Цифровизация в сельском хозяйстве региона как инструмент развития

Введение. В настоящее время приоритетным направлением развития экономики сельского хозяйства является внедрение инновационных технологий и цифровизации. Цифровизация в сельском хозяйстве региона, а также в государстве в целом является необходимостью для повышения эффективности и стабильности его функционирования. Это возможно с помощью существенных изменений в характеристиках управления технологическими процессами в АПК и процессами принятия решений на всех уровнях иерархии, основанными на передовых методах производства, а также последующего применения информации о состоянии и прогнозировании вероятных изменений управляемых элементов и подсистем, финансовых критериев в сельском хозяйстве [4] (Kozubenko, Balabanov, 2017). Роль цифровизации в экономике и экономике сельского хозяйства, цифровизации в производственных процессах АПК отражается в работах Авдеевой И.Л. [1, с. 19–25] (Avdeeva, 2017, р. 19–25), Ревенко Н.С. [7, с. 78–100] (Revenko, 2017, р. 78–100), Козубенко И.С. [4, с. 46–48] (Kozubenko, Balabanov, 2017, р. 46–48), Цветкова В.А., Шутькова А.А. и др. [12, с. 45–64] (Tsvetkov, Shutkov et al., 2018, р. 45–64). Вместе с тем вопросы цифровизации в агропромышленном комплексе, внедрения инновационных технологий в процесс производства и эффективности их использования изучены недостаточно полно, что определило актуальность и выбор темы исследования.

Целью исследования является раскрытие особенностей развития цифровой экономики АПК за счет внедрения цифровых и инновационных технологий в работу агропромышленного комплекса и эффективность их использования.

Научная новизна исследования заключается в выделении особенностей передового опыта внедрения цифровизации в сельское хозяйство в других странах, а также в определении степени возможности применения на отечественном рынке.

Следует отметить, что авторами в данном научном исследовании использованы такие методы, как метод группировки, метод сравнения и метод анализа, которые и составляют методологическую основу исследования.

Мировая практика и опыт удачных российских сельскохозяйственных производителей демонстрируют, что применение передовых цифровых технологий разрешает образовать подходящие почвенные, агротехнические и территориальные условия, обеспечивающие в течение всего жизненного цикла сельскохозяйственной продукции немалый прирост урожайности и увеличение производительности труда, уменьшение финансовых затрат на ГСМ, электричество, заработную плату работников и другие виды расходов, сохранение плодородия почв и защиту окружающей среды [7] (Revenko, 2017).

Основная часть. При рассмотрении проблемы использования информационных и цифровых технологий у отечественных производителей сельскохозяйственной продукции следует отметить, что отставание от регионов и стран с развитым АПК происходит вследствие долговременного отсутствия условий для инвестиций и образовавшегося на текущий момент времени невысокого уровня обеспеченности передовыми информационными технологиями.

Следует отметить, что сегодня цифровизация в сельском хозяйстве набирает обороты, все больше стран и регионов ищут возможности и внедряют инновационные технологии в производство, иными словами, во все процессы, связанные со сбытом, переработкой и производством сельскохозяйственной продукции [6] (Marinchenko, 2018).

На данный момент существует множество разработок и технологий, созданных для агропромышленного комплекса, которые позволяют автоматизировать многие процессы. Такие инновационные технологии можно объединить в 4 группы (рис.).

Рисунок 1. Группировка сельскохозяйственных инновационных технологий

Источник: составлено авторами на основе анализа данных используемых литературных источников [2, Геолайн технологии. Умное фермерство, обзор ведущих производителей и технологий], [14, Control engineering Россия. Сельское хозяйство по-умному], [15, Uplab. Технологии Big Data].

Необходимо пояснить подробнее и описать, какие же основные группы сельскохозяйственных инновационных технологий представлены на рисунке:

1. Точное сельское хозяйство представляет собой навигационные системы, дистанционное зондирование, геоинформационные системы, системы дифференциального внесения удобрений.

Системы позиционирования устанавливаются на сельскохозяйственную технику и пеленгуют сигналы со спутников. В США с начала 2001 года GPS начали применять в сельском хозяйстве, когда производитель сельскохозяйственной техники John Deere поставил датчики на каждую выпускаемую им машину. Это позволяет эффективно использовать не только вложенные в оборудование средства, но также и сократить рабочее время, увеличить производительность и обеспечить при этом экономию топлива.

Системы параллельного вождения помогают осуществлять автоматическое вождение агротехники по созданным ранее рядам. Системы параллельного вождения представляют собой приборы – курсоуказатели, которые используют системы спутниковой навигации для определения настоящего положения сельскохозяйственной техники.

Также созданы системы для параллельного вождения техники с точностью от 5 до 30 см. Данные системы позволяют точно водить трактор или комбайн вдоль рядков при любой видимости на окружающей местности.

Благодаря телеметрическим системам возможно улучшить результаты сельскохозяйственных агрегатов, а также уменьшить временные и материальные затраты на контроль, сбор, обработку и анализ данных о порядке выполнения технологических процессов. На сегодняшний день телеметрические системы предлагают несколько производителей сельскохозяйственных машин и мобильной сельскохозяйственной техники.

Основная задача системы Telematics фирмы CLAAS заключается в повышении производительности всего парка техники на основе анализа рабочего времени, внесения корректив в настройки, сбора, учета и документирования данных, увеличения эксплуатационной надежности машин, улучшения планирования обслуживания.

Корпорация AGCO Corporation создала собственную телеметрическую систему для управления парком сельхозмашин AgCommand, которая собирает данные, относящиеся к местоположению, настройкам и рабочим характеристикам.

Среди российских производителей сельхозтехники специальную систему дистанционного прогноза и телеметрии для собственных машин сделала фирма «Ростсельмаш». Детище компании Agrotronic предназначено для удаленного контролирования технологических процессов. Иная российская система, разработанная компанией «ТЕХНОКОМ», – система контроля сельскохозяйственной техники «АвтоГРАФ» – применяется для аналитики расхода средств изготовления: горючего, внесенных удобрений, потраченного времени; система должна помочь в организации правильной логистики, в соблюдении должных правил, а также объемов собранного урожая. Отечественная организация «ГЛОНАСС-Телематика» – это предприятие, занимающееся интеграцией и обслуживанием систем спутникового контроля и наблюдения за транспортом, а также мобильной техники АПК [2].

Геоинформационные системы уверенно набирают популярность и распространяются, самыми известными разработчиками являются компании из США.

Зарубежные геоинформационные системы на отечественном рынке представлены уже давно, но благодаря их немалой цене и отсутствию рабочих профильных специальностей, разбирающихся в данной работе, при использовании систем в России возникают некоторые трудности.

2. Сельскохозяйственные роботы. Существует три основных пути использования сельскохозяйственных роботов:

- беспилотные транспортные средства и летательные аппараты;

- автоматизированные системы выращивания агрокультур;

- автоматизированные системы управления фермами молочного производства.

У беспилотных систем, поставленных на сельскохозяйственную технику, кроме понижения воздействия человеческого фактора есть еще одно значимое превосходство: они дают возможность минимизировать риск кражи горючего и зерна. Системы точного позиционирования также еще могут помочь уменьшить зону перекрытия, уменьшить перерасход удобрений и химикатов.

В настоящее момент лидерами в производстве систем автоматического вождения сельскохозяйственной техники являются США и Нидерланды.

Компания Jonh Deere создала инновационную систему автоматического вождения для совершенно любой техники. Эту систему можно установить как на старые модели техники данной компании, так и на сельхозтехнику сторонних производителей.

Также компании США разработали систему GPS PILOT для автоматического вождения сельхозтехники и для индикации отклонения от заданного следа.

В России отечественные производители агротехники и агрохолдинги пропагандируют беспилотную технику для агропромышленного комплекса. В 2016 году были произведены дебютные испытания сельскохозяйственных машин с системой компьютерного зрения C-Pilot.

В России существуют компании, специализирующиеся на производстве программного обеспечения и электромеханических систем, предназначенных для самостоятельного управления колесными и гусеничными сельскохозяйственными транспортными средствами. Проект «АгроБот» от компании «АВРОРА РОБОТИКС» предназначен для использования автопилотов в агропромышленном комплексе [15].

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), которые оснащены сенсорами и камерами, способны за небольшое время работы обследовать сельскохозяйственные территории больших размеров. Полученные данные помогают фермеру создать электронные карты угодий в формате 3D, проверять уже проделанные работы, охранять свои территории.

Рынок БПЛА для агропромышленного комплекса России развивается даже при не слишком благоприятном нормативно-правовом регулировании. Специфичность российского рынка БПЛА для сельского хозяйства – это большие площади пашни, надобность развития сельскохозяйственных работ в районе сложного земледелия, разнообразие регионов и их территорий по климату, почве и их потенциалу. Стоит выделить самых значимых участников рынка БПЛА – это «Беспилотные технологии», «Геоскан», автономные аэрокосмические системы – ГеоСервис и ZALA AERO [15].

3. AIoT-проекты позволяют автоматизировать весь цикл сельскохозяйственных операций по выращиванию растений или животных. Обязательными составляющими таких решений являются:

· Периферийное оборудование (датчики, сенсоры).

· 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. Каналы связи отвечают за возможность подключения и взаимодействия всех составляющих в проекте. Платформа необходима для контроля устройств в сети, управления и хранения объемов данных, а также для обеспечения информационной безопасности.

AIoT-приложение формирует логику решения поставленных задач, анализирует полученные потоки данных и посредством интерфейса взаимодействует с пользователем. Иногда AIoT-платформа и AIoT-приложение являются одним целым. Основное применение AIoT-платформы/приложения находят в мониторинге урожая и почв для точного земледелия, мониторинге домашних и диких животных.

Лидером в сфере предоставления инновационных инструментов, которые управляют производственными данными, и лидером в сфере услуг по точному земледелию является компания Farmers Edge из Канады. Web- и мобильное приложение Farm Command способно рассчитать количество средств, провести анализы почв, произвести метеосводку, поддерживать связь и передачу различных данных. Данное приложение также способно производить регулярную съемку со спутника, анализировать полученную информацию. Нельзя не отметить, что приложение осуществляет моделирование и прогнозирование.

Система комплексных решений FarmSight от John Deere включает беспроводные технологии и передовые решения в области точного земледелия и объединяет оборудование, владельцев, операторов и дилеров. Система услуг FarmSight предоставляет данные о работе техники.

Система TELEMATICS от CLAAS KGaA mbH позволяет в любое время и из любого места ознакомиться с информацией о сельскохозяйственной технике через интернет. Система современного земледелия AFS CONNECT от компании CNH GLOBAL обеспечивает возможности управления парком машин, отслеживания местоположения машин и просмотра рабочего состояния.

Совместная разработка Farm Works и Trimble Inc. Trimble Ag Software позволяет отслеживать полевые работы, реализовывать точные механизмы управления сельским хозяйством и оценивать окупаемость. Данные Trimble Ag Software совместимы с другими сторонними программными платформами.

Мировой лидер в области прикладной информатики для транспорта и сельского хозяйства – Iteris Inc. (США) с помощью ведущей высокоточной фермерской платформы и мобильного приложения ClearAg® предоставляет консультационные услуги по вопросам погоды, воды, почвы и сельскохозяйственных культур.

Аграрно-аналитическая компания CropX Ltd. (Израиль) разрабатывает облачные программные решения, интегрированные с беспроводными датчиками, для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, экономии водопользования и энергии. Приложение CropX Adaptive Irrigation – это набор автоматизированных инструментов для оптимизации используемых ресурсов. Данные от датчиков дают информацию о состоянии поля, его структуре и погоде, позволяя управлять автоматизированной системой орошения.

4. Системы Big Data представляют собой структурированные и неструктурированные данные огромных объемов и разнообразия, а также методы их обработки, которые позволяют анализировать информацию [13].

Все компании, которые имеют дело с большим объемом данных, возможно скомбинировать в несколько групп:

· Производителями инфраструктуры являются компании, которые решают задачи хранения и предобработки данных. Например: IBM, Microsoft, Oracle и другие.

· Датамайнеры – представляют собой компании – разработчики алгоритмов, которые помогают заказчикам извлекать ценные сведения. Среди них: Yandex Data Factory, «Алгомост», Glowbyte Consulting, CleverData и др.

· Системные интеграторы – компании, внедряющие системы анализа больших данных на стороне клиента. Ими являются: «Форс», «Крок» и др.

· Потребителями являются компании, покупающие программно-аппаратные комплексы и заказывающие алгоритмы у консультантов. Это «Сбербанк», «Газпром», «МТС», «Мегафон» и др.

· Разработчики готовых сервисов – компании, которые предлагают готовые решения на основе доступа к большим данным. Они открывают возможности Big Data для широкого круга пользователей [13].

Следует отметить, что в лидерах по производству и разработке цифровых технологий в сельском хозяйстве остаются представители зарубежья. Несмотря на это, в России также рассматривается вопрос цифровизации в сельском хозяйстве, разработчики инновационных технологий предлагают свои продукты для автоматизации процессов производства. Но тем не менее текущее состояние каталога решений и систем, полученных от агровузов Российской Федерации и их партнеров по части наполнения оценено по состоянию на конец 2019 г., аналитическим центром Минсельхоза России было получено более 100 заявок на включение разработок в каталог от всех агровузов страны, а также заявки от коммерческих организаций, некоторые из них представлены в таблице [8].

Таблица

Решения и проекты систем цифровизации сельского хозяйства Российской Федерации

Часть решений, описанных в нашей таблице и предлагаемых к включению в каталог решений, применимы в растениеводстве, животноводстве, одновременно в нескольких областях деятельности (растениеводство и животноводство), других сферах [14].

Реальных внедрений и использования инновационных технологий в агропромышленном комплексе мало. Ведь переоснастить всю компанию, фирму или комплекс могут только лишь очень крупные предприятия. Небольшим агрофирмам, коих на нашем отечественном рынке подавляющее большинство, не хватает финансового обеспечения, свободных средств и определенного стратегически направленного мышления.

Заключение. Таким образом, учитывая приведенные данные, анализируя применение систем цифровизации сельского хозяйства в различных точках мира, можно сделать выводы, что цифровизация в аграрной сфере позволит:

1) снизить возможные риски благодаря прогнозированию, основанному на цифровых технологиях;

2) подстроиться под изменение климата путем внедрения точечного земледелия;

3) увеличить урожайность агрокультур на основе использования сельскохозяйственных роботов;

4) уменьшить затраты на производство сельхозпродукции за счет оптимизации производства;

5) повысить качество и конкурентоспособность производимой продукции, используя AIoT-проекты;

6) обеспечить агропроизводителей необходимой информацией с помощью систем Big Data, это сможет ускорить процесс поставок продукции от поля до конечного потребителя.

Учитывая текущую ситуацию в экономике и внешних продовольственных рынках и ряд некоторых политических событий, уже сегодня перед аграриями стоит важнейшая задача производить больше продовольствия с минимальными затратами и без потери качества, поэтому необходим существенный прорыв в технологиях производства сельскохозяйственной продукции.