На переднем крае умного земледелия: технологические достижения, меняющие лицо сельского хозяйства
Умное земледелие, в котором применяются такие технологии, как роботы и искусственный интеллект, было провозглашено в Японии как способ противостоять сокращающемуся и стареющему населению производителей. Эксперт в области сельскохозяйственных наук рассматривает, как инновации и интернет вещей меняют агробизнес, и как эти тенденции изменят отрасль.
Меняющийся сельскохозяйственный ландшафт
Сельскохозяйственный сектор Японии сталкивается с острой нехваткой рабочей силы, вызванной старением и сокращением сельского населения страны. С 2015 года количество фермеров в стране сократилось на 22,4%, а средний возраст фермеров за тот же период увеличился на 0,8 года до 67,8 лет. Поскольку ожидается, что в будущем эти тенденции будут только ухудшаться, так называемое интеллектуальное сельское хозяйство, в котором используются роботы и другие трудосберегающие технологии, становится жизненно важным для благополучия отрасли.
В других частях мира ученые также изучают высокотехнологичные решения для борьбы с ужасными последствиями изменения климата для сельского хозяйства, включая засуху и потерю пахотных земель из-за опустынивания, а также для удовлетворения растущих потребностей населения в продовольствии. растущее население планеты. По мере развития технологий «умное» земледелие превращает сельское хозяйство из практики, в значительной степени зависящей от опыта и интуиции производителей, в отрасль, основанную на данных, открывая ее для более широкого круга участников процесса. Ниже я подробно расскажу о быстром росте умного сельского хозяйства в Японии и других странах и рассмотрю его будущие перспективы.
Повышение производительности за счет более качественных данных
Определяющей характеристикой «умного» сельского хозяйства является использование технологий для лучшего планирования и управления посевами. Это включает в себя использование спутниковых изображений для определения характеристик почвы, мониторинга развития растений и оценки урожайности, а также анализ данных о погодных условиях для управления посевами и использование дронов и высокотехнологичных комбайнов.
Вооружившись этими инструментами, производители могут разрабатывать более эффективные методы, такие как точное применение сельскохозяйственных химикатов, таких как пестициды и удобрения, которые экономят время и энергию и повышают производительность.
Еще одна отличительная черта «умного» земледелия — его способность приносить пользу отдельным фермерам, а также целым сельскохозяйственным сообществам за счет повышения производительности и укрепления экономического влияния производителей. Например, фермеры, выращивающие рис, могут использовать карты в режиме реального времени, основанные на данных спутниковых снимков, для более точного мониторинга уровня азота в молодых растениях по мере их развития, а затем вносить удобрения по мере необходимости. Производители также могут использовать спутниковую технологию для определения уровня белка в зернах риса, важного индикатора вкуса, что помогает им определить оптимальное время для сбора урожая. Корректировка практики в соответствии с последними данными позволит получать более крупные и качественные урожаи, сохраняя при этом постоянство производства от сезона к сезону.
Это также облегчит контроль за определенными качествами и характеристиками, открывая путь для развития региональных брендов риса и других сельскохозяйственных продуктов с большей конкурентоспособностью в масштабах всей страны.
Сельскохозяйственный брэндинг представляет собой выгодную перспективу для производителей, поскольку он открывает доступ к своим товарам более широкому кругу потребителей как в Японии, так и за рубежом. Умное сельское хозяйство помогает местным производителям создавать и поддерживать свои бренды, предоставляя им больший контроль над такими факторами, как качество и урожайность, что позволяет им лучше удовлетворять потребности и запросы клиентов. Кроме того, фермеры в этих районах могут использовать интеллектуальные технологии, такие как моделирование роста на основе информации о погоде и дистанционное зондирование урожая, чтобы координировать время сбора урожая и доставки между собой, а также с дистрибьюторами и переработчиками, обеспечивая стабильные поставки продукции и снижая затраты на логистику.
Японские фермеры уже имеют доступ к большому количеству данных о таких факторах, как погодные условия, типы почвы, условия выращивания и управление посевами. Однако информация распространяется по разным платформам, и до недавнего времени у производителей не было простого и экономичного доступа к обширным данным. Чтобы исправить ситуацию, Национальная организация исследований в области сельского хозяйства и продовольствия разработала платформу для совместной работы с сельскохозяйственными данными, которую она запустила в 2019 году.. Названный Wagri — набор, объединяющий японский термин wa , что означает «гармония», и сельское хозяйство — он собирает и систематизирует данные, связанные с сельским хозяйством, разбросанные по различным базам данных и веб-сайтам. Система позволяет фермерам легко получать доступ к специализированной информации, как общедоступной, так и частной, по низкой цене для управления посевами, а также к данным от поставщиков ИТ и производителей сельскохозяйственного оборудования.
Автономное сельское хозяйство
Еще одним важным аспектом умного земледелия является автоматизация сельскохозяйственного оборудования. Наша команда из Лаборатории автомобильной робототехники Университета Хоккайдо участвовала в разработке первого в Японии полностью автономного трактора, который поступил в продажу в 2018 году. с датчиками и программным обеспечением, позволяющим автоматически останавливаться при обнаружении препятствия, а также другими функциями, позволяющими безопасно управлять им без какого-либо участия человека. Несмотря на то, что роботы-тракторы автономны, ими можно управлять только в том случае, если поблизости находится человек, наблюдающий за их действиями.
Достижения в области технологий продолжают расширять ассортимент автоматизированного сельскохозяйственного оборудования на рынке. Новые предложения включают в себя самоуправляемую косилку, которая обрезает насыпи между полями, и робота, который подрезает и собирает листья чайных растений.
Глядя на следующее поколение автономного оборудования, промышленность, университеты и правительство тесно сотрудничают для разработки полевых роботов, которые можно контролировать удаленно и которые способны к полностью независимой навигации.
Автономные полевые роботы, подключенные к системе удаленного мониторинга, могут значительно повысить эффективность. Роботы будут перемещаться между рядами и даже полями самостоятельно, а один человек на станции мониторинга одновременно управляет их действиями в разных областях. Недавние исследования были сосредоточены на широкомасштабном использовании полевых роботов, оснащенных технологиями 5G и искусственного интеллекта и использующих изображения высокой четкости для выполнения точных задач, таких как целевое внесение удобрений, а также быстрое выявление и удаление больных растений и вредителей. Это только верхушка айсберга с точки зрения потенциала этих технологий. Пограничные вычисления, которые позволяют быстро анализировать информацию, отправляемую по сетям 5G, открывают новую эру интеллектуального земледелия, делая возможными сложные системы, необходимые для управления несколькими группами полевых роботов.
Растущий экспортный потенциал
Большое количество энергии в Японии и других странах направляется на разработку роботов-уборочных машин для таких культур, как клубника, помидоры и спаржа, которые традиционно собирались вручную. В основе эффективного функционирования автономных комбайнов лежат три основных элемента: обнаружение, управление и вождение, и первые два являются наиболее важными. Разработка роботов, способных определять, когда фрукт или другой продукт созрел, и точно определять его положение, представляет собой сложную техническую задачу.
Кроме того, существует проблема, связанная с тем, что после сбора предметы необходимо быстро рассортировать таким образом, чтобы они не помялись и не повредились. Стимулировать развитие помогает прибыльный рынок клубники и других высококачественных японских фруктов в странах Азии и Океании, на котором японская сельскохозяйственная промышленность возлагает надежды на внедрение роботов-уборочных комбайнов, которые позволят производителям удовлетворить ожидаемый рост спроса.
Автономный электромобиль опрыскивает деревья в саду. (© Ногучи Нобору)
Наряду с сельскохозяйственной продукцией у Японии все больше возможностей экспортировать интеллектуальные сельскохозяйственные технологии. Одной из областей, где у него есть преимущество, является разработка небольших самоходных тракторов. Японские фермы, как правило, более компактны, чем обширные сельскохозяйственные угодья, распространенные за границей, и поэтому им меньше требуется крупногабаритное оборудование. В Северной Америке и Европе использование крупногабаритных тракторов и комбайнов стало предметом пристального внимания из-за количества потребляемого топлива и пагубного воздействия уплотнения почвы на урожай. На самом деле, выше 90% затрат энергии на работу тракторов приходится на необходимость разрыхления затвердевшей почвы, что делает модели меньшего размера и те, которые работают на электричестве, привлекательными вариантами для фермеров, желающих сократить свои накладные расходы.
Существует также проблема перемещения крупной и громоздкой техники между полями, особенно в свете правил дорожного движения в некоторых странах, запрещающих использование таких транспортных средств на дорогах общего пользования.
В 2017 году британский университет Харпера Адамса использовал небольшой трактор японского производства в своем проекте Hands Free Hectare, целью которого является завершение полностью автономного цикла выращивания сельскохозяйственных культур, от обработки почвы до сбора урожая, на участке земли площадью 100 квадратных метров. Инициатива использует сильные стороны полностью автономных сельскохозяйственных роботов, а конечной целью является создание масштабируемой системы. В Северной Америке и Европе стремление к автоматизации сосредоточено на улучшении выращивания сельскохозяйственных культур, при этом наибольшая потребность в роботах, способных выполнять задачи, не подходящие для обычного оборудования, и которые могут заменить особенно дорогостоящий и трудоемкий труд.
Особенно высок интерес к разработке систем с небольшими электрифицированными транспортными средствами, которые являются энергоэффективными и простыми в обслуживании, не слишком уплотняют почву, безопасны и недороги в управлении и могут работать в любую погоду. Точно так же существует глобальное стремление к разработке систем, способных координировать действия армий небольших роботов для выполнения очень точных сельскохозяйственных работ.
Полностью автономные тракторы готовятся к обработке поля в тандеме. (© Noguchi Noboru)
Адаптация технологии к конкретным потребностям
Преимущества «умного» земледелия для японских фермеров многочисленны. К ним относятся решение проблемы нехватки рабочей силы, цифровое сохранение и передача сельскохозяйственных ноу-хау, снижение производственных затрат, повышение качества и количества урожаев, содействие переходу от подхода «продукт-аут» к достижению стандартов продукции, установленных для выращивания, к стиль «рынка», который учитывает потребности потребителей и расширяет привлекательность сельского хозяйства.
Однако переход не произойдет в одночасье, особенно потому, что потребуется время, чтобы убедить производителей в том, что выгоды для их бизнеса от инвестиций в интеллектуальные системы стоят затрат. Это особенно верно для районов, где сельскохозяйственные культуры и методы ведения сельского хозяйства разрабатывались в соответствии с местными условиями, что делает необходимым адаптировать интеллектуальные сельскохозяйственные технологии к региональным потребностям.
Нельзя отрицать, что умное земледелие быстро развивается. Чтобы идти в ногу со временем, заинтересованные стороны, такие как местные органы власти, центры сельскохозяйственного развития и распространения знаний в каждой префектуре, группа японских сельскохозяйственных кооперативов и производители, должны внимательно следить за новыми разработками в быстро меняющейся области умного сельского хозяйства.
(Первоначально опубликовано на японском языке. Фотография к заголовку: футуристическое изображение команды сельскохозяйственных роботов, ухаживающих за полем.
Предоставлено Ногучи Нобору.)
Японский производитель сельскохозяйственной техники заработает 75 млн долларов США в год, продавая недорогие тракторы в Африке | NTU-SBF Центр африканских исследований (CAS)
Опубликовано 23 декабря 2022 г.Kubota надеется совершить прорыв в Африке после приобретения хорошо зарекомендовавшего себя индийского производителя сельскохозяйственных и коммерческих автомобилей Escorts
. Японский производитель сельскохозяйственной техники Kubota считает Африку растущим рынком для недорогих тракторов. К 2028 году компания планирует продавать 5000 тракторов в год, а ожидаемый годовой доход составит около 75 миллионов долларов США. Этот шаг произошел менее чем через год после того, как фирма приобрела хорошо зарекомендовавшего себя производителя сельскохозяйственных и коммерческих автомобилей Escorts, чьи бренды — Farmtrac и Powertrac — широко продаются в Нигерии, Анголе, Буркина-Фасо, Египте и Танзании.
Компания Kubota, которая в 2017 году открыла дочернюю компанию в Кении, изо всех сил пыталась завоевать значительную долю рынка своих тракторов в Африке, в основном из-за более высокой цены. Но теперь, с приобретением индийской тракторной фирмы, Кубота надеется продавать тракторы по цене, которую могут себе позволить африканские фермеры. Индия, которая стала крупной автомобильной производственной базой для автомобилей, может производить тракторы на 30% дешевле, чем Япония, благодаря более низкой заработной плате и затратам на производство.
В то время как мелкий сельскохозяйственный сектор Африки все больше внедряет механизацию, континент все еще отстает от других регионов, что снижает урожайность и эффективность сельскохозяйственных культур. Причины включают высокую стоимость техники, ограниченный доступ к подрядчикам, управляющим предприятиями по механизации сельского хозяйства, а также отсутствие центров технического обслуживания и запасных частей в сельской местности.
Чтобы решить проблему доступности, в последние годы появились некоторые «Uber-подобные» услуги по заказу тракторов по запросу. Например, компания Hello Tractor из Найроби, которая недавно получила инвестиции от американского производителя тракторов John Deere, связывает мелких фермеров с владельцами тракторов через приложение для обмена сельскохозяйственным оборудованием. Точно так же Trotro Tractor позволяет фермерам в Гане и других странах запрашивать услуги вспашки, боронования, окучивания и посадки у своей сети операторов сельскохозяйственных орудий и машин. Фермеры могут заказать трактор со своего мобильного телефона и выполнить работу в течение 72 часов или заказать заранее на конкретную дату.
Жако Бейерс, управляющий директор John Deere в Африке, предположил, что совместное использование тракторов несколькими фермерами может сделать оборудование более доступным и рентабельным. «Не все фермеры в Африке могут позволить себе такую технику, как трактор или сеялку», — сказал он.
«Но трансформация происходит, когда сообщества, соседи или даже семьи коллективно инвестируют в сельскохозяйственную технику». John Deere также представила варианты финансирования в партнерстве с организациями государственного и частного секторов, чтобы помочь преодолеть разрыв в доступности.
Ссылки
«Механизация сельского хозяйства в Африке: мифы, реальность и новая программа исследований», Global Food Security, сентябрь 2020 г.
«Kubota увеличивает свою долю в индийском производителе тракторов, Escorts Limited», Kubota Сельскохозяйственная техника Индия, 20 марта 2021 г.
«Повышение производительности мелких фермеров за счет механизации», AGRA, 10 апреля 2021 г.
«Руководитель John Deere в Африке рассказывает о продажах тракторов и тенденциях в сельском хозяйстве на континенте», «Как мы добились успеха в Африке», 26 мая 2021 г.
«John Deere инвестирует в Hello Tractor», Deere & Company, 02 августа 2022 г.
«Объединение фермеров с тракторами: бизнес-модель трактора TROTRO Ганы», «Как мы добились успеха в Африке», 14 августа 2022 г.