Применение информационных технологий в апк. Новые технологии в сельском хозяйстве могут оказаться и тупиком

Smart-технологии активно изменяют нашу реальность. Производство стает на путь передовых инновационных решений. Ферма в стиле Uber, «умная» теплица, технология точного высева и многие другие проекты могут заинтересовать не только российских, но и зарубежных инвесторов. Инновации в сельском хозяйстве помогут повысить продуктивность. К вашему вниманию топ-5 идей, способных изменить обыденное представление о агробизнесе.

Ферма в стиле Uber

Ферма в стиле Uber - это шанс получить огород и урожай для каждого желающего, но при этом не нужно заботиться о реальном огородничестве и обрабатывать землю. Идея позволяет каждому получить экологически чистые овощи и фрукты практически по их себестоимости, напрямую от производителя через интернет-портал. Человек получает доступ к онлайн-калькулятору. С его помощью можно рассчитать свою потребность в продуктах на год. После подтверждения заказа система подбирает ближайших огородников, которые готовы выращивать и предоставлять продукты. При этом каждый человек может следить за тем, как созревает и собирается урожай. После сбора урожая заказчики могут получать его в любом объеме раз в неделю или раз в месяц.

Современные технологии точного высева

Для успешного развития растения при посадке должно соблюдаться определенное расстояние между семенами. В сельском хозяйстве есть сеялки, которые выдерживают примерное расстояние, но они слишком дорогие для средних и мелких фермеров. Но уже сегодня разработан проект сеялки, которая сама распределяет семена в грядке на расстоянии, необходимом для конкретно этой культуры. Это позволит максимально эффективно использовать семена и землю.

«Умная» теплица

« Умная» теплица - это инновационная система управления, которая сама контролирует температуру, освещение, готовит питательный раствор для растений и управляет поливом. Самое главное - все контролируется со смартфона или планшета с доступом к интернету. «Умная» теплица работает самостоятельно. Система дает возможность вести удаленный мониторинг, анализировать процессы и прогнозировать урожайность..

Препарат для повышения урожайности

В современных условиях ведения агробизнеса повышение урожайности - единственный способ сохранить этот бизнес. Регулятор Роста Растений (РРР) "Лидер+" призван решить эту задачу. Его уникальность заключается в свойствах, главное из которых - повышение интенсивности фотосинтеза в растениях. Таким свойством не обладает ни один из препаратов, зарегистрированных в России. Кроме того, препарат исключает возможность вымерзания озимых культур. При его применении возрастают не только количественные, но и качественные характеристики. В пшенице повышается содержание белка, клейковины, в масляных культурах - выход масла, в винограде - содержание глюкозы.

Датчики Craft Scanner для контроля глубины обработки почвы

Модуль Craft Scanner - это модуль с датчиками, которые подключаются к бортовому компьютеру любого сельскохозяйственного транспорта, который выполняет культивационные или посевные работы. Потом эти данные датчиков отправляются на серверы, и автоматически данные бортового компьютера будут задавать нужную глубину, а техника будет проводить работы именно на этой глубине. Craft Scanner может контролировать работу трактористов. Это имеет влияние на рост растений. Система Craft Scanner проходит испытания, тестируется на полях и одновременно совершенствуется.

Smart-технологии в агробизнесе станут главной темой мероприятия международного масштаба - Smart Farming World Summit Russia 2017, который пройдет 23-24 ноября в Москве. В зависимости от сферы деятельности каждый участник саммита найдет интересные для себя потоки применения технологий в ключевых сферах агропромышленного комплекса. Проходи «Регистрацию» и получи мировой опыт использования «умных» технологий в агросекторе в рамках одного события.

Обращаем ваше внимание, что до 30 сентября у вас есть возможность воспользоваться специальным предложением и приобрести билеты на саммит по сниженной цене.

Подробности программы, а также специальные предложения Smart Farming World Summit Russia 2017 доступны при подписке на бесплатный аналитический дайджест саммита. Для этого оставьте свой электронный адрес в нижнем поле главной страницы и нажмите «Подписаться».

Постоянный и непрекращающийся рост населения планеты порождает возрастающую потребность в продуктах питания. Чтобы удовлетворить этот спрос, аграрии по всему миру внедряют всё более совершенные и сложные технологии земледелия, позволяющие получать больше урожая с единицы площади. Кроме того, благодаря новым технологиям снижаются производственные издержки, получается больше прибыли. Именно поэтому для предприятий растениеводства так важен вопрос непрерывной модернизации и внедрения всё более новых и прогрессивных технологий.

Значение новых технологий

Удовлетворение растущего спроса на продукты питания - это задача, которая стоит не столько перед самими аграриями, которые руководствуются лишь интенсификацией прибыли, сколько перед наукой в целом. Также более прогрессивные методы ведения хозяйства призваны снижать негативное воздействие сельскохозяйственной деятельности на окружающую среду. И за выполнением этой задачи должно следить уже государство, как арбитр, помогающий соблюсти баланс интересов между агробизнесом, ищущим прибыли, и населением, для которого важна чистая окружающая среда.

Опыт многих стран с разными климатическими условиями и экономическим потенциалом наглядно продемонстрировал, что добиваться лучших результатов в сельском хозяйстве, просто увеличивая количество вносимых удобрений и расширяя площадь полей, это ошибочный путь.

Удобрения дают эффект лишь до определенной черты, после которой внесение дополнительных объемов питательных веществ становится просто нерентабельным. Кроме того, активное использование химических удобрений на определенной стадии начинает наносить заметный вред экологии.

Что касается наращивания посевных площадей (экстенсивное развитие сельского хозяйства), то здесь также есть некий предел разумного, переступать который не следует. Слишком высокий процент пахотной земли в общем земельном фонде региона приводит к катастрофическим последствиям для дикой природы, в особенности для фауны.

Из всего этого следует, что наращивать урожайность и снижать себестоимость продукции нужно путем внедрения современных технологий в растениеводстве .

Информационные технологии и точное земледелие

Одним из важнейших направлений совершенствования производства в растениеводстве является оптимизация текущих затрат, то есть снижение себестоимости продукции. И здесь первоочередное значение приобретают высокоэффективные ресурсосберегающие технологии. Они не только отчасти снижают экологическую нагрузку на окружающую среду в масштабах всей страны, но и очень выгодны с финансовой точки зрения для самих сельхозпредприятий. Чем меньше топлива, электричества, удобрений, семян, человеко-часов и других ресурсов расходуется на производство единицы продукции, тем ниже ее себестоимость и тем выше прибыль от ее реализации.

На текущий момент добиться эффективного ресурсосбережения (помимо замены техники на более новую и экономичную) можно с помощью информационных технологий, под которыми в данном случае следует понимать все те организационные методы и технические новации, которые позволяют максимально точно отслеживать и регулировать использование всех ресурсов на предприятии.

Такие технологии в сельском хозяйстве России всё еще являются достаточно новыми и далеко не каждое хозяйство их использует. Суть информационных методик на практике сводится к тому, что все технологические операции (например, внесение семян и удобрений) рассчитываются электроникой и осуществляются с предельной точностью. Поэтому новые информационные технологии в растениеводстве еще называют точным земледелием.

Преимущества использования данного подхода становится вполне очевидными даже при беглом ознакомлении с ними. Если в прежние времена все технологические операции делались «на глаз», то сейчас каждое действие рассчитано с математической точностью, чтобы не потратить ни одного лишнего литра топлива, ни одного лишнего килограмма семян или удобрений.

«Зеленые» технологии и экологичное сельское хозяйство

Современные люди, живущие в высокотехнологичном и урбанизированном мире, очень обеспокоены вопросами экологии и здорового питания. Это обстоятельство повсеместно рождает устойчиво растущий спрос на так называемые «экологически чистые продукты питания». Поскольку под данным термином люди часто понимают очень разные вещи, дать ему точное определение весьма затруднительно. Единственное, что можно сказать, не согрешив против истины, экологически чистое продовольствие - то, которое было выращено с минимальным использованием удобрений, химикатов и ГМО, или вообще без них.

Очевидно, что такая продукция растениеводства будет достаточно дорогой, поскольку показатели урожайности с единицы площади получаются относительно невысокими. Тем не менее, это направление тоже представляет определенный интерес для аграриев, поскольку высокий спрос на экопродукцию позволяет устанавливать высокие цены и получать хорошую прибыль с единицы площади.

При этом важно отметить, что точное земледелие и экологические технологии в растениеводстве вовсе не являются альтернативами друг другу, а наоборот дополняют и могут использоваться на равных в рамках одного производственного цикла.

Инновационные технологии в растениеводстве России

Ежедневно разные отрасли науки и техники создают новые технологии, позволяющие аграриям повышать урожайность сельхозкультур, снижать издержки и минимизировать ущерб для экологии. Перечислить их все просто невозможно, но можно отметить те, которые уже активно внедряются на российских сельхозпредприятиях. Сегодня наибольшим спросом пользуются такие инновационные технологии в растениеводстве :

1. Электронные карты полей и садов, программное обеспечение для удобной работы с ними. Благодаря этому методу можно с высочайшей точностью зафиксировать не только площадь каждого поля, но и расположение всех прилегающих объектов (подъездных дорог, жилых и хозяйственных построек, рек и прудов, лесополос, ЛЭП и т.д.). В отличие от бумажной карты электронный паспорт поля намного более наглядно показывает все характеристики поля, что упрощает планирование производственных процессов. Располагая электронной картой, легче рассчитать точное количество необходимых семян, удобрений, топлива для техники, лучше спланировать порядок обработки поля и т.д.
2. Высокоточное агрохимическое обследование полей. Хотя любое хозяйство имеет данные о характеристиках почвы на каждом поле, чаще всего эти данные очень сильно обобщены и нередко являются устаревшими. Создав точную почвенную карту (ее можно совместить с электронной картой из п. 1), содержащую множество параметров и характеристик грунта, предприятие получает возможность максимально рационально использовать данный участок - вносить другие удобрения (или в другом количестве), сеять более подходящие культуры и т.д.
3. Навигационные системы для сельхозтехники. В отличие от автомобильных навигаторов, эти приборы не предназначены для поисков наиболее короткого маршрута между двумя точками. Они помогают трактористу или комбайнеру более точно обрабатывать поле - делать минимальные полосы двойной обработки между смежными проходами, легко ориентироваться на поле ночью, в условиях сильного тумана или запылённости.
4. Мониторинг техники. Эта технология схожа с GPS-мониторингом транспорта, который сегодня активно используется коммерческими и коммунальными предприятиями для контроля работы водителей служебных машин. Но в случае с растениеводством важен мониторинг не столько маршрутов движения и местоположения транспорта, сколько объемы и качество выполненных работ. Мониторинговые системы отслеживают множество специфических параметров: от объемов топлива, затраченного на обработку одного гектара, до глубины погружения в грунт плугов и выдерживания оптимальной скорости проезда комбайна по проходу.

Перспективные технологии

Описанные выше технологические новации уже достаточно широко используются многими российскими агропредприятиями, в то время как остальные планируют их внедрение в скором будущем. Тем не менее, это далеко не полный перечень современных инновационных технологий, которые могут быть внедрены в растениеводстве России. Крупнейшие агрохолдинги и просто передовые хозяйства, идущие на острие прогресса, уже начали осваивать и другие менее популярные на данный момент технологии.

Изучение мировых тенденций развития техники, оценка экспонатов международных выставок свидетельствуют о том, что до 80 % разработок, получивших максимальное развитие за последние годы, несмотря на кризис, связаны с интеллектуальными решениями, базирующимися на применении информационных технологий. Стратегический вектор инновационного развития сельскохозяйственного производства сопряжен с широким применением информационных технологий, электроники, автоматизированных систем. Интеллектуальной основой для этого служат фундаментальные инновационные решения в других сферах и отраслях, которые также успешно используются и в сельском хозяйстве.

В растениеводстве формируется и реализуется точное, прецизионное, или разумное земледелие (Smart Farming). Оно предполагает управление продуктивностью земли, посевами, трудовыми, финансовыми ресурсами, формирование оптимальной логистики с учетом конъюнктуры рынка. Создаются электронные карты полей, формируются информационные базы по каждому полю, включающие площадь, урожайность, агрохимические и агрофизические свойства (нормативные и фактические), состояние растений в соответствующие фазы вегетации и т. д. Разрабатывается программное обеспечение по анализу и принятию управленческих решений, а также подаче команд на чип-карты, которые загружаются в робототехнические устройства, сельскохозяйственные агрегаты для дифференцированного проведения сельскохозяйственных операций.

В животноводстве применяются унифицированные методы и средства идентификации животных как интеллектуальная основа долговременной стратегии организационно-структурного развития фермы, комплекса, отрасли в целом.

В качестве примера целесообразно привести работу системы PigWatc, реализующую инновационную технологию менеджмента искусственного осеменения свиней.

Три инфракрасных датчика отслеживают поведение свиноматки 24 ч в сутки все семь дней недели. Прибор для наблюдения устанавливается непосредственно над свиноматкой в индивидуальном станке. На светодиодном дисплее в любое время можно считать всю важную информацию, например, относительно прохолоста, статуса осеменения либо необходимости его проведения. Ядром данной системы является мощный компьютер, в режиме реального времени непрерывно анализирующий поступающую информацию о поведении животных, сравнивая при этом полученные результаты с исходными данными. На основе данных расчетов и определяется точное время искусственного осеменения каждой свиноматки в отдельности. Вся информация по протеканию половой охоты выводится на подключенный ПК либо ноутбук в виде доступных диаграмм.

В переработке сельскохозяйственной продукции наиболее передовыми являются технология бесконтактного считывания информации с объектов и сохранения данных REID (Radio Frequency Identification), а также автоматизированные системы планирования и управления производством в условиях быстрого изменения объемов и ассортимента.

Особой популярностью пользуется эффективная разработка ОКБ «Молочные машины русских» - автоматизированная система управления технологическими процессами на молокоперерабатывающем предприятии.

На основе технологического журнала и временного графика работы оборудования программным обеспечением создаются диаграмма работы и протокол процесса, отображающие заданные параметры и очередность взаимодействий как отдельных единиц оборудования, так и целых производственных участков.

В техническом сервисе сельскохозяйственной техники успешно функционирует система удаленного мониторинга состояния МТП в АПК. Она разработана ГНУ ГОСНИТИ на основе системы дистанционной диагностики Outrak. Сигналы о состоянии МТП передаются по мобильной связи на вебсервер TELEMATIC5, оснащенный программно-аппаратным комплексом компании «Глобальные системы автоматизации» (ГЛОСАВ) с отраслевым приложением «Агропром».

Эффективность развития АПК во многом определяется наличием инструментов и технологией управления знаниями, полученными на основе многолетнего опыта ведения сельскохозяйственного производства. Интуиция отдельных представителей отрасли и большое количество ноу-хау, созданных в мире на протяжении многих лет труда, представляют чрезвычайную ценность для дальнейшего развития сельского хозяйства. Остро стоит задача преобразования неявных знаний, полученных опытным путем, в явные, с фиксацией научных результатов, что в конечном итоге позволит повысить качество и эффективность производства сельскохозяйственной продукции и продовольствия. Целесообразно улучшить связи и обмен информацией и знаниями между экспертами и сельскохозяйственными товаропроизводителями. Представляет особый практический интерес и имеет значительные перспективы использование облачных вычислений, которые успешно применяются в различных областях, имеют ряд преимуществ: сокращение затрат; распределение информационных ресурсов по требованию, без ограничения; техническое обслуживание и обновление программного обеспечения, выполняемое в фоновом режиме; быстрое инновационное развитие, включая сотрудничество с другими системами в облаке; большие возможности для глобального развития представляемых услуг.

Цикл работ, выполняемых в процессе сельскохозяйственного производства с активной поддержкой облачного сервиса, включает четыре основных этапа: планирование производства и эксплуатации; выполнение работ; мониторинг и оценка результатов; корректировка планов.

Для каждого конкретного сельхозтоваропроизводителя облачный сервис является инновацией, позволяющей решать конкретные, насущные задачи:

• планирование производства, продаж, закупок;
• оперативное управление производством и реализацией на основе автоматизации сбора, получения и анализа информации;
• поддержка связи экспертами (консультантами), инструктаж и своевременное обеспечение руководства на основе запросов к базам данных;
• управление всеми видами данных, относящихся к обрабатываемой земле, включая местоположение, права на землю, карты полей и пр.

В условиях ВТО такие экономические показатели, как прибыль, уровень рентабельности производства, позволяют проводить оценку эффективности отдельно взятого сельскохозяйственного предприятия или отрасли. В максимальном увеличении показателей и заключается конечная цель внедрения новых информационных технологий. Достижению этой цели содействуют следующие механизмы:

• Моделирование производственного процесса (составление агротехнологических карт, производственных и бизнес-планов и документов, основанных на управлении знаниями).
• Оценка рисков по каждому участку земли, расчет затрат и прибылей, сбор информации и отправка данных на сервер 3G с использованием мобильных телефонов с функцией считывания штрих-кода GPS.
• Учет культивируемых земель, использование и пополнение информацией баз данных по каждому земельному участку (права на землю, характеристики участка, результаты анализа почвы, история производства и тому подобное).

Получая информацию из облачного сервиса в соответствии с профессиональным профилем и индивидуальными данными, сельхозтоваропроизводителям в зависимости от их географического расположения, типа возделываемых культур, погоды в своем регионе передается информация в реальном времени. Предоставляется информация о методах определения вредителей, которые могут уничтожить урожай. Кроме того, облачная система может предоставлять информацию с рекомендациями по этапам проводимых сельскохозяйственных работ, оказывать помощь в расчете затрат и предоставлять возможность ознакомиться с утвержденными положениями в конкретном регионе. Для производителей, экспортирующих свои товары, облако сообщит цены на продукцию на сельскохозяйственных рынках, поможет в принятии решений: продать свой урожай или ждать лучших цен на мировом рынке.

Схематично последовательность сбора, хранения и анализа информации можно представить из пяти этапов: сбор данных - хранение - визуализация - анализ - инструкция. Реализация полного цикла обработки данных позволит предоставить работникам отрасли актуальную, своевременную, достоверную информацию для повышения эффективности производства и реализации продукции.

Использование облачных вычислений позволяет гибко связать воедино различные системы отрасли, может стать одним из принципиальных подходов в инновационном развитии и интегрировать целые информационные системы:

• систему управления бизнесом;
• систему для выполнения финансового анализа и подачи налоговой отчетности при поддержке налоговых консультантов;
• систему мониторинга истории производства, которая обеспечивает отслеживание записей движения продовольствия, что является более безопасным и более надежным;
• систему сельскохозяйственной практики и оперативной поддержки, которая позволяет эффективно управлять безопасностью и качеством сельскохозяйственной продукции, поддерживая надлежащий уровень работы сельскохозяйственной фермы.

Облачный сервис позволяет обеспечить техническое обслуживание миллионов пользователей простым внесением изменений и дополнений в программу на одной системе в центре облака. Более того, в облачных вычислениях не существует различия в версии программного обеспечения, используемого разными пользователями, что приводит к повышению удобства использования в дополнении к снижению эксплуатационных издержек. Преимущества виртуализации заключаются в оптимизации управления, повышении безопасности хранения данных, снижении эксплуатационных расходов, повышении эффективности работы персонала, что ведет к существенной экономии времени и финансовых затрат.

Появляется практическая возможность подключать основные функции аутентификации и биллинга для обработки и интеллектуального анализа данных GPS, изображений картографических систем, речи и другой информации, что создает условия для оптимизации всего производственного процесса и выполнения его ежедневно на основе точных и проверенных данных.

Информация о погоде и данные о почве, GPS-данные, наблюдения работников, данные по земельным участкам могут быть использованы для получения консультаций и рекомендаций на основе анализа этих сохраненных данных, формирования и развития системы знаний, хранящейся в облаке.

Процесс накопления и обмена знаниями в отрасли сельского хозяйства приводит к улучшению общей эффективности производства. Сельское хозяйство является генератором большого количества знаний и технологий и должно быть готово к дальнейшему инновационному развитию и совершенствованию. Облачные вычисления могут поддерживать этот процесс. Механизм облачных вычислений целенаправленно решает задачу передачи знаний работающим сельхозтоваропроизводителям и последующим поколениям сельскохозяйственных работников.

Таким образом, для обеспечения реализации задач и параметров, определенных Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы, необходимо активизировать работы в данном направлении. Они являются интеллектуальной основой формирования четвертого и пятого технологических укладов в сельскохозяйственном производстве России.

По материалам статьи: Федосенко, В.Ф. Информационные технологии в сельскохозяйственном производстве / В.Ф. Федосенко. - Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф. (Минск, 22-23 октября 2014 г.). В 3 т. Т. 1. - Минск: НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства, 2014. - 257 с.