Tecnologia HSI, l'agricoltura alla velocità dei byte

Il protocollo ISOBUS, realizzato quasi trent’anni fa, è ancora oggi una tecnologia robusta, che offre prestazioni sufficienti ma presenta limiti fisici nella condivisione dei dati. Per questo l’industria di settore sta lavorando ad una nuova generazione di ISOBUS, l’HSI che migliorerà le prestazioni

Nel nostro futuro, l'incremento dell’automazione nei campi è inevitabile, e per realizzarla è essenziale migliorare la velocità di trasmissione dei dati. Per questo motivo, l'ISOBUS per l’agricoltura di precisione deve evolversi verso tecnologie più avanzate, interconnesse e performanti. Inventato quasi trent'anni fa, ISOBUS fa riferimento allo standard ISO 11783,  "sistema nervoso" delle attrezzature agricole che collega senza soluzione di continuità i trattori agli attrezzi e alle opzioni aftermarket come display, joystick e altro ancora. Con ISOBUS, le macchine lavorano insieme come sistema migliorando le prestazioni dei componenti rispetto a quando potrebbero fare lavorando da soli. 

Il protocollo ISOBUS oggi è robusto ed offre prestazioni sufficienti, ma presenta limiti sia fisici che di dati. «ISOBUS continua a servire molto bene il settore e continuerà a farlo per molti anni a venire, ma le industrie del comparto hanno riconosciuto che il protocollo sta frenando lo sviluppo di sistemi molto più esigenti che mirano a prestazioni e precisione di controllo più elevate», ha affermato Andrew Olliver, presidente dell'AEF. Sebbene l'AEF ritenga che l'attuale ISOBUS possa essere utilizzato per altri 10 anni, o forse anche più a lungo, la necessità di una nuova generazione di ISOBUS si sta rapidamente facendo sentire per gli attrezzi più avanzati.

Una tecnologia sempre più veloce. Il livello successivo di ISOBUS, noto come "High Speed ISOBUS" (HSI) permetterà di alzare l’asticella delle prestazioni, e con essa la precisione delle lavorazioni, contribuendo così a ridurre la quantità di fertilizzanti e di prodotti chimici utilizzati per i trattamenti fitosanitari. Questo consentirà di migliorare le pratiche agronomiche e la sostenibilità delle produzioni agricole. «Se si guarda alla velocità con cui tutto evolve in termini di trasformazione digitale – non solo la condivisione dei dati dalle macchine alle piattaforme cloud ma anche la condivisione dei dati tra trattori e attrezzi – c'è una reale necessità di accelerare tale processo», ha affermato David Smart, ingegnere senior in pensione e John Deere Fellow, e attuale team leader dell'AEF HSI. Esempi di tecnologie future che richiedono la velocità fornita dall'HSI includono – tra gli altri – un sistema ad alta efficienza per il controllo e la gestione delle fila sulle seminatrici di grandi dimensioni o per i singoli ugelli di uno spruzzatore; un'interfaccia utente ad elevate prestazioni per monitorare in tempo reale ogni singola fila della macchina; una tecnologia di visualizzazione remota con telecamere digitali più avanzate che sostituiscono quelle analogiche; livelli più spinti di automazione e altro ancora. «Le riprese simultanee da più telecamere, ad esempio, consentiranno all'operatore di tenere d'occhio ciò che accade intorno alla macchina o persino sugli attrezzi, monitorando l’operatività con grande precisione», ha spiegato Smart.

Creare un mondo migliore richiede lavoro di squadra. AEF ha iniziato a studiare l'ISOBUS ad alta velocità nel 2014 e, con il passaggio alla fase di sviluppo, si è reso necessario un ampliamento delle competenze e conoscenze tecnologiche. Nel 2020, Smart, insieme a Greg Kittle, responsabile della sicurezza e della conformità dei prodotti per la divisione John Deere Construction and Forestry, ha previsto uno standard futuro che avrebbe soddisfatto sia l'industria agricola che quella edile. Tale standard avrebbe garantito le esigenze di velocità più elevate, di comunicazioni più rapide e di combinazioni di attrezzature più intelligenti. L'AEF è stata considerata il partner naturale, data la sua lunga esperienza nello sviluppo di linee guida e nella loro trasformazione in standard. In tal prospettiva, l'organizzazione ha promosso una collaborazione intersettoriale dei principali produttori mondiali di attrezzature pesanti per creare lo standard HSI ISO 23870. Nel team di progetto HSI dell'AEF, circa 25 membri si riuniscono regolarmente per analizzare e soddisfare le esigenze del settore agricolo. «Grazie a questo lavoro di squadra saremo in grado di ottenere uno standard di alta qualità che garantirà, almeno in larga misura, ciò che ogni settore potrà realizzare nel proprio percorso. Gli OEM potrebbero farlo in modo indipendente, ma – ha aggiunto Kittle – sarebbe molto costoso e saremmo limitati nella tecnologia che potremmo applicare per raggiungere tali risultati». «La collaborazione tra i costruttori garantisce anche un'economia di scala ai fornitori che metteranno a disposizione milioni di chip e connettori per l'architettura HSI. Questo – ha proseguito Ryan Milligan, direttore dello sviluppo commerciale di Powell Agricultural Solutions e vice responsabile della comunicazione e del marketing di AEF – aiuta a mantenere i costi a un livello accettabile».

Il ruolo dell'AEF. Fondazioni come l'AEF si riuniscono specificamente per affrontare tali progetti, sviluppando processi di certificazione e procedure che i loro associati possono implementare. L'AEF sta redigendo linee guida e prassi in preparazione a questo nuovo standard. Come redigiamo questa specifica caratteristica? Come si adatta agli standard futuri? Quali considerazioni occorre tenere presenti? Cosa fanno gli altri? Questi sono alcuni dei nodi che l’associazione sta cercando di sciogliere. Una volta definito uno standard è infatti necessario prevedere un insieme di linee guida e di requisiti di conformità ed è proprio su questo secondo livello che AEF garantisce l’interoperabilità dei diversi prodotti.

HSI Discovery. L'evento semestrale Plugfest dell'AEF offre agli ingegneri di software per l'agricoltura di precisione l'opportunità di mettere temporaneamente da parte la concorrenza per testare la compatibilità e la corretta comunicazione dei loro prodotti ISOBUS. Gli eventi attirano centinaia di visitatori e partecipanti, tra cui le aziende membri dell'AEF, AGCO, CNH, CLAAS, John Deere, Kubota, KUHN e SAME DEUTZ-FAHR, solo per citarne alcune. Il prossimo Plugfest si terrà dall’8 al 12 settembre a Marienfeld, in Germania, dove decine di team tecnici provenienti da tutto il settore agricolo collegheranno le loro attrezzature per garantire che funzionino insieme senza problemi, rendendole più efficaci ed agevolando il lavoro degli agricoltori. L'evento ospiterà anche una "Discovery Station" HSI dove saranno presenti telecamere, display, ECU per implementi, terminali virtuali dello switch di rete, cavi e connettori. La stazione consentirà agli ingegneri software di verificare se i loro componenti sono rilevabili sulla nuova architettura HSI. «Stiamo coinvolgendo il maggior numero possibile di aziende, di ingegneri e di dispositivi per valutare se le nostre ipotesi sono corrette e per vedere se tutti sono giunti alla stessa conclusione interpretando i documenti preliminari e gli standard pertinenti. Si tratta di un test informale – ha chiarito Smart – finalizzato a mettere alle prove ipotesi, ad apportare modifiche e ad effettuate ulteriori prove. Nel mondo dell'Ethernet esistono decine di migliaia di protocolli diversi. Stiamo valutando quali che sono quelli più adatti alle nostre esigenze. Speriamo che ne bastino solo alcuni per partire con il piede giusto».

Creare insieme un mondo completamente nuovo. «Guardando oltre il 2030, forse anche verso il 2040, vediamo un aumento della domanda di dati. Vediamo l'avvento della digitalizzazione. Vediamo molti produttori di robotica che stanno emergendo», ha sostenuto Milligan, che ha aggiunto: «Rendere tutte queste apparecchiature interoperabili sul campo è ciò che chiedono gli agricoltori, gli appaltatori e persino gli agronomi. Tutto deve funzionare insieme». Ma questa trasformazione digitale impone alle organizzazioni di fare un passo avanti; la standardizzazione ISO è un processo lungo e, secondo il team, un ciclo di sviluppo potrebbe richiedere molti anni. «L’urgenza di portare a compimento tale processo è strettamente legata alle necessità dell’azienda; alla preparazione, alla disponibilità ed alla capacità di implementare tale tecnologia prima della definitiva standardizzazione sulla base del lavoro del gruppo, prima delle linee guida dell’AEF e dello sviluppo preliminare di uno standard ISO da parte nostra. Ogni singola azienda – ha sostenuto Smart – dovrà prendere questa decisione. Tutti i brand del settore stanno cercando di migliorare le prestazioni, l’efficienza, e l’automazione, avanzando nel percorso verso l’autonomia».

Sebbene il gruppo AEF stia riscontrando un incremento nel numero degli ingegneri che si offrono volontari per tali attività, la loro disponibilità oraria in seno all’associazione viene contingentata dalle rispettive aziende di appartenenza. Il tempo dedicato a tali attività potrebbe pertanto non essere sufficiente rispetto ai ritmi frenetici imposti dallo sviluppo dell’HSI. Eppure la nuova tecnologia permetterà di soddisfare la domanda crescente di una maggiore condivisione di dati tra macchine di brand diversi – sicché, ad esempio, un attrezzo potrà controllare un trattore oppure si potranno avere combinazioni di più macchine – ma si tratterà di un percorso molto impegnativo per tutto il settore. «I tempi sono una sfida; i progressi dipendono dalla disponibilità dei volontari e le priorità aziendali di solito hanno la precedenza sul volontariato», ha aggiunto Smart. «Per stessa ammissione delle aziende agromeccaniche, se l’ISOBUS ad alta velocità fosse oggi fruibile, i costruttori lo avrebbero già offerto nei loro prodotti. Ciò nonostante – ha detto Milligan – questo non sempre si traduce in un incremento delle ore di volontariato per lo sviluppo del nuovo protocollo». «L'interoperabilità e la compatibilità delle attrezzature sono una sfida globale e vogliamo assicurarci di utilizzare standard globali nelle Americhe, in Europa, in Asia e in Africa. Gli agricoltori hanno bisogno di strumenti che funzionino – ha concluso Milligan – e tutto si riduce alla creazione di soluzioni a livello industriale che rispondano a una domanda: come possiamo migliorare l'agricoltura insieme».

Per diventare membro dell'AEF e/o volontario, e per registrarsi al Plugfest è possibile fare riferimento al sito dell’AEF (www.aef-online.org).