Digitalisierung der Landwirtschaft bei agrarstrukturellen Unterschieden und Möglichkeiten der überbetrieblichen Zusammenarbeit

Abstract

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.

Against the backdrop of the megatrend of digitalisation and the ongoing structural change in agriculture, this dissertation provides insights into the significance and prospects of digitalisation in agriculture in Germany. The farms as well as inter-farm forms of co-operation are central objects of investigation. Considering differences in agricultural structures, the study identifies possible forms of cooperation (e.g. machinery sharing, machinery rings) that can help farms in small-scale regions to participate in the benefits of the digitalisation megatrend while actively countering structural change. The results show that the majority of farmers surveyed in Germany are aware of the importance of digitalisation and that they expect it to become significantly more important by 2030. Digitalisation in agriculture is significantly more important in the north-east of Germany than in the south-west, and the more agricultural land a farm cultivates, the more this importance increases. In addition, this paper provides an overview of the current status of the use of digital technologies in crop and livestock production. The model by Porter and Heppelmann (2014) is used for model-based categorisation within clearly defined system boundaries of the digital agricultural technology used in practice. IT systems (84.5 %) and systems to support data collection, data management and data analysis (69.6 %) are currently the most relevant for crop production farms. This shows that meaningful data is already required and utilised as a basis for operational decisions. The legal form, the amount of land and the level of education of farmers and employees are structuring parameters. Cattle farms are increasingly using sensors to record process data from technical systems (43.8%) and to document animal activities (42.9%), while pig farms mainly use automatic ventilation systems (96.0%) and automatic feeding systems (94.0%). Thanks to their multifunctionality, mobility and high data processing capacity, smartphones with their mobile applications have become a permanent part of farmers' everyday lives. They already play a central role in everyday farm life. There are significantly more mobile applications available for crop production (46.9%; n=569) than for livestock farming (28.6%; n=347). The majority (41.4 %; n=503) are used to provide information or for documentation (17.5 %; n=212) and analysis (16.1 %; n=195). The main reasons for this distribution may be the increasing verification obligations for farmers and the increased value of data for analysis and reporting purposes. It is not possible to define a nationwide standard for the state of the art in crop and livestock production. Rather, a site-specific differentiation of the current state of the art in crop and livestock production is still necessary. The resources required for digitalisation in the form of investment capital, working time and learning and information costs continue to hinder the progress of digitalisation, especially in small-scale areas. The associated transaction costs can prevent small and medium-sized farms from investing in digital technologies on an individual basis. Larger farms are better able to mobilise these resources. For farms in small-scale areas, the inter-company use of digital agricultural technology via the already established machinery ring structures therefore represents a key solution. The use of digital technologies via machinery rings has the potential to reduce transaction costs. This approach can be an opportunity to participate in the digitalisation megatrend, particularly for farmers in small-scale areas who do not reach the profitability threshold due to insufficient utilisation of capital-intensive assets or who reject an in-house purchase for time reasons due to the associated acquisition of new knowledge. Sooner or later, farms in small-structured areas will also become significant objects of advancing digitalisation. In order to analyse the possible effects (e.g. changes in work processes, increase in work-life balance) on the personal and operational environment of farm managers, four impact factors (cross-divisional transformation, external contribution replaces own contribution, intangible challenges, work-life balance) were identified with the help of an explorative factor analysis. It became clear that the cross-company use of digital agricultural technology can increase intangible challenges such as the targeted handling of generated data volumes, the mental strain caused by more office work and digital communication or the need to acquire new knowledge. The establishment of digital approaches in agriculture is therefore also accompanied by changing professional requirements for farmers. In order to do justice to these in the best possible way, in addition to adapting training content in the farming profession, it is also necessary to develop further and advanced training programmes through which farmers can experience and learn how to deal safely and confidently with digital technologies in outdoor and indoor farming. At this point, machinery rings and other organisations that also focus on inter-company work (e.g. BLU Bundesverband Lohnunternehmen e.V.) can expand their range of services for their members and customers by helping to arrange suitable training and further education courses or even offering these themselves in a targeted manner to meet the needs of their members. In order to better understand the digital transformation process in small-scale areas and to validate relevant forecasts, this dissertation analyses farm and socio-demographic characteristics that have a possible influence on the inter-farm use of digital agricultural technology. To this end, the results of a written online survey of farmers from southern Germany were analysed using a binary regression analysis. As a result, eight predictors were identified, three of which have a positive influence on the likelihood of digital agricultural technology being used across farms: the availability of two external labourers, the farm's focus on "finishing" or the farm's focus on "other" activities such as taking horses at livery or fattening livestock. Farms that are smaller than 200 hectares, have not clarified their farm succession or whose farm managers are younger than 30 years old are more likely not to use digital agricultural technology across farms. In summary, the results of this dissertation show that the inter-farm use of digital agricultural technology in small-structured areas of Germany can bring not only opportunities (e.g. simplification of documentation obligations, relief in routine activities, participation in the digitalisation megatrend) but also challenges (e.g. knowledge acquisition, changes in work processes) and risks (e.g. data protection, data sovereignty, system dependency) for the farms and their operators.