АВТОМАТИЗАЦИЯ И РОБОТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НА БАЗЕ ИННОВАЦИОННЫХ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

55 Часть 2. ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА Глава 5. АВТОМАТИЗАЦИЯ И РОБОТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НА БАЗЕ ИННОВАЦИОННЫХ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Левизов А.С., ORCID: 0000-0002-5329-7915, канд. экон. наук, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых Новые информационные технологии и связанные с ними программные продукты и технические решения растущими темпами охватывают все отрасли экономики. Не стал исключением и агропромышленный комплекс. В представленном исследовании дан обзор современных инновационных технологий и платформ, качественно изменивших облик и характер ведения сельского хозяйства в странах-лидерах по аграрному производству. Одна из основных глобальных аграрных компаний Syngenta создала комплексную цифровую систему управления ведением хозяйства Cropwise. Данное цифровое решение существенно повышает эффективность бизнеса благодаря рациональному контролю за использованием ресурсов и раннему выявлению проблемных зон на полях. Мониторинг всех полей осуществляется в рамках одной системы. Пользователи могут отслеживать изменения в состоянии посевов в режиме реального времени, а в случае возникновения каких-либо проблем получать об этом мгновенные уведомления. Функционал платформы позволяет планировать сельскохозяйственные работы, вести учет и распределять ресурсы, оптимизировать производительность оборудования и следить за работой техники (рис. 18). Подсистема агро-скаутинга работает со снимками для сбора информации о болезнях, контроля сорняков и составления прогнозов по урожайности. Платформа интегрируется с информационной системой 1С. Американская платформа PTx Trimble предлагает комплексные технические и IT-решения по подготовке земли. Система контроля внесения удобрений Field-IQ повышает точность функционирования навесного оборудования и полевых работ, в том числе посадки, защиты растений и управления питательными веществами. Система наведения навесного оборудования TrueGuide подходит для широкополосных культур и функционирует вместе с автопилотом для пассивного контроля и коррекции 56 положения оборудования. Система рулевого управления орудиями TrueTracker идеально подходит для пропашных культур и многопроходных работ, также используя автопилотируемую систему для активного управления орудием независимо от трактора. Рис. 18. Функционал цифровой системы управления агропроизводством Cropwise Программные и технические решения для управления потоком и внесением удобрений делают посев и посадку, разбрасывание семян, опрыскивание более простыми и эффективными. Данные опции и устройства разработаны с учетом совместимости с ISOBUS (стандартным отраслевым протоколом, позволяющим сельхозоборудованию обмениваться данными), что помогает максимально эффективно использовать парк техники. Прецизионная технология PTx Trimble делает внесение удобрений более точным и эффективным. Это же касается и опрыскивания, средства защиты растений вносятся только там, где это требуется, тем самым, сокращаются отходы и непроизводительные затраты. Фирмой разработан портативный датчик урожая, который способствует принятию рациональных решений в сфере внесения удобрений, строить более точные схемы амелиорации, отслеживать объективную информацию о здоровье посевов. PTx Trimble разработала также удачное решение по формированию рельефа угодий и подземного дренажу. Программа FieldLevel II делает проектирование, изыскательские работы и землеустройство более удобным на базе уже существующего соответствующего оборудования. Программа управления уклоном обеспечивает динамическое позиционирование сельскохозяйственной техники путем объединения в одну сеть нескольких базовых станций. Система WM-Form помогает восстанавливать 57 непродуктивные земельные ресурсы, минимально разрушая верхний слой грунта и учитывая материальные затраты. Для базовых полевых обследований, проектирования террас и рисовых дамб создано приложение WM-Survey II. В целом, системы Trimble просты в использовании, повышают точность полевых работ, причем, делая это независимо от рельефа местности или времени суток. С целью увеличения точности местоположения оборудования контроллеры наведения получают спутниковые сигналы. Дополнительная точность оборудования при уборке сахарной свеклы и лука обеспечивается системой рулевого управления TrueTracker. Компанией PTx Trimble созданы мобильные приложения, охватывающие все аспекты менеджмента аграрного производства, управление техникой и данными непосредственно в поле или на рабочем месте. В этих рамках агропроизводители могут давать названия объектам (полям и хозяйствам), графически определять границы полей или задавать координаты на карте. Эти параметры, будучи заданными на одном устройстве, автоматически воспроизведутся на другом. Программное обеспечение FarmEngage позволяет управлять направлениями движения сельхозтехники, координатами и данными, информацией о полях. Система отслеживает также закупки и расходы, согласовывает данные и обеспечивает конфиденциальность отчетов. Приобретение соответствующей лицензии возможно в двух вариантах. Решение FarmEngage-Data создано, чтобы помочь фермерам контролировать точное земледелие с использованием смешанного парка оборудования. Оно упрощает передачу информации между дисплеями в кабинах и в офисах, отслеживает использование оборудования и ход выполнения работ, а также автоматизирует сбор и обмен записями о применении. Программный продукт FarmEngage-Operations создан уже для оптимизации принятия решений, он помогает повысить производительность полевых работ благодаря детальной аналитике, улучшает координацию команды, поддерживает гибкость управления в самые загруженные периоды года. Руководители хозяйств могут отслеживать работу оборудования и операторов в режиме реального времени. Разработанные для оптимизации рабочих процессов в сельском хозяйстве, рабочие наряды представляют собой набор инструкций для выполнения полевых задач, которые создаются непосредственно в мобильном или веб-приложении, а затем передаются на дисплеи Trimble для облегчения удаленной настройки задач. Менеджеры агропредприятий могут устанавливать подробную информацию, включая данные по полям, материалам, операторам и технике. После того, как 58 оператор завершит порученные полевые работы, статус задачи и данные из рабочего наряда по беспроводной связи возвращаются в облако Trimble. Пользователи парка техники могут отслеживать текущее и прошлое положение оборудования, фиксировать его действие в течение дня и формировать отчеты о производительности. Здесь легко выявляются действия, ведущие к увеличению расходов на топливо, дополнительным углеродным выбросам (чрезмерный холостой ход, превышение скорости, отклонение от маршрута и т.п.) Сравнительная информация по двум рассмотренным вариантам отражена ниже в таблице 1. Таблица 4 Сравнительная характеристика функциональных возможностей программных продуктов FarmEngage 43 [4] Параметр FarmEngageData FarmEngageOperations Настройки Предустановленное число пользователей (возможно приобретение большего числа за дополнительную плату) 5 5 Формирование базы данных по полям, фермам, партнерам + + Формирование базы данных по участкам и границам + + Формирование базы данных по сельхозматериалам + + Формирование базы данных по транспортным средствам, орудиям и устройствам + + Импорт информации и задач на дисплей с USBнакопителя + + Доступ к информации и задачам на дисплее из подключенных сторонних приложений + + Экспорт выбранных информации и задач в подключенные сторонние приложения + + Экспорт требуемой информации на специально подключенные терминалы + + Синхронизация информационных ресурсов между дисплеями и облаком + Операции Отслеживание местоположения и статуса оборудования + + 43 PTx Trimble – Solutions for every season: https://ptxtrimble.com/en (дата обращения: 24.09.2025). – Текст: электронный 59 Просмотр данных по предыдущей эксплуатации оборудования непосредственно в поле + Просмотр данных о задачах по всему предприятию + Формирование нарядов в веб-браузере или мобильном приложении для удаленной настройки, мониторинга и исполнения + + Настройка доступа оператора к функционалу дисплея + Просмотр текущих погодных условий, прогнозов и предыдущих данных учета погоды + Фермерский учет Автоматическое получение и просмотр задач и сводок в облаке + + Создание отчетов о задачах с подробностями и картами + + Экспорт отчетов в подключенные сторонние приложения + + Создание подробных записей по операциям на полях + + Планирование севооборота на несколько сезонов + Отслеживание использования сельхозматериалов + Формирование отчетов по рентабельности, реализации продукции и маркетингу + Мониторинг параметров уборки урожая на всех этапах + Агрономические инструменты Формирование и работа с предписаниями + Отправка предписаний на терминалы + + Зонирование и управление участками + Фиксация результатов осмотра посевов, включая геолоцированные фото + Компания Hummingbird Technologies, базирующаяся в Калифорнии 44 , создала платформу для анализа данных агромониторинга. Информация на платформе обрабатывается в течение одних суток, своевременно идентифицируются сорные растения, при этом постоянно производится автоматическая аналитика. Программа также дает возможность 44 Hummingbird Technologies: https://hummingbird-tech.com (дата обращения: 25.09.2025). – Текст: электронный. 60 создавать карты внесения удобрений, сохраняя урожайность и оптимизируя материальные затраты. Фотоснимки полей собираются с самолетов, беспилотников и спутников. Снимки интегрируются в единый фотоплан и анализируются с помощью технологий машинного обучения. В итоге формируются точные карты, которые позволяют выбирать оптимальные решения. Фирма PES Technologies из Малайзии создала устройство для выявления в почве микроорганизмов. Это уникальная технология, которая способна анализировать микробную активность и получать точнейшие показатели из образцов грунта. Фермеры могут самостоятельно собирать образцы, а программное обеспечение PES Tech предоставляет информацию о состоянии почвы непосредственно на смартфоны и другие устройства. Весь процесс от взятия пробы до получения результатов занимает всего пять минут. Команда Glas Data из Великобритании разработала облачное решение для визуализации и хранения данных. Инженеры компании создали FarmHand – мобильное приложение, в котором агропроизводитель может вводить или собирать данные, проводить бенчмаркинг и получать доступ к последним сельскохозяйственным исследованиям. Компанией Crop4Sight разработано мобильное приложение для агропроизводителей картофеля. Приложение прогнозирует урожайность и дает показатели для отдельных сортов, что позволяет лучше оценивать посевы и принимать эффективные решения. Преимущества Crop4Sight распространяются на цепь поставок, поскольку упаковщики и переработчики могут контролировать возможные объемы продукции конкретных сортов в своем портфолио. Это позволяет им реагировать на дефицит или излишки при поставках определенных видов картофеля и соответственно эффективнее управлять потребностями клиентов. Технологическая фирма из Кембриджа Smartbell предлагает датчики и технологии машинного обучения для круглосуточного контроля над здоровьем животных. Их датчики разработаны с учетом потребностей животных ферм. Они могут быть установлены в индивидуальном загоне или на ушах животных для обеспечения постоянного контроля. Система Wellcalf разработана специально для выращивания телят и молодняка для мясного и молочного животноводства. Система собирает данные по животным и другим параметрам фермерского хозяйства, а также внешнюю информацию, например, о погоде. С помощью алгоритмов машинного обучения эти данные анализируются, выявляются отклонения, которые регулярно представляются в форме оперативных оповещений для различных членов команды. Для телят 61 разработаны специальные бирки, которые используются с момента рождения и собирают данные о температуре, поведении и активности животных. Каждая бирка отправляет данные о теленке на приемную станцию, где они обобщаются и передаются на центральную интеллектуальную платформу. Аппарат приемной станции водонепроницаемый и прочный и подходит для установки на стены коровников различных типов. Разработана также система круглосуточного мониторинга окружающей среды в местах содержания скота. Датчики контролируют температуру и уровень влажности, они поставляются в прочных корпусах, которые можно закрепить на балках или стенах помещения. Новое поколение «разумного» программного обеспечения с нейронными сетями и алгоритмами по сути имитирует работу человеческого мозга. Благодаря этому, аграрии могут автоматизировать сложные производственные системы и сельскохозяйственные машины. Компьютер должен одновременно обрабатывать огромное количество информации и принимать решения в разных ситуациях. Затем программисту приходится прописывать новый алгоритм для каждой ситуации, что, в свою очередь, затратно по времени для решения конкретной проблемы. Нейросети способны создавать и использовать свои алгоритмы для решения любой задачи. Для анализа посевов разработчики агротехнической компании Drone AG продемонстрировали другой тип мобильного решения SkippyScout. С помощью искусственного интеллекта приложение автоматизирует сбор информации беспилотником в реальном времени. Для активизации приложения агропроизводителю нужно выбрать поле, указать маршрут и разделить его на несколько частей. Во время агромониторинга дрон делает фотографии урожая и посылает пользователю все изображения по окончании облета каждого определенного направления. Отчет (рис. 19) формируется программой в течение нескольких минут. Британская компания Фотеникс на основе технологий искусственного интеллекта предложила альтернативное решение для анализа посевов. Одноименная программа проводит диагностику растений с помощью современных мультиспектральных камер, мониторящих культуру и выдающих данные в реальном времени. Производители могут выявить на старте симптомы заболеваний и недостаток питательных веществ в растении. Бельгийская компания Robovision, созданная в 2008 году, работает на трех рынках: сельскохозяйственном, промышленном (обнаружение производственных неисправностей) и виртуальном (автоматическое обнаружение человека). Недавно для автоматизации комбайнов фирма 62 вступила в кооперацию с американской компанией John Deere, одним из ведущих глобальных производителей строительной, сельскохозяйственной и лесозаготовительной техники. Современные комбайны уже имеют свой электронный блок управления с датчиками, поэтому это логический шаг для подключения «искусственного мозга». Рис. 19. Пример отчета по статусу поля с рекомендациями 45 Robovision производит решения искусственного интеллекта, которые сдаются в аренду производителям техники и аграриям. Ценовая политика зависит от запросов конкретного агрария и объема его производства. К примеру, крупный производитель тюльпанов в Нидерландах платит компании лицензионную плату стоимостью своих луковиц. Производителю комбайнов придется так или иначе включать расходы по прокату в стоимость своих машин. Производительность комбайна влияет на дизайн, условия обмолота и характеристики урожая. Комбайн имеет множество переменных, которые влияют на качество и мощность обмолота. В современных комбайнах механизатор может изменить все эти настройки из терминала в салоне. Если условия меняются во время обмолота из-за влажности, корректировки настроек, то даже опытному водителю сложно правильно все настроить. С появлением искусственного интеллекта и компьютерного зрения, все функции обмолота теперь можно контролировать автоматически в режиме 45 Fast, Automated Field Scouting and Crop Walking by Drone: https://www.skippy.farm (дата обращения: 25.09.2025). – Текст: электронный. 63 реального времени. Используя камеры на элеваторах и комбайнах, глубокие нейронные сети способны постоянно контролировать качество зерна и анализировать потери, а затем оптимизировать все настройки комбайна. Нейросети постоянно обновляют данные своей работы и генерируются с другими, что позволяет фермерам обмениваться опытом, несмотря на расстояние и тип хозяйства. Благодаря автономным полевым работам, контролю производства искусственным интеллектом, фермеры могут сеять и возделывать разнообразные культуры с большей эффективностью, выращивать нишевый продукт с конкретными требованиями потребителей. Что касается покупателей, то они могут получать все данные, подтверждающие, что приобретенный урожай выращивался в соответствии с определенными стандартами качества пищевых продуктов. Ученые-растениеводы и селекционеры принимают решения на основе анализа обширных данных о растениях. Однако сбор и анализ индивидуальных показателей растений требует существенных затрат времени, чем усложняет научные исследования и лабораторное выращивание. С интеграцией платформы Robovision сельскохозяйственная техника способна бесперебойно собирать и анализировать информацию с очень высокой точностью и в автономном режиме. Такая поддержка позволяет получать инновационные знания и на их основе выводить новые высокоурожайные сорта агрокультур, обладающие хорошей устойчивостью к климатическим изменениям и болезням растений. Robovision вносит свой вклад и в автоматизацию садоводства. Уход за тепличными культурами подразумевает решение ряда сложных задач, среди которых мониторинг микроклимата, борьба с вредителями, привлечение компетентных сотрудников для трудоемких операций. Садоводческая техника на базе искусственного интеллекта Robovision представляет собой масштабируемое решение для автоматизации сложных тепличных операций. Для садоводческих хозяйств, которые функционируют в условиях дефицита времени, возможно автоматизировать такие процессы, как посев, посадка, внесение удобрений, удаление листьев, мониторинг роста, сбор урожая. Robovision упрощает интеграцию Vision AI в садоводческую технику, помогая фермерам выращивать высококачественные культуры, увеличивать урожайность и сокращать отходы агропроизводства. При выборе конкретной технологии, как правило, стоит ориентироваться на степень роста выработки сельхозперсонала и уровень прибыли с одного гектара эксплуатируемой площади. В последнее время важным критерием также является экологичность применяемых технологий. Принципиально новые решения стоит вначале попробовать реализовать на