nur teilweise, beispielsweise in Form eines angepassten Moduls des Prozessmodells oder in Form eines angepassten Parameterdatensatzes, übertragen wird, wird dennoch das Prozessmodell in seiner Gesamtheit auf der Arbeitsmaschine als neues, geändertes oder angepasstes Prozessmodell bezeichnet. Gleiches gilt, wenn das Prozessmodell komplett auf eine der Arbeitsmaschinen übertragen wird.
Vorzugsweise ist die EDV-Vorrichtung räumlich von der Arbeitsmaschine getrennt, wobei die Kommunikation zwischen der Arbeitsmaschine und der EDV-Vorrichtung über zumindest eine Schnittstelle erfolgt. Diese zumindest eine Schnittstelle ermöglicht beispielsweise eine Internet-basierte und drahtlose oder drahtgebundene Kommunikation zwischen EDV-Vorrichtung und Arbeitsmaschine. Beispielsweise ist auf Seiten der Arbeitsmaschine eine Telemetrieeinheit mit einem GSM-Modul vorhanden, über das eine Verbindung in das Internet ermöglicht wird, wobei die EDV-Vorrichtung mittels einer Web-Schnittstelle über das Internet erreichbar ist.
Es versteht sich, dass der oder die Maschinendatensätze einer weiteren Arbeitsmaschine analog zu denjenigen der ersten Arbeitsmaschine gebildet werden.
Eine Anpassung des Prozessmodells erfolgt im einfachsten Fall zumindest unter Berücksichtigung zeitlich aufeinander abfolgender Prozesszustände, dargestellt durch zumindest einen Teil eines ersten und einen Teil eines nachfolgenden Datensatzes sowie insbesondere unter Berücksichtigung einer zur Erzeugung des nachfolgenden Prozesszustandes führenden Prozessmodellausgabe. Sie ist durch die Verarbeitung von die jeweiligen Prozesszustände beschreibenden Sensorinformationen objektiviert. Durch die Anpassung des Prozessmodells auf Basis von Informationen weiterer Erntemaschinen kann eine jeweilige Arbeitsmaschine an unterschiedliche Standortbedingungen angepasst werden, ohne dass diese bereits an diesem Standort waren oder eine Bedienperson eine lokale Optimierung vornehmen muss. Die Verwendung von Bedieneingaben einer Bedienperson, Benutzer- und/oder Beobachter-Feedbackinformationen und/oder -bewertungen durch Integration von diesen die Qualität der Arbeit der Arbeitsmaschine bewertenden Daten in den Maschinendatensatz und/oder durch spätere Zuordnung solcher Informationen auf der EDV-Vorrichtung erfolgt eine Kombination der Informationen, die zu einer weiteren Optimierung eines Prozessmodells einer jeweiligen Arbeitsmaschine führt.
Ein Arbeitsdatensatz wird zur Beeinflussung des landwirtschaftlichen Arbeitsergebnisses im Betrieb durch das auf der ersten Arbeitsmaschine befindliche erste Prozessmodell dafür verwendet, zumindest eine erste Prozessmodellausgabe umfassend zumindest einen Steuerbefehl für wenigstens eine steuer- oder regelbare Funktionseinheit wenigstens einer der ersten Arbeitsmaschinen zu erzeugen. Nachdem der Steuerbefehl für die zumindest eine steuer- oder regelbare Funktionseinheiten der Arbeitsmaschine von dieser Funktionseinheit umgesetzt wurde, ergibt sich ein nachfolgender Arbeitsdatensatz, der genauso wie der erste Arbeitsdatensatz dazu geeignet ist, einen Prozesszustand der Arbeitsmaschine zu beschreiben oder zu definieren.
Das Prozessmodell der ersten Arbeitsmaschine dient also dazu, auf Basis eines vorhandenen Prozesszustands zumindest eine bzw. in der Regel mehrere Prozessmodellausgaben umfassend zumindest jeweils einen Steuerbefehl zu erzeugen, die zu nachfolgenden Prozesszuständen führen. Beispielsweise wird auf Basis des ersten Prozesszustands und damit auf Basis der Sensordaten erkannt, dass an einem Trenngerät einer als Kartoffelroder ausgebildeten ersten Arbeitsmaschine eine Verstopfung droht. Dann kann eine Prozessmodellausgabe je nach Prozessmodell beispielsweise dazu führen, dass die Leistung des Trenngeräts erhöht oder die Geschwindigkeit eines zum Trenngerät hin fördernden Förderbandes verringert wird. Die Interpretation der Maschinensensordaten, dass eine Verstopfung droht, kann dabei vom Prozessmodell oder von einem vorgeschalteten Sensordaten-Interpreter stammen.
Vorzugsweise umfasst der erste Maschinendatensatz, der von der EDV-Vorrichtung erhalten und auf dieser verarbeitet wird, einen ersten Arbeitsdatensatz, der den ersten Prozesszustand beschreibt, wenigstens einen, vorzugsweise mehrere Arbeitsdatensätze, die nachfolgende Prozesszustände beschreiben, sowie die jeweiligen Prozessmodellausgaben, auf deren Basis sich der oder die nachfolgenden Prozesszustände ergeben haben. Sofern der vom Prozessmodell bearbeitete Prozesszustand bereits bekannt ist, kann gegebenenfalls auf die Übermittlung der Prozessmodellausgabe an die EDV-Vorrichtung verzichtet werden, sofern dasselbe Prozessmodell auf der EDV-Vorrichtung bei den bekannten Eingangsgrößen eine gleiche Prozessmodellausgabe liefert.
Vorzugsweise enthalten der erste und/oder der weitere Maschinendatensatz insbesondere jeweils zumindest eine Maßnahme der Bedienperson der jeweiligen Arbeitsmaschine (Bedieneingaben), mit der eine Prozessmodellausgabe übersteuert oder manuell angestoßen wird, um eine von der Bedienperson gewünschte Einstellung einer Funktionseinheit und/oder einen gewünschten Prozesszustand zu erreichen.
Alternativ oder ergänzend ist in dem jeweiligen Maschinendatensatz wenigstens eine Feedback-Information der Bedien- oder einer weiteren Person enthalten, mit der eine Zufriedenheit mit dem jeweiligen Prozesszustand beschrieben wird. Eine solche Information kann gegebenenfalls auch erst auf der Ebene der EDV-Vorrichtung ergänzt werden. Eine Feedbackinformation bzw. eine solche Bewertung ist wiederum insbesondere zumindest einer Anzahl von Sensordaten oder daraus abgeleiteten Informationen zugeordnet, die den Prozesszustand charakterisieren, und vorzugsweise in den jeweiligen Arbeitsdatensätzen hinterlegt. Durch die Anpassung des Prozessmodells aufgrund der Aggregation von Informationen weiterer Erntemaschinen und/oder von Benutzer- und/oder Beobachter-Feedbackinformationen und/oder -bewertungen und deren Auswertung in Bezug auf bevorzugte Prozessmodellausgaben bei bestimmten vorliegenden Prozesszustände können Arbeitsmaschinen gezielt an unterschiedliche Standortbedingungen angepasst werden, ohne dass diese bereits an diesem Standort lokal optimiert werden müssen. Die Bedienperson ist von der Überwachung der einzelnen Vorgänge weniger abgelenkt, da sie weniger Benutzereingaben tätigen muss, und kann sich besser auf die übergeordnete Optimierung der Arbeitsmaschine oder die Koordination mit vor- oder nachgelagerten Prozessen (z.B. Abfuhrlogistik) konzentrieren.
Insbesondere enthalten die Maschinendatensätze bzw. die Arbeitsdatensätze mit etwaigen Feedback-Informationen also bewertende Angaben über die Prozessqualität und somit zumindest mittelbar Informationen über die vom auf der jeweiligen Arbeitsmaschine laufenden Prozessmodell vorgenommenen Einstellungen. Diese werden auf der jeweiligen Arbeitsmaschine direkt oder indirekt von der Bedienperson und/oder von Sensoren oder über die Auswertung derer Daten erzeugt. Alternativ oder ergänzend können bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung bewertende Informationen auf Basis der Sensordaten erst in der EDV-Vorrichtung erzeugt werden.
Auf der EDV-Vorrichtung wird die Anpassung des Prozessmodells somit insbesondere unter Berücksichtigung von Feedback- und/Qualitätsdaten zu jeweiligen Prozesszuständen, die sich aufgrund von Prozessmodellausgaben und etwaigen Maßnahmen einer Bedienperson ergeben, vorgenommen. Durch die Informationen über die sich ändernden Prozesszustände aufgrund jeweiliger Prozessmodellausgaben verschiedener Arbeitsmaschinen wird das zu ändernde Prozessmodell auf der EDV-Vorrichtung für eine Vielzahl von Einsatzbedingungen optimiert. Gleichzeitig wird das landwirtschaftliche Arbeitsergebnis nicht nur einer der Arbeitsmaschinen sondern insbesondere aller Arbeitsmaschinen, die mit der EDV-Vorrichtung verknüpft sind, verbessert. Umso stärker gilt dies, wenn auf der EDV-Vorrichtung subjektive Bewertungen der Bedienpersonen, z.B. subjektive Bewertungen der Maßnahmen der Bedienperson und/oder die objektiven Sensor-gestützten Feedback-Daten in der Anpassung des Prozessmodells berücksichtigt werden.
Vorzugsweise wird die Summe der Maschinendatensätze in einer Datenbank, die der EDV-Vorrichtung zugeordnet ist oder die die Datenbank aufweist, abgelegt. Es versteht sich, dass die Maschinendatensätze jeweils nicht nur eine Maschinenkennung aufweisen, sondern dass insbesondere die in diesen Datensätzen enthaltenen Arbeitsdatensätze mit einem oder mehreren Zeitstempeln oder -informationen versehen sind, um die Abfolge der Prozesszustände und -ausgaben bzw. ergriffenen Maßnahmen definieren zu können.
Das Prozessmodell, das auf einem oder mehreren Steuergeräten verteilt auf der Arbeitsmaschine laufen kann, kann ebenfalls in einem zentralen Steuergerät der Arbeitsmaschine laufen. Die von dem Prozessmodell ausgelösten bzw. ausgegebenen Steuerbefehle stellen in einem einfachen Fall ein Signal zur Ansteuerung eines Aktors dar. Es kann sich jedoch bei einem Steuerbefehl auch um einen komplexeren Befehl, beispielsweise für eine gesamte Untereinheit der Arbeitsmaschine, handeln, die ihrerseits wiederum Signale für Aktoren oder Befehle für weitere Untereinheiten erzeugt. Solche von der Prozessmodellausgabe beeinflusste Steuereinheiten sind insbesondere einerseits interne Steuereinheiten der Arbeitsmaschine wie beispielsweise für die Fahrgeschwindigkeit und Leistungsversorgung der Maschine insgesamt, sowie andererseits einzelne Untereinheiten wie die Hackfruchtaufnahme, die Steuerung der Siebbänder, die Steuerung der Aufnahme und die Einstellmöglichkeiten für die einzelnen Trenngeräte hinsichtlich deren Geschwindigkeit, Einstellwinkel und anderer weiterer Parameter, die die Leistung der Trenngeräte und das Trennergebnis beeinflussen. Beispielsweise kann das Prozessmodell die Einstellung der Geschwindigkeit der Siebbandförderung, der Klopfer und anderer Geräte des Siebbandes, die Höhe von Fallstufen von Trenngeräten etc. einstellen. Generell kann jede steuer- bzw. regelbare Baugruppe der Arbeitsmaschine durch das Prozessmodell angesteuert werden. Entsprechend komplex ist das gesamte Regelwerk, welches auf der EDV-Vorrichtung das Prozessmodell darstellt. Typischerweise handelt es sich hierbei um eine Vielzahl von miteinander in Abhängigkeit stehenden Regeln eines Regelwerks oder Algorithmen, die zur Ausgabe der Steuerbefehle führen. Darüber hinaus kann das Prozessmodell gegebenenfalls auch Ausgaben an externe Steuereinheiten, die beispielsweise in Form eines Schleppers eine gezogene Erntemaschine ziehen und dessen Geschwindigkeit regeln, darstellen. Je nach Ausführung der Erfindung kann auch eine Ausgabe an eine HMI-Schnittstelle gemacht werden, damit bestimmte Aktionen durch die Bedienperson der Arbeitsmaschine ausgelöst werden.
Nachfolgend wird der Einfachheit halber in der Regel von lediglich einer ersten Arbeitsmaschine, insbesondere einer selbstfahrenden Erntemaschine für Hackfrüchte umfassend Kartoffeln oder Rüben, ausgegangen. Genauso gut kann es sich jedoch auch um eine Kombination erster Arbeitsmaschinen handeln.
Das landwirtschaftliche Arbeitsergebnis ist vorzugsweise die in einem Bunker der Erntemaschine oder eines Überladefahrzeugs befindliche Menge an gerodetem Erntegut, welches eine bestimmte Sauberkeit, d.h. Freiheit von Beimengen und Erde, und eine bestimmte Beschädigungsfreiheit aufweist, und wobei dieses Erntegut innerhalb einer bestimmten Zeit geerntet wurde.
Es versteht sich, dass für die Übermittlung des Maschinendatensatzes auf Seiten der EDV-Vorrichtung eine Kenntnis über die Herkunft des Datensatzes vorteilhaft ist. Sinnvollerweise weist ein solcher Maschinendatensatz daher auch eine spezifische Kennung, welche der Arbeitsmaschine zugeordnet werden kann, auf. Alternativ oder ergänzend kann auch in einem bidirektionalen Verfahren während der Übermittlung des Maschinendatensatzes eine entsprechende Information von der Arbeitsmaschine zur EDV-Vorrichtung übermittelt werden bzw. die Information kann auch von der EDV-Vorrichtung von der Arbeitsmaschine abgefragt werden. Vorzugsweise handelt es sich um eine Kennung, mit der zumindest der Typ der Arbeitsmaschine beschrieben wird, also beispielsweise ob es sich um eine zweireihige gezogene oder selbstfahrende oder eine zwei- oder vierreihige selbstfahrende Hackfruchterntemaschine handelt.
Der Maschinendatensatz kann je nach Ausbildung des Datensatzes stückweise oder auch insgesamt oder auch als kontinuierlicher Stream von Daten übermittelt werden. Ebenfalls ist denkbar, dass zunächst ein oder mehrere Teile von ersten Arbeitsdatensätzen von der EDV-Vorrichtung empfangen werden und anschließend zugehörige nachfolgende Arbeitsdatensätze. Entsprechend kann auch der Maschinendatensatz, der insgesamt auf der EDV-Vorrichtung aufeinander folgende Prozesszustände während eines Erntevorgangs beschreibt, zeitlich nicht chronologisch übertragen wird.
Die Übermittlung der Daten erfolgt vorzugsweise drahtlos über bekannte Kommunikationsvorrichtungen. Alternativ kann die EDV-Vorrichtung auch eine Schnittstelle zur drahtgebundenen Übertragung bzw. zur Übertragung über Speichermedien aufweisen.
Die EDV-Vorrichtung ist generell dazu ausgebildet, entsprechende Daten zu bevorraten, diese Daten zu bearbeiten und mit den Arbeitsmaschinen zu kommunizieren. Es kann sich um eine cloudbasierte, Server-artige EDV-Vorrichtung handeln, die auf einer oder mehreren Rechnereinheiten bzw. Servern verteilt läuft. Alternativ oder ergänzend kann es sich auch um eine lokal beispielsweise bei einem Lohnunternehmer oder einem Erntemaschinenhersteller befindliche EDV-Vorrichtung handeln, die hierfür übliche Einheiten wie flüchtige und nichtflüchtige Speicher und übliche Prozessoreinheiten (z.B. CPU und oder GPU) aufweist. Aufgrund der großen Datenmengen handelt es sich bevorzugt um eine mit einer Datenbank kommunizierende oder versehene EDV-Vorrichtung, in der die Datensätze der Arbeitsmaschinen hinterlegt sind.
In Einzelfällen kann es sich bei der EDV-Vorrichtung auch um eine auf einer Arbeitsmaschine vorhandene EDV-Vorrichtung handeln, deren Prozessmodell durch Maschinendatensätze der weiteren Arbeitsmaschinen geändert wird. Das Prozessmodell kann in einer einzelnen Einheit, beispielsweise in einer mit ausreichend Rechnermitteln ausgestatteten Telemetrieeinheit laufen, die an einen Systembus der Arbeitsmaschine angeschlossen ist. Es kann auch auf einer separaten Rechnereinheit oder verteilt auf mehreren Rechnereinheiten laufen. Als Rechnermittel gelten die zur Verarbeitung und Speicherung sowie Übertragung von Daten typischen Einheiten wie beispielsweise flüchtige und nichtflüchtige Arbeitsspeicher, CPU und/oder GPU, die eine Rechnereinheit bilden.
Die Anpassung des Basisprozessmodells, des ersten oder des weiteren Prozessmodells erfolgt auf Basis von Informationen der Maschinendatensätze bzw. der vorherigen Prozessmodelle. Die in diesen Prozessmodellen oder Maschinendatensätzen hinterlegten Daten können direkt verwendet werden oder werden, was der Regelfall ist, auf der EDV-Vorrichtung verarbeitet, so dass es sich um aus den vorherigen Datensätzen abgeleitete Informationen handelt. Ebenfalls können die Informationen, die zu der Änderung zumindest eines der Prozessmodelle führen, aus verschiedenen Datensätzen und Prozessmodellen kombinierte Informationen sein.
Die Ernteleistung einer moderne Erntemaschine wird durch eine Vielzahl von zum Teil von einander abhängigen und gleichwohl externen Variablen bestimmt, wobei ein Prozessmodell zum Betrieb der Erntemaschine einerseits die Zusammenhänge möglichst präzise abbilden soll, gleichzeitig jedoch in unterschiedlichsten Randbedingungen und unter verschiedensten Prozesszielen möglichst robust laufen muss. Durch die Vielzahl der von mehreren Arbeitsmaschinen auf der EDV-Vorrichtung verarbeiteten Informationen wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein für breite Einsatzbereich präzise laufendes Modell geschaffen.
Da ein Prozessmodell auch modular aufgebaut sein kann mit für die Steuerung bestimmter Steuereinheiten vorgesehener Einzelmodule, kann zur Änderung des Prozessmodells auf der relevanten Arbeitsmaschine dieses Prozessmodell auch nur teilweise in seinen geänderten Teilen übertragen werden, so dass sich zwar in Summe ein nur teilweise jedoch gleichwohl geändertes Prozessmodell ergibt. Dies dient der Effizienz und Geschwindigkeit der Datenübertragung.
Es versteht sich, dass die EDV-Vorrichtung dazu ausgebildet ist, die von den Arbeitsmaschinen übermittelten Daten maschinenspezifisch verschlüsselt zu erhalten bzw. die entsprechenden, an die jeweiligen Arbeitsmaschinen zu übermittelnden Daten entsprechend verschlüsselt und nur für diese Arbeitsmaschine lesbar bereitzuhalten. Eine solche Verschlüsselung kann beispielsweise auf Basis der Maschinen-ID durchgeführt werden.
Der erste Arbeitsdatensatz, der auf der EDV-Vorrichtung verarbeitet wird, wird insbesondere durch erste Betriebsparameterdaten, erste Maschinensensordaten, erste Funktionseinheitdaten und/oder aus diesen Daten abgeleiteten ersten Arbeitsdaten gebildet, insbesondere wobei der erste Arbeitsdatensatz weiterhin zugehörige Feedback-, Bewertungs- und/oder Bedieneingabedaten enthält.
Betriebsparameterdaten sind insbesondere Daten, die zu Beginn eines Arbeitseinsatzes oder während des Arbeitseinsatzes von dem Bedienpersonal vorgegeben werden oder standardmäßig vorgegeben sind. Hierbei sind als Betriebsparameter beispielsweise eine Rodestrategie, eine Erntegutgröße, eine Erntegutsorte, die Bodenkonsistenz, das Betriebsziel (z. B. schonend oder schnell gerodet) oder auch weitere Sollwertvorgaben vom Bediener wie eine Maximal- oder eine Minimalgeschwindigkeit vorgebbar. Maschinensensordaten, nachfolgend auch lediglich als Sensordaten bezeichnet, sind Daten, die von Sensoren der Arbeitsmaschine und gegebenenfalls deren Auswertung gewonnen werden. Hierbei kann es sich um Drücke einzelner Funktionseinheiten bzw. derer Aktoren, Füllstände an bestimmten Stellen der Vorrichtung, Geschwindigkeit einzelner Bauteile, Abstand einzelner zueinander beweglicher Bauteile, 2- oder 3-D-Aufnahmen, akustische Aufnahmen und/oder Positionsinformationen handeln. Diese Daten werden ggf. in einer Signalverarbeitung bzw. einem zugehörigen Modul noch aufbereitet und für das Prozessmodell verwendbar interpretiert. Ggf. kann das Prozessmodell diese Interpretation selbst vornehmen oder die Daten gehen direkt in das Prozessmodell ein.
Es versteht sich, dass beispielsweise die Bodenkonsistenz ebenfalls bei Fahrten seiner entsprechenden Sensoren variabel ist und dann entweder als variabler Betriebsparameterdaten oder als Sensordaten der Maschine verwendet werden. Darüber hinaus können von den einzelnen Funktionseinheiten der Maschine beispielsweise der einzelnen Trenngeräte oder der anderen funktionalen Einheiten Informationen in den Maschinendatensatz einfließen, besonders gilt dies für Situationen, in denen beispielsweise von Seiten der Steuerausgabe des Prozessmodells Vorgaben gemacht werden, die von den Funktionseinheiten nicht umgesetzt werden können, sei es aufgrund einer zu geringen Leistung oder anderer Störfälle wie einer Verstopfung des Gutflusses, die zu Blockaden führt.
Insbesondere Prozess-Feedbackinformationen zu bestimmten kritischen Bereichen im Erntevorgang wie beispielsweise gewünschte Füllstände an bestimmten Trenngeräten und deren Bewertung, die Identifikation von Beschädigungen im Erntegut und/oder deren Bewertung können Teil der Maschinensensordaten sein. Alternativ oder ergänzend können solche Bewertungen oder Feedbackinformationen insbesondere durch eine Eingabe der bedienenden Person während des Erntevorgangs Eingang in die Betriebsparameterdaten erhalten. Diese Daten können direkt oder bereits als statistisch aufbereitete und/oder interpretierte Arbeitsdaten verwendet werden.
Während der erste Arbeitsdatensatz durch entsprechend erste Systemzustände, die durch erste Betriebsparameterdaten, erste Maschinensensordaten, erste Funktionseinheitdaten und/oder aus diesen Daten abgeleiteten ersten Arbeitsdaten gebildet wird, wird der nachfolgende Arbeitsdatensatz vorzugsweise zumindest teilweise durch nachfolgende Maschinensensordaten, nachfolgende Funktionseinheitdaten, nachfolgende Betriebsparameterdaten und/oder aus diesen Daten abgeleiteten nachfolgenden Arbeitsdaten gebildet, insbesondere wobei der nachfolgende Arbeitsdatensatz weiterhin zugehörige Feedback-, Bewertungs- und/oder Bedieneingabedaten enthält. Vorzugsweise weist der Maschinendatensatz demnach zumindest eine Prozess-Feedbackinformation auf, die insbesondere getriggert erzeugt wird. Abgeleitete Daten werden durch Bearbeitung der ursprünglichen Daten erzeugt, z.B. durch Bearbeitung oder Interpretation.
Getriggert bedeutet in diesem Fall, dass auf Basis bestimmter Ereignisse, z.B. bestimmter Maschinenzustände, bestimmter Zeitabläufe oder andere auslösende Ereignisse (z.B. bevorstehende Übermittlung zumindest eines Teils des Maschinendatensatzes an die EDV-Vorrichtung) eine Prozess-Feedbackinformation maschinell oder durch eine bedienende oder eine beobachtende Person erzeugt wird und einen Prozesszustand oder einen Teil eines Prozesszustands, beispielsweise die Funktion einer Funktionseinheit bewertet.
Mit dem ersten Arbeitsdatensatz wird somit ein erster Prozesszustand der Arbeitsmaschine beschrieben, während mit dem nachfolgenden Arbeitsdatensatz ein nachfolgender Prozesszustand beschrieben wird, der sich aufgrund einer durch das Prozessmodell erzeugten Steuerung oder Regelung sowie gegebenenfalls durch etwaige Bedieneingaben einstellt. Der nachfolgende Arbeitsdatensatz weist somit im Vergleich zum ersten Arbeitsdatensatz zumindest teilweise im Betrieb später angefallene Daten auf.
Bedieneingabedaten sind vorliegend solche Daten, die sich aufgrund einer Eingabe einer Bedienperson ergeben, mit eine Prozessmodellausgabe zumindest teilweise übersteuert oder ersetzt wird, vorzugsweise um eine steuerbare Funktionseinheit gezielt einzustellen.
Um eine zu große Unruhe in den Regelprozessen und der Steuerung der Arbeitsmaschine zu vermeiden, können die jeweils in den Datensätzen beschriebenen Daten auch gemittelte Daten sein, die sich aus einer Betrachtung über einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise bei einem nachfolgenden Arbeitsdatensatz aus einer Mittelung von Maschinensensordaten über eine vorgegebene oder vorgebbare Zeitspanne, ergeben.
Vorteilhafterweise werden über eine insbesondere als Telemetrieeinheit ausgebildete Arbeitsmaschinenschnittstelle Informationen zur Ergänzung des ersten Maschinendatensatzes erhalten. Hierbei handelt es sich insbesondere um Informationen, die die erste Arbeitsmaschine nicht selbständig oder nur unvollständig aufnehmen kann, beispielsweise um Wetter- und/oder Bodeninformationen, wenn die erste Arbeitsmaschine hierfür keine Sensoren besitzt. Für den Fall, dass solche Sensoren vorhanden sein sollten, können gleichwohl externe Informationen zum Abgleich der arbeitsmaschinenseitigen Informationen verwendet werden.
Insbesondere wird das Prozessmodell somit auf Basis der Maschinendatensätze zumindest zweier ungekoppelter Arbeitsmaschinen angepasst, so dass die gesammelten Erfahrungswerte und/oder Sensordaten auf diesen Arbeitsmaschinen in die Optimierung des Prozessmodells einfließen. Ungekoppelt bedeutet in diesem Fall, dass die Maschinen nicht mechanisch miteinander verbunden sind.
Zur verbesserten Optimierung kann gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Maschinendatensatz der ersten Arbeitsmaschine über eine Beobachterschnittstelle der ersten Arbeitsmaschine mit Anpassungsinformationen eines externen Beobachters ergänzt werden. Ein solcher externer Beobachter kann beispielsweise eine weitere Bedienperson auf einer Erntemaschine oder ein Supervisor, der von einer entfernten Position ein oder mehrere Arbeitsmaschinen überwacht, sein. Alternativ oder ergänzend kann ein Beobachter in Form eines separaten Programmmoduls oder Algorithmus abgebildet werden, der bestimmte Prozesszustände bewertet oder allgemein Informationen in den Maschinendatensatz einpflegt.
Vorzugsweise ist auf der ersten Arbeitsmaschine ein Signalverarbeitungsmodul vorhanden, in dem Sensorinformationen der ersten Arbeitsmaschine zur Erzeugung von Sensor- bzw. Maschinensensordaten verarbeitet werden. Hierdurch werden beispielsweise Rohdaten einzelner Sensoren oder von Gruppen von Sensoren aufbereitet zum Zwecke der Weiterverarbeitung im Prozessmodell, beispielsweise zeitlich gemittelt oder anders statistisch bearbeitet und anschließend dem Prozessmodell zur Verfügung gestellt. Alternativ oder ergänzend werden die Sensordaten in den Maschinendatensatz eingepflegt.
Vorzugsweise wird der der Maschinendatensatz in Abhängigkeit eines vorgegebenen Ereignisses übertragen. Dieses Ereignis kann z.B. das Erreichen einer bestimmten Datensatzgröße, das Abschalten der Arbeitsmaschine, das Erreichen eines bestimmten Kommunikationsnetzes oder ein absichtliches Anstoßen der Übertragung von Seiten eines Beobachters oder von Seiten der EDV-Vorrichtung sein. Ebenfalls können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Datensätze mehrerer Arbeitsmaschinen eines Lohnunternehmers auf einer der Arbeitsmaschinen zwischengespeichert und dann gesammelt übertragen werden, wofür die Arbeitsmaschinen entsprechend über eine Datenaustauschschnittstelle verfügen. Oder sie können auf einem Zwischenspeicher beispielsweise eines Lohnunternehmers zwischengespeichert und von dort weitergesendet werden.
Vorzugsweise läuft das Prozessmodell auf der ersten Arbeitsmaschine in einzelnen Steuergeräten insbesondere redundant verteilt, so dass ein etwaiger Ausfall eines der Steuergeräte nur mit teilweisen Funktionseinbußen einhergeht oder die Aufgaben des ausgefallenen Steuergeräts von einem weiteren Steuergerät übernommen werden können.
Zwecks einer kontinuierlichen Weiterverbesserung des Prozessmodells ist es vorteilhaft, dass ein neues Ausgangsprozessmodell anschließend als neues Basisprozessmodell verwendet wird. Die Einstellung des Ausgangsprozessmodells als Basisprozessmodell kann von einem Bewertungskriterium über die Relevanz oder den Grad der Veränderung vorgenommen werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Prozessmodell nicht nur für einen Typ von Arbeitsmaschine sondern für mehrere verschiedene Typen von Arbeitsmaschinen, z.B. unterschiedliche Typen von Kartoffel- und/oder Rübenrodern, verwendbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Maschinendatensätze mehrerer Arbeitsmaschinen zur maschinenübergreifenden Vergleichbarkeit jeweils in einzelne Gruppen, insbesondere Baugruppen, aufgeteilt. Bei den mehreren Arbeitsmaschinen handelt es sich um unabhängig voneinander arbeitende Arbeitsmaschinen, d.h. z.B. eine erste und eine weitere Arbeitsmaschine, die insbesondere an unterschiedlichen Standorten unterwegs sind. Einerseits dient dies der Effizienz der auf der EDV-Vorrichtung laufenden Anpassung und Optimierung des Prozessmodells, wobei der Bearbeitungsumfang reduziert wird. Andererseits werden verschiedene Maschinentypen, die jedoch prinzipiell gleicharbeitende oder wirkende Funktionseinheiten bzw. Baugruppen besitzen, vergleichbar. Beispielsweise weisen gezogene und selbstfahrende Kartoffelroder prinzipiell gleich wirkende Trenngeräte zum Trennen der Hackfrüchte von ungewünschten Beimengen auf. Eine aus den jeweiligen Datensätzen abgeleitete Gruppe von Daten kann beispielsweise ein solches identisch vorkommendes Trenngerät oder eine Kombination einer Zufördereinheit mit dem Trenngerät sein. Trenngerätespezifische Gruppen sind beispielsweise Siebsterne oder -bänder, luftstrombasierte oder mit einzelnen Schlagelementen versehene Trenngeräte, Trenngeräte mit über einem Band winklig verlaufenden Fingerbändern oder Siebwalzenanordnungen. Andere Funktionseinheiten sind beispielsweise eine Aufnahme für Kartoffeln, Rüben oder Gemüse, ggf. in Kombination mit Köpf- oder Schlegeleinheiten oder Köpf- und/oder Schlegeleinheiten in Alleinstellung. Ebenfalls können Antriebs, Überlade- und Bunkereinheiten Funktionseinheiten, die über das Prozessmodell angesteuert werden, ausbilden.
Vorzugsweise werden die Maschinendatensätze zur Anpassung des zu ändernden Prozessmodells, d.h. des ersten, weiteren oder Basisprozessmodell) zunächst in einem Filtermodul auf der EDV-Vorrichtung gefiltert. Hierbei kann die insbesondere automatisiert ablaufende Filterung der Datensätze bevorzugt baugruppenspezifisch gemäß den vorstehend beschriebenen Baugruppen erfolgen. Die Filtereigenschaften stehen vorzugsweise in direktem Zusammenhang mit dem Ziel der spezifischen Prozessmodell-Entwicklung, beispielsweise für einen bestimmten Arbeitsmaschinentyp oder abhängig von Betriebsparametern wie Einsatzziel, Rodestrategie oder Einsatzort. Darüber hinaus können mittels des Filtermoduls verschiedene Anpassungen auf der EDV-Vorrichtung vorbereitet werden. Beispielsweise werden in dem Filtermodul bestimmte Zeitpunkte oder Zeitbereiche ausgewählt oder ergriffene Maßnahmen, Sensordaten oder Prozesszustände des jeweiligen Maschinendatensatzes über bestimmte Zeiträume gemittelt.
Weiterhin kann gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung des Verfahrens auf der EDV-Vorrichtung in einem Bewertermodul eine Plausibilitätsprüfung eines jeweiligen Maschinendatensatzes oder der in diesen enthaltenen Arbeitsdatensatz vorgenommen werden. Dazu sind im Bewertermodul entsprechend Eigenschaften und Anforderungen an die Datensätze hinterlegt. Diese Eigenschaften sind parametrisierbar und/oder anpassbar. Hierbei werden Maschinen- oder Arbeitsdatensätze, die beispielsweise aufgrund von fehlerhafter Übermittlung oder fehlerhaften Prozesszuständen inkonsistent sind, für die weitere Betrachtung und Anpassung des jeweiligen Prozessmodells ausgeschlossen, damit das Prozessmodell nicht negativ beeinflusst und verfälscht wird.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zu ändernde Prozessmodell in zumindest einem baugruppenspezifischen Modul geändert. So wird eine Änderung des Prozessmodells gezielt für einzelne Baugruppen vorgenommen, ohne jeweils immer das komplette Prozessmodell anpassen oder ändern zu müssen, was insbesondere von Vorteil ist, wenn neue Baugruppen oder neue Steuergeräte maschinenübergreifend verwendet werden. Nach einer solchen baugruppenspezifischen Anpassung wird das angepasste Prozessmodellmodul mit weiteren Prozessmodellmodulen zu einem geänderten Prozessmodell zusammengeführt oder zusammengefasst. Alternativ oder ergänzend kann das geänderte Prozessmodellmodul separat zur Übertragung auf eine Arbeitsmaschine bereitgestellt werden, um dort die entsprechende Komponente zu ersetzen.
Vorzugsweise werden über eine Beobachterschnittstelle zur Anpassung des Prozessmodells Anpassungsinformationen von einem Beobachter aufgenommen. Die Beobachterschnittstelle ist der EDV-Vorrichtung zugeordnet und beispielsweise für Entwickler des Prozessmodells als HMI (Human-Machine-Interface), z.B. in Form eines CLI (Command Line Interface) ausgebildet. Insbesondere können über eine solche Schnittstelle Feedback-Informationen ergänzt und den jeweiligen Arbeitsdatensätzen zugeordnet werden. Ebenfalls können über eine solche Schnittstelle Anpassungen an den Anpassungsroutinen und/oder dem Filtermodul vorgenommen werden. Beispielsweise werden über eine solche Schnittstelle zu betrachtende Zeitskaten im Filtermodul vorgegeben.
Alternativ oder ergänzend kann ein der EDV-Vorrichtung zugeordneter Beobachter auch als Programmmodul bzw. Algorithmus ausgebildet sein. Die Vorgaben oder Eingaben dieses Beobachters über eine interne Schnittstelle führen insbesondere dazu, dass verschiedene Anpassungsstrategien durchgerechnet und bewertet werden, von denen anschließend eine sinnvolle ausgewählt wird.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das zu ändernde Prozessmodell mittels zumindest einer Methode der Künstlichen Intelligenz, insbesondere durch Reinforcement-Learning geändert wird. Letzteres bietet sich insbesondere bei auf der EDV-Vorrichtung vorhandenen Feedback- und/oder Bewertungsinformationen an. Diese können im jeweiligen Maschinendatensatz enthalten sein und/oder auf der EDV-Vorrichtung erzeugt werden.
Erfindungsgemäß werden vorteilhafterweise für die Anpassung Feedbackinformationen eines Bedieners oder Beobachters der ersten oder einer der weiteren Arbeitsmaschinen verwendet werden, vorzugsweise wobei aus den Feedbackinformationen zur Erzeugung einer geänderten Prozessmodellausgabe gewichtete Zustandsübergange angepasst werden. Ein Zustandsübergang, der in dem Prozessmodell hinterlegt ist und durch dieses bewirkt wird, wird durch eine oder mehrere Prozessmodellausgaben beschrieben, durch die ein Übergang von einem z.B. ersten Szenario gekennzeichnet durch erste Sensordaten zu einem nachfolgenden Szenario gekennzeichnet durch nachfolgende Sensordaten erfolgt. Beispielsweise enthält der erste Arbeitsdatensatz ein erstes Szenario während der nachfolgende Arbeitsdatensatz das sich aufgrund der Prozessmodellausgabe, d.h. der von dem Prozessmodell eingeleiteten Maßnahmen in Form von Steuerbefehlen an die steuer- und/oder regelbaren Funktionseinheiten, ergebende nachfolgende Szenario ergibt. Die Feedbackinformationen liegen insbesondere in den Maschinendatensätzen vor.
Vorzugsweise wird bei einer Anpassung mittels Reinforcement Learning ein Prozessmodell verwendet, in dem bereits ein gewichtetes Regelwerk zur Erzeugung einer Prozessmodellausgabe enthalten ist. In einem Anpassungsmodul der EDV-Vorrichtung wird das Prozessmodell dann komplett oder in einzelnen Prozessmodellmodulen auf Basis der ersten und nachfolgenden Arbeitsdatensätze und der zugehörigen Prozessmodellausgaben unter Berücksichtigung des zugehörigen Feedbacks insbesondere mehrerer Arbeitsmaschinen weiter entwickelt. Durch die Betrachtung der Entwicklung, die sich in den ersten und nachfolgenden Arbeitsdatensätzen (und insbesondere den Sensordaten) widerspiegelt, werden unter Berücksichtigung der Feedbacks und/oder der Bewertungen zu den durch die Sensordaten abgebildeten Prozesszuständen die Gewichte bzw. Wahrscheinlichkeiten angepasst, mit der Übergänge von einem Zustand in einen anderen auf Basis von Prozessmodellausgaben bzw. Maßnahmen erlangt werden. Anschließend werden in dem Anpassungsmodul nach der Betrachtung aller relevanter Datensätze insbesondere mehrerer Arbeitsmaschinen die abschließend ermittelten gewichteten Zustandsübergänge genutzt, um damit die Maßnahmen im entsprechenden Prozessmodell anzupassen. Bei mehreren Qualitätsstufen des Feedbacks, beginnend bei einer Unterscheidung zwischen „Gut“ und „Schlecht“, insbesondere jedoch bei einer Bewertung auf einer Skala mit zumindest zwei und weniger als 10 Stufen, können Zustandsübergange bzw. Maßnahmen einer bestimmten Arbeitsmaschine, die besonders gute Ernteleistungen bringt, höher gewichtet werden als die von denjenigen Arbeitsmaschinen, die weniger gute Leistungen bringen.
Vorteilhafterweise wird das Ausgangsprozessmodell vor der Übertragung an die erste Arbeitsmaschine in einem Validierungsmodul und/oder auf einer weiteren realen oder virtuellen Arbeitsmaschine validiert. Hierbei können das Prozessmodell bzw. dessen einzelne Module gegen festgelegte Testfälle geprüft werden. So kann beispielsweise aufgrund vorgegebener Testszenarien und mithin vorgegebener Sensordaten, Betriebsparameterdaten sowie weiterer Informationen die Prozessmodellausgabe hinsichtlich zulässiger Werte geprüft werden. Sofern die Arbeitsmaschine virtualisiert ist, d.h. ein Rechnermodell der Arbeitsmaschine erzeugt ist, welches virtuell wechselnden Erntebedingungen ausgesetzt werden kann und welches dann die zu bearbeitenden Gutflüsse und mithin sich hieraus ergebenden Prozesszustände modelliert, kann dieses ebenfalls zum Gegenstand des Validierungsmoduls gemacht werden. Alternativ zur Modell-getriebenen Validierung mit Hilfe eines virtuellen Rechnermodells der Arbeitsmaschine ist auch eine Daten-getriebene Validierung möglich, bei welcher das Prozessmodell auf Reproduzierbarkeit der Prozessmodellausgaben vergangener als relevant befundener Situationen geprüft wird.
Vorzugsweise umfassen die Maschinensensordaten und/oder die Betriebsparameterdaten Umgebungsdaten, d.h. Standortdaten, Boden- und Wetterdaten. Externe Betriebsparameterdaten wie beispielsweise Wetterdaten können auch zusätzlich separat über Schnittstellen von der jeweiligen Arbeitsmaschine automatisiert in die Datensätze eingefügt werden oder werden auf der erfindungsgemäßen EDV-Vorrichtung mittels einer entsprechenden Schnittstelle in die Datenbasis integriert.
Sofern eine etwaige Validierung erfolgreich durchlaufen wurde, liegt anschließend ein angepasstes und optimiertes Prozessmodell oder Prozessmodellmodul vor. Sofern lediglich einzelne Baugruppen bzw. Module des Prozessmodells optimiert wurden, können diese separat wie bereits beschrieben oder auf Ebene der EDV-Vorrichtung zu einem aktualisierten Prozessmodell zusammengefügt werden, um dann zur Übertragung an die Arbeitsmaschine(n) übertragen zu werden.
Vorzugsweise wird das Ausgangsprozessmodell zumindest teilweise der Bedienperson einer Arbeitsmaschine oder auch dritten Personen auf einem Mobilgerät zur App-gestützten Erzeugung von Handlungsanweisungen (auf Basis bestimmter Prozesszustände) zur Verfügung gestellt, wobei insbesondere ein von dem Bediener oder dem Dritten auf dem Mobilgerät oder einem weiteren EDV-Gerät eingegebenes Feedback zur Anpassung des anzupassenden Prozessmodells (d.h. des Prozessmodells der ersten, einer der weiteren Arbeitsmaschinen oder das Basisprozessmodell) verwendet wird. Über eine solche Schnittstelle können Überwachungsfunktionen, die von der Bedienperson oder einem Dritten ausgeübt werden, direkt dazu genutzt werden, das Prozessmodell weiterzuentwickeln.
Über eine Zusatzschnittstelle der EDV-Vorrichtung kann dem auf der EDV-Vorrichtung ablaufenden erfindungsgemäßen Verfahren eine Anzahl von Informationen zur Ergänzung des ersten oder eines der weiteren Maschinendatensätze zur Verfügung gestellt werden. Dies können wie bereits beschrieben Wetterinformationen sein, alternativ oder ergänzend kann es sich hierbei auch um Boniturinformationen, Informationen über Beimengen oder über Lagerschäden handeln, die erst nach einem Erntevorgang erfasst wurden. Es versteht sich, dass diese Informationen auch wiederum den jeweiligen Datensätzen und Arbeitsmaschinen zugeordnet werden.
Sofern eine Mehrzahl von entsprechend ausgestatteten EDV-Vorrichtungen zwecks Anpassung der Prozessmodelle einer Mehrzahl von Arbeitsmaschinen vorhanden ist, können die in einer Datenbank der EDV-Vorrichtung abgebildeten Maschinendatensätze um in einer weiteren EDV-Vorrichtung abgebildete Maschinendatensätze anderer Arbeitsmaschinen ergänzt werden. Bei den anderen Arbeitsmaschinen handelt es sich vorzugsweise um zu den ersten und weiteren Arbeitsmaschinen unterschiedlichen Arbeitsmaschinen. Durch das Pooling der Datensätze können die Erkenntnisse anderer Arbeitsmaschinen dann den eigenen Arbeitsmaschinen hinzugefügt werden. Beispielsweise kann es sich hierbei um die Verknüpfung von Datensätzen, die in Nordamerika oder Asien gewonnen wurden, mit Datensätzen in Europa handeln.
Die vorstehend beschriebenen Schritte zur Anpassung des Prozessmodells sind insbesondere soweit automatisiert, dass beispielsweise zumindest einmal zum Abschluss einer Erntesaison einer entsprechende Arbeitsmaschine die Maschinendatensätze der jeweiligen Arbeitsmaschinen von der EDV-Vorrichtung getriggert an diese übermittelt werden und dann die Anpassung des Prozessmodells erfolgt. Alternativ oder ergänzend kann die Anpassung des Prozessmodells auch aufgrund von anderen Kriterien bewirkt werden, beispielsweise angepasst auf einzelne Länder oder Regionen, die durch ähnliche Rahmenbedingungen für Arbeitsmaschinen charakterisiert sind.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ebenfalls durch eine Anordnung umfassend eine Mehrzahl von landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen und eine EDV-Vorrichtung, welche sich dadurch auszeichnet dass diese Anordnung zur Durchführung eines vor- oder nachbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Eine solche EDV-Vorrichtung weist die üblicherweise vorhandenen elektronischen Mittel zur Datenverarbeitung auf. Bei den zugehörigen, ebenfalls vor- oder nachstehend beschriebenen Arbeitsmaschinen handelt es sich insbesondere um Hackfruchterntemaschinen mit den vor- und/oder nachbeschriebenen Funktionseinheiten. Dieser Anordnung kommen somit ebenfalls die vor- oder nachbeschriebenen Vorteile zu Gute.
Durch das während eines Betriebs der Arbeitsmaschine in oder auf dem Steuergerät laufende Prozessmodell werden die vor- oder nachstehend aufgeführten Vorteile erzielt, d.h. insbesondere liefert die Arbeitsmaschine ein besseres Arbeitsergebnis auch unter bis dato noch nicht bekannten Erntebedingungen und die Bedienperson ist von einer Reihe von Überwachungsprozessen während des Betriebs zumindest teilweise entlastet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnommen werden. Schematisch dargestellt zeigt:

1 den Steuerungsablauf lokal auf einer Arbeitsmaschine,
2 ein Schema eines erfindungsgemäßen Gegenstands,
3 eine Erläuterung eines Prozessmodells,
4 ein Ausführungsbeispiel eines Anpassungsmoduls,
5 u. 6 Analysedaten zur Anpassung eines Regelwerks eines Prozessmodells.

Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele können auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche und etwaiger weiterer Ansprüche zu erfindungsgemäßen Gegenständen kombiniert werden. Sofern sinnvoll, werden funktional gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugsziffern versehen.
Ein anzupassendes Prozessmodell ist wie folgt in eine jeweilige Arbeitsmaschine, charakterisiert durch eine Box 1, eingebettet. Entsprechend gibt es dann je Arbeitsmaschine 1, die mit einem entsprechenden Systemaufbau ausgestattet ist, einzelne Steuerabläufe, die für die n Arbeitsmaschinen mit 1 a, 1b, 1 c.... 1 n (sh. 2) bezeichnet sind. Diese Steuerabläufe können auf Arbeitsmaschinen vom gleichen Typ und gleicher Konfiguration vorliegen, vorgesehen ist es jedoch, dass auch verschiedene Maschinentypen und -konfigurationen mit zum Teil gleichen Baugruppen verglichen werden können und somit ein Erfahrungsaustausch für gleiche Baugruppen auch in jeweils unterschiedlichen Umgebungen auf Seiten der EDV-Vorrichtung möglich ist.
In Block 2 liegen aufgrund von Betriebsparametern Betriebsparameterdaten vor, die über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle oder auch sensorisch detektiert definiert werden. Hierbei kann es sich um Rodestrategien handeln, Erntegutgrößen, -sorten, oder verschiedene Bodenkonsistenzen für das zu bearbeitende Feld sowie Betriebsziele handeln. Auch ein entweder getriggert über bestimmte Ereignisse abgefragtes Prozessfeedback einer Bedienperson kann in dem Block 2 hinterlegt sein. Prozessfeedbackdaten oder Feedbackdaten bzw. Feedbackinformationen und/oder Bewertungen werden für den Zweck dieser Anmeldung synonym verwendet. Als Rodestrategien kommen beispielsweise qualitäts- oder durchsatzorientierte, verlustoptimierte oder Beimengen-optimierte Rodestrategien in Frage, auf deren Vorgabe hin bestimmte Einstellungen der funktionalen Einheiten und deren Steuereinheiten vorgenommen werden. Die Prozessfeedbackdaten können beispielsweise zeitgesteuert vorgenommen werden und Feedback zu übergeordneten Zielen, z.B. der Zufriedenheit der Bedienperson mit dem Rodeergebnis oder auch Feedback zu teilspezifischen Zielen (z.B. wie zufrieden sind sie mit der Trennung im Trenngerät 1 (TG1), im Trenngerät (TG2) der Absiebleistung auf bestimmten Siebbänder usw. erfolgen. Diese Bewertungen sind vorzugsweise in mindestens zwei Stufen (gut/schlecht) denkbar. Vorzugsweise werden die Eingaben von der Bedienperson direkt auf der Maschine eingegeben. Die Eingabe von Prozessfeedback kann einerseits durch die Maschinensteuerung getriggert erfolgen, z.B. nach definierten Rodezeiträumen oder größeren Einstellungsveränderungen durch das Prozessmodell im Block 7 oder sie erfolgt ungetriggert, d.h. der Fahrer gibt dann Feedback, wann es ihm passt. Relevant ist, dass diese Feedbackeingabe jeweils mit bestimmten Prozesszuständen, d.h. der Summe von den jeweiligen Zustand der Maschine beschreibenden Informationen verknüpft wird. Dies kann beispielsweise über eine Zeitinformation oder über eine direkte Verknüpfung der Feedbackinformationen mit der zu dem Zeitpunkt des Feedbacks vorhandenen Sensordaten und Betriebsparametern sein. Sollte zu Beginn eines Betriebsvorgangs der Arbeitsmaschine kein vollständiger Satz an Betriebsparametern vorhanden sein, kann diese abgefragt oder intern oder extern vorgegeben werden.
Während es sich in Block 2 um vorgegebene oder insbesondere auch externe Informationen handelt, werden im Block 4 Sensordaten der auf der Maschine vorhandenen Sensoren erhoben. Hierbei kann es sich um alle Arten von Sensoren handeln, die auf einer Arbeitsmaschine vorhanden sind. Beispielsweise handelt es sich um mechanische, optische oder akustische Sensoren. Ebenfalls können diese an allen denkbaren Positionen vorhanden sein, an denen Prozessinformationen gewonnen werden können. Beispielsweise handelt es sich um Füllstandsaufnehmer im Bereich der Siebbänder oder Trenngeräte oder um Drucksensoren zur Bestimmung des Antriebsdrucks hydraulischer Antriebe. Darüber hinaus kann es sich um Sensoren handeln, die das Prozessfeedback direkt ermitteln. Gegenüber der Erfassung des Prozessfeedbacks über Eingaben der Bedienpersonen im Block 2 liegt der Vorteil in der sensorischen Erfassung darin, dass zum einen eine objektivere Bewertungsbasis gegenüber den subjektiven, bedienerspezifischen Feedbacks vorliegt, insbesondere eine hochfrequentere Information, zum anderen kann mittels der Sensoren kontinuierlich ein Prozessfeedback gesammelt werden. Die sensorgestützte Feedback-Sammlung hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Bedienperson nicht unnötig abgelenkt oder ermüdet wird. Die Sensordaten können entweder als Rohinformationen und Rohdaten direkt in das Prozessmodell im Block 7 eingepflegt werden. Sie können alternativ oder ergänzend auch in einem Signalverarbeitungsmodul bzw. Interpretermodul gemäß Block 5, auch Sensordaten-Interpreter genannt, aufbereitet und interpretiert werden und beispielsweise in andere, den Prozess beschreibenden Zustandsgrößen überführt werden. Dies gilt insbesondere für 2D- oder 3D-Informationen, die in der Regel in eigenen Auswerte-Vorrichtungen interpretiert werden müssen.
Beispielsweise kann eine Feedbackinformation über das Vorliegen einer Verstopfung oder über eine drohende Verstopfung an einem Trenngerät erst im Block 5 erzeugt werden. Ein weiteres Beispiel für die im Block 4 vorhandenen Sensordaten sind Lageinformationen und/oder Geschwindigkeitsinformationen, die über interne Positionssensoren gewonnen werden. Als Arbeitsdaten werden somit Daten aus dem Blöcken 2, 4 und 5 angesehen. Ebenfalls können als Arbeitsdaten aus diesen Daten abgeleitete Informationen, insbesondere einen Prozesszustand beschreibende Prozesszustandsinformationen angesehen werden. Diese können sich aufgrund einer Kategorisierung oder einer statistischen Auswertung einer Vielzahl von gleichzeitig oder nacheinander folgenden Sensordaten ergeben.
Die in einem Arbeitsdatensatz zusammengefassten Informationen werden in einem Datensatzmodul 3 temporär gespeichert. In dem Datensatzmodul 3, in dem vorzugsweise alle Arbeitsdatensätze abgelegt werden, bevor sie an die EDV-Vorrichtung übertragen werden, werden jeweils den Arbeitsdatensätzen zugehörig oder separat Prozessmodellausgaben und/oder Maßnahmen einer Bedienperson, die dazu führen, das Prozessmodellausgaben übersteuert werden, abgelegt. Vorteilhafterweise ist es konfigurierbar, welche Daten aus den Sensordaten und Betriebsparametern extrahiert werden können, um diese im Datensatzmodul 3 abzuspeichern. Relevant sind diejenigen Prozessdaten, mit denen Aussagen über den Prozesszustand zu einem definierten Zeitpunkt, insbesondere der unmittelbare Zeitraum vor und während eines Prozessfeedbacks, getätigt werden können. Insbesondere können diese Datensätze hinsichtlich ihrer Speichergröße so aufgeteilt und/oder komprimiert werden, dass sie mittels einer Telemetrieeinheit 6 an eine EDV-Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen Kasten 20 in 2, übertragen werden können. Entsprechend werden die Datensätze gemäß Pfeil 14 bei definierbaren Events, z.B. Erreichen einer Mindestgröße, Verbindung zu einem Kommunikationsmedium, z.B. bei Vorliegen einer Mobilfunkverbindung oder dem Vorhandensein eines USB-Sticks an einem entsprechenden Slot der Telemetrieeinheit, über eine Schnittstelle aus dem System gemäß Pfeil 14 zur EDV-Vorrichtung 20 übertragen. Darüber hinaus können von der Telemetrieeinheit 6 ebenfalls Informationen wie beispielsweise Wetter- und Umfeldinformationen gemäß den Pfeilen 12 und 13 in den Datensatz von extern eingebracht werden. Beispielsweise kann es sich um Umfeldinformationen wie Bodentyp und Bodenkonsistenz handeln, die beispielsweise aus externen Karten übermittelt werden.
Ebenfalls ist es von Vorteil, wenn sich bei einer Telemetrieeinheit 6 insbesondere mit einer drahtlosen Schnittstelle, die per Mobilfunk, WLAN oder Bluetooth vorzugsweise im Nahbereich der Arbeitsmaschine funktioniert, ein Prozessbeobachter 13a (2) von außerhalb auf die Arbeitsmaschine aufschaltet und beispielsweise Kamerabilder sichtet oder andere Sensordaten überwacht und zu diesen ein Feedback gibt. Ein solches Feedback kann ebenfalls wieder gemäß Datenpfeil 12 vorzugsweise im Datensatzmodul 3 abgelegt und mit den jeweiligen Arbeitsdatensätzen, die das zugehörige Prozessszenario beschreiben, verknüpft werden.
Für die Verknüpfung der einzelnen Datensatzelemente dienen insbesondere Zeitstempel oder auch definierte Events auf Basis beispielsweise eines Eventcounters.
Über die Kommunikationsschnittstelle bzw. Telemetrieeinheit 6 wird gemäß dem Dateneingabepfeil 13 ein Prozessmodell an das Prozessmodul 7 übertragen. Dieses Prozessmodul 7 kann zentral auf einem Steuergerät sowie auch auf mehreren Steuergeräten verteilt liegen. Das Prozessmodell besteht somit aus einem oder mehreren Softwarebausteinen, die in die Maschinensteuerung eingebunden sind bzw. zur Maschinensteuerung ausgeführt werden. Insbesondere werden auf Basis des Prozessmoduls 7 die Eingangssignale von Seiten des Blocks 2 (Betriebsparameter) und der Sensordaten (Blöcke 4 und 5) in Steuerbefehle umgesetzt. Diese Maßnahmen zur Steuerung der Arbeitsmaschine können vom Prozessmodul 7 einerseits an externe Steuereinheiten im Block 9, beispielsweise einen Schlepper einer gezogenen Erntemaschine sowie an interne Steuer- und Funktionseinheiten (Block 8) übermittelt werden. Gegebenenfalls werden die Daten der Funktionseinheiten als Funktionseinheitdaten ebenfalls in einem jeweiligen Arbeitsdatensatz im Datensatzmodul 3 hinzugefügt, was vorliegend in der Grafik nicht dargestellt ist.
Im Block 8 sind die einzelnen Funktionseinheiten bzw. Baugruppen der Arbeitsmaschine und deren Steuereinheiten vorhanden. Insbesondere handelt es sich um Aktoransteuerungen, die das Prozessergebnis der Arbeitsmaschine beeinflussen, beim Beispiel einer Kartoffelerntemaschine somit alle Reinigungs- und Trenngeräte von der Aufnahme des Gutstroms hin bis zum Bunker bzw. einer Überladevorrichtung. Oftmals sind solche Funktionseinheiten über ein CAN Bussystem angebunden. Eine Schleppereinheit ist beispielsweise über das TIM Protokoll angebunden (Modul 9).
Erfindungsgemäß läuft nun ein Verfahren zur Anpassung eines Prozessmodells auf der Ebene der EDV-Vorrichtung in Block 20 wie nachfolgend beschrieben ab. Zunächst wird in einem Datensammlungsmodul 21 einer Sammlung aller Maschinendatensätze vorgenommen. Hierbei handelt es sich um Maschinen verschiedener Typen (vgl. Maschine Typ 1, Maschine Typ 2, Maschine Typ 3, Maschine Typ 4, Maschine Typ X). Auf diesen Maschinen laufen entsprechend der 1 die Steuerungsvorgänge 1 a bis 1n ab. Auf den jeweiligen Prozessmodulen 7 dieser Arbeitsmaschinen sind entsprechend unterschiedliche Prozessmodule 7 realisiert, die jedoch aufgrund ihres prinzipiell ähnlichen Aufbaus und aufgrund identischer Baugruppen zumindest in Teilen gemeinsam auf der EDV-Vorrichtung bearbeitet werden können. Beispielsweise handelt es sich bei den jeweiligen Arbeitsmaschinen um verschiedene Ausführungen von Kartoffelrodemaschinen, Rübenrodemaschinen, je in gezogener oder selbstfahrender Variante, und/oder mit Aufnahmen für unterschiedliche Anzahlen von Kartoffeldämmen bzw. Rübenreihen.
Exemplarisch ist lediglich für die mit einem Betriebsablauf 1 a gekennzeichnete Maschine ganz links ein Feedback durch eine Bedienperson 15 eingezeichnet. Auch die anderen Arbeitsmaschinen mit den jeweiligen Prozessmodellvarianten 7a, 7b, 7c, 7d und 7e könnten bei Vorliegen entsprechender Schnittstellen prinzipiell von externen Bedienern mit Informationen versehen werden.
Ebenfalls ist exemplarisch lediglich die Versorgung der in der Figur linken Arbeitsmaschine mit weiteren Umgebungsinformationen wie beispielsweise Wetterinformationen aus einer Informationsquelle 16 dargestellt.
Nach dem Erhalt der Daten im Datensammlungsmodul 21, welches insbesondere eine Schnittstelle zur Anbindung der vorzugsweise lokal von der EDV-Vorrichtung entfernten Arbeitsmaschinen darstellt, kann mit dem Datensatzergänzungsmodul 22, dem eine Zusatzschnittstelle zugeordnet ist, abgeglichen werden, ob den Maschinendatensätzen bzw. dem jeweilige Arbeitsdatensätzen noch weitere externe Informationen hinzugefügt werden müssen. Hierbei kann es sich um Wetterinformationen, Boniturinformationen oder andere externe Informationen handeln.
Diese Ergänzung ist nicht notwendigerweise durchzuführen. Generell stellen die gestrichelten Kästchen und Pfeile im Diagramm der 2 optionale Varianten je nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung dar. In einem Datensatzspeicher 23, insbesondere als Datenbank ausgebildet, werden dann die Maschinendatensätze aller Arbeitsmaschinen gesammelt. In einem optionalen Extraktionsmodul 24 können die Datensatzinformationen einzelner Maschinen zum Zwecke der maschinenübergreifenden Vergleichbarkeit in einzelne Gruppen, beispielsweise nach Baugruppen aufgeteilt, extrahiert werden. D.h. nach den Verarbeitungsschritten im Extraktionsmodul 24 würden die Daten aufgeteilt nach wählbaren oder definierbaren Eigenschaften wie beispielsweise Baugruppe oder Trennfokus vorliegen. Anschließend werden die Daten in einem nächsten Verarbeitungsschritt im Filtermodul 25 vorgefiltert. Diese Filtereigenschaften stehen insbesondere im direkten Zusammenhang mit dem Ziel der spezifischen Prozessmodellentwicklung, beispielsweise der Prozessmodellentwicklung für einen bestimmten Maschinentyp und/oder abhängig von Einsatzziel, Rodestrategie bzw. Einsatzort oder Einsatzjahr. In einem Bewertungsmodul 26 wird anschließend geprüft, ob die Datensatzinformationen vollständig und plausibel sind. Dazu sind im Bewertungsmodul entsprechende Eigenschaften und Anforderungen an die Datensätze hinterlegt. Diese Eigenschaften sind parametrisierbar und anpassbar. Ziel ist es, nur diejenigen Datensätze zur weiteren Anpassung des Prozessmodells im Anpassungsmodul 28 durchzulassen, die konsistent und sinnvoll sind.
Anstelle des Zugriffs auf die Daten der optionalen Module 24, 25 und 26 kann alternativ oder ergänzend in einem Anpassungsmodul 28 direkt auf die Daten des Speichermoduls 23 zugegriffen werden. In dem Anpassungsmodul 28 wird dann im vorliegenden Fall ein in einer Ausgangsbasis 27 als Basisprozessmodell gespeichertes Prozessmodell durch Methoden der künstlichen Intelligenz, insbesondere durch Reinforcement Learning angepasst. Bei dem Basisprozessmodell kann es sich auch um das Prozessmodell der ersten Arbeitsmaschine handeln. Das so generierte, neue und angepasste Prozessmodell kann im nachfolgenden Schritt gegen festgelegte Testfälle validiert werden (Validierungsmodul 29). Anschließend liegt ein angepasstes Prozessmodell oder zumindest eine angepasste Prozessmodellbaugruppe vor. Diese wird im Schritt 31 dann zusammen mit gegebenenfalls weiteren Prozessmodellmodulen zu dem maschinentypischen Prozessmodell, dem Ausgangsprozessmodell zusammengebildet. Über eine Feedbackschleife kann das im Modul 30 generierte baugruppenspezifische Prozessmodell wiederum in die Ausgangsbasis im Modul 27 zurückgeschrieben werden. Alternativ oder ergänzend können auch andere Prozessmodelle im Anpassungsmodul 28 angepasst werden, beispielsweise das Prozessmodell der ersten oder der nachfolgenden Arbeitsmaschine. Über eine Beobachterschnittstelle in Form eines Schnittstellenmoduls 32 können weiterhin Anpassungsinformationen, beispielsweise Entwicklervorgaben, eingepflegt und berücksichtigt werden.
Das Ausgangsprozessmodell kann im Block 33 optional zur App-gestützten Erzeugung von Handlungsanweisungen und somit als Mobilgerätevariante erzeugt werden, die auf ein Mobilgerät 34 übertragen werden kann. Mittels dieses Mobilgeräts 34 können wiederum Feedbackinformationen der Bedienerperson 15 in Richtung des Anpassungsmoduls 28 oder auch hin zum Datensatzspeicher 23 getätigt werden. Das Ausgangsprozessmodell wird dann maschinentypspezifisch in den Varianten 7a bis 7n den jeweiligen Arbeitsmaschinen für eine Anpassung oder Änderung des jeweils auf der Arbeitsmaschinen vorliegenden Prozessmodells und für einen insbesondere nachfolgenden Betrieb zur Verfügung gestellt und entsprechend dorthin übertragen.
Denkbar ist es auch, dass die EDV-Vorrichtung in einer Ausführungsvariante auf einer lokalen Arbeitsmaschine 1 liegt und somit dort das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird. Entsprechend sind dann allerdings eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen vorzusehen, über die dann die relevanten Datensätze aus den weiteren bzw. anderen Arbeitsmaschinen übermittelt werden.
Ein im Rahmen der Erfindung auf der EDV-Vorrichtung angepasstes Prozessmodell ist mit seinen einzelnen Komponenten in der 3 auf Basis einer Arbeitsmaschine noch näher erläutert. Wesentliche Bestandteile eines Prozessmodells sind in diesem Fall die beiden Prozesswissensbausteine 41, in der eine Bibliothek mit den Prozesszuständen vorhanden ist, sowie das Regelwerkmodul 42 mit dem Regelwerk bezüglich der Prozesszustände, der Prozessziele und der Maßnahmen M, die in Form von Steuerbefehlen im Block 43 an die externen und internen Funktionseinheiten der Blöcke 8 und 9 übermittelt werden. Wesentliche Aufgabe bei diesem Ausführungsbeispiel des Prozessmodells ist es, zunächst einen bekannten Prozesszustand zu ermitteln, anschließend auf Basis des Prozesszustands und des Prozessziels eine entsprechende Maßnahme aus dem Regelwerk zu wählen, welche im Block 43 dann in die Steuerbefehle umgesetzt wird.
Beim ersten Betrieb des Prozessmodels, z.B. nach einem Arbeitsmaschinenstart, ist noch kein Prozesszustand definiert. Rein aus den aus dem Betriebsparametermodul bzw. Block 2 stammenden Betriebsparametern wird initial zumindest ein Prozesszustand im Block 41 ermittelt. Insofern ist ein initialer Prozesszustand im Block 44 für den Beginn des Betriebs einer Arbeitsmaschine vorgesehen. Der in Block 44 definierte Betriebszustand bzw. Prozesszustand wird als aktiver Prozesszustand im Block 45 gesetzt. Ausgehend von diesem Prozesszustand 45 und mittels des Prozessziels im Block 46 wird für den im Block 45 vorhandenen Prozesszustand im Regelwerkmodul 42 die geeignetste Maßnahme ermittelt, um den Übergang zum Prozessziel zu erreichen.
Im normalen Betrieb wird kontinuierlich aus den Sensorwerten und den Betriebsparametern (Blöcke 2, 3, und 4) auf Basis der definierten Prozesszustände der Prozesszustand ermittelt. Dieser Prozesszustand wird im Block 45 zunächst als temporärer Prozesszustand hinterlegt. Typischerweise kann ein solcher temporärer Prozesszustand recht hochfrequent ermittelt werden, da sich Sensorwerte häufig ändern. Damit das Regelungssystem aufgrund zu häufiger Zustandswechsel nicht instabil wird, ist es jedoch sinnvoll, diesen temporären Prozesszustand durch eine Filterung der Zustandsänderung stabiler zu gestalten. Dies erfolgt im Modul 47. Eine zeitliche Mittelung der Daten erfolgt vorzugsweise über Zeiträume zwischen 6 Sekunden und 600 Sekunden. Die sich aufgrund des dann umgesetzten Regelwerks ergebenen Steuerbefehle im Block 43 können manuell gemäß einer Vorgabe im Block 48 durch eine Bedienperson 15 übersteuert werden.
Ein Ausführungsbeispiel für die Anpassung eines Regelwerks bzw. des Prozessmodells im Anpassungsmodul 28 auf der Ebene der EDV-Vorrichtung ist in 4 dargestellt. Zunächst erhält das Anpassungsmodul 28 einen oder mehrere Maschinendatensätze oder Teile davon. Diese Daten können entsprechend ungefiltert aus der Datenbank aus dem Modul 23 oder auch gefiltert nach Baugruppen oder plausiblen/konsistenten Daten gemäß Block 26 vorliegen. Aus diesen Datensätzen werden nun alle enthaltenen Szenarien extrahiert, für die ein Feedback vorliegt. Hierbei wird ein Szenario durch das Vorliegen von mindestens vier Informationen definiert. Es handelt sich bei einem Szenario um eine Kombination von a) einem Prozesszustand gemäß des ersten Arbeitsdatensatzes, mit b) einem Prozesszustand gemäß des nachfolgenden Datensatzes, mit c) einer zugehörigen Prozessmodellausgabe bzw. Maßnahme, die zum Übergang von dem ersten Prozesszustand zu einem nachfolgenden Prozesszustand geführt hat sowie mit d) einem zugehörigen Feedback seitens entweder der Sensoren und/oder einer Bedieneinheit.
Nach der Extraktion der Szenarien im Extraktionsmodul 51 liegen dann insgesamt n Szenarien vor, charakterisiert durch die vorbeschriebenen vier Informationen I1_x, I2_x, I3_x, I4_x vor, mit x = 1 bis n. Jedes dieser extrahierten Szenarien wird dann an einen Reinforcement Learning Agenten im Modul 52 weitergeleitet. Dieser Agent nutzt das zu ändernde Prozessmodell, in dem bereits gewichtete Zustandsübergänge durch entsprechende Maßnahmen enthalten sind, und lernt auf Basis dieser Szenarien weiter. Während er die Szenarien durchgeht, passt er die Gewichte bzw. Wahrscheinlichkeiten an, mit der Übergänge von einem Zustand in einen anderen auf Basis von Maßnahmen festgelegt werden. Nachdem der Agent alle Szenarien für alle Datensätze, die dem Anpasser im Anpassungsmodul 28 zur Verfügung gestellt werden, durchgespielt hat, werden die abschließend ermittelten Gewichte in Zustandsübergänge genutzt, um damit die Maßnahmenreihenfolge im Regelwerk anzupassen, z.B. durch Neuordnung sofern sich gegenüber dem Ausgangsmodell eine Maßnahme relevant geändert hat. Die Ermittlung gewichteter Zustandsübergänge erfolgt im Block 53 und die Anpassung des Regelwerks erfolgt dann im Block 54. Mittels einer Entwicklerschnittstelle kann aus dem Block 32 sowohl auf den Prozess der Änderung des Regelwerks sowie auch auf die Extraktion der Szenarien eingewirkt werden. Das schließlich angepasste Regelwerk wird dann im Block 55 abgelegt und kann von dort zur Validierung an das Validierungsmodul 29 überführt werden. Während es sich bei dem in der 4 beschriebenen Regelwerk um ein in der Regel Graphen- bzw. Baumstruktur-basiertes Regelwerk handelt, versteht es sich, dass ein solches Regelwerk auch als ein mathematisch genau definiertes Regelwerk vorliegen kann. Ebenfalls kann es sich um ein neuronales Netz handeln, in dem basierend auf Feedbackinformationen Gewichte angepasst werden. In einem genauer definierten, regelbasierten Prozessmodell werden ein oder mehrere Regler abhängig von dem Prozessgrößen auf Basis der Sensordaten und der Betriebsparameterdaten genau geregelt. In dem Anpassungsmodul 28 werden dann auf Basis der Feedbackinformationen die Reglerparameter beispielswiese wie vorbeschrieben geändert.
Die Abbildung der 5 und 6 zeigen auf der X-Achse die möglichen Sollwerteinstellungsmöglichkeiten beispielsweise einer Igelbandgeschwindigkeit (5) und einer Höhe einer Abstellstreifwelle in demselben Trenngerät (6). Auf der Y-Achse ist die relative Nutzungsdauer des Sollwerts während des Rodens über einen definierten Zeitraum aufgetragen, im vorliegenden Beispiel über ein Jahr. Der Vergleich bei der Abbildungen verdeutlicht, dass die Einstellbereiche im Arbeitsbetrieb sinnvoll eingegrenzt werden können, im Beispiel der Abstreifwelle (6) auf einen Wertebereich von 0% bis 20% und im Beispiel der 5 auf einen Wertebereich von 10% bis 70%. Dieses ist ein Ergebnis einer Betrachtung im Anpassungsmodul 28 sein, in dem während der Anpassung die oftmals genutzten Einstellungsbereiche stärker gewichtet werden als die nicht genutzten Einstellungsbereiche, woraufhin sich eine Beschränkung des Einstellungsbereichs ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017208442 A1 [0002]
WO 2018/206587 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer von mehreren Arbeitsmaschinen umfassend eine erste oder mehrere erste kombinierte landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen (1), insbesondere eine selbstfahrende Erntemaschine oder eine Kombination eines Schleppers mit einer von diesem gezogenen Erntemaschine, vorzugsweise für Hackfrüchte, sowie zumindest eine, vorzugsweise mehrere weitere Arbeitsmaschinen in Kombination mit einer EDV-Vorrichtung (20), wobei zur Beeinflussung des landwirtschaftlichen Arbeitsergebnisses im Betrieb mittels eines auf der ersten Arbeitsmaschine laufenden ersten Prozessmodells auf Basis zumindest eines ersten Arbeitsdatensatzes zumindest eine erste Prozessmodellausgabe umfassend zumindest einen Steuerbefehl für wenigstens eine steuer- oder regelbare Funktionseinheit wenigstens einer der ersten Arbeitsmaschinen erzeugt wird, wodurch sich wenigstens ein nachfolgender Arbeitsdatensatz ergibt, wobei während oder nach dem Betrieb zumindest ein Teil eines Maschinendatensatzes umfassend wenigstens einen Teil des ersten Arbeitsdatensatzes, wenigstens einen Teil zumindest des oder eines der nachfolgenden Arbeitsdatensätze sowie insbesondere die erste Prozessmodellausgabe über wenigstens eine Schnittstelle zu einer von der wenigstens einen, ersten Arbeitsmaschine (1) insbesondere entfernt angeordneten EDV-Vorrichtung (20) übermittelt wird, auf der EDV-Vorrichtung (20) unter Berücksichtigung von Informationen des ersten Maschinendatensatzes, eines weiteren Maschinendatensatzes einer oder mehrerer der weiteren Arbeitsmaschinen, des ersten Prozessmodells und/oder eines weiteren Prozessmodells einer oder mehrerer der weiteren Arbeitsmaschinen ein in der EDV-Vorrichtung (20) hinterlegtes Basisprozessmodell, das erste oder das weitere Prozessmodell insbesondere automatisiert geändert wird und dieses geänderte Prozessmodell als Ausgangsprozessmodell anschließend für einen vorzugsweise nachfolgenden Betrieb zumindest teilweise von der EDV-Vorrichtung auf zumindest eine der Arbeitsmaschinen übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitsdatensatz durch erste Betriebsparameterdaten, erste Maschinensensordaten, erste Funktionseinheitdaten und/oder aus diesen Daten abgeleiteten ersten Arbeitsdaten gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nachfolgende Arbeitsdatensatz zumindest teilweise durch nachfolgende Maschinensensordaten, nachfolgende Funktionseinheitdaten, nachfolgende Betriebsparameterdaten und/oder aus diesen Daten abgeleiteten nachfolgenden Arbeitsdaten gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinendatensatz zumindest eine Prozess-Feedbackinformation umfasst, die insbesondere getriggert erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über eine insbesondere als Telemetrieeinheit (6) ausgebildete Arbeitsmaschinenschnittstelle Informationen zur Ergänzung des ersten Maschinendatensatzes erhalten werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodell auf Basis der Maschinendatensätze zumindest zweier ungekoppelter Arbeitsmaschinen angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinendatensatz der ersten Arbeitsmaschine (1) über eine Beobachterschnittstelle der ersten Arbeitsmaschine mit Anpassungsinformationen eines externen Beobachters ergänzt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorinformationen der ersten Arbeitsmaschine (1) zur Erzeugung von Sensordaten in einem Signalverarbeitungsmodul der ersten Arbeitsmaschine (1) verarbeitet werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinendatensatz in Abhängigkeit eines vorgegebenen Ereignisses übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodell auf der ersten Arbeitsmaschine in einzelnen Steuergeräten verteilt läuft.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprozessmodell als neues Basisprozessmodell verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinendatensätze mehrerer Arbeitsmaschinen zur maschinenübergreifenden Vergleichbarkeit jeweils in einzelne Gruppen aufgeteilt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinendatensätze zur Anpassung des Prozessmodells in einem Filtermodul insbesondere baugruppenspezifisch gefiltert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodell in einzelnen baugruppenspezifischen Modulen geändert und diese zu einem geänderten Prozessmodell zusammengefasst werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodell mittels zumindest einer Methode der Künstlichen Intelligenz, insbesondere durch Reinforcement-Learning geändert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprozessmodell zumindest teilweise dem Bediener einer der Arbeitsmaschinen auf einem Mobilgerät zur App-gestützten Erzeugung von Handlungsanweisungen zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die EDV-Vorrichtung (20) über eine Zusatzschnittstelle Informationen zur Ergänzung des ersten oder eines der weiteren Maschinendatensätze erhält.
Anordnung umfassend eine Mehrzahl von landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen und eine EDV-Vorrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorbeschriebenen Ansprüche ausgebildet ist.