Цифровая трансформация как технологический прорыв и переход на новый уровень развития агропромышленного сектора России

1. Принципиальные отличия технологий «умного» сельского хозяйства

Можно сказать, что в настоящее время цифровизация – это приоритетное направление развития отрасли: с 2019 года Минсельхоз приступил к реализации отраслевой программы «Цифровое сельское хозяйство» [1, 2]. Очевидно, что основным результатом программы должна стать цифровая трансформация отечественного аграрного сектора с переходом на следующую эволюционную ступень развития и ведения сельского хозяйства – «умное» сельское хозяйство.

К 20-м годам ХХI столетия в агропродовольственной сфере сформировался следующий тренд развития аграрного производства в процессе перехода к полной цифровизации сельского хозяйства: механизация – автоматизация – информатизация (компьютеризация) – цифровизация – роботизация – искусственный интеллект (далее – ИИ) – «умное» сельское хозяйство. Синонимами «умного» сельского хозяйства являются такие понятия, как «цифровое сельское хозяйство», Agriculture 4.0, «интеллектуальное» сельское хозяйство и Smart Аgro. Такие категории, как «точное земледелие», «умная ферма», «цифровое землепользование», смарт-аналитика, являются составными элементами одного общего понятия – «умное сельское хозяйство».

Механизация – начальный уровень развития сельского хозяйства при переходе от ручного труда к механизмам. Начальным уровнем тотальной цифровизации выступает автоматизация. Конечно же, автоматизация – несколько более продвинутый уровень по сравнению с простой механизацией труда. Автоматизация предполагает использование традиционной механизированной техники в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Но, как правило, это сводится к выполнению определенных, заранее известных и «запрограммированных» операций. Примером служит автоматическое внесение удобрений или семян при помощи сеялки, управляемой тем не менее человеком. Все современные комбайны, сеялки, жатки и другая техника в той или иной степени уже обладают определенными автоматизированными функциями.

По показателям автоматизации, т.е. степени оснащенности основной сельскохозяйственной техникой, Россия значительно уступает ведущим агространам, в частности США. Но это не должно пугать, так как у нас средний размер агропредприятия выше, соответственно, на единицу площади приходится меньше техники, но используется она интенсивнее [3]. Основу сельского хозяйства в США составляют небольшие фермерские хозяйства, оснащенные полным набором сельхозтехники при сравнительно малой посевной площади. Отечественные агропредприятия имеют посевные площади в несколько раз и даже десятков раз выше, что позволяет более эффективно использовать сравнительно более малочисленный парк техники. Поэтому заявление об отсталости российского агропромышленного комплекса (далее – АПК) в плане механизации и автоматизации по меньшей мере спорно.

Информатизация сельского хозяйства – это использование информационных технологий (далее – ИТ) в отрасли. Если раньше информатизация представляла собой использование компьютерной техники в любой области, включая простой электронный документооборот и обмен письмами посредством сети Интернет, то теперь она приобретает новые черты в виде использования цифровых (digital) технологий. Применение происходит в таких нетрадиционных сферах для сельского хозяйства, как автоматические станции машинного кормления или комбайны под управлением специально адаптированных программ, т.е. цифровых информационных решений гораздо более высокого порядка, требующих наличия не просто микропроцессора, а мини-компьютера.

В настоящее время полностью автоматизированные комплексы повсеместно распространяются в мировой и отечественной практике, и всерьез идет речь о внедрении элементов искусственного интеллекта в процессы управления сложной сельскохозяйственной техникой, беспилотными летательными аппаратами (БЛА – «дронами»), фабриками и фермами. Лидерами по использованию и производству компьютерной техники являются развитые страны Запада и Юго-Восточной Азии – Япония, Китай, Малайзия, Тайвань, Сингапур.

Отметим, что «умное», или «интеллектуальное» (smart) сельское хозяйство совмещает в себе принципы автоматизации и роботизации сельхозпроизводства [4]. Основными производителями роботизированной техники для точного земледелия в мире являются США, Нидерланды и Япония [5]. В области беспилотных летательных аппаратов Россия занимает третье место по их количеству, в том числе для сельского хозяйства (доля составляет 13% мирового рынка) [5].

Останавливаясь на цифровизации сельского хозяйства, необходимо оговориться о том, что это процесс внедрения комплексных диджитал-решений в хозяйственную практику. Обычно цифровизацию отождествляют с такими понятиями, как автоматизация или информатизация, однако ключевое отличие цифровизации от автоматизации – реализация принципа максимальной автономности техники, исключение участия человека из технологического цикла. Например, автоматическая поливальная машина, работающая дистанционно под управлением человека или даже без его участия (после соответствующих процедур), – это пример автоматизации, которая особых цифровых технологий не требует. Это тот же самый станок с числовым программным управлением (далее – ЧПУ), куда человеком заранее заложен определенный алгоритм действий. Наиболее сложные алгоритмы превращаются в программы, для использования которых уже необходим процессор, т.е. компьютер. Налицо «взросление» техники и ее рост до уровня компьютеризации (информатизации).

Если управляющая программа получает команды и обменивается данными с использованием цифрового канала передачи данных (через проводной интернет или мобильные сети передачи данных), налицо уже следующая ступень – цифровизация. Когда автомат (робот) переходит под командование искусственного разума, т.е. искусственного интеллекта, практически полностью избавляясь от контроля человека (за исключением планового технического обслуживания и ремонта), можно говорить о роботизации как элементе цифрового сельского хозяйства.

В случае перехода подавляющего большинства технологических операций под контроль цифровых элементов управления говорят об «умном» сельском хозяйстве, включающем в себя такие подсистемы, как точное земледелие, умная ферма, фабрика-робот, роботизированная ферма и т.д.

Принципиальное отличие цифровизации от простой информатизации – использование огромных массивов данных, такие объемы информации называют Big Data. Цифровизация направлена на получение максимального количества первичных данных при помощи «Интернета вещей» (далее – IoT) и построение на их основе реального цифрового двойника агропредприятия, а также дальнейшее агрегирование и анализ этих данных с применением технологий искусственного интеллекта [6] (Zhukovskiy, 2019). Это предполагает использование информационных технологий на принципиально новом уровне.

Таким образом, выделяются следующие ключевые черты цифровизации аграрного производства:

- сбор больших объемов информации и ее анализ;

- использование IoT;

- передача больших объемов данных по цифровым каналам связи;

- ориентация на использование ИИ при обработке данных и управлении техникой (умная аналитика);

- использование компьютерного зрения в процессе обработки спутниковых карт и в управлении роботизированной техникой;

- полностью автономное управление (отсутствие даже дистанционного вмешательства человека);

- комплексное использование современных технологий.

На самой высокой стадии цифровизации управление агротехникой полностью переходит под контроль искусственного интеллекта, заменяя собой человека при принятии решений.

Ученые считают, что следующий эволюционный этап развития агропроизводства «Сельское хозяйство 5.0» будет основан на всесторонней роботизации с использованием разнообразных форм искусственного интеллекта [7] (Anishchenko, Shutkov, 2019).

Нельзя и оставить без внимания роль человека на предприятии, перешедшем на технологии «умного» сельского хозяйства, которая сводится к периодическому контролю, вводу новых параметров, техническому обслуживанию и ремонту. Если данное комплексное решение полностью внедрено в агрофирме, можно говорить о цифровизации аграрного производства.

Таким образом, цифровая трансформация отрасли означает переход сельского хозяйства на принципиально новый уровень использования современных цифровых информационных технологий в сочетании с новейшими достижениями в области автоматизации сельхозпроизводства.

2. Характеристика стартовых условий для трансформации российского АПК

Ведомственный проект Минсельхоза «Цифровое сельское хозяйство» охватывает 7 основных направлений цифровой трансформации сельского хозяйства и научно-технологического развития, что предполагает внедрение не менее 6 проектов полного инновационного комплексного научно-технического цикла сквозных цифровых систем: «Цифровые технологии в управлении АПК», «Цифровое землепользование», «Умное поле», «Умный сад», «Умная теплица», «Умная ферма», основанных на современных конкурентоспособных отечественных технологиях, методах, алгоритмах [5]. В рамках проектов предполагается создание полностью автоматизированных животноводческих и растениеводческих хозяйств, в которых будет применяться полный инновационный и комплексный научно-технический цикл [9] (Zenovina, 2018).

Иностранный практический опыт показывает, что наиболее высоких результатов достигают те сельхозпредприятия, где не только максимально «цифровизованы» все производственные и управленческие функции, но и четко регламентирована и отслеживается вся цепочка технологических операций в рамках каждой из функций.

Например, согласно исследованию компании «Делойт», 89% представителей российского агропромышленного комплекса видят необходимость в повышении экономической эффективности за счет автоматизации ключевых процессов [3]. Готовность к внедрению и уже имеющийся уровень проникновения отдельных элементов «умного» сельского хозяйства в отечественном агропромышленном комплексе представлены в таблице 1.

Таблица 1

Степень проникновения отдельных элементов «умного» сельского хозяйства в отечественном АПК

Как видно из таблицы, прогрессивные технологии уже прочно вошли в практику хозяйствующих субъектов отечественной агропродовольственной сферы, причем процесс цифровизации продолжает усиливаться. Рынок цифровых технологий в сельском хозяйстве РФ в 2018 году составлял порядка 360 млрд рублей, а к 2026 году, как ожидается, он должен вырасти еще как минимум в 5 раз.

Особо подчеркивается отечественное происхождение большинства инновационных разработок. Так, по состоянию на февраль 2019 года Минсельхоз обладал портфелем в более чем 500 цифровых решений в области сельского хозяйства российского происхождения и получил более 100 заявок на включение в каталог разработок от аграрных вузов страны и коммерческих компаний [5].

Таким образом, технологическая основа трансформации имеет чисто российское происхождение, тем самым проект цифровой трансформации агропромышленного комплекса практически не зависит от иностранной ИТ-сферы и защищен от возможных недружественных проявлений со стороны Запада.

Бюджет всего проекта составляет 300 млрд руб., причем как минимум половину этих средств планируется получить от государства в качестве субсидий, вторая часть должна поступить из внебюджетных источников: от предпринимателей агропродовольственной сферы и заинтересованных компаний в области IT-бизнеса [9] (Zenovina, 2018). Таким образом, не отрицается огромная роль государства в данном процессе. Между тем отечественная агросфера демонстрирует определенные результаты, несмотря на то, что уже практически 6 лет отрасль и вся экономика России функционируют в условиях санкций.

Как показывают официальные статистические данные, средний темп прироста продукции сельского хозяйства до и после введения санкций практически полностью совпадает. Темп роста продукции животноводства и растениеводства стабильно превышает 100%. Исключением стал 2018 год, когда продукция растениеводства немного не дотянула до показателей предыдущего года (98,5%) (рис. 1).

Рисунок 1. Индексы производства продукции сельского хозяйства в РФ

в 2013–2018 гг. (в сопоставимых ценах), %

Источник: составлено авторами по данным Росстата [10].

Урожайность зерновых выросла за последние годы практически на 60% [11], значительного роста удалось добиться в животноводстве, особенно в производстве свинины и мяса птицы.

Общий совокупный рост продукции сельского хозяйства по Российской Федерации за период 2014–2018 гг. составил 32,7%, в том числе по продукции растениеводства – 38,7%, по продукции животноводства – 26,8% [12]. Продукция всех хозяйств в фактических ценах в 2018 году превысила 5,3 триллиона рублей (рис. 2).

Рисунок 2. Динамика производства продукции сельского хозяйства в РФ

в 2013–2018 гг. (в фактических ценах), млрд руб.

Источник: составлено авторами по данным Росстата [12].

Таким образом, экономические санкции Запада (и ответные контрмеры России) спровоцировали в определенной степени рост производства продукции. За счет роста сельскохозяйственного производства внутри страны зависимость от импорта основных видов продовольственных товаров снизилась на одну треть [13]. Все это привело к тому, что Россия стала одним из главных поставщиков продовольствия на мировой рынок и крупнейшим экспортером зерна. Есть все основания полагать, что 2019 год тоже окажется успешным для животноводства и растениеводства. Предварительные итоги 2019 года для агропродовольственной сферы в сравнении с 2018 годом по данным Министерства сельского хозяйства представлены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели функционирования АПК за 2019 год (предварительная оценка)

Отметим, что разница по показателю выручки с данными Росстата объясняется тем, что он учитывает продукцию хозяйств всех категорий, включая личные подсобные хозяйства (ЛПХ), а Минсельхоз – только данные официально действующих сельхозпредприятий. Как видно из таблицы 2, отмечается существенный прирост основной продукции земледелия, несмотря на неблагоприятные прогнозы на 2019 год. Следует отметить, что в реальные сборы урожая внесли свою корректировку погодные условия. При этом в начале года прогнозировалось, что результат будет значительно хуже.

Таким образом, стартовые условия для цифровой трансформации российского АПК в целом благоприятные.

3. Перспективы реализации цифровой трансформации отрасли

Цифровизация АПК – один из главных способов избавления от непредсказуемых последствий природных явлений. Ученые подчеркивают, что предпринимательство в агропродовольственной сфере сопряжено с высокими рисками, прежде всего, связанными с непредсказуемостью явлений природной среды [19, 20] (Krylatyh, Lishchenko, 2015; Krylatyh, 2017). Комплексное использование цифровых технологий существенно снижает риски потери урожая и в состоянии в существенной мере нивелировать негативные последствия непредсказуемых погодных условий.

Отметим некоторые из планируемых результатов цифровой трансформации комплекса:

- снижение затрат на производство;

- повышение эффективности (рентабельности) агропроизводства в 2 раза к 2024 году;

- рост инвестиций;

- рост выручки до 5,9 триллиона руб. в год к 2024 году;

- автоматизация управленческих решений;

- минимизация вмешательства человека в процесс производства сельхозпродукции;

- рост числа рабочих мест в агросфере;

- рост экспортной выручки до 45 млрд долл. к 2024 году.

Согласно данным Росстата, экспорт российского продовольствия и сельхозсырья достиг 24,885 млрд долл. в 2018 году против 16,826 млрд долл. в 2013 году. По предварительным оценкам, в 2019 году ожидается сопоставимое значение. Российская Федерация имеет огромный резерв повышения эффективности сельскохозяйственного производства (в 3–5 раз) за счет внедрения цифровых технологий [11]. В этих условиях требуемый рост АПК до 5,9 триллиона рублей в год не выглядит чем-то недостижимым. Мало того, высока вероятность того, что намеченная цель в 45 млрд долл. экспорта сельхозпродукции также будет достигнута к 2024 году, причем к 2024 году планируется, что вся экспортная продукция будет сопровождаться безбумажной системой отслеживания «от поля до порта», а в пределах страны система контроля будет действовать «от поля до прилавка» [9] (Zenovina, 2018).

Вместе с тем в Организации Объединенных Наций небезосновательно считают, что резерв урожайности в развитых странах исчерпан. Прирост производства продукции сельского хозяйства в обозримом будущем возможен только за счет двух факторов: внедрения цифровых технологий или повышения урожайности в развивающихся странах. При этом неиспользованный потенциал, к примеру, по зерновым, составляет порядка 30% [21] (Trendov, Varas, Tszen, 2019).

В этом контексте Россия занимает промежуточное положение между развитыми и развивающимися странами: средняя урожайность в российском агросекторе растет, но еще далека от своего максимума. Использование цифровых технологий и переход на технологии «умного» сельского хозяйства дадут еще более значительный скачок урожайности, позволяя нам достигнуть запланированных результатов в программе цифровизации отрасли (двукратное повышение эффективности сельскохозяйственного производства и рост экспорта до 45 млрд долл.).

В сложившейся ситуации переход на технологии «умного» хозяйства позволяет России стать одним из гарантов глобальной продовольственной безопасности.

Напомним, что в настоящее время по объемам продовольственного экспорта в долларовом измерении (порядка 25 млрд) Россия занимает только 14-е место в рейтинге крупнейших поставщиков продовольствия. Достижение планки в 45 млрд долл. поставит Россию в один ряд с крупнейшими мировыми экспортерами [22] (Rylko, Khotko, 2019).

В числе проблем, которые препятствуют цифровой трансформации агросектора, эксперты отмечают:

- нехватку профильных ИТ-специалистов;

- недостаток финансовых возможностей для масштабной модернизации;

- цифровое неравенство города и деревни;

- иностранное происхождение большинства информационных ресурсов [9] (Zenovina, 2018).

Если решение проблем недостатка финансирования во многом возлагается на государство, то последняя из указанных причин успешно решается. Уже в настоящее время для агропромышленного комплекса активно разрабатываются отечественные цифровые продукты, а отечественные агрохолдинги массово внедряют элементы цифрового сельского хозяйства в своей деятельности, о чем свидетельствует множество достоверных источников [23-25] (Voronin, Mitin, Pichugin, 2019).

Примеры удачных отечественных проектов и решений в области создания самых прогрессивных роботов под управлением искусственного интеллекта уже есть. Так, из числа последних можно выделить создание тамбовскими разработчиками полностью автономного робота для полного цикла ухода за фруктовым садом. Автоматический робот под управлением искусственного интеллекта обеспечивает полив, внесение удобрений, сбор урожая, он оснащен системой машинного зрения, работает от подзаряжаемых элементов питания. Утверждается, что даже на Западе нет подобной системы в виде комплексного решения, т.е. настоящей платформы для ухода за яблоневым садом, разработанной практически с нуля [26].

Напомним, что Минсельхоз России видит своей целью преобразование сельского хозяйства посредством масштабного внедрения цифровых технологий как раз таки в виде комплексных платформенных решений.

Учитывая очевидный прогресс в процессах интеграции цифровых решений, степень реализуемости проекта «Цифровое сельское хозяйство» следует считать весьма высокой.

Согласно проекту цифровой трансформации, к 2024 году пройдут дополнительное обучение новым профессиональным компетенциям как минимум 55 тысяч специалистов отечественного агросектора [5]. По мнению экс-министра экономического развития РФ Максима Орешкина, развитие искусственного интеллекта приведет не к сокращению, а к росту количества рабочих мест [27]. В проекте особо подчеркивается, что одним из его результатов будет не сокращение, а увеличение рабочих мест путем появления новых специальностей.

Обобщая вышесказанное, стоит признать, что успешная реализация проекта по цифровой трансформации отечественного агросектора имеет под собой весьма веские основания.

Выводы

Как показал проведенный анализ, выделяются следующие ключевые черты цифровой трансформации аграрного сектора:

- сбор больших объемов информации и ее анализ;

- использование IoT;

- передача больших объемов данных по цифровым каналам связи;

- ориентация на использование искусственного интеллекта при обработке данных и управлении техникой (умная аналитика);

- использование компьютерного зрения в процессе обработки спутниковых карт и в управлении роботизированной техникой;

- полностью автономное управление (отсутствие даже дистанционного вмешательства человека);

- комплексное использование современных технологий.

Все это предполагает системную трансформацию отечественного аграрного сектора в цифровой формат и означает его переход на принципиально более высокий уровень развития путем внедрения современных информационных технологий, робототехники, искусственного интеллекта. «Умное» сельское хозяйство означает комплексное внедрение всех вышеуказанных цифровых технологий.

Таким образом, цифровая трансформация отрасли означает переход сельского хозяйства на принципиально новый уровень использования современных цифровых информационных технологий в сочетании с новейшими достижениями в области автоматизации сельхозпроизводства. При этом отечественный АПК и современный уровень развития цифровых технологий в стране имеют все предпосылки для успешной реализации программы цифровой трансформации отрасли.

Цифровая трансформация аграрного сектора и переход на качественно новый уровень ведения сельского хозяйства – «умное» сельское хозяйство –даст возможности России как одному из основных экспортеров продовольствия на международный рынок занять почетное место в списке гарантов глобальной продовольственной безопасности. Планируемые результаты программы цифровой трансформации отечественной сельскохозяйственной отрасли позволяют на это рассчитывать уже к 2024 году.