Концепция повышения эффективности производства молока на основе цифровизации

Введение.

Целью ведомственного проекта «Цифровое сельское хозяйство» являлось «обеспечение развития агропромышленного комплекса посредством внедрения цифровых технологий и платформенных решений, в том числе создание в 2020 году информационной системы сбора и анализа отраслевых данных «Единое окно»» [1]. Однако, данный документ не содержал концептуального описания достижения цели и другого инструментария. В то время как цифровая трансформация в АПК способна существенно преобразовать традиционные условия производства и вывеси отрасль на новый уровень развития.

Особенно это касается молочного производства, так как в ряде регионов вследствие продолжительного ежегодного сокращения поголовья молочного стада наблюдается уменьшение валового производства молока, несмотря на рост его продуктивности. Все это связано в первую очередь с тем, что традиционное производство молока требует существенных затрат ручного труда работников молочных ферм. Поэтому внедрение цифровых технологий, в частности роботизированных систем, способно привести к ряду положительных эффектов.

Отдельным вопросам применения цифровых технологий в молочной отрасли посвящены труды следующих ученых: Е.А. Скворцова, Е.Г. Скворцовой, И.С. Санду, Г.А. Иовлева [3], О.В. Косенчук [5], М.В. Заболотных [8], В.В. Кирсанова, Д.Ю. Павкина, Е.А. Никитина, И.А. Кирюшина, Л.Р [12]. Загидуллина [16] и др. Тем не менее данные вопросы изучены недостаточно, не разработана концепция развития молочного производства на основе цифровых технологий.

Цель исследования заключается в разработке концепции повышения эффективности производства молока на основе цифровизации.

Научная новизна исследования заключается в обосновании концепции повышения эффективности производства молока на основе цифровизации, включающей её цель, направления реализации, факторы, направления цифровизации, принципы, методы, инструменты и результаты.

Авторская гипотеза –предложенная авторами концепция может стать основой для разработки стратегии развития эффективного молочного производства на региональном уровне.

Для обработки информации использовались различные методы исследования: монографический, абстрактно-логический, приемы графического представления информации.

Основная часть.

По применению цифровых технологий сельскохозяйственные товаропроизводители отстают от организаций других сфер экономики (рисунок 1). Среди цифровых технологий в большей степени в сельском хозяйстве применяются облачные сервисы и геоинформационные системы, их использует соответственно 17,8 и 14,1 % аграриев. Менее освоены цифровые двойники и аддитивные технологии, которые применяет всего 1 % сельскохозяйственных организаций [2].

Рисунок 1. Доля организаций, использующих цифровые технологии в 2020 г., % [2]

Немаловажное значение в развитии цифровизации в сельском хозяйстве имеет программное обеспечение. Среди специального программного обеспечения 4,5 % организаций в сфере сельского хозяйства применяют информационную систему для управления и автоматизации бизнес-процессов организации (ERP), 4,1 % - прикладное ПО для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции в рамках какого-либо производства (MES), 1,8 % - системы управления проектными данными и проектированием (CAD/CAE/CAM/CAO) и 0,9 % системы управления жизненным циклом продукта и данными об изделии (PLM/PDM). В целом по экономике значение показателей в разрезе представленного на рисунке ПО равно соответственно 13 %, 7,7 %, 9,9% и 3,5 %, что выше значений по сельскому хозяйству [2] (рисунок 2).

Рисунок 2. Доля организаций, использующих специальное программное обеспечение в 2020 г., % [2]

Все это свидетельствует о том, что дальнейшее внедрение цифровых технологий в сельское хозяйство, в том числе молочную отрасль, требует разработки соответствующей концепции.

Повышение эффективности производства молока является целенаправленным процессом, который осуществляет субъект хозяйствования с учетом совокупности факторов, принципов, а также доступных методов и инструментов. Цифровизация в молочной отрасли проявляется прежде всего через роботизацию, которая в первую очередь сказывается на производстве молока, тем самым трансформирует этот процесс. В связи с чем возникает необходимость построения концепции повышения эффективности производства молока на основе цифровизации (роботизации). При этом концепция должна быть адоптированной и применимой к любому уровню производства, выводя его на эффективный.

Для начала обобщим моменты, которые подтверждают необходимость дальнейшего перехода субъектов, производящих молоко, на применение цифровых технологий:

Ø повышение производительности труда и снижение уровня затрат;

Ø повышение безопасности и улучшения условий труда на молочной ферме;

Ø обеспечение прослеживаемости процессов содержания, кормления коров, а также производства молока;

Ø повышение качества сельскохозяйственной продукции;

Ø создание дополнительных рабочих мест в смежных с сельским хозяйством отраслях;

Ø повышение содержательности труда в сельском хозяйстве;

Ø повышение экологичности производства молока [3, 4, 5].

Авторами предложена концепция повышения эффективности производства молока на основе цифровизации, основной целью которой выступает повышение эффективности производства молока на основе цифровизации процессов в отрасли (рисунок 3).

Цель – повышение эффективности производства молока на основе цифровизации процессов в отрасли
Факторы: Инновационно-технические Технологические Организационно-управленческие Природно-климатические Социально-психологические Экономические Политические
Направления цифровизации
Совершенствование стада	Кормление	Содержание	Доение	Управление фермой	Экологизация
Направления реализации: - Оценка уровень внедрения роботизации в молочном скотоводстве; - Обоснование оптимальных параметров роботизации ферм; - Обоснование выбора технологий и оборудования для доения коров; - Подготовка высококвалифицированных кадров в сфере IT; - Полномасштабное внедрение цифровых технологий в управление фермой; - Совершенствование методов государственной поддержки роботизации в молочном скотоводстве
Принципы: Комплексной цифровой трансформации предприятия Рациональности применения роботизированных технологий Соблюдения технологической дисциплины Достижения предельной полезности цифровизации Бюджетного софинансирования затрат
Методы: Формирование генетического кода коров; Оценка качества и совершенствование кормовых рационов; Улучшение условий содержания коров; Прослеживание молока «от фермы до прилавка»; Совершенствование управленческого учета; Повышение экологичности производства; Бюджетная поддержка внедрения цифровых технологий при производстве молока
Инструменты: «Облачные» технологии и технологии «больших данных» (Big Data); Спектрометры; Датчики и IoT-технологии, система кросс-вентиляции; Роботы: кормовые, доильные, уборщики, управления стадом, учета количества животных и состояния здоровья каждого из них. Геоинформационные системы (GIS); Внедрение систем управления фермами и систем поддержки принятия решений; Системы автоматизации складов и логистики; Аналитические инструменты и бизнес-интеллект (BI); Системы, позволяющие уловить вредны выбросы в атмосферу, а также антибиотики в молоке
Результат: увеличение объемов производства молока; улучшение качества молока; повышение производительности труда; рост продуктивности дойного стада; сокращение окупаемости затрат; рост валовой рентабельности производства молока

Рисунок 3. Концепция повышения эффективности производства молока на основе цифровизации

*Разработано авторами

Для достижения цели концепции определены следующие направления реализации:

1. Оценить уровень внедрения роботизации в молочном скотоводстве. Данная задача является первостепенной, что позволяет выявить зависимость продуктивности от уровня внедрения цифровых технологий на ферме.

Ряд ученых в своих исследованиях делают акцент на том, что «в теории и практике большое внимание уделяется проведению оценки уровня цифровой зрелости организации, которая позволяет выявить барьеры цифровой трансформации и направления цифрового развития» [6].

2. Обосновать оптимальные параметры роботизации ферм. Эта задача будет способствовать эффективной организации «умной фермы» с учетом имеющегося дойного стада с их характеристиками. Ведь один робот может обслуживать определенного количество коров.

3. Обосновать выбор технологий и оборудования для доения коров. Из совокупности альтернативных вариантов технологий содержания и кормления коров, а также различного оборудования для доения, необходимо выбрать наиболее подходящий с учетом особенностей хозяйства.

4. Подготовить высококвалифицированные кадры в сфере IT. Внедрение цифровых технологий сопровождается непосредственно специализированными кадрами, подготовка которых заслуживает должного внимания.

5. Полномасштабное внедрение цифровых технологий в управление фермой. Животноводческую ферму необходимо рассматривать как систему, поэтому внедрение цифровых технологий должно распространяться на все процессе, происходящие на ней.

6. Совершенствование методов государственной поддержки цифровизации в молочном скотоводстве. Должны появляться адресные субсидии на осуществление цифровизации, в том числе роботизации молочных ферм.

Факторы, влияющие на эффективность производства молока необходимо учитывать при выработки концепции. По мнению авторов к ним следует отнести: инновационно-технические, технологические, организационно-управленческие, природно-климатические, социально-психологические, экономические, политические.

Авторами указаны шесть основных направлений воздействия цифровизации в целях повышения эффективности производства молока: совершенствование стада, кормление, содержание, доение, управление фермой, экологизация. Все эти направления взаимосвязаны между собой, и как правило цифровизация одного из них влечет за собой потребность цифровизации остальных.

Ряд ученых верно отмечают, что «цифровизация молочной фермы позволит обеспечить переход от управления доением к управлению рентабельностью. Цифровая ферма — это совокупность блоков и систем, которые позволяют создать экологическое производство, комфортную среду, автономное энергообеспечение» [7]. При этом экологическое производство молока как правило должно предполагать эффективное использование возвратных отходов.

Немаловажное значение имеют принципы, на которых строится предложенная автором концепция:

1. Принцип комплексной цифровой трансформации предприятия – цифровизация должна быть комплексной, охватывать все сферы производственной и управленческой деятельности в организации.

2. Принцип рациональности применения роботизированных технологий – применение роботизированных систем должно быть не только экономически обоснованным, но и социально целесообразным, не нарушать ответственность перед работниками.

3. Принцип соблюдения технологической дисциплины – предполагает точное соблюдение технологий во всех процессах управления и производства (от формирования стада до доения коров).

4. Достижения предельной полезности цифровизации – при производстве молока состоит в том, что прирост прибыли от инвестирования в цифровизацию (роботизацию) должен осуществляться до определенного момента (оптимального значения), после чего рост вложений не способствует ее увеличению.

5. Бюджетного софинансирования затрат – предполагается непосредственное участие государства в частичной компенсации понесенных хозяйством затрат на цифровизацию.

Приведенные авторами методы и инструменты их реализации будут способствовать достижению ожидаемого результата – увеличению объемов производства молока и повышению его качества.

ü Формирование генетического кода коров должно происходить на основе обобщения обширной генетической информации о каждой корове. В результате чего на основании цифровых технологий должны формироваться базы данных.

Исследователи генетических особенностей животных указывают на то, что «любой вид продуктивности животных определяется сложным взаимодействием наследственности и условиями внешней среды. Наследственность определяет, а условия жизни осуществляют развитие организма» [8].

Как отметил Рудь А.И. – «Дальнейшее улучшение производственных показателей происходит в первую очередь за счет селекционной работы с животными. Максимальный эффект дает объединение в оценке результатов зоотехнического учета и геномной оценки. Для обработки и анализа больших данных используются специальные технологии, получившие название BIG DATA. Это не какой-то конкретный объём данных и даже не сами данные, а методы их обработки, которые позволяют обрабатывать большие объемы информации. Благодаря большому объёму используемой информации точность оценки существенно возрастает, и вероятность получения нужных показателей в следующем поколении увеличивается» [9].

ü Оценка качества и совершенствование кормовых рационов позволит не только сбалансировать кормление животных, но и повысить надои, сокращая затраты в отрасли.

Ряд исследователей отмечают, что «при сбалансированном, полноценном кормлении КРС расход корма на производство килограмма молока не превышает одной кормовой единицы (к.ед.). При этом несбалансированное сочетание необходимых для животных кормов, либо использование не качественных кормов приводит к значительным потерям конечной продукции, а также ухудшению состояния животных» [10]. Поэтому существующие информационно-аналитические системы для расчета рационов для животных «позволяют снизить затраты на производство продукции животноводства, повысить срок службы животных и, в результате, повысить экономическую эффективность животноводства» [11].

Исследования Кирсанова В.В. и др. подтвердили, что «для автоматической оценки качества корма на выходном окне дозатора, подающего корм в робот-кормораздатчик, необходимо применение бесконтактных спектральных методов» [12].

ü Улучшение условий содержания коров оказывает непосредственное влияние на производительность труда и должно зависеть от уровня внедрения цифровых технологий в организации. При роботизированном доении все большее предпочтение отдается беспривязному содержанию коров. Данный способ будет эффективным в первую очередь при создании прочной кормовой базы [13].

Датчики и IoT-технологии – позволяют собирать данные о коровах, надоях и других параметрах, что помогает оптимизировать производственные процессы и повышать качество продукции [14]. Так, «с помощью интеллектуальных датчиков, которые собирают информацию о параметрах окружающей среды, фермеры создают комфортные условия для выращивания скота, а системы аналитики помогают принимать обоснованные решения в вопросах жизнеобеспечения фермы и составлять точные прогнозы на следующий сезон» [15].

«В системе роботизированного доения реализована концепция «точного» животноводства, основой которой является идентификация каждого животного, сбор и хранение сведений. Технология идентификации позволяет осуществлять индивидуальное обслуживание каждой особи и мониторить состояние здоровья, удои, активность, привесы, качество продукции и др. интересующие показатели» [16].

ü Прослеживание молока «от фермы до прилавка» осуществляется на основании геоинформационных систем.

ФГИС «Меркурий» - это система для надзора за сельхозпродукцией, каждый участник которой фиксирует в ней перемещения товара с помощью ветеринарных сопроводительных документов (ВСД) и передает их в Россельхознадзор, на основании чего осуществляется прослеживаемость партий: от коровы, которая дает молоко, до бутылки молока, которую принимает розничная точка. Цель внедрения «Меркурия» - обеспечить качество поставляемой продукции, которая соответствует всем нормам Россельхознадзора [17].

Как отмечает Мамедова Р.А. ««цифровизация» должна послужить переломным моментом, чтобы заводы не работали на сухом порошке и пальмовом масле, а закупали натуральное сырое молоко от хозяйств-поставщиков, что стимулировало бы развитие молочных ферм и производство молока в России в целом» [18].

ü Совершенствование управленческого учета в молочном производстве позволит эффективнее управлять затратами, тем самым планировать и прогнозировать результаты. В рамках цифровизации должны внедряться программные модули с различными подсистемами для учета всех составляющих производственного процесса.

Так, подсистемы отечественного программного модуля «Оперативный учет на фермах КРС» для «1С: Управление производственным предприятием» на базе «1С: Предприятие 8» позволяют решать следующие задачи: «количественно-весовой учет КРС; управление воспроизводством стада; учет надоя, реализации и расхода молока; учет ветеринарных мероприятий и анализ здоровья стада; учет кормов и рационов кормления животных; расчет заработной платы сотрудников с учетом производственных показателей предприятия» [19].

ü Повышение экологичности производства;

При переходе на новые трудосберегающие технологии содержания и доения животных, обеспечивающие снижение издержек производства, изменилось количество и качество навоза (повышенная влажность с высоким содержанием фосфора), что существенно повысило нагрузку на окружающую среду и экологические риски. Решить данную проблему возможно на основе экологически безопасных технологий утилизации навоза, которые способны трансформировать избирательный конкурентный недостаток отрасли – «загрязнения» в дополнительное конкурентное преимущество – удобрения. Однако данные технологии являются капиталоемкими, при существующих ценовых соотношениях на технику и оборудование и на минеральные удобрения имеют длительные сроки окупаемости [20, 4].

ü Бюджетная поддержка внедрения цифровых технологий при производстве молока. Государственная поддержка производства молока является традиционным инструментов, который обеспечивает повышение рентабельности в отрасли более чем на 10 %. В условиях внедрения цифровых технологий государственное финансирование приобретает все большее значение и необходимость в первую очередь из-за высоких капиталовложений.

Также можно выделить ряд традиционных инструментов, которые необходимо учитывать для повышения эффективности функционирования как сельского хозяйства в целом, так и молочной отрасли: капитальные вложения в создание, модернизацию и реконструкцию ферм, ценообразование на молоко и молочную продукцию, государственный заказ на производство роботов для молочных ферм, выбор эффективного режима налогообложения, страхование, связанное с рисками при производстве молока.

Заключение.

В результате исследования достигнута цель исследования и сделаны следующие выводы.

С целью повышение эффективности производства молока на основе цифровизации авторами сформулирована соответствующая концепция. В рамках концепции уточнены направления цифровизации: совершенствование стада, кормление, содержание, доение, управление фермой, экологизация. Также авторами предложены принципы, которые должны лежать в основе реализации концепции: комплексной цифровой трансформации предприятия; рациональности применения роботизированных технологий; соблюдения технологической дисциплины; достижения предельной полезности цифровизации; бюджетного софинансирования затрат.

К тому же обозначенные в концепции методы и инструменты будут способствовать достижению следующих результатов: увеличению объемов производства молока; улучшению качества молока; повышению производительности труда; росту продуктивности дойного стада; сокращению окупаемости затрат; росту валовой рентабельности производства молока. Поэтому разработанная авторами концепция может стать основой для разработки стратегии по повышению эффективности производства молока в отдельном регионе.