Rolnictwo jest niemal tak stare jak ludzkość. Wraz z polowaniem, rybołówstwem i zbieractwem, rolnictwo i uprawa były powszechnie praktykowane od zarania dziejów i stanowiły podstawę gospodarki wszystkich starożytnych cywilizacji. Natura człowieka się nie zmieniła i, ponieważ głodówka nie przemawia do większości ludzi, rolnictwo nie traci na znaczeniu, nadal zapewniając wyżywienie wciąż rosnącej populacji.
Choć to zajęcie odwieczne, współczesne rolnictwo przechodzi szybkie i głębokie zmiany wywołane licznymi czynnikami społecznymi i trendami technologicznymi. Rozrost populacji Ziemi warunkuje wzrost popytu na żywność, co z kolei powoduje wzrost cen produktów rolnych, przewartościowanie polityki handlowej, zmiany w łańcuchach dostaw i przekształcanie tradycyjnych tras dystrybucji żywności.
Pomimo ogólnego wzrostu liczby ludności na świecie, liczba pracowników rolnych systematycznie maleje, co oznacza coraz poważniejsze braki siły roboczej w branży w nadchodzących dekadach. Ponadto powszechna skłonność do żywności ekologicznej i produkowanej w sposób zrównoważony, szczególnie widoczna w krajach zachodnich, oznacza większą uwagę poświęcaną uprawie i zbiorom, dodając nowe aspekty do definicji nowoczesnego rolnictwa.
W rezultacie nowoczesne rolnictwo staje przed dylematem. Rolnicy dążą do produkcji plonów wyższej jakości w większych ilościach, ale liczba dostępnych rąk do pracy niezbędnych do tego stale maleje i nie zanosi się, by wkrótce miało być inaczej. W obliczu odpływu pracowników z rolnictwa jedyną alternatywą jest wykorzystywanie bardziej efektywnych narzędzi.
Mechanizacja rolnictwa i zautomatyzowane rolnictwo
We współczesnym świecie automatyzacja króluje. Wykorzystuje się ją w niezliczonych dziedzinach – od mebli biurowych i mechanizacji środowiska domowego po medycynę i różne gałęzie przemysłu. Rolnictwo nie jest wyjątkiem – nowoczesne narzędzia i automatyzacja rolnictwa usprawniają cykl produkcji roślin, czyniąc go bardziej wydajnym i mniej pracochłonnym.
Kierunek ku automatyzacji rolnictwa stał się szczególnie widoczny w nowym tysiącleciu wraz ze wzrostem finansowania startupów rolniczych i zautomatyzowanych systemów gospodarstw. TechCrunch oszacował inwestycje kapitałowe w takie firmy na imponujące 1,5 mld USD w 2017 roku, czyli siedem i pół raza więcej niż dziesięć lat wcześniej. Liczba startupów również znacząco wzrosła – o finansowanie ubiegało się 160 firm zajmujących się automatyzacją rolnictwa, w porównaniu z 31 w 2007 roku.
Lista nowoczesnych technik rolniczych obejmuje wszystkie aspekty produkcji roślinnej. Niektóre firmy wprowadzają oprogramowanie umożliwiające efektywne zarządzanie nasionami i nawozami, a także kontrolę gleby i nawadniania, łącznie z prognozą plonów. Inne startupy oferują drony wykorzystywane nie tylko do nadzoru, ale także do aplikacji środków z powietrza, takich jak nawozy, pestycydy, herbicydy itp. Jeszcze inne projektują i wdrażają zautomatyzowane maszyny rolnicze o zakresie zastosowań od ślimaków zbożowych, kombajnów i zautomatyzowanych traktorów po roboty do zbioru owoców.
Jednak, mimo kuszących perspektyw, rolnicy rozumieją, że zautomatyzowane rolnictwo zaczyna się nie od nowoczesnych maszyn, lecz od właściwego rozpoznania i wiedzy – czyli gromadzenia danych.
Internet Rzeczy: pozwól maszynom pracować za Ciebie
Dokładne informacje o stanie gospodarstwa dostarczają czujniki. Na przykład zdalne czujniki firmy CropX rozmieszczone na polu informują rolników o niewłaściwym stanie gleby, jak np. niedobór wilgoci. Jednak automatyzacja w rolnictwie sprawia, że natychmiastowa reakcja rolnika staje się zbędna, ponieważ zautomatyzowane systemy obejmują inne urządzenia połączone z czujnikami i wskaźnikami, które reagują na pozyskane dane zgodnie z zaprogramowanymi krokami i procedurami. W ten sposób system nawadniania włącza się i dostarcza wodę wtedy i tam, gdzie jest najbardziej potrzebna.
Tę nowoczesną technologię rolniczą nazywa się Internetem Rzeczy (IoT) i nie wymaga on obecności człowieka do sterowania różnymi procesami rolniczymi. Zamiast tego czujniki, mierniki i maszyny działają samodzielnie, będąc połączone siecią komórkową, Internetem mobilnym, Bluetooth lub innym rodzajem łączności bezprzewodowej. Zastosowanie IoT w zautomatyzowanym gospodarstwie optymalizuje dostarczanie zasobów i maksymalizuje efektywność rolnictwa precyzyjnego, co przekłada się na większe plony wyższej jakości.
Oczekuje się, że zautomatyzowane urządzenia rolnicze połączone przez Internet zanotują 20% wzrost w ciągu najbliższych kilku lat, co tłumaczy się ich potencjałem zastosowania na każdym etapie łańcucha wartości w rolnictwie.
Zastosowania IoT w rolnictwie
Zarządzanie gospodarstwem to złożone działanie obejmujące dziesiątki operacji, których realizacja zależy od licznych czynników. Wpływają one na decyzje rolników dotyczące wyboru i stosowania nasion, nawozów, pestycydów, a także obejmują informacje o warunkach pogodowych, spodziewanych opadach, temperaturze powietrza i gleby itd. Dane te dostarczają czujniki, które uruchamiają określone algorytmy oprogramowania optymalizujące odpowiednie procesy rolnicze w zautomatyzowanych gospodarstwach.
Innym potencjalnym obszarem zastosowania IoT w rolnictwie jest śledzenie i zarządzanie zasobami. Dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu rolnicy mogą rejestrować wszystkie zabiegi polowe, a następnie śledzić te zasoby aż do miejsc składowania i elewatorów. W rezultacie takiej optymalizacji producenci żywności i napojów mogą lepiej budować wartość marketingową swoich marek.
Nowoczesne technologie rolnicze mocno zyskują dzięki IoT w obszarze bezpieczeństwa przechowywania. Na przykład wyposażenie silosów i elewatorów w czujniki OPI Systems pozwala monitorować warunki wewnątrz oraz ostrzegać o nadmiernym cieple lub wilgoci, które mogą szkodzić przechowywanemu zbożu, a także wysyłać alarmy w razie zagrożenia pożarem.
Automatyzacja w rolnictwie nie ogranicza się do wdrażania najnowszych technologii. Obejmuje również unowocześnianie tradycyjnych oraz wprowadzanie nowoczesnych narzędzi i maszyn rolniczych.
Nowoczesne maszyny rolnicze
Zautomatyzowane gospodarstwo sprowadza się do udziału możliwie najmniejszej ilości czynnika ludzkiego, co zakłada wykorzystanie maszyn i robotów działających autonomicznie. To, co utrudnia szerokie wdrożenie takiego autonomicznego, nowoczesnego sprzętu rolniczego, to jego wysoka cena i ograniczona dostępność komercyjna. Jednak współczesny trend mechanizacji motywuje wielu producentów do opracowywania opłacalnych i niezawodnych maszyn do automatyzacji gospodarstw.
Jak wyobrażamy sobie nowoczesne, zautomatyzowane maszyny rolnicze? Najpewniej jako ciągnik, kombajn lub napędzany ślimak, który wykonuje całą pracę sam, bez udziału człowieka, a nawet bez jego interwencji. Podzielając tę wizję, wiele firm stara się ją urzeczywistnić, rozwijając nowe modele z coraz większym zakresem funkcji autonomicznych. Na przykład nowoczesne traktory John Deere mają w pełni automatyczne utrzymywanie toru jazdy oraz funkcje regulacji głębokości.
Inni czołowi producenci traktorów podążają podobną drogą, dążąc do projektowania zdalnie sterowanych i wstępnie zaprogramowanych maszyn, które pozwolą użytkownikom ograniczyć koszty pracy i nakłady. Część tych projektów już zaowocowała. DOT Technology Corp stworzyła siewnik z silnikiem Diesla, który potrafi obsiać całe pole bez ingerencji człowieka, podążając po z góry zdefiniowanych trasach. Rowbot opracował nowoczesną maszynę rolniczą, która może rozprowadzać azot między rzędami kukurydzy oraz wysiewać rośliny okrywowe jeszcze przed zbiorem dojrzałej kukurydzy pod koniec sezonu. Dla zwieńczenia takich rozproszonych działań z zakresu automatyzacji rolnictwa w Wielkiej Brytanii zainicjowano projekt Hands-Free Hectare, w ramach którego całkowicie autonomiczne maszyny posadziły, uprawiały i zebrały hektar jęczmienia bez udziału człowieka w polu.
Po tym, jak zautomatyzowane gospodarstwo pszenne stało się wizją najbliższej przyszłości, producenci snują śmiałe plany w innych obszarach rolnictwa, w tym w tradycyjnie trudnej do automatyzacji ogrodniczej uprawie owoców i warzyw. Zbiór jest tu delikatną operacją – nie może powodować obicia delikatnych plonów ani uszkadzać roślin. Pierwsze próby w tej dziedzinie podjęły Abundant Robotics i Energid, budując odpowiednio roboty do zbioru jabłek i pomarańczy. To na razie prototypy, które wymagają dalszego rozwoju, aby stać się modelami nadającymi się do pracy w realnych warunkach sadowniczych.
Rolnictwo z powietrza
Nowoczesna maszyna w rolnictwie to nie tylko urządzenie poruszające się po ziemi, jak traktor czy ślimak zbożowy. Część z nich obserwuje uprawy z góry, dostarczając informacji o ich stanie, identyfikując strefy problemowe, rozpylając środki chemiczne, a nawet zdmuchując wodę z czereśni gotowych do zbioru, aby zapobiec pękaniu owoców po ulewnym deszczu. Zastosowanie dronów jest szczególnie korzystne przy ciasnym rozstawie rzędów, co bywa dodatkowo potęgowane uprawą na stokach. Takie warunki występują m.in. w winnicach w Napa, co czyni aplikację fungicydów wyjątkowo wymagającą. Zamiast pracowników zmuszonych nosić na plecach ciężkie opryskiwacze, zadanie powierzono zdalnie pilotowanemu śmigłowcowi Yamaha Precision Agriculture, co znacząco usprawniło procedurę i oszczędziło ludziom dosłownie morderczą dla pleców pracę.
Podsumowanie
Dzięki automatyzacji rolnictwo staje się coraz bardziej przyjazne użytkownikom – rolnicy spędzają mniej czasu w polu, a więcej przy komputerach, analizując dane i diagnozując problemy. Całkowicie automatyczne gospodarstwa pozostają na razie upragnionym celem, lecz szybki rozwój i coraz większe zaawansowanie maszyn rolniczych torują drogę do upowszechnienia automatycznego rolnictwa jako głównego trendu współczesnej gospodarki.