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Pressemitteilung07. Apr 2022Digital IndustriesPlano,
Texas, USA
Siemens ermöglicht mit Hilfe des digitalen Zwillings eine Revolution in der Unterwasserlandwirtschaft
Nemo's Garden ist ein Startup, das sich auf den nachhaltigen Unterwasseranbau von Nutzpflanzen spezialisiert hat . Mit Hilfe von Siemens Xcelerator und eines digitalen Zwillings kann das Team von Nemo's Garden Konzepte testen, ohne dass physische Tests erforderlich sind. Das ermöglicht eine schnelle Design-Iteration.
Nemo's Garden wurde 2021 von
Sergio Gamberini, Präsident des italienischen Tauchausrüstungsherstellers Ocean
Reef Group, und seinem Sohn Luca Gamberini gegründet. Ihr Team aus Ingenieuren,
Tauchern und Wissenschaftlern arbeitet daran, die Machbarkeit des Anbaus von Kräutern,
Obst und Gemüse unter Wasser zu beweisen. Die Schlüsselinnovation von Nemo's
Garden, eine Unterwasserbiosphäre, ist eine unvergleichliche Art von
Unterwassergewächshaus, das die positiven Umweltfaktoren des Ozeans -
Temperaturstabilität, Wasserverdunstung, CO2-Absorption, Sauerstoffreichtum
und Schutz vor Schädlingen - nutzt, um eine für den Anbau von Pflanzen ideale
Umgebung zu schaffen.
Das Team hat nicht nur
erfolgreich eine Vielzahl von Nutzpflanzen aus seinen Prototyp-Biosphären geerntet,
sondern auch festgestellt, dass die in dieser Umgebung angebauten Pflanzen nährstoffreicher
sind als Pflanzen aus herkömmlichem Anbau. Die nächste große Hürde bei der
Verwirklichung ihres Ziels war die Umwandlung dieses Prototyps in eine Lösung,
die weltweit eingesetzt werden könnte. Und sie wollten nicht noch einmal zehn
Jahre warten, um dieses Ziel zu erreichen.
Strenge Winter, kurze Sommer
und anfängliche Beschränkungen bei der Genehmigung der Nutzung des Meeresbodens
beschränkten Nemo's Garden auf einen Wachstumszyklus pro Jahr, was wiederum nur
einen Innovationszyklus pro Jahr zur Folge hatte. Konstruktionsänderungen,
langwierige physikalische Tests und aufwendige manuelle Überwachungsprozesse
während des Wachstumszyklus veranlassten das Team von Nemo's Garden, nach
Möglichkeiten zu suchen, die Innovation zu beschleunigen und den Betrieb zu
skalieren. Das Team wandte sich an Matteo Cavalleroni von TekSea, um
herauszufinden, wie man Spitzentechnologien einsetzen kann, um seine Ziele zu
erreichen. Nach der ersten Beratung wurde Siemens eingeladen, sich an dem
Projekt zu beteiligen und das Xcelerator-Softwareportfolio und seine
Dienstleistungen zu nutzen, um Nemo's Garden dabei zu helfen, die nächste
Entwicklungsstufe zu erreichen und sich auf die Industrialisierung/Kommerzialisierung
vorzubereiten.
"Als ich das erste
Mal die digitale Zwillingstechnologie von Siemens sah, war ich fasziniert. Nemo's
Garden ist ein einzigartiges System, und wir müssen es an die jeweilige Umgebung
anpassen, in der es installiert werden soll. Wenn man diese Umgebung virtuell modellieren
kann, bevor man anfängt, kann man die Herausforderungen vorhersehen und sie auf
die beste Weise angehen", sagte Luca Gamberini, Mitbegründer von Nemo's
Garden. "Wir verstehen den Wasserfluss um unsere Biosphären besser und
haben bessere Einblicke in die Belastungspunkte der Struktur um die Biosphären herum.
Wir sehen nun auch, wie die verschiedenen Wechselwirkungen der
Sonneneinstrahlung, der Temperatur und aller physikalischen Faktoren auf die
Pflanzen wirken. Und das alles dank der Fähigkeit des digitalen Zwillings,
unser System nachzubilden."
Es wurde ein umfassender
digitaler Zwilling der Biosphäre von Nemo's Garden erstellt, der nicht nur die Konstruktion
der Anlagen mit Hilfe der NX-Software von Siemens umfasst. Hinzu kommt die
Simulation der Wachstumsbedingungen innerhalb der Biosphäre, der Auswirkungen
der Anlagen auf das Gewässer sowie der gesamten Umgebung, in der sie
installiert sind. Für diese Simulationen kommt die Software Simcenter STAR-CCM+
von Siemens zum Einsatz.
Das Team von Nemo's Garden
ist nicht mehr durch Wetterbedingungen, Saisonabhängigkeit und kurze
Wachstumsperioden oder Einschränkungen beim Tauchen und Überwachen
eingeschränkt. Änderungen an den Biosphären können in der virtuellen Welt
getestet werden, so dass das Team die Konstruktion viel schneller optimieren
kann.
Überwachung am Rande
Neben der Entwicklung der
physischen Biosphäre musste Nemo's Garden auch die Prozesse für den Anbau, die
Überwachung und die Ernte der Pflanzen optimieren und skalieren. Um ein
nachhaltiges Unternehmen zu schaffen, das nicht auf die Entsendung
ausgebildeter Taucher zur Datenerfassung angewiesen ist, wurde ein vollständig
digitaler, automatisierter Ansatz entwickelt., Dabei profitierte das Projekt
von der umfangreichen Erfahrung von Siemens mit der Automatisierung
traditioneller landwirtschaftlicher Verfahren.
Vorhandene Videoaufnahmen
der Wachstumszyklen wurden zusammen mit Referenzdaten aus traditionellen
landwirtschaftlichen Betrieben derselben Zielkulturen in verschiedenen
Wachstumsstadien und Gesundheitszuständen mit dem MindSphere-Dienstleistungen
von Siemens analysiert. Auf dieser Grundlage konnte Siemens einen Algorithmus
für maschinelles Lernen trainieren, der das Pflanzenwachstum und die
Umweltbedingungen innerhalb der Kuppeln überwacht.
Wenn dieser Algorithmus auf
den Industrial-Edge-Computing-Geräten von Siemens in jeder Biosphäre eingesetzt
wird, können die Pflanzen über ein cloudbasiertes Dashboard während der
gesamten Saison in Echtzeit und von jedem Standort aus überwacht werden. In der
nächsten Saison werden diese Industrial-Edge-Geräte mit Aktoren verbunden, um
die Luftzirkulation, die Luftfeuchtigkeit, die Bewässerung und die
Nährstoffdosierung während der gesamten Saison automatisch anzupassen. Dies
wird die Grundlage eines globalen landwirtschaftlichen Dienstes sein, der für
den Unterwasserbetrieb optimiert und auf jeden Ozean der Welt abgestimmt ist.
Durch die konsequente
Umsetzung der digitalen Transformation hat Nemo's Garden eine Idee, die als unterhaltsame
Herausforderung bei einem Abendessen mit Freunden begann, in eine kommerziell gewinnbringende
Unterwasser-Anbauplattform verwandelt, die nachhaltig und weltweit eingesetzt
werden kann. Die neu gestalteten Biosphären werden zwar erst in der nächsten
Anbausaison zum Einsatz kommen, doch dank des umfassenden digitalen Zwillings
der Anbaufläche treibt das Team seine Pläne zur weiteren Optimierung seiner
Entwürfe und zur Automatisierung seiner Prozesse für den globalen Einsatz
weiter voran.
"Die Digitalisierung ist nicht nur
etwas für große Konzerne, sondern für alle Unternehmen. Tatsächlich lassen sich
große Vorteile oft in kleineren Firmen oder Start-ups realisieren. Die Arbeit,
die wir mit Start-ups leisten, kann den Einfluss, den sie auf die Welt haben,
verstärken und die Innovation unterstützen und beschleunigen", sagte Eryn
Devola, Vice President of Sustainability, Siemens Digital Industries Software.
"Es ist einfach, begeistert zu sein, wenn wir ein leidenschaftliches Team
mit auf den Menschen ausgerichteter Technologie finden, das daran arbeitet,
Menschen zu ernähren und gleichzeitig einen positiven Einfluss auf die Umwelt
zu haben."
Siemens Digital Industries Software fördert die Transformation von Unternehmen auf ihrem Weg in Richtung „Digital Enterprise“, in dem Engineering, Fertigung und Elektronikdesign bereits heute den Anforderungen der Zukunft entsprechen. Das
Xcelerator portfolio hilft Unternehmen jeder Größe bei der Entwicklung und Nutzung digitaler Zwillinge, die ihnen neue Einblicke, Möglichkeiten und Automatisierungsgrade bieten, um Innovationen voranzutreiben. Weitere Informationen zu den Produkten und Services von Siemens Digital Industries Software finden Sie unter
siemens.com/software oder folgen Sie uns auf
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Siemens Digital Industries (DI) DI) ist ein Innovationsführer in der Automatisierung und Digitalisierung. In enger Zusammenarbeit mit Partnern und Kunden, treibt DI die digitale Transformation in der Prozess- und Fertigungsindustrie voran. Mit dem Digital-Enterprise-Portfolio bietet Siemens Unternehmen jeder Größe durchgängige Produkte, Lösungen und Services für die Integration und Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette. Optimiert für die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Branchen, ermöglicht das einmalige Portfolio Kunden, ihre Produktivität und Flexibilität zu erhöhen. DI erweitert sein Portfolio fortlaufend durch Innovationen und die Integration von Zukunftstechnologien. Siemens Digital Industries hat seinen Sitz in Nürnberg und beschäftigt weltweit rund 76.000 Mitarbeiter.
Die
Siemens AG (Berlin und München) ist ein Technologieunternehmen mit Fokus auf die Felder Industrie, Infrastruktur, Mobilität und Gesundheit. Ressourceneffiziente Fabriken, widerstandsfähige Lieferketten, intelligente Gebäude und Stromnetze, emissionsarme und komfortable Züge und eine fortschrittliche Gesundheitsversorgung – das Unternehmen unterstützt seine Kunden mit Technologien, die ihnen konkreten Nutzen bieten. Durch die Kombination der realen und der digitalen Welten befähigt Siemens seine Kunden, ihre Industrien und Märkte zu transformieren und verbessert damit den Alltag für Milliarden von Menschen. Siemens ist mehrheitlicher Eigentümer des börsennotierten Unternehmens Siemens Healthineers – einem weltweit führenden Anbieter von Medizintechnik, der die Zukunft der Gesundheitsversorgung gestaltet. Darüber hinaus hält Siemens eine Minderheitsbeteiligung an der börsengelisteten Siemens Energy, einem der weltweit führenden Unternehmen in der Energieübertragung und -erzeugung.
Im Geschäftsjahr 2021, das am 30. September 2021 endete, erzielte der Siemens-Konzern einen Umsatz von 62,3 Milliarden Euro und einen Gewinn nach Steuern von 6,7 Milliarden Euro. Zum 30.09.2021 hatte das Unternehmen weltweit rund 303.000 Beschäftigte. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.siemens.com.
Im Geschäftsjahr 2021, das am 30. September 2021 endete, erzielte der Siemens-Konzern einen Umsatz von 62,3 Milliarden Euro und einen Gewinn nach Steuern von 6,7 Milliarden Euro. Zum 30.09.2021 hatte das Unternehmen weltweit rund 303.000 Beschäftigte. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.siemens.com.