Digital transformation of European regional agri-food systems - Project overview
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Digital transformation of European regional agri-food systems Project overview
Project overview
The aim of the project is to accelerate
the process of digital transformation in
European regional agri-food systems.
The project is characterized by a strong
convergence of actions coming from the
Harvesting
Avg. yeld
Fill level
1h 32 min.
2.4 q./min.
39%
public and private levels in order to
-
Lat.:
Lon.:
41.3461136
21.8437243
Water flow
Starting at
Duration
12 mc/h
17:23.00
75 min.
make a decisive contribution:
• to the development of the potential
Crop forecast: 21/08/2019
Total production: 12,3 tons
in various regional agri-food systems;
Air humidity 58%
Leaf wetness 34%
Soil moisture 29%
Soil temp (C°) 35
• to increase their resilience and their
ability to respond to the multiple
challenges to which they are
individually and totally subjected.
2
Regional agri-food systems
Trends and Policies Digital
challenges transformation
Continuous growth and rapid Integrated intervention in Limited diffusion with a very
changes in the composition of food chain innovation for the fragmented offer of solutions
demand creation of customer value due to the low level of
Scarcity of natural resources Integration of circularity and interoperability
and need for new places for sustainability concepts The low level of
production Value development through interoperability is a risk factor
Need for the development of constant integration of for companies that find
conditions for rural socio- information throughout the themselves with a non-
economic areas chain flexible, often expensive offer
Diseases and other threats (more data -> better decisions) that binds to the use of
from different ecosystems or Climate change management specific equipment.
resulting from climate change.
3
European Context: players, programs and projects
L’agroalimentare è uno dei domini più importanti nelle Strategie di
Specializzazione Intelligente delle regioni dell'UE:
Players
ben 272 priorità tra le 1.260 codificate nel database Eye@RIS3 si riferiscono
1. DG AGRI
all’agroalimentare.
2. DG CONNECT
È anche uno dei principali orientamenti tematici delle applicazioni e dei
progetti di clustering selezionati per nuove catene di valore industriale 3. EIP-AGRI
(INNOSUP-1) nell'ambito di Horizon2020 4. EIT-FOOD
5. ERA-NET ICT-AGRI 2
6. ADIH
Projects
a) IoF2020 (December 2020)
b) U4IoT (December 2019)
c) SMART-AKIS (September 2018)
d) 4D4F (February 2019)
e) ... many others
4
Project scope
Valore aggiunto
5
Which line of action?
Livello di partenza in termini di consumo
di risorse in agricoltura (misurato in
emissioni di CO2) – anno 2010
Livello stimato per il 2050
La rivoluzione digitale ed il futuro
del nostro territorio
Portogruaro
30 settembre 2019
Impatto positivo derivante dalle azioni
mirate all’aumento della produttività STEFANO QUINTARELLI
Membro dell’Expert Group on AI
della Commissione Europea
Componente del Leadership
Council - Sustainable Development
Solutions Network per l’ONU.
6
Line of action
Activation
process
Trends and Policies Digital
challenges Integrated intervention in the
Transformation 0
Continuous growth of food chain innovation for the Limited diffusion with a very
demand
2 creation of consumer value fragmented offer of solutions
due to the low level of
Scarcity of natural resources interoperability
Integration of circularity and
Rapid changes in the sustainability concepts
The low level of
composition of demand interoperability is a risk factor
Decisions based on constant for companies that find
Need for development of
integration of information themselves with a non-
socio-economic conditions for
throughout the value chain flexible, often expensive offer
rural areas 1 that binds to the use of
Diseases and other threats Climate change management specific equipment.
from different ecosystems or
resulting from climate change.
7
Confirmations needed?
8
Project functional areas and their main players
Field Product processing Product Consumer Regulatory
Distribution experience bodies
Soil & Plant Field Product Process Quality and
Environment Equipment processing equipment Customer
and tracking satisfaction
Connected objects
Telemetria dai sensori sul campo: Production data
1. Leaf wetness Telemetry
Basic monitoring
2. Dendrometer
3. Leaf imaging Comand execution
Accesso ai dati raccolti durante le
ispezioni sul campo relativi a:
• fasi vegetative, Business intelligence
• evidenza di malattie,
• campioni,
• foto, …
Model based analysis
Trattamenti effettuati
(localizzazione, tipologia e intensità)
Lotti di raccolta (varietà, data,
Machine learning and
segmenti (mappa del raccolto)) predictive analysis
Cognitive DSS
Sviluppo pubblico Sviluppo privato Non previsto
9
Stakeholders and benefits
Imprese della filiera Consumatori Operatori settore IT
• Semplicità di adozione, a costi più contenuti • Miglioramento della qualità del
prodotto • Nuove opportunità in un mercato
• Ottimizzazione delle pratiche e misurazione
aperto
dei risultati • Riduzione dei costi del prodotto
• Sviluppo e vendita di nuovi modelli di
• Aumento della produzione • Maggiore informazione
diffusione delle malattie, specifici per
• Riduzione delle perdite • Completa tracciabilità del prodotto e
le diverse regioni e adatti alle mutate
• Riduzione costi antiparassitari sicurezza
condizioni climatiche
• Riduzione costi controlli (veterinari ad es.) • Protezione contro la contraffazione
• Aumento conoscenza
• Scelte migliori in situazioni complesse grazie a
cross-farm analytics
• Conservazione delle pratiche tradizionali locali Organi di controllo Organi di governo
• Accesso mirato a vincoli e regolamenti relative
alla Azienda
• Valutazione delle evoluzioni della domanda • Flussi di Informazioni ottimizzati con
gli operatori • Misurazione dell’impatto delle
• Rimodellazione dell’attività in base ai politiche di settore
cambiamenti climatici • Ottimizzazione degli impegni del
personale • Monitoraggio ai diversi livelli (singolo
• Gestione ottimizzata delle attrezzature operatore, intero Sistema
• Accesso continuo ad Informazioni
• Ottimizzazione delle relazioni con gli organi di agroalimentare)
sempre aggiornate
controllo
10Existing data
-
11Data for cross-farm, cross sector long term analysis
Sistema Anagrafe Sicurezza
Informativo Zootecnica alimentare
Agricolo (Gestito dal Regolamento
Nazionale (SIAN) Ministero della (CE) 852/2004
Salute)
Climate
Food Other
& Research Lab analysis Demand
Farms Live stock production and Quality Soil
micro results results composition
tranformation certifications
climate
Imprese agricole Stato sanitario degli Informazioni di Certificazioni su Molti altri silos di dati
regionali (oltre il allevamenti; dettaglio, al livello prodotti su:
90%), particelle certificazione della di tracciabilità sui • Particolari modalità
agricole, salubrità degli lotti di prodotto, produttive
produzioni alimenti per animali su: (biologico, ...)
annuali e per l'uomo; • Trasformatore
• Origine territoriale
pronto intervento in • Lavorazione
di provenienza
caso di incidente • Confezionamento
sanitario lungo la • Distribuzione • Rispetto di specifici
filiera produttiva • Deposito disciplinari di
• Vendita produzione (DOC,
DOCG, DOP ecc.).
12Current data flow
Local public Sistema
Informativo
authorities
Agricolo
Nazionale
Production resources Intermediary Organismo Control &
Farmers
Organization gestore supervision EU
economic aid, tax breaks
Detailed production information
Public
Food
health Sicurezza
producers
authorities alimentare
authorizations for the processing of products
Emergenze sanitarie
Consumers
13Some thoughts on current data
Tutti gli archivi sin qui descritti servono allo svolgimento di specifici compiti istituzionali e difficilmente
possono essere consultati da soggetti diversi dai detentori. Risulta di conseguenza impossibile fare aggregazioni
e analisi di dati tra settori diversi per le necessità di studio o estrazione di informazioni.
14State of the Art
Technology Overview
Candidate Architecture
-
15The current situation
• Complessità delle relazioni tra le
diverse tipologie di attività;
• Bassi livelli di adozione delle tecnologie
digitali;
• Piattaforme digitali basate sulle
tecnologie dell'Internet of Things (IoT),
che offrono un basso livello di
interoperabilità, ed implementano le
sole funzionalità per l’agricoltura di
precisione;
• L’offerta di soluzioni, estremamente
frammentata, espone gli operatori ad
un elevato livello di rischio.
16IoT consolidated standards and best practices
Architectures Communications Enabling technologies
and tools
• Cloud services at different levels:
Device to Device (actuators, edge nodes, ...)
• Big data • Business Intelligence
Device to Cloud
• Distribuited Microservices Cloud to Device • Data analytics
• Serverless code • Anomaly detection
• Edge intelligence • MQTT • Machine learning
• NB-IoT • AI
• UDP + CoAP • (Cognitive) DSS
• BLE
• Sigfox
• LoRaWAN
• Modbus (industry protocol)
• OPC-UA (not only as a fault tolerant
communication protocol, but as an information
modelling framework )
17What is happening in other industries
« ... Operations must be consistent across manufacturing lines and plants.»
Digital McKinsey – August 2018
18Technology trend analysis
19Technology trend analysis: digital twins
Digital twins Cloud level
Top 10 Strategic Technology Trends for 2019
Published: 15 October 2018
“The digital-twin trend focuses on creating the Land & Equipment level
appropriate digital representations of the operations of
physical assets in the real world”
“ … Organizations will use digital twins of people,
processes, organizations, and environments for
strategic and operational decision making, and
advanced simulation.
Examples include a digital twin of a city (for example,
Singapore, a digital twin of a factory (Bosch), and a
digital twin of a port (Rotterdam) …”
20Digital twins: architecture, implementation, integration
21WoT - W3C
22Approach and
resources
23Target
Regioni Aziende Agricole Aziende agro-alimentari Consumatori
257 10,8 mil. 0,3 mil. 500 mil.
• Completa trasformazione digitale nei sistemi agroalimentari regionali
europei
• Sviluppo del loro specifico potenziale grazie a politiche definite sulla
base di informazioni oggettive, puntuali e continuamente aggiornate
• Incremento della loro resilienza alle molteplici sfide alle quali sono
individualmente e complessivamente sottoposti in questa fase storica
24Tools and Strategies
Il successo tecnico del progetto sarà determinato dai L’adozione di processi e soluzioni per la trasformazione
seguenti passaggi strategici: digitale verrà perseguita con decisione dagli operatori a
1. Participazione ai principali organismi di tutti i livelli in quanto oltre a produrre un incremento dei
standardizzazione operando sugli approcci semantici livelli produttivi e qualitativi, consentirà loro una
per il settore agroalimentare al fine di progettare e interazione diretta ed efficace con gli elementi costitutivi
rendere disponibili soluzioni ‘composable’; del sistema stesso ed il conseguente buon indirizzamento
delle istanze di redesign continuo delle loro pratiche.
2. Mappatura accurata ed estesa delle sorgenti di dati
gestiti dalle diverse piattaforme pubbliche e private; La partecipazione attiva ai moderni sistemi agroalimentari
regionali, nazionali ed europei offrirà agli operatori ciò
3. Definizione di una Digital Twin Strategy adatta alla che a loro interessa per lo svolgimento della loro attività,
gestione sia dei singoli elementi che di elementi come:
compositi e complessi come aziende di coltivazione,
trasformazione, organismi di controllo ed interi sistemi o Tendenze qualitative e quantitative della domanda
agroalimentari; o Valutazioni dei rischi colturali
4. Integrazione ed orchestrazione coerente delle o Analisi di mercato finalizzate al riassetto aziendale
tecnologie IoT, Big-data, Machine Learning e Advanced
o Determinazione del valore di specifici segmenti del
Analytics;
mercato
5. Uso esteso del cloud e della edge intelligence.
o Individuazione della disponibilità di materie seconde
Questi passaggi consentiranno lo sviluppo di una delle produzioni e trasformazioni (incentivazione alla
implementazione di riferimento dell’architettura la cui bioeconomia circolare)
adozione darà origine a sistemi agroalimentari reattivi.
25Domains and expertise
Coordinamento generale
Coordinamento tecnico operativo
Sviluppo e consulenza di esperti di dominio
Bioeconomia Information Technology Aziende Consumatori
Consulenze e sviluppi con esperti di: Consulenze e sviluppi con esperti di: Consulenze e sviluppi con: Consulenze e sviluppi con:
• Suolo, acqua • Sensori, sistemi di controllo, protocolli • Operatori di settore (consulenti) • Singoli (consulenti e partecipanti al
• Metodi colturali e comunicazioni • Operatori di settore (partecipanti al pilot)
• Patologie e modelli predittivi • Localizzazione pilot) • Associazioni
• Attrezzature agricole (inclusa robotica) • IoT e Edge intelligence • Rappresentanti di categoria • Esperti di privacy e altri aspetti legali
• Cibo, cultura, tradizioni • Digital twins
• Tracciabilità • User Experience
• Normative e direttive pubbliche • Business Intelligence
• Aziende di produzione • AI, Machine Learning, complex-event
• Industrie di trasformazione processing (CEP)
• Industrie della distribuzione • Cloud (infrastruttura)
• Economia circolare • Big Data
• Security (things, edge, cloud)
• Sistemi informativi regionali e nazionali
• Sviluppatori (distributed architectures,
event-driven architectures)
• Project managers
26Timeline
Attivazione rapporti con
organismi di standardizzazione
Platform building (cont. improvement sprints) Platform building (continuous improvement sprints)
Sinergie con altri
programmi EU
Data integration Data integration
Analisi, design, prototipizzazioni
Y1 Y2 Y3
Small scale pilot Large scale pilot
Gestione del
Ecosystem building and monitoring
followup, re-design
27Impact
-
28Project impact
Aumento della produzione a parità
di consumo di risorse
29Project impact - 2
Economico
• Aumento fertilità suoli
• Nuovi servizi e nuovi prodotti
• Nuove Catene del Valore
• Mercato più trasparente ed aperto
• Cooperazione competitiva (“coopetition”)
Bioeconomia circolare
• Rivitalizzazione aree rurali
• Preservazione delle risorse sociali e naturali
• Focus non conflittuale (rispetto a produzione
alimentare) su scarti agricoli e biomasse di
integrazione.
30Project impact - 3
Ambientale Sostenibilità
• Aumento circolarità • Integrazione e Resilienza
dell’economia sistemica
• Individuazione costante • Scelte colturali e politiche più
dei flussi di carbonio “robuste”
(esternalità o biomasse) • Evoluzione, combinazione e
• Adattamento e aumento monitoraggio delle pratiche
della resilienza colturale agricole
31Final thoughts
Il settore agroalimentare diventerà nel prossimo futuro tra i più dinamici settori in
termini di adozione reale di nuove tecnologie.
Molti progetti appartenenti alla prima ‘ondata’ di tecnologie relative all’IoT sono
prossimi alla fase conclusiva e nuove tecnologie abilitanti si stanno presentando sul
mercato aprendo la strada a sviluppi progettuali prima non realizzabili.
I cambiamenti che caratterizzeranno il settore saranno talmente rilevanti che non è
pensabile di poterli affrontare senza adottare una governance agile a livello locale
ed efficace al livello internazionale, basata sui servizi diffusi a tutti i livelli,
realizzabili grazie all’adozione di una nuova generazione di strumenti tecnologici.
32▪ Questo progetto è tra i primi in Europa che si propone di
intervenire a livello sistemico nel settore agroalimentare,
ultilizzando queste tecnologie e su un territorio così
ampio.
▪ La nostra Regione ha le capacità e le competenze per
gestire questo progetto con una ampia partnership
composta dal Governo locale, dalle sue Università, dalle
imprese ICT e agroalimentari, dai suoi cittadini
attraverso le loro organizzazioni. Conclusion
33Puoi anche leggere
