Ziel
Ziel des achtteiligen Verbundvorhabens Smart Forestry ist es, clusterübergreifende, auf Konzepten von Wald und Holz 4.0 beruhende Ansätze für eine intelligente, vollintegrierte Holzernte zu entwickeln. Mithilfe digitaler Zwillinge vernetzt das Smart-Forestry-Konzept erstmals alle Akteure entlang der Holzernte-Wertschöpfungskette – von der Einschlagsplanung bis zur Anlieferung beim Abnehmer. Situationsspezifisch frei konfigurierbare Wertschöpfungsnetzwerke erlauben die Kommunikation aller beteiligten Akteure auf Augenhöhe. Damit wird die Steuerung, Bewertung und Optimierung des Holzernteprozesses und seine Integration in vor- und nachgelagerte Prozessstufen möglich.
Aufgaben
Nutzung und Erweiterung offener Standards für Kommunikationsprotokolle und Informationsmodelle zum Aufbau eines vollintegrierten Holzernteprozesses auf Grundlage digitaler Zwillinge der beteiligten Akteure und Systeme,
Definition entsprechender maschinen-, geräte-, anwendersoftware- und cloud-spezifischer Infrastrukturen unter Berücksichtigung der unternehmensübergreifenden Informationsnutzung, des Datenschutzes und der Informations- und Datensicherheit,
praxistaugliche Implementierung relevanter Schnittstellen der digitalen Zwillinge zur Integration notwendiger technischer Assets (z. B. Daten, Maschinen, handgeführte Geräte) in den betrachteten Holzernteprozess,
Prozessintegration des über die digitalen Zwillinge abgebildeten kompletten forsttechnischen Arbeitsschrittes in die Prozessketten-Landschaft unter Berücksichtigung aller Akteure entlang der Wertschöpfungskette der Holzernte,
Nutzung der Prozessinformationen in übergeordneten Planungsinstrumenten der Akteure, z.B. zur vorausschauenden Wartung,
Überprüfung und Validierung des Ansatzes anhand konkreter Referenzszenarien sowie
Adaption und Integration in reale Betriebssituationen bei Praxispartnern unterschiedlicher Betriebsgröße und -strukturen.
Beispielhaft konfiguriertes Wertschöpfungsnetzwerk zur Durchführung einer Erntemaßnahme in Wald und Holz 4.0 (Bildkomposition: RWTH Aachen, Forstmaschine/Kabine/HSM-Logo: Fa. HSM, restliche Fotos: Pixabay).
Status Quo
Die Holzernte als Teil der multifunktionalen Waldwirtschaft bewegt sich immer mehr im Spannungsfeld zwischen ökonomischen, ökologischen und gesellschaftlichen Anforderungen. So sind alle Beteiligten zur bedarfsgerechten Waldnutzung verpflichtet. Gleichzeitig rückt die umweltschonende Produktion in den Vordergrund und wird durch die Vergabe von Umweltzertifizierungen belohnt. Darüber hinaus leisten Wälder einen entscheidenden Beitrag bei der CO2-Minderung. Deshalb wird die Holzernte und Waldnutzung von Teilen der Bevölkerung kritisch hinterfragt.
In den vergangenen Jahren wurde eine Vielzahl an Konzepten und technischen Lösungen entwickelt, um diesen Herausforderungen zu begegnen. Es fehlt bislang aber ein übergreifender und dennoch dezentral umgesetzter Ansatz, um die vorhandenen Konzepte und Lösungen in die Praxis zu bringen.
Mit Smart Forestry soll dieser clusterübergreifende Ansatz für eine transparente und nachhaltige, in wirtschaftliche wie gesellschaftliche Prozesse integrierte Forstwirtschaft entwickelt werden.
Vorteile
Vernetzung der Akteure entlang der Wertschöpfungskette, Verbesserung des Verständnisses vor- und nachgelagerter Prozessschritte
Einblick und Eingriff in Echtzeit in die jeweils relevanten Produktionsabläufe der Holzernte aller beteiligten Akteure
hoher Automatisierungsgrad erleichtert Prozessbewertung und -optimierung
Sicherung von Termintreue, gleichmäßiger Produktion und Lieferung
Lückenloser Nachweis der Holzherkunft
Kostensenkung durch Reduktion von Stand- und Ausfallzeiten und Verbesserung von Wartungsintervallen
Erhöhung der Arbeitssicherheit u. a. durch Erfassung der Geoposition der einzelnen Akteure
Steigerung der Wertschöpfung durch Prozessbeschleunigung und -absicherung bei allen beteiligten Akteuren
Projektdaten und -partner
Verbundvorhaben: Spezifikation, Entwicklung und praktische Erprobung neuer, auf Wald und Holz 4.0-Konzepten beruhender Ansätze für eine intelligente und vollintegrierte Holzernte (SmartForestry)
Teilvorhaben 1: Entwicklung von Architektur und Schablonen Digitaler Zwillinge und Mensch-Maschine-Schnittstellen (SmartForestry-MMI); Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Institut für Mensch-Maschine-Interaktion (MMI)
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254A
Teilvorhaben 2: Entwicklung Digitaler Zwillinge, Predictive Maintenance und Umsetzung in Referenzszenarien mit Fokus Großmaschinen (SmartForestry-HSM); Hohenloher Spezial-Maschinenbau GmbH & Co. KG
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254B
Teilvorhaben 3: Evaluation und Dissemination und Integration, Optimierung, Test und Evaluation in Referenzszenarien (SmartForestry-FBZ); Landesbetrieb Wald und Holz NRW Forstliches Bildungszentrum
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254C
Teilvorhaben 4: Entwicklung Digitaler Zwillinge großer Waldbesitzer, Aufbau der Referenzszenarien (SmartForestry-BaySF); Bayerische Staatsforsten AöR - Bereich Informations- und Kommunikationstechnik
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254D
Teilvorhaben 5: Entwicklung Digitaler Zwillinge und Umsetzung in Referenzszenarien mit Fokus handgeführte Geräte (SmartForestry-STIHL); Andreas Stihl AG & Co. KG
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254E
Teilvorhaben 6: Entwicklung Digitaler Zwillinge der Abnehmerseite, zert. Holzernte, Aufbau der Referenzszenarien mit Fokus Holztransport (SmartForestry-UPM); UPM Biochemicals GmbH
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254F
Teilvorhaben 7: Auswirkungen auf die Arbeit im Wald, Dokumentation und Wissenstransfer (SmartForestry-KWF); Kuratorium für Waldarbeit und Forsttechnik (KWF) e. V.
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254G
Teilvorhaben 8: Entwicklung von Architektur und Schablonen Digitaler Zwillinge und Mensch-Maschine-Schnittstellen (SmartForestry-IFOS); IFOS GmbH
https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220NR254H
Projekt-Laufzeit:
Oktober 2021 bis September 2024
