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A concept of a decentral server infrastructure to connect farms, secure data, and increase the resilience of digital farming
(2025) Bökle, Sebastian; Gscheidle, Michael; Weis, Martin; Paraforos, Dimitrios S.; Griepentrog, Hans W.
With the intensified use and integration of digital technologies in agriculture, dependencies and constraints occurred which weakened the adoption and reduced effectiveness of innovative technology due to lacking interoperability and resilience. As awareness of these problems increased concepts have been developed to meet this issue with decentralized IT- infrastructures. With the proposed concept the authors aim to refine these existing infrastructures with concrete suggestions for server infrastructures. Off-the-shelf hardware and open-source software, enable cheap access to digital technologies yet provide sufficient support by choosing open-source tools with big or active communities. With the involvement of the machinery rings the economic advantages scale up because of the interfarm use of expensive technology. The farmservers on the farmside are the edge nodes of a regional network. The local machinery ring is the next node which is supposed to offer remote services for the farmers, who have a trustful partner in the machinery rings. The concept orients on revised requirements enriched by the results of a survey, conducted by the authors, adding the focus on interfarm cooperations. The concept meets the main constraints farmers face in digitalization: Data sovereignty, resilience, interoperability, high costs, and trust.
Digitalisierung der Landwirtschaft bei agrarstrukturellen Unterschieden und Möglichkeiten der überbetrieblichen Zusammenarbeit
(2024) Gscheidle, Michael; Doluschitz, Reiner
Vor dem Hintergrund des Megatrends Digitalisierung und dem voranschreitenden Strukturwandel in der Landwirtschaft liefert die vorliegende Dissertation Erkenntnisse über die Bedeutung und die Perspektiven der Digitalisierung in der Landwirtschaft in Deutschland. Dabei sind die landwirtschaftlichen Betriebe wie auch überbetriebliche Kooperationsformen zentrale Untersuchungsgegenstände. Es werden unter Berücksichtigung agrarstruktureller Unterschiede mögliche Kooperationsformen (z.B. Maschinengemeinschaft, Maschinenring) benannt, durch die es landwirtschaftlichen Betrieben in kleinstrukturierten Regionen besser gelingen kann, an den Vorteilen des Megatrends Digitalisierung zu partizipieren und gleichzeitig dem Strukturwandel aktiv zu begegnen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die befragten Landwirte in Deutschland überwiegend der Bedeutung der Digitalisierung bewusst sind und dass sie bis ins Jahr 2030 einen signifikanten Bedeutungszuwachs erwarten. Der Digitalisierung in der Landwirtschaft kommt im Nordosten Deutschlands eine signifikant höhere Bedeutung zu als im Südwesten und je mehr landwirtschaftlich genutzte Fläche ein Betrieb bewirtschaftet, desto mehr nimmt diese Bedeutung zu Darüber hinaus gibt die vorliegende Arbeit einen Überblick über den aktuellen Stand des Einsatzes digitaler Technologien in der Pflanzen- und Tierproduktion. Das Modell von Porter und Heppelmann (2014) dient dabei der modellbasierten Kategorisierung innerhalb klar definierter Systemgrenzen der in der Praxis verwendeten digitalen Landtechnik. Für Betriebe der Pflanzenproduktion sind derzeit IT-Systeme (84,5 %) und Systeme zur Unterstützung der Datenerfassung, des Datenmanagements und der Datenanalyse (69,6 %) am relevantesten. Das zeigt, dass aussagekräftige Daten als Grundlage für betriebliche Entscheidungen bereits heute notwendig sind und genutzt werden. Dabei sind die Rechtsform, die Flächenausstattung und der Bildungsstand der Landwirte und Mitarbeiter strukturgebende Parameter. Rinderhaltende Betriebe setzen vermehrt Sensoren für die Erfassung der Prozessdaten von technischen Anlagen (43,8 %) und für Dokumentationszwecke der Tieraktivitäten (42,9 %) ein, schweinehaltende Betriebe nutzen dagegen vor allem automatische Lüftungsanlagen (96,0 %) und automatische Fütterungsanlagen (94,0 %). Smartphones mit ihren mobilen Anwendungen sind durch ihre Multifunktionalität, Mobilität und hohe Datenverarbeitungskapazität zum permanenten Begleiter der Landwirte im Alltag geworden. Ihnen kommt bereits heute eine zentrale Bedeutung im Betriebsalltag zu. Für die Pflanzenproduktion (46,9 %; n=569) sind deutlich mehr mobile Anwendungen verfügbar als für Betriebszweige der Tierhaltung (28,6 %; n=347). Ein Großteil (41,4 %; n=503) dient der Bereitstellung von Informationen oder zur Dokumentation (17,5 %; n=212) und Analyse (16,1 %; n=195). Zentrale Gründe für diese Verteilung können die zunehmenden Nachweispflichten für Landwirte und der gesteigerte Wert von Daten für Analyse- und Berichtszwecke sein. Ein deutschlandweit geltender Standard zum Stand der Technik in der Pflanzen- und Tierproduktion kann nicht definiert werden. Vielmehr ist nach wie vor eine standortbezogene Differenzierung des aktuellen Standes der Technik in der Pflanzen- und Tierproduktion notwendig. Der mit der Digitalisierung einhergehende Ressourcenaufwand in Form von Investitionskapital, Arbeitszeit und Lern- bzw. Informationsaufwand hemmt weiterhin den Fortschritt der Digitalisierung, gerade auch in kleinstrukturierten Gebieten. Die damit verbundenen Transaktionskosten können kleine und mittelgroße landwirtschaftliche Betriebe daran hindern, einzelbetrieblich in digitale Technologien zu investieren. Größere Betriebe können diese Ressourcen eher aufbringen Für landwirtschaftliche Betriebe in kleinstrukturierten Gebieten stellt daher der überbetriebliche Einsatz digitaler Landtechnik über die bereits etablierten Maschinenringstrukturen einen zentralen Lösungsansatz dar. Durch den Einsatz digitaler Technologien über Maschinenringe besteht das Potential, die anfallenden Transaktionskosten zu senken. Gerade für die Landwirte in kleinstrukturierten Gebieten, die aufgrund zu geringer Auslastung von kapitalintensiven Anlagegütern die Wirtschaftlichkeitsschwelle nicht erreichen oder die eine eigenbetriebliche Anschaffung aus Zeitgründen wegen des damit verbundenen Erwerbs von neuem Wissen verwerfen, kann dieser Lösungsansatz eine Chance sein, um am Megatrend Digitalisierung zu partizipieren. Über kurz oder lang werden die landwirtschaftlichen Betriebe in kleinstrukturierten Gebieten schließlich ebenfalls wesentliche Gegenstände der voranschreitenden Digitalisierung sein. Um die damit einhergehenden möglichen Auswirkungen (z.B. Veränderung von Arbeitsprozessen, Steigerung der Work-Life-Balance) auf das persönliche und betriebliche Umfeld von Betriebsleitern zu untersuchen, wurden mit Hilfe einer explorativen Faktorenanalyse vier Wirkungsfaktoren (bereichsübergreifende Transformation, Fremdleistung ersetzt Eigenleistung, immaterielle Herausforderungen, Work-Life-Balance) identifiziert. Hierbei wird deutlich, dass mit dem überbetrieblichen Einsatz von digitaler Landtechnik die immateriellen Herausforderungen wie zum Beispiel der zielgerichtete Umgang mit generierten Datenmengen, die psychische Belastung durch mehr Büroarbeit und digitale Kommunikation oder die Notwendigkeit, sich neues Wissen anzueignen, zunehmen können. Mit der Etablierung digitaler Ansätze in der Landwirtschaft gehen somit auch veränderte berufliche Anforderungen an die Landwirte einher. Um diesen bestmöglich gerecht zu werden, bedarf es neben der Anpassung von Ausbildungsinhalten im Beruf Landwirt auch die Entwicklung der Fort- und Weiterbildungsangebote, durch die Landwirte erfahren und lernen können, sicher und souverän mit digitalen Technologien in der Außen- und Innenwirtschaft umzugehen. An dieser Stelle können Maschinenringe sowie andere Organisationen, die ebenfalls die überbetriebliche Arbeitserledigung im Fokus haben (z.B. BLU Bundesverband Lohnunternehmen e.V.) ihr Leistungsangebot für ihre Mitglieder und Kunden erweitern, indem sie bei der Vermittlung passender Schulungs- und Weiterbildungsangebote helfen oder diese sogar zielgerichtet auf den Bedarf ihrer Mitglieder selbst anbieten können. Zum besseren Verständnis des digitalen Transformationsprozesses in kleinstrukturierten Gebieten und zur Absicherung von einschlägigen Prognosen werden im Rahmen dieser Dissertation betriebliche und soziodemografische Merkmale analysiert, die einen möglichen Einfluss auf die überbetriebliche Nutzung von digitaler Landtechnik haben. Dafür wurden Ergebnisse einer schriftlichen Online-Befragung, an der Landwirte aus Süddeutschland teilnahmen, mittels einer binären Regressionsanalyse ausgewertet. Als Ergebnis wurden acht Prädiktoren identifiziert, von denen drei einen positiven Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit haben, dass digitale Landtechnik überbetrieblich eingesetzt wird: die Verfügbarkeit von zwei Fremdarbeitskräften, der Betriebsschwerpunkt „Veredelung“ oder der Betriebsschwerpunkt „Sonstiges“ wie z.B. Pensionspferdehaltung oder Mast. Betriebe, die kleiner als 200 Hektar sind, ihre Hofnachfolge nicht geklärt haben oder deren Betriebsleiter jünger als 30 Jahre alt sind, setzen digitale Landtechnik mit einer höheren Wahrscheinlichkeit nicht überbetrieblich ein. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation, dass der überbetriebliche Einsatz digitaler Landtechnik in kleinstrukturierten Gebieten Deutschlands neben Chancen (z.B. Erleichterungen bei Dokumentationspflichten, Entlastung bei Routinetätigkeiten, Partizipation am Megatrend Digitalisierung) auch Herausforderungen (z.B. Wissenserwerb, Veränderung von Arbeitsprozessen) und Risiken (z.B. Datenschutz, Datenhoheit, Systemabhängigkeit) für die Betriebe und ihre Betriebsleiter mit sich bringen kann.
Shared digital agricultural technology on farms in Southern Germany-analysing farm and socio-demographic characteristics in an inter-farm context
(2025) Gscheidle, Michael; Petersen, Thies; Doluschitz, Reiner; Gscheidle, Michael; Department of Management in Agribusiness, University of Hohenheim, Schwerzstraße 46, 70599, Stuttgart, Germany; Petersen, Thies; Department of Management in Agribusiness, University of Hohenheim, Schwerzstraße 46, 70599, Stuttgart, Germany; Doluschitz, Reiner; Department of Management in Agribusiness, University of Hohenheim, Schwerzstraße 46, 70599, Stuttgart, Germany
Introduction: Up till now, digitalisation in agriculture has almost only been discussed in the context of large farms. However, sooner or later, ongoing digitalisation will reach the agricultural sector as a whole. Indeed, even smaller farms can also benefit from the opportunity and make profitable use of digital agricultural technology by adopting inter-farm organisational forms e.g. collaboration between farmers or contractor services. This article seeks to gain a better understanding of the digital transformation process and to validate relevant forecasts by analysing farm and socio-demographic characteristics that have a possible influence on the likelihood of inter-farm use of digital agricultural technology in general and regardless of the organisational form. Methodological approach: Univariate analysis approaches and bivariate analysis approaches were selected to describe the sample. A binary regression analysis was used to analyse the results of a written online survey of farmers from southern Germany. The characteristics listed in hypotheses H1 to H10 serve as a theory-based conceptual framework for the statistical analysis within the binary logistic regression model. Results: The results of this study are based on a survey sample of 165 farmers, 36.4 % (n=60) of whom use digital agricultural technology on an inter-farm basis. The sample covers n=89 farms from Baden-Württemberg and n=76 from Bavaria. Most of the farmers (87.3 %) considered themselves perfectly capable of using digital technologies confidently after it had been explained to them once (x̅=2.52, s=1.02, scale: 1=completely true to 6=not true at all), with 38.2 % of them using digital agricultural technology across farms, that means they use digital agricultural technology together. Certain factors which can influence the likelihood of inter-farm use of digital agricultural technology in small-scale regions were identified using the binary logistic regression model to analyse the relevant operational and socio-demographic characteristics. Using this methodological approach, eight predictors were identified, three of which have a positive influence on the likelihood of inter-farm use of digital agricultural technology: the availability of two external labourers, the farm's focus on “finishing” or on “other” activities such as taking horses at livery or fattening livestock. Farms that have less than 200 hectares, have no clear succession plan, or whose farm managers are under 30 years old are less likely to use inter-farm digital agricultural technology. Conclusions: In this study, several influencing factors were identified that can play a role in the shared use of digital agricultural technology, especially between farmers in small-scale regions in southern Germany. The empirical results obtained from the binary logistic regression show both positive and negative influences on the likelihood of inter-farm use of digital agricultural technology. Forms of cooperation between farmers play a central role in the establishment and use of capital-intensive digital agricultural systems on farms in southern Germany. The study therefore emphasises that the widespread and economical use of digital agricultural technology in small-scale regions can be achieved quickly, especially through established collaborations between farmers and other stakeholders such as machinery rings or agricultural contractors.