KNAW

Research

Towards a systematic integral design for sustainable horticultural crop production systems

Pagina-navigatie:


Update content


Title Towards a systematic integral design for sustainable horticultural crop production systems
Period 01 / 2006 - 12 / 2010
Status Completed
Research number OND1320263

Abstract

Research objectives:
Protected cultivation systems are used throughout the world as a powerful instrument to produce crops. These systems protect the crops from unfavorable outdoor climate conditions and pests. They also offer the opportunity to modify the indoor climate to create an environment that is optimal for crop growth and production, both in terms of quality and quantity.

A quick scan of protected cultivation systems presently in use reveals that various types of protected cultivation systems have evolved in time. These cultivation systems differ for instance in terms of construction and cover materials, the presence and use of different types of climate conditioning equipment, soil or soil-less cultivation and nutrition. Differences between cultivation systems are determined by the local climate, the availability of water, soil and water quality, the availability of capital, labor and materials and local legislation, to mention a few.

Results and products:
With these observations in mind, this project addresses the question how to design a protected cultivation system that best satisfies the local conditions in the region considered. This is a multi-factorial design and optimization problem. This research aims to develop a generic design tool, using available knowledge for instance contained in heuristic and mathematical models, to adapt protected cultivation systems to their local conditions.

This multi-disciplinary approach to the design of protected cultivation systems is a scientific challenge that has received hardly any attention in de scientific literature so far. The methodology developed in this project will be used to develop a decision support tool that can be used by the industry to design location specific and client specific protected cultivation systems. The methodology is developed generically which means that the developed multifactorial design approach can also be used in other fields than just the horticultural field.

Finally, the research will yield a PhD thesis and various papers in conference proceedings and peer-reviewed journals.

Abstract (NL)

Doel:
Doelstelling van dit project is het ontwikkelen van een beslissingsondersteunend instrument waarmee op basis van in kwantitatieve modellen vastgelegde kennis van beschermde teeltsystemen en optimaliseringstechnieken, optimale ontwerpen voor beschermde teeltsystemen kunnen worden gegenereerd gegeven de locale omstandigheden, beschikbare resources en klimaat. Dit project richt zich niet alleen op Nederland maar ook op locaties in de wereld waar beschermde teelt de komende jaren een vlucht zal nemen.

Werkwijze:
Het Nederlandse tuinbouwcomplex levert een hoge mate van toegevoegde waarde in een internationale omgeving. Door schaalvergroting en professionalisering groeit de tuinbouw in de richting van een internationale industrie met managers die, onder toenemende invloed van dynamische marktvragen, moeten beslissen op diverse niveaus (van operationeel tot strategisch).
Er spelen een aantal ingrijpende autonome ontwikkelingen die bepalend zijn voor het toekomstbeeld van de totale sector. Voor de toeleverende industrie zijn de belangrijkste: sterke schaalvergroting en internationalisatie, samenwerking van toeleveranciers in de vorm van strategische samenwerking voor het leveren van turn key oplossingen via system engineering: ontwerp, fabricage en onderhoud van intelligente productiesystemen (kas, regeling/besturing, automatisering, teeltsystemen) in combinatie met services (serviceformules, training, ASP)
De Nederlandse toeleverende industrie moet zich omvormen van veel (relatief) kleine, autonome, gespecialiseerde bedrijven naar grootschalige, internationaal opererende netwerken voor het leveren van adaptieve systemen die aanpasbaar en/of zelflerend/ regulerend zijn met een passende graad van automatisering. De complexiteit van deze veranderingen en de consequenties ervan zijn enorm. Het gaat niet langer om de realisatie van een component of de besturing of optimalisatie van één proces of individuele schakel van de keten maar om de omslag naar volledig op de (internationale) markt toegesneden systemen.
Doel van dit project is het creëren van een onafhankelijke en precompetitieve generieke tool (een expert systeem) voor integraal systeem ontwerp van (internationaal inzetbare/adaptieve) duurzame (glas) tuinbouwproductiesystemen. Het project richt zich in de kern op het modulair herontwerpen van productieconcepten uitgaande van de combinatie van drie basis requirements: controleerbaarheid, flexibiliteit en inpasbaarheid. Inpasbaarheid in deze zin wil zeggen: het concept moet zodanig zijn dat het zowel toegepast kan worden voor de high-tech beschermde teelt in Noordwest Europa en de Verenigde Staten die zich kenmerken door een hoge kapitaalintensiteit, hoge mate van automatisering en individuele plantbenadering, maar ook voor de low-tech beschermde teelt zoals die momenteel in grote delen van de wereld wordt toegepast met kenmerken als beperkte mate van besturing van het productieproces, toepassing van een simpele afscherming van de omgeving ter preventie van ziekten en plagen, vervroeging van het gewas, voorkomen van schade etc. en een zeer beperkte inzet van kapitaal.
De basis is de opzet van generieke productieconcepten, methoden en tools op architectuurniveau die breed toepasbaar zijn binnen de sector. Er wordt hierbij een integrale aanpak gevolgd waarbij de groene wereld van de tuinder en de grijze wereld van technologie en systeemtoeleveranciers worden gecombineerd. Vanuit het generieke concept worden vervolgens door combinatie met verschillende randvoorwaarden zoals (internationale) regionale klimaatcondities, gewasspecifieke eisen, milieu en emissie eisen, economische randvoorwaarden en omgevingseisen, specifiek klantgerichte systemen ontworpen waarmee de supply industrie snel kan inspelen op de dynamische (inter-)nationale markt en keten vragen.

Resultaten:
In het project wordt een methodiek ontwikkeld waarmee beschermde teeltsystemen kunnen worden doorgerekend en geoptimaliseerd op basis van kennis van locale randvoorwaarden, beschikbare resources en klimaat. Deze methodiek zal de basis vormen van een beslissingsondersteunend systeem waarmee Wageningen UR Glastuinbouw, consultants en toeleverende industrie beschermde teeltsystemen kunnen ontwerpen die voldoen aan de locale randvoorwaarden.

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link

Related organisations

Related people

Related research (upper level)

Program KB-04-010:

Classification

A21000 Agriculture and horticulture
D22500 Botany

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation