24/05/2018

Умное фермерство: может ли машина заменить агронома

24/05/2018

Умное фермерство: может ли машина заменить агронома

Одно из направлений нашей работы — профессиональные, правильные маркетинговые исследования в химической отрасли на заказ. Но иногда мы проводим анализ какого-либо сегмента рынка «для себя», чтобы быть в курсе современных тенденций и отточить свои навыки до совершенства. Инжиниринговый центр провел масштабное исследование рынка умного фермерства: кому, зачем и почем это нужно. Мы готовы поделиться его результатами в сокращенном и адаптированном для читателей нашего блога виде.

Автоматизируй это

В странах победившей демократии все просто: умные технологии нужны для повышения урожайности и эффективности в сельском хозяйстве. Нехватка пресной воды, заставляет аграриев эффективно ее использовать — интеллектуальные системы орошения снижают потребление воды в сельскохозяйственных работах. Интеллектуальные технологии помогают оптимизировать различные ресурсы: семена, удобрения и пестициды наряду с человеческим трудом.

В России умные технологии нужны тем сельхозпроизводителям, которые устали зависеть от конъюнктуры рынка и жить от одной государственной субсидии до другой. Удобрения используют повсеместно, альтернатива этому — подсечно-огневое земледелие. Мы активно работаем с производителями современных удобрений и знаем, что без хорошего агронома любые удобрения могут оказаться бесполезны, а то и вредны.

Грамотных агрономов сегодня мало. Дешевле и практичней заменить их умным фермерством. Прибавьте сюда вечную боль по поводу экономии топлива, правильного контроля всех наличных ресурсов, и получится, что без подобных технологий стать серьезным игроком на рынке тяжело.

Есть объективные препятствия распространению умного фермерства. Сельхозрынок сильно фрагментирован: есть несколько крупных игроков, и множество мелких. Последним трудно масштабироваться, поскольку они охватывают только часть производственной цепочки. Нужны серьезные капиталовложения, нужно быть готовым полностью поменять существующую инфраструктуру, да и само восприятие своего труда.
Еще одна проблема — агрегация данных и управление данными. Нет промышленных стандартов для приложений управления данными в интеллектуальных решениях сельского хозяйства. Трудность связана с требованием стандартизации систем управления данными во всей сельскохозяйственной отрасли, чтобы обеспечить широкое единообразие операций.
Рынок этот растет. Понимая, что высшая лига пока доступна не всем, наша задача — дать всю полноту информации, для того чтобы у людей, принимающих решения в этой отрасли, был выбор. Вот четыре направления умного фермерства, на которые стоит обратить внимание.
Точное сельское хозяйство (спутниковая навигация, дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) и геоинформационные системы (ГИС), технология дифференциального внесения удобрений).
Сельскохозяйственные роботы (в том числе беспилотные летательные аппараты — обработка, слежение за состоянием и сбор урожая; и умные сенсорные датчики — мониторинг состояния урожая, животных и т. п.).
AIoT-платформы/AIoT-приложения — контроль данных, поступающих с датчиков, техники и других устройств.
Big Data — анализ данных, получаемых за все время с датчиков для выделения знаний, полезных для сельского хозяйства.
Далее о каждом из них подробней.

Рынок умного фермерства: тренды 2018

По оценкам аналитической организации Future Market Insights, к концу 2016 года мировой рынок интеллектуальных сельскохозяйственных решений оценивался примерно в 10 млрд. долл. США. По сравнению с 2015 годом он вырос на 5%. Ожидается, что к 2026 году рынок сможет достигнуть отметки, близкой к 40 млрд. долл. США. Среднегодовой темп роста в ближайшие годы будет составлять 11,2%. Переход к умному сельскому хозяйству происходит медленно, но верно. Компания HUAWEI в 2015 году оценила мировой рынок интеллектуального сельского хозяйства в 13,7 млрд. долл. США, и предположила, что к 2020 году он достигнет 26,8 млрд. долл. США со среднегодовым темпом роста – 14,3%. Данное исследование включало рынки сельскохозяйственных роботов, точного земледелия, умных сенсорных датчиков, AIoT-платформ/приложений и Big Data.
Коллектив лаборатории сегодня — это более 40 человек
Структура рынка интеллектуального сельского хозяйства в 2017 году.
Если смотреть по регионам, большая часть рынка расположена в Северной Америке. Финансируемые правительством обширные исследования по минимизации участия человека и повышению урожайности сельскохозяйственных культур стимулировали спрос на умное сельское хозяйство технологий. Рынок Европы является вторым по величине и продолжает демонстрировать прибыльные рыночные возможности.

Основными игроками на рынке умного фермерства являются: John Deere (США), Trimble, Inc. (США), Raven Industries (США), AGCO Corporation (США), Ag Leader (США), Autonomous Solutions (США), CNH Industrial (Нидерладны), CLAAS (Германия) и Farmers Edge (Канада).

По оценкам аналитиков из Grand View Research, в 2017 году рынок умного фермерства в России составлял 221,8 млн долл. США (чуть более 1,2% от мирового рынка). По типам технологий отечественный рынок делится на:
Фонд развития интернет-инициатив (ФРИИ) разработал «Дорожную карту», в которой детально расписан план внедрения инновационных технологий в отечественный агропромышленный сектор до 2019 года. Планируется, что к 2019 году 30% российских фермерских хозяйств будут активно использовать технологии IoT (Интерна вещей).

Основными игроками на рынке умного фермерства в России являются: «Сеть 868», «Стриж Телематика», ЗАО «КБ Панорама», ЗАО «ИЦ ГЕОМИР», ГК «Когнитивные технологии», «Беспилотные технологии», «Геоскан», ZALA AERO, Rightech, АО «Компонента» и ExactFarming.

Точное земледелие

Точное земледелие (или прецизионное земледелие) — это система управления продуктивностью посевов, основанная на использовании комплекса спутниковых и компьютерных технологий. Технологии позволяют фермерам управлять своими ресурсами, а также получать доступ к информации в реальном времени через свои смартфоны, интегрировать их с оборудованием и т. д.

Для принятия более эффективных решений при использовании ресурсов точное земледелие предполагает использование таких следующих инструментов:
Системы навигации и телеметрии (системы точного позиционирования агрегата в поле, системы параллельного вождения, системы картирования урожайности).
Дистанционное зондирование Земли (своевременное обнаружение и локализация участков угнетенного состояния растительности) — к примеру, оперативное получение спутниковых снимков с Formosat-2 (NSPO, Тайвань), RapidEye (RapidEye AG, Германия) и аэрофотоснимков.
Геоинформационные системы (ГИС) — информационные системы, оперирующие пространственными данными.
Технология дифференцированного внесения удобрений (обеспечение изменения доз удобрений в зависимости от состава почвы, планируемой урожайности и потребностей каждой зоны поля).
Сегмент систем навигации является самым высокодоходным сегментом благодаря его широкому применению в сельскохозяйственном оборудовании для отслеживания местоположения. Применение систем позиционирования даёт возможность наиболее эффективно провести вспашку, дифференцированно внести удобрения, средства защиты растений, посеять сельскохозяйственные культуры, составить карты плодородия и урожайности. Для управления широкозахватными сельскохозяйственными агрегатами используются системы параллельного вождения (автопилотирования) на базе GPS NAVSTAR (Министерство обороны США, США) / ГЛОНАСС (Роскосмос, Россия).

Основными игроками на рынке точного фермерства в секторе спутниковой навигации являются Ag Leader (США), AGCO Corporation (США), CropX (США), John Deere (США), Trimble, Inc. (США), Leica Geosystems (Швейцария) и Monsanto (США).

Сельское хозяйство является ключевым сектором, использующим системы глобального позиционирования. Количество аграрных приложений с технологией GPS/ГЛОНАСС ежегодно растет. Вся выпускаемая сельскохозяйственная техника сейчас снабжается GPS/ГЛОНАСС-приемниками. В силу строгой политики регулирования проблема лицензирования является одним из ключевых ограничений использования технологии GPS/ГЛОНАСС в сельском хозяйстве.

Системы параллельного вождения (электронные маркеры, GPS-навигаторы для сельскохозяйственной техники) обеспечивают значительное снижение расхода средств производства за счет уменьшения до предела площади полосы двойной обработки поля, увеличение интенсивности использования сельскохозяйственной техники в хозяйстве и улучшение точности выполняемых работ (до 1−2 см), что очень важно на пропашных и других культурах.

Системы картирования урожайности — аппаратно-программный комплекс, устанавливающийся на уборочную технику, который позволяет определять и фиксировать количество собранной сельскохозяйственной продукции. В результате ее использования создаются картограммы урожайности, позволяющие выявить неоднородность уровня урожайности в пределах одного поля. Системы картирования урожайности устанавливаются на зерноуборочные комбайны.

Телеметрические системы позволяют улучшить результаты сельскохозяйственных агрегатов, снизить материальные и временные затраты на организацию контроля за работой, сбор, обработку и анализ данных о ходе выполнения технологических процессов. Сегодня их предлагает ряд производителей тракторов и мобильной сельскохозяйственной техники.

Сегмент ГИС уверенно растет из года в год благодаря использованию данной технологии для сбора, хранения и анализа данных для сельского хозяйства. Зарубежные разработки ГИС у нас представлены давно, но до сих пор дороги для нашего рынка, и мало специалистов, которые умеют с ними работать.
В последнее время все большее распространение получили web-ГИС. Одно из важных преимуществ архитектуры web-ГИС заключается в возможности интеграции данных реального времени, поступающих от различных датчиков, называемой Интернетом вещей (IoT).

Технологии дифференцированного внесения удобрений
. Для внесения нужного количества удобрений на каждом участке делают отборы проб, в лаборатории анализируют полученные результаты, составляют карты полей, определяют задачи для машин, работающих в поле. При этом задействуется спутниковая навигация и специализированные программы для удаленного управления техникой. Этот метод позволяет достичь максимальной урожайности, сократить объем вносимых удобрений.

Сельскохозяйственные роботы

Ключевые области применения роботов в АПК:
беспилотные транспортные средства и летательные аппараты;
автоматизированные системы вегетации агрокультур;
автоматизированные системы управления молочными фермами.
У беспилотных систем, установленных на тракторы и погрузчики, помимо снижения влияния человеческого фактора, есть еще одно весомое преимущество: они позволяют минимизировать риск кражи топлива и зерна.

В настоящее время ведущими производителями систем автоматического вождения сельскохозяйственной техники являются John Deere (США), Autonomous Tractor Corporation (США), AGCO Corporation (США) и CNH Industrial (Нидерланды).

Беспилотные летательные аппараты, оснащенные камерами и высокочувствительными сенсорами, способны за несколько часов работы обследовать сельскохозяйственные участки внушительных размеров. Информация, собираемая с помощью камеры и сенсоров, позволяет фермеру создавать электронные карты полей в формате 3D, рассчитывать нормализованный вегетационный индекс NDVI с целью эффективного удобрения культур, инвентаризировать проводимые работы, охранять угодья и т. д.
В настоящий момент рынок сельскохозяйственных БПЛА находится на начальной стадии развития. По оценкам PWC, в 2015 году мировой рынок производства гражданских беспилотных летательных аппаратов составлял в 1,4 млрд. долл. США, исходя из доходов крупнейших коммерческих производителей беспилотных летательных аппаратов.
Автоматизированные системы вегетации агрокультур. Важным элементом умного фермерства для работы в режиме реального времени и в режиме off-line является использование различных сенсорных датчиков. Датчики, предназначенные для управления и контроля режима работы двигателей и сельскохозмашин, уже давно относятся к стандартам современной аграрной техники. Датчики же для управления и контроля технологических параметров еще мало применяются на практике. Датчики предназначены для измерения свойств почвы, растений или животных по электрическим и электромагнитным, оптическим, оптоэлектрическим и радиометрическим, механическим, лазерным, акустическим, пневматическим и термическим параметрам.
Установленные на агрегатах различные типы и системы сенсорных датчиков выполняют операции внесения жидких минеральных удобрений и средств защиты растений, а также наблюдения за растениями (обнаружение сорняков, вредителей, болезней растений, повреждений листьев) и оценки урожайности.

Автоматизированные системы управления молочными фермами. В животноводстве технологии GPS/ГЛОНАСС и RFID (Радио Частотная Идентификация) помогают решать комплекс задач, начиная от учета поголовья скота, контроля его перемещения и всех текущих показателей, до вакцинации и оптимизации селекционной работы. Сокращаются трудозатраты, ликвидируется возможность ошибок, вызванных человеческим фактором, даже в крупных сельских хозяйствах, упрощается выявление положительной и отрицательной наследственности.

AIoT платформы/AIoT приложения

ГИС интегрирует «умные» технологии, такие как IoT (интернет вещей) и анализ Big Data (больших данных). Аналитики Business Insider прогнозируют, что степень использования IoT-устройств в сельском хозяйстве будет только расти: с 30 млн. устройств по итогам 2015 года до 75 млн. устройств в 2020 году.

AIoT-проекты (Agricultural Internet of Things — Интернет вещей в сельском хозяйстве) позволяют автоматизировать весь цикл сельскохозяйственных операций по выращиванию растений или животных. Обязательными составляющими AIoT- проектов являются:
Периферийное оборудование (датчиков, сенсоров, навесное оборудование на сельскохозяйственную технику, метеостанции).
Каналы связи (спутниковая связь GPS/ГЛОНАСС, LPWAN, LTE, 3G, GPRS, GSM);
AIoT-платформы (web-платформы для создания отраслевых приложений).
AIoT-приложения (приложения для ИТ-платформ, самостоятельные приложения для конкретного оборудования).
Периферийное оборудования осуществляет сбор «полевой» информации, а также получает управляющие сигналы от AIoT-платформ/приложений. Каналы связи отвечают за возможность подключения и взаимодействия всех составляющих в проекте. Платформа необходима для мониторинга всех подключенных периферийных устройств, для управления и хранения потоков данных, а также для обеспечения информационной безопасности. AIoT-приложение формирует логику решения поставленных перед AIoT-проектом задач, анализирует полученные потоки данных и посредством интерфейса взаимодействует с пользователем.

Основное применение AIoT-платформы/приложения находят в мониторинге урожая и почв для точного земледелия, мониторинге домашних и диких животных.

Технологии Big Data

Технологии Big Data (Большие данные) — серия подходов, инструментов и методов обработки структурированных и неструктурированных данных огромных объемов и многообразия. В умном фермерстве Big Data используются для обеспечения прогностического понимания фермерских операций, принятия оперативных решений в реальном времени и реорганизации бизнес-процессов для принципиально новых бизнес-моделей.

Big Data необходимы современным фермерам для принятия оптимальных решений и совершенствования методов управления посредством информации и знаний, генерируемых на собственных фермах локально.

Развитие точного земледелия, которое радикально меняет подходы в управлении фермами за счет возможности использовать информацию и незамедлительно принимать решения, продвигают дальнейшее развитие технологий Big Data. Совместное развитие IoT и Big Data, где интеллектуальные объекты связаны и взаимодействуют друг с другом через локальную и глобальную, часто беспроводную сетевую инфраструктуру, позволяет фермерам получать доступ к данным из любого места и принимать обоснованные решения об урожайности сельскохозяйственных культур, сборе урожая и о том, как лучше всего продавать продукцию.

К сожалению, в технологиях Big Data существуют проблемы технического и организационного плана. Технические проблемы в настоящее время решаются путем привлечения инвестиций в сферу разработки программных продуктов и решений для Big Data. Организационная проблема управления Big Data заключается в обеспечении конфиденциальности и безопасности данных.

Из-за боязни, что данные могут попасть в «чужие руки», большинство систем являются закрытыми. Или вовсе фермеры не отдают свои данные в открытый доступ. Все вышеперечисленное говорит о том, что в настоящее время текущие объемы данных о фермах недостаточно используются в виду плохой доступности и качества данных. К тому же открытые данные содержат много непоследовательных, несовместимых данных, поскольку системы разрабатывались не для открытого доступа.

Перспективы развития рынка умного фермерства в России

В ближайшее время «умное» фермерство позволит фермерам и сельскохозяйственным производителям повысить урожайность и сократить издержки — начиная с объема используемых удобрений и заканчивая числом поездок на фермерских машинах.

В части растениеводства интеллектуальное фермерское хозяйство предполагает подготовку почвы, посадку и сбор урожая в максимально подходящее время, а в сфере животноводства оно включает мониторинг условий содержания животных, обеспечивающий своевременную реализацию правильных мероприятий. В долгосрочной перспективе умное фермерство позволит лучше организовать процессы, которые влияют на конечные показатели. Благодаря внедрению интеллектуальной составляющей в проектирование и управление машинами, фермеры смогут объединять данные, полученные с датчиков, со знаниями специалистов".

По данным Министерства сельского хозяйства Россия занимает 15 место в мире по уровню цифровизации сельского хозяйства, а рынок информационно-компьютерных технологий в отрасли оценивается в 360 млрд. рублей.

За рубежом технологии точного земледелия или отдельные их элементы используются очень активно. Так в странах Евросоюза их применяют около 80% фермеров, в США — 60%. Заметных успехов добились производители Бразилии, Дании, Японии, Аргентины.

Российские аграрии только начинают внедрять эти технологии, сейчас те или иные элементы используют лишь около 5−10% производителей. Сейчас в России период активного освоения практически всего спектра элементов точного земледелия, но больше всего востребованы глобальное спутниковое позиционирование, ГИС, а также системы мониторинга и контроля техники и качества выполненных работ.
Полную версию аналитического исследования по рынку умного фермерства со всеми полезностями в виде списка топ-производителей и вендоров различных продуктов, как зарубежных, так и российских, таблицами, диаграммами, вы можете получить по запросу (условия обсуждаются).

Напомним, что мы всегда готовы провести грамотное, подробное и работающее (в том смысле, что его результаты можно сразу применять на практике) маркетинговое исследование по любой интересующей вас тематике.
Вы можете задать любой интересующий вас вопрос, заполнив форму обратной связи, или по телефонам в разделе «Контакты».

Будем рады сотрудничеству!
Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!
Другие материалы:
Мы публикуем интересные новости о реальном секторе экономике и отвечаем на вопросы, возникающие у производственников. Подпишитесь и первым узнавайте об обновлениях:
Еще новости
Made on
Tilda