Hochgeschwindigkeits-ISObus und die Zukunft der Agrarkommunikation

Lange bevor Geländemaschinen sehen, denken und zusammenarbeiten konnten, tauschten Landmaschinen bereits Betriebsinformationen aus. Diese Kommunikation war jedoch oft eingeschränkt und an einen bestimmten Hersteller gebunden.

Die Agrarindustrie entwickelte daraufhin im Rahmen einer internationalen Normungsinitiative ISObus, wodurch Traktoren, Anbaugeräte und Komponenten eine gemeinsame Sprache erhielten, um Informationen auszutauschen und über die Kommunikation zwischen Maschinen (M2M) kompatibel zu arbeiten.

Dieser vor Jahrzehnten im Rahmen der Vision der Agrarindustrie für eine bessere Interoperabilität von Maschinen entwickelte Kommunikationsstandard entwickelt sich zu einem neuen digitalen Hochgeschwindigkeits-Rückgrat und läutet eine Zukunft vernetzter Maschinen in verschiedenen Branchen ein.

Das AEF-Mitgliedsunternehmen Horsch Maschinen GmbH präsentierte seine Feldspritze Leeb 8.460 VL auf der Farm Progress Show 2026 in Boone, Iowa. Horsch LLC, die US-Niederlassung des Unternehmens, befindet sich in North Dakota. (Foto: Chad Elmore)

Branchenübergreifende Grenzen

In der Welt der Landwirtschaft ist ein Netzwerk namens ISObus seit 25 Jahren Standard, seit seiner ersten öffentlichen Vorstellung auf der Fachmesse Agritechnica im deutschen Hannover im Jahr 2001.

Der ISO-11783-Standard für das „Nervensystem“ von Landmaschinen verbindet Traktoren nahtlos mit Anbaugeräten und nachträglich eingebauten Optionen wie Displays und Joysticks.

„Mit ISObus arbeiten Maschinen als System besser zusammen, als es jede Komponente für sich allein könnte. Der aktuelle ISObus bietet bereits eine ausreichende Leistung für die heutigen Anwendungen“, sagte David Smart, Projektleiter des High Speed ISObus-Projekts der Agricultural Industry Electronics Foundation (AEF) und John Deere Fellow.

Die 2008 gegründete AEF ist eine globale Non-Profit-Organisation, die sich für die Verbesserung der herstellerübergreifenden Kompatibilität und Interoperabilität einsetzt. 2014 begann sie mit der Entwicklung der nächsten ISObus-Generation. Bis 2021 hatte sie eine branchenübergreifende Zusammenarbeit der weltweit führenden Hersteller von Baumaschinen initiiert, um ISO 23870, den neuen High-Speed-ISObus-Standard (HSI), zu entwickeln.

Branchenübergreifende Treffen ermöglichten es Ingenieuren, gemeinsam die ersten Entwürfe des neuen Standards zu erarbeiten. Dabei treffen sich die Bereiche Landwirtschaft, Erdbau, Bergbau, Forstwirtschaft sowie der Straßenverkehr (Lkw und Anhänger), um einen ähnlichen zukünftigen Bedarf zu decken. Diese Zukunft wird in Form eines neuen ISO-Normenkatalogs in der Gemeinsamen Arbeitsgruppe (JWG) 16 unter der gemeinsamen Leitung von ISO TC 127 / SC 3 und ISO TC 23 SC19 erarbeitet.

Die Schleusen öffnen

Der aktuelle ISObus ist robust und bietet für heutige Anwendungen ausreichend Leistung, aber der ISObus hat sowohl physikalische als auch Datengrenzen.

„Das aktuelle ISObus-System versucht, Daten durch einen winzigen Strohhalm zu pressen“, sagte Smart. „High Speed ISObus hingegen ist wie ein Feuerwehrschlauch.“

HSI ist, vorsichtig geschätzt, etwa 4.000 Mal schneller als die ursprüngliche Technologie. Sie wird neue Innovationsmöglichkeiten eröffnen und der Industrie auch in Zukunft, wenn noch mehr Leistung und Automatisierung gefordert werden, gute Dienste leisten.

Aber HSI ist nicht nur ein schnellerer Ersatz für ISObus; es ist ein standardisiertes digitales Rückgrat, das es Maschinen, Anbauteilen, Sensoren, Kameras und zukünftigen autonomen Systemen ermöglichen wird, größere Informationsmengen herstellerübergreifend und möglicherweise sogar branchenübergreifend auszutauschen.

Die AEF veranstaltet weltweit Plugfests, bei denen sich Hersteller und Zulieferer von Landmaschinen treffen, um die Kompatibilität neuer Technologien und Software sicherzustellen. (Foto: Chad Elmore)

Schnellere Daten, präzisere Steuerung

Dank der erweiterten Leistungsfähigkeit von HSI können globale Softwareentwickler in verschiedenen Branchen die Kommunikationsleistung bzw. -geschwindigkeit deutlich steigern.

„Das bedeutet Präzision bei der Steuerung, Menge der steuerbaren Daten und Menge der protokollierbaren Daten“, sagte Smart.

HSI ermöglicht beispielsweise eine präzisere Steuerung großer Feldspritzen und Sämaschinen bis hin zur Reihen- und Düsenebene – etwas, das mit ISObus bisher nicht möglich war. Gleichzeitig werden Daten vom Anbaugerät an den Traktor zurückgespielt. Kameras können in das System integriert werden, um den Prozess in, um, unter und hinter der Maschine zu überwachen. Mehrere Kameras an verschiedenen Positionen können die Bilder auf die Monitore in der Kabine übertragen.

„Bei der heutigen ISObus-Technologie kann es bei einer sehr großen, komplexen Sämaschine vier, fünf oder acht Sekunden dauern, bis alle Informationen auf dem Bildschirm vollständig aktualisiert sind“, sagte Smart. „Mit dem Hochgeschwindigkeits-ISObus schaffen wir das in Sekundenbruchteilen.“

„Das ist nur der Anfang. Die Arbeit anderer AEF-Teams im Bereich Wireless Infield Communications (WIC) sowie des Autonomy-Teams (AUT) der Gruppe wird sich ebenfalls auf die weitere Verbesserung der Leistung und Automatisierung der Systeme konzentrieren.“

Gemeinsames Rückgrat, breiterer Markt

Mit HSI wird die grundlegende Infrastruktur geschaffen, auf deren Grundlage die nächste Ebene zukünftiger Anwendungen entwickelt und implementiert werden kann.

„Dieser neue Standard ist nicht nur für die Landwirtschaft gedacht. HSI wird als gemeinsamer Standard für das Bauwesen, den Erdbau, den Bergbau, die Forstwirtschaft sowie die Lkw- und Anhängerindustrie entwickelt. Er soll den Bedürfnissen aller gerecht werden“, sagte Smart. „Das ist definitiv die Absicht.“

Während die Agrarindustrie ihre bestehende standardisierte Verbindung zwischen Traktor und Anbaugerät modernisiert, beginnen andere Sektoren möglicherweise bei deutlich weiter zurückliegenden Ansätzen.

Anbaugeräte für Baumaschinen nutzen häufig herstellerspezifische Systeme, während die Kommunikation zwischen Lkw und Anhänger weiterhin eingeschränkt ist. HSI würde eine gemeinsame Architektur einführen, die auf Netzwerk-Switches basiert und Steuerungen, Displays, Kameras und andere Geräte zwischen den einzelnen Maschinen und Anbaugeräten verbindet.

Für diese Branchen könnte HSI nicht nur ein schnelleres Netzwerk darstellen, sondern die erste umfassend standardisierte digitale Verbindung über die gesamte Maschinenanschluss-Schnittstelle hinweg.

Für OEMs und Zulieferer könnte diese gemeinsame Verbindung die Innovationskosten grundlegend verändern. Anstatt für jede Maschinenmarke oder jedes Anbauteil eine eigene Schnittstelle zu entwickeln, könnten Unternehmen Kameras, Sensoren, Steuerungen und Software auf Basis einer gemeinsamen Architektur entwickeln. Dies würde die Integrationskosten senken, die Entwicklungszyklen verkürzen und Startups sowie Komponentenlieferanten potenziell den Zugang zu größeren Märkten ermöglichen.

Den Weg in die Zukunft gestalten

HSI wurde erstmals von der AEF auf ihrem North American Plugfest während der Fachmesse Commodity Classic 2022 in New Orleans demonstriert.

„Mein optimistischer Teil sagt mir, dass HSI offiziell in den Jahren 2028-2029 eingeführt wird“, sagte Smart. „Wir tun unser Bestes, um die Entwicklung voranzutreiben und uns bei der ersten Version auf zwei Anwendungsfälle zu konzentrieren: die Migration der bestehenden ISObus-Steuerung und -Funktionen auf dieses ultraschnelle Netzwerk und die Integration digitaler Kameras in Maschinen und Anbaugeräte.“

Da die ersten Prioritäten von HSI unmittelbar bevorstehen, werden Unternehmen, die jetzt teilnehmen, das klarste Verständnis des zukünftigen Standards haben und die Möglichkeit erhalten, diesen mitzugestalten.

„Dies ist ein guter Zeitpunkt für Unternehmen, ihre Ingenieure in das HSI-Projekt einzubinden“, sagte Smart.

„Ob es sich nun um Drahtkabelverbinder, die Elektronik von Netzwerk-Switches oder die Elektronik von Kameras, Monitoren und Steuergeräten handelt – durch ihre Einbindung in das Projekt können sie dazulernen und ihre Expertise einbringen.“

Smart empfahl Ingenieuren und Unternehmen, sich mit der AEF in Verbindung zu setzen und dem HSI-Projektteam der AEF beizutreten.

Den nächsten Schritt gestalten

„Werden wir bis 2028 internationale Standarddokumente für alle Komponenten der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HSI) erstellt haben? Wahrscheinlich nicht“, sagte Smart, „aber wir hoffen, dass sie so weit ausgereift sein werden, dass Unternehmen erste Produkte auf den Markt bringen können. Das hängt von den beteiligten Unternehmen, ihrer Expertise und ihrem Verständnis für den aktuellen Stand und unsere zukünftige Entwicklung ab.“

„Auch wenn der Standard noch nicht als internationaler Standard veröffentlicht ist, können ihn die am Entwicklungsprozess Beteiligten verstehen“, fügte er hinzu. „Besteht ein Risiko, wenn wir mit der Produktentwicklung beginnen? Ich glaube, dass einige Dinge bis 2028 international standardisiert sein werden.“

Die Zeit wird zeigen, ob HSI in den nächsten Jahren bereit ist, die Offroad-Industrie auf Höchstgeschwindigkeit zu katapultieren. Die Mitglieder der JWG-16 engagieren sich unterdessen dafür, ihr technisches Wissen und ihre Expertise zu teilen, um die weltweite Entwicklung von Baumaschinen und Kraftfahrzeugen auf die nächste Stufe zu heben: die vollständige Automatisierung.

Über die Autorin: Melinda Zimmerman-Boehler ist Präsidentin von Lighthouse Communications, einem in Wisconsin ansässigen Unternehmen, das sich auf die Bereiche Bauwesen, Infrastruktur und Agrartechnologie spezialisiert hat.