Огород для робота: как автоматизированные городские фермы будут кормить человечество
Рост населения больших городов и развитие рынка e-groceries создали новые вызовы для сельскохозяйственной индустрии во всем мире. К примеру, в США подписчики сервиса Amazon Prime могут получать товары, в том числе свежие фрукты и овощи, в течение часа после того, как был сделан заказ в интернете или через мобильное приложение. В этих новых рыночных условиях традиционная логистика, обслуживающая сельхозсектор, перестала справляться со своими задачами. Если продукцию нужно везти в мегаполис через полстраны, то компания просто не уложится в срок, или затраты, связанные ошибками планирования и порчей товара, сделают бизнес абсолютно нерентабельным. В этой ситуации выходом для бизнеса становятся фермы, размещенные прямо в городе. Чтобы сэкономить место, такие фермы используют вертикальное размещение «грядок» с растениями, растения выращиваются внутри помещений в искусственных условиях. Это позволяет создавать для них оптимальную среду и увеличить интенсивность использования пространства.
Ферма AeroFarms Фото: AeroFarms
Для подачи питательных веществ к растениям в вертикальных фермах используются несколько различных методов: гидропоника, аэропоника и аквапоника — эти технологии позволяют растениям обойтись без почвы. А в качестве источника света применяют светодиодные лампы, способные заменить солнечный свет. Подобная организация процесса обеспечивает отличные условия для автоматизации: по сути десяток таких теплиц может обслуживать один человек, который следит за исправностью автоматизированных систем. Также благодаря тому, что все процессы автоматизированы, это дает простор для «тонкой настройки». Можно регулировать, к примеру, какой спектр света используется на каждом этапе развития растений, с точностью до долей градуса отслеживать и менять температуру, состав питательных веществ и даже воздуха. По подсчетам операторов вертикальных ферм, такое хозяйство потребляет от 20 до 50 раз меньше воды, чем обычная теплица, позволяет оптимизировать потребление энергии и получать урожай до 16 раз в год, а некоторые компании обещают и более частые урожаи.
Кимбал Маск Фото: Getty Images
Ферма имени Маска
Технология вертикальных ферм, или сити-ферм, появилась достаточно давно, первые проекты таких хозяйств появились еще в 1960-х. В США в 2011 году брат Илона Маска Кимбал запустил некоммерческую программу Local Gardens по созданию инфраструктуры и обучению выращиванию продуктов питания. Проект получил инвестиции банка Wells Fargo и крупнейшей в мире сети магазинов Walmart. Однако благоприятные условия для массового распространения сити-ферм появились только в последние несколько лет.
Одним из первых стартапов в этой области стала компания из Нью-Джерси AeroFarms, которая в 2015 году построила свою первую теплицу площадью около 3 тысяч квадратных метров на бывшем полигоне для пейнтбола. Сейчас AeroFarms привлекла в общей сложности уже $238 млн инвестиций. Созданная также в 2015 году в США компания Bowery Farming построила гидропонную автоматизированную ферму на территории бывшего судостроительного цеха в Нью-Джерси и привлекла уже более $470 млн инвестиций. Технологии компании, по ее собственным данным, позволяют обеспечить до 26 сборов урожая в год и производить в 390 раз больше продукции с одного квадратного метра, чем в полевых условиях. Другой американский стартап в области сити-ферм Plenty привлек $226 млн, из них $200 млн инвестировал японский конгломерат SoftBank — один из крупнейших венчурных инвесторов в мире. По прогнозам компании Grand View Research, к 2028 году рынок вертикальных ферм достигнет $21,15 млрд, среднегодовой рост составит 23,6%. Компания BIS Research прогнозирует , что к 2026 году объем рынка сити-ферм составит $19,86 млрд, а среднегодовой темп роста в период 2021–26 годов составит 24,3%.
Ферма iFarm Фото: iFarm
В России есть несколько крупных игроков рынка сити-ферм. Все они совмещают выращивание овощей, ягод, фруктов и лекарственных трав с продажами оборудования для организации ферм и консультацией других более мелких игроков. Новосибирскую iFarm основал кофаундер издателя компьютерных игр Alawar Entertainment Александр Лысковский и несколько его коллег по IT-отрасли. Компания привлекла более миллиона долларов инвестиций от венчурного фонда Gagarin Capital, гендиректора «1С-Битрикс» Сергея Рыжикова и других инвесторов. Компания «Агрорус» построила в Брянске «Салат Завод №1» площадью 5 тысяч кв. м. В планах — развитие городских ферм на Дальнем Востоке и Камчатке. Компания «РусЭко» располагается в здании бывшей табачной фабрики в Москве и позиционирует себя как самую масштабную городскую ферму в мире. Благодаря вертикальному положению на территории 2,3 гектара находится 6,8 гектара посевной площади. Компания предпринимателя Татьяны Дубовской, вертикальная ферма «Местные корни», во второй половине 2018 года получила инвестиции фонда TealTech Capital основателя «ВкусВилла» Андрея Кривенко. «Местные корни» производят базилик и рукколу, которые покупает «ВкусВилл».
Несмотря на конкуренцию в сегменте, рынок, по словам его участников, далек от насыщения. Как утверждают в iFarm, рынок зелени в России обладает большой емкостью, поскольку 80% культур импортируется из-за рубежа, а тепличные салатные комплексы выпускают ограниченный ассортимент и закрывают потребности в этой категории продукции для Московского региона — и то лишь на 50%.
Ферма «РусЭко» Фото: «РусЭко»
Задел на будущее
Автор проекта «20 идей по развитию России» Дмитрий Давыдов считает , что строительство вертикальных ферм в городах и в непосредственной близости от них позволяет максимально сократить время между сбором урожая и его поступлением на прилавки магазинов и в рестораны до одного часа. В отличие от существующего промышленного растениеводства, где урожай зачастую срывается недозрелым и дозревает уже в процессе поставки, включая использование химических реагентов, продукция вертикальных ферм может поставляться массовому потребителю на пике естественной спелости. Таким образом, значительно улучшится вкус и полезность растительной пищи и снизится количество портящихся выбрасываемых продуктов.
Налоговые льготы для компаний, которые занимаются проектированием, изготовлением, установкой и обслуживанием оборудования и программного обеспечения для вертикальных ферм, позволят придать ускорение развитию этого рынка в России, как полагает Давыдов. Опираясь на льготные налоговые условия, российские предприятия смогут быстро как развиться на внутреннем рынке, так и экспортировать свое оборудование и услуги за рубеж. Они начнут активно рекламировать преимущества технологии вертикальных ферм в России, что вызовет повышенный интерес среди предпринимателей, которые станут массово внедрять этот метод на практике.
Ферма AeroFarms Фото: AeroFarms
Развитие новых технологий сельского хозяйства, в том числе сити-фермерства и роботизированных ферм, поможет решить один из самых глобальных вызовов, стоящих перед человечеством. В следующие 30 лет население планеты вырастет более чем на 2 млрд человек. Это увеличит нагрузку на сельское хозяйство и агрохимический сектор, но развитие технологий, как ожидают ученые, позволит компенсировать прирост населения. У России есть шанс стать одним из лидеров в развитии вертикальных ферм, в том числе благодаря продвижению своих технологий в другие страны, но это возможно только при условиях принятия ряда мер со стороны государства, в том числе в виде налоговых льгот и поддержки продвижения технологий на мировом рынке.
Источник
Передовые технологии автоматизации сельского хозяйства: опыт разных стран
Автоматизация производственных процессов – один из трендов технологического развития во всем мире. Не обошла она стороной и сельское хозяйство. Какие же системы автоматизации, активно внедряемые в развитых странах, российский фермер может использовать уже сейчас?
Япония. Правительство Японии активно внедряет роботов в сельское хозяйство: профильное министерство уже выделило $36 млн на разработку роботов-фермеров, которые должны заменить фермеров-людей, выходящих на пенсию. 20 типов роботов уже готовы к работе.
Другая перспективная разработка – беспилотный трактор, оснащенный GPS для определения координат и площади поля. Напичканный датчиками трактор знает состояние почвы, глубину вспашки, потребность в удобрении. Другие японские корпорации начали создание комбайнов (Iseki и Yanmar), а также проработку систем для роботов-фермеров (Hitachi). О самих фермерах позаботилась корпорация Kubota: экзоскелет облегчит фермерам не только сбор урожая, но и перемещение тяжелых ящиков и контейнеров.
США. Средний уровень проникновения технологий точного земледелия в США USDA оценивает в 30-50%, а в активных земледельческих районах он достигает 60-80%. При этом в крупных хозяйствах уровень использования технологий в два раза выше, чем в небольших. Самые распространенные – анализ почвенных проб (98%); карты урожайности, мониторы урожайности, навигационные GPS-системы (
80%); технологии дифференцированного внесения (VR) и предписывающие карты (более 60%). Спутниковые снимки и анализ вегетативного индекса растений используют не более 30% фермеров, хотя новые технологии использования БПЛА (дронов) могут повысить интерес к использованию изображений для скаутинга, анализа данных и принятия управленческих решений.
Кроме того, распространены технологи сбора и обработки данных, например, при создании программного обеспечения для составления карт урожайности. Такие карты нужны для разработки планов применения VR-технологии для внесения питательных веществ и удобрений, а также для посева.
США демонстрирует стабильный рост рынка сельхозтехники. Индустриальный характер сельского хозяйства и сочетание автоматизации с быстрым внедрением в практику новейших технологий обеспечивает лидерство Соединенных Штатов в эффективности сельского хозяйства.
Россия. С начала эпохи внедрения систем автоматизации в сельском хозяйстве РФ прошло более 20 лет. На дворе 2018 год, и системы «умного управления процессами» уже достаточно широко применяются на сельхозпредприятиях в нашей стране. Что же мы имеем не сегодняшний день? Какие решения чаще всего встречаются в фермерских хозяйствах и крупных агрохолдингах?
В основу «минимума», который аграрии установили для себя на текущий момент, ложится перечень решений, которыми они оснащают свой транспорт и внедряют умные технологи:
1) Видеонаблюдение на территории предприятий. Казалось бы, стандартная и «почти обязательная» система в повседневной жизни крупного предприятия, позволяющая бороться с мелким воровством на предприятии. Однако помимо стационарного видеонаблюдения установка мобильных видеорегистраторов на технике, в том числе уборочной, также помогает значительно снизить издержки и повысить производительность.
2) Агронавигация и точное земледелие. Наверное, не осталось ни одного фермера, кто бы не задумался о внедрении этой технологии. Начиная с простого курсоуказателя, помогающего повысить точность обработки полей, и заканчивая полноценным оборудованием сельхозтехники системами автопилотирования и автоподруливания с точностью до 2 сантиметров!
3) Системы контроля расхода топлива, километража и моточасов. Пожалуй, одна из самых важных систем автотранспортного предприятия. Помимо снижения расходов на ГСМ от 10 до 100%, система позволяет подключать штатные системы и датчики, а также контролировать процесс работы в режиме онлайн. Хочется отметить разнообразие настраиваемой отчетности, которая может автоматически формироваться по технике и самостоятельно отправляться на указанный пользователем мэйл – вам только останется сравнить план с фактом. К данной системе также стоит отнести и контроль склада ГСМ. Система позволяет контролировать налив (отгрузку) горючего и его отпуск через ТРК, а следовательно, в каждый бак транспортного средства. Так вы организовываете трехконтурный контроль топлива на вашем предприятии: 1. Закупка топлива. 2. Отправка со склада на раздачу в ТРК. 3. Попадание с ТРК в бак транспорта, оборудованного датчиком уровня топлива. В такой связке вы получаете систему, при которой каждый этап находится под надежным контролем.
Таким образом, некоторые передовые разработки, внедряемые в развитых странах, пока ждут своего часа. Но большинство высокотехнологичных систем автоматизации российские фермеры с успехом внедряют уже сейчас.
Если вам оказалась полезна эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал!
Источник
Умное фермерство. Как сельское хозяйство сокращает издержки с помощью IoT-решений?
Привет, Хабр. Приглашаем всех желающих посетить открытый демо-урок «Датчики и актуаторы на пальцах и на примерах в Tinkercad». На занятии мы разберемся, какое место в IoT занимают датчики и актуаторы, зачем они нужны и как их применять, а также соберем несколько базовых схем по взаимодействию датчиков и актуаторов в TinkerCAD.
IoT-технологии открыли новые возможности для улучшения бизнес-процессов. Они позволили повысить их информативность, выявить узкие места, снизить влияние человеческого фактора. За счёт технологий Интернета вещей автоматизируют процессы, повышают безопасность и снижают порог входа в отрасль. В России это особенно актуально в сфере сельского хозяйства. Чтобы оставаться конкурентоспособным, бизнес внедряет целые аппаратно-программные комплексы мониторинга, контроля и управления на всех этапах цепочки. Мы пригласили Вячеслава Ефимова, преподавателя онлайн-курса «Разработчик IoT» и СТО компании Rightech, поделиться опытом их команды по решению таких задач. Передаем ему слово.
Привет! Я руковожу проектами разработки IoT-решений в компании Rightech. Эта статья — всего лишь один из примеров, как с помощью Интернета вещей можно решать масштабные проблемы, затрагивающие сразу несколько связанных сфер бизнеса.
Проблемы в сфере сельского хозяйства, которые может решить IoT
The Food and Agriculture Organization (FAO) опубликовала данные по расчету потерь пищевой продукции. Согласно им на послеуборочном этапе на пути к рознице в мире теряется около 14% произведенной пищевой продукции. А с учетом порчи в розничной торговле и в последующих звеньях продовольственной производственно-сбытовой цепочки этот показатель достигает 30%. Причем на текущий момент в мировом масштабе практически невозможно выявить критические точки потерь.
«30% – это усредненная по миру оценка продовольственных потерь. В России есть группы товаров, по которым потери у нас довольно большие или приближаются к мировым показателям. Например, я считаю, у нас очень большие потери по рыбе».
Серова Евгения – директор по
аграрной политике НИУ ВШЭ
В России на основе экспертных интервью были оценены потери на различных этапах производственно-сбытовой цепочки:
Выращивание и сбор
Обработка и переработка
Транспортировка и хранения
Формирование эффективной политики сокращения потерь и порчи пищевой продукции требует всеобъемлющей информации о том, где и когда – на какой географической территории и в каком звене производственно-сбытовой цепочки – портится та или иная пищевая продукция.
Производство сельхозпродукции
по оценке The Santa Clara team около 30% продукции остается на полях по причине не соответстветствия требований качества продукции крупных ритейлеров;
сложности сбыта у малых и средних производителей;
неправильный выбор сроков сбора урожая;
Транспортировка сельхозпродукции
потеря и порча до 30 % сельхозпродукции при транспортировке по причинам:
несоблюдение условий перевозки (температурный режим, влажность, загазованность, тряска и прочее);
нарушения продолжительности перевозки;
некачественная упаковка и расположение;
перегрузка транспорта и сливы топлива;
нарушения логистических процессов при отклонении от расписания доставки и маршрутов следования;
Хранение
потеря и порча до 10 % сельхозпродукции при хранении по причинам:
несоблюдение условий хранения (температурный режим, влажность, вентиляция, освещенность и прочее);
нарушения сроков хранения;
механические повреждения при погрузке/разгрузке продукции;
отсутствие спроса у крупных ритейлеров на сельхозпродукцию с измененным качеством.
Проект для сферы сельского хозяйства, который мы разрабатывали в Rightech
Мы участвовали в создании единой системы прослеживаемости продуктов сельского хозяйства и условий «Умное фермерство». Она позволяет объединить всех участников процесса: фермеров, перевозчиков, склады и ритейл.
В рамках проекта мы повысили информативность и прозрачность бизнес-процессов, оптимизировали цикл от выпуска товара до его попадания в конкретный магазин и создали инструменты взаимодействия всех участников. Контроль и автоматизация входящих в цикл процессов помогли значительно снизить издержки, возникающие при потере или порче пищевых продуктов. Цель проекта была именно в снижении индекса потерь пищевой продукции, хотя косвенно решились и сопутствующие задачи.
Как работает «Умное фермерство»?
Это экосистема с 4-мя категориями пользователей: фермеры, перевозчики, склады и магазины. В зависимости от категории пользователь имеет доступ к определенным функциям экосистемы. Ключевая идея в том, что каждый участник понимает свою зону ответственности и как скажутся его нарушения на конечную стоимость продукции в магазине.
Система позволяет обеспечить полный автоматизированный контроль параметров при перевозке фермерской продукции от места выращивания до склада и магазина, а также в процессе хранения.
Решение для фермеров
Фермер может отслеживать текущий спрос на различные группы продукции, а также видеть ретроспективные данные спроса прошлых периодов. Это позволяет решить одну из основных проблем изменчивости спроса определенных групп продовольственных товаров.
В случае если у фермера отсутствуют договорные отношения на сбыт продукции, он может воспользоваться встроенными механизмами электронной биржи сельхозпродукции, добавив свой товар в общий пул биржи и установив цену.
В случае успешного сбыта продукции на основе ранее сформированных договорных отношений со складом, ритейлером или сбыта через электронную торговую биржу фермер получает доступ, чтобы отслеживать условия перевозки и хранения его продукции. В зависимости от категории продукции автоматически настраиваются уведомления о случаях нарушений. По факту такого уведомления могут применяться санкции к нарушителю.
Решения для перевозчиков
Кузов фуры оснащается специальным сенсорами, а в сам автомобиль устанавливается телематическое оборудование, которое измеряет и передает в облачную платформу различные параметры при перевозке:
температура внутри и снаружи кузова;
влажность внутри и снаружи кузова;
тряска, резкое торможение и ускорение при перевозке;
летучие органические соединения;
нагрузка на ось и т.д.
Одна из модификаций оборудования позволяет установить исполнительное устройство, отвечающее за охлаждение или обогрев кузова. Перед приемкой продукции перевозчик вместе с заказом автоматически получает режимы, необходимые, чтобы соблюсти правильные условия перевозки. Если в машине есть исполнительное устройство, оно автоматически устанавливает и поддерживает параметры в течение транспортировки.
При передачи продукции перевозчику контролируется возможная перегрузка, а в процессе всей поездки контролируется отклонение от маршрута. Также на маршруте могут быть контрольные точки, которые фиксируют временные интервалы перевозки на разных участках и общее отклонение. Если при перевозке условия были нарушены, фермер и склад получают уведомления и могут принять решения о санкциях для перевозчика. Кроме этого, сотрудник склада может скорректировать режимы и сроки хранения продукция исходя из фактических условий транспортировки.
На территории хранилища установлены шлагбаумы и устройства весового контроля, к которым должен быть предоставлен доступ водителю как в автоматическом режиме (при пересечении геозоны), так и в ручном режиме (через чат-бота) — открытие шлагбаума и включение весового контроля.
При разгрузке продукции сотрудник склада оценивает качество продукции с учетом того, были нарушены условия перевозки или нет. Таким образом процессы становятся прозрачными и формируется достоверный рейтинг фермеров и перевозчиков. В дальнейшем на него могут ориентироваться торговые сети и хранилища. После приемки у каждого товара на электронной торговой бирже становится доступна информация об условиях перевозки.
Решения для хранилищ
Склад оснащается специальным телематическим оборудованием, которое измеряет параметры и передает их в облачную платформу в процессе хранения продукции:
летучие органические соединения;
В хранилище также могут быть установлены исполнительные устройства, которые управляют воздухообменом и/или системой охлаждения.
Процессы по контролю за хранением товара в целом схожи с процессами при перевозке, лишь незначительно отличаются шаблоны автоматического регулирования и оповещения. Все данные по условиям хранения также доступны у каждого товара на электронной торговой бирже. А в зависимости от условий хранения и нарушения условий формируется рейтинг хранилища.
Результаты
В результате создания аппаратно-программного комплекса удалось объединить всех участников процесса в рамках одной экосистемы. Большинство бизнес-процессов стали прозрачнее, а ответственность сторон значительно повысилась. Функциональные возможности комплекса позволили предоставить инструменты, создающие чистую рыночную конкуренцию и легкий доступ небольших производителей к крупным ритейлерам.
Как создаются такие IoT-экосистемы?
«Умное фермерство» — комплексное аппаратно-программное решение. Сейчас его внедрения запрашивают многие частные производители сельхозпродукции и крупные компании, занимающиеся логистикой, хранением и сбытом товаров.
Мы участвовали в создании всего комплекса начиная от подбора устройств различных производителей и их подключения к облачной платформе до программирования и создания приложений, которые связывают всех участников процесса.
Если вы хотите научиться разрабатывать подобные решения, ждем вас на нашем онлайн-курсе «IoT разработчик». Для обучения вам понадобится базовый опыт в программировании, поэтому мы предусмотрели вступительный тест, который позволит вам оценить свой уровень подготовки. Ждем всех, кому интересно развиваться в этой области, на занятиях!
Источник