Агробизнес на пороге революции: куда идем? Тенденции развития мирового сельского хозяйства, часть 1

По данным Организации Объединенных Наций, население земли в настоящее время составляет около 7,7 миллиарда человек и, вероятно, достигнет 9,6 миллиарда к 2050 году. Ожидается, что поставки и производство продовольствия удвоятся по сравнению с нынешним уровнем, а в следующем десятилетии вырастут на 15%. Эти факторы вынуждают аграриев совершенствовать методы ведения бизнеса для увеличения объемов производства на нынешних сельскохозяйственных угодьях. Ведь в настоящий момент большинство стран исчерпали резервы для экстенсивного развития. Поэтому аграрный сектор будет уверенно двигаться по направлениям, которые раньше считались фантастическим. Какие из них эксперты оценивают как наиболее выгодные для инвестиций?

Фантасты прошлого столетия предсказывали, что вскоре человечество обретет помощников в виде умной техники, которая будет выполнять всю самую тяжелую и рутинную работу. В наше время эти мечты недалеки от истины. В сельском хозяйстве, как и в других сферах, появились умные автономные робототехнические системы, созданные для различных аграрных работ без участия человека.

Насколько быстро развивается это направление? Согласно прогнозам аналитической исследовательской компании MarketsandMarkets (M&M), рынок сельскохозяйственных роботов увеличится с 7,4 миллиарда долларов США в прошлом году до 20,6 миллиарда к 2025 году. За этот период среднегодовой темп его роста составит 22,8%.

Оптимистично настроены и российские аналитики. Они заявляют, что сельскохозяйственная отрасль РФ до 2050 г. будет автоматизирована и роботизирована. Об этом информирует РИА-Новости со ссылкой на прогноз Центра отраслевой экспертизы Россельхозбанка и Высшей школы экономики. Сообщается, что в совместном исследовании, предоставленном информагентству, рассказывается о семи трендах, ожидающих агропромышленный комплекс. И первый из них — роботизация и автоматизация сельского хозяйства.

Аналитические компании относят к категории сельскохозяйственной робототехники автономные тракторы и дроны, роботов для молочного животноводства, а также развитие отдельных систем (сенсорных и контрольных устройств) и технологий, программного обеспечения для автоматического управления сельхозмашинами. 

В частности, очень перспективным считается направление по созданию программных платформ, объединяющих различные типы роботов для общего выполнения актуальных задач автоматизации фермерских хозяйств. Ожидается, что инвестиции в подобные мультимодальные системы расширят поток доходов игроков рынка сельскохозяйственных роботов.

Сегодня роботов все больше на полях европейских хозяйств и американских ферм, хотя многие модели еще находятся на стадии доработки и производственных испытаний. Активно развиваются инновационные компании, которые занимаются цифровизацией и роботизацией аграрного сектора. Как показывают исследования и опыт, роботизация сельхозпроизводства позволит повысить производительность труда, компенсировать дефицит рабочих рук, сократить расходы материалов. 

• обследование полей и прогнозирование урожая;
• экономия средств производства;
• повышение качества продукции;
• исключение человеческого фактора;
• повышение уровня безопасности.

• Deere & Company (США), Trimble (США), CNH Industrial, AGCO Corporation (США), AgJunction (США), DJI (Китай), Boumatic (Нидерланды), Lely (Нидерланды), DeLaval (Швеция), Topon (США), AgEagle Aerial Systems (США), Abundant Robotics (США) и Iron Ox (США) (согласно аналитического отчета о развитии отрасли на 2020-2025 год исследовательской компании MarketsandMarkets™). 
• В продажах доильных роботов в Европе в основном доминируют шесть компаний — DeLaval, Lely, GEA, Boumatic, Fullwood Packo и SAC.

Движение вперед этой отрасли базируется на развитии технологий искусственного интеллекта и машинного зрения. Это различные методики получения машинами изображений объектов реального мира, их обработка и использование данных для решения прикладных задач без участия человека. 

Концепция позволяет роботам идентифицировать, локализовать объекты и выполнять с ними определенные действия. Благодаря алгоритмам обучения она может применяться для распознавания анализа состояния растений: наличия водного стресса, болезней, степени созревания и т.д.

Использование GPS-навигации в сельском хозяйстве стало стандартом для систем автоматического управления и подтолкнуло к дальнейшему научному развитию робототехники. Для решения задач повышения точности сельхозопераций используются различные комбинации GPS и INS, технологий получения и обработки информации об удалённых объектах с помощью активных оптических систем и другое.

Появление автономных роботов при условии, что они практически не нуждаются в дистанционном наблюдении, может со временем полностью изменить технологии проектирования сельхозмашин. 

К сожалению, пока очевидна большая разница в производительности между современными мощными сельскохозяйственными тракторами и агрегатами и пока слишком медленными автономными роботами. К тому же многие модели имеют небольшие габариты.

Крупнейшие мировые компании по производству сельхозтехники также активно работают над созданием автономных роботов-тракторов. Первая такая машина для пахоты без управления оператором Agri-Robot была создана в 1962 г. фермером К. Силингом с использованием для навигации системы контактных колесных двусторонних датчиков.

Современные автономные тракторы имеют более совершенные системы контроля и управления. Они оснащаются GPS-навигацией, автопилотами, специальными камерами, лидарами, датчиками и другой высокотехнологичной начинкой. Несмотря на это, потребуется еще немало времени, чтобы они полностью заменили человека при выполнении полевых работ. 

И главная причина не только в вопросах законодательного характера и требованиях безопасности, но и в высокой стоимости таких машин и недостаточном совершенстве технологий.

Так Kubota (Япония) все еще дорабатывает автономную навигационную технологию, несмотря на развертывание выпуска ограниченной серии беспилотных тракторов. Другие производители также движутся в этом направлении. 

К тому же беспилотные тракторы примерно на 60% дороже, чем обычные. Например, средняя цена продажи беспилотного Iseki TJV655 в Японии составляет почти 12 миллионов иен, в то время как обычная машина аналогичной мощности стоит 7,1 миллиона.

Над разработкой беспилотных технологий несколько лет трудятся и конструкторы ГК «Ростсельмаш». Первый беспилотный комбайн прошел полевые испытания летом прошлого года. Как рассказал руководитель проекта инновационных технологий ГК «Ростсельмаш» Олег Александров, система «РСМ Роутер» оценивает геометрию поля, характеристики машины, ширину жатки и обеспечивает вождение в автоматическом режиме на основе технологий RTK и GNSS с точностью 2,5 сантиметра. Машинное зрение поддерживает автовождение, когда пропадает спутниковый сигнал. Дополнительная функция автоматически опускает и поднимает жатку при въезде и выезде с поля.

Области применения у агророботов самые разнообразные. Они отслеживают состояние растений, осуществляют точный сев, внесение пестицидов и прополку, сортируют и упаковывают урожай. Могут выполнять комплекс работ по уходу за культурами в закрытом грунте: посадка, индивидуальный полив и подкормка, перемещение инвентаря. Определенные модели могут выполнять работу в команде других подобных машин.

Целесообразность и эффективность их внедрения для прополки обусловлены экономией труда, дорогостоящих гербицидов, повышением урожайности и снижением уровня уплотнения почвы. Прецизионное воздействие (опрыскивание, механическое или лазерное уничтожение сорняков) снижает потребление агрохимикатов до 90% и повышает урожайность на 5-10% за счет снижения угнетения посевов гербицидами.

Если говорить о моделях для уборки урожая, то люди пока действуют быстрее: 2-3 секунды, чтобы сорвать клубнику против 8-10 секунд для робота. Но разработчики постоянно совершенствуют свои детища, качественно улучшая их характеристики. Кроме того, роботы, в отличие от людей, могут иметь много манипуляторов.

Ожидается, что пандемия COVID-19 ускорит развертывание сельскохозяйственных роботов, хотя большинство из них все еще проходят полевые испытания. В основном это касается большинства роботов для уборки урожая и прополки. Например, компания Harvest CROO (США), производитель роботов для уборки земляники садовой, до сих пор так и не коммерциализировала свой продукт, несмотря на успешные испытания.

Агророботы сегодня потенциально могут передвигаться на достаточно высокой скорости, имеют совершенное машинное зрение, повышенную мощность и запас топлива для продолжительного времени работы. 

В прошлом году, например, была представлена интересная новинка.

Ученые из компании HayBeeSee, комбинируя пропеллеры квадрокоптера с оригинальным механизмом прыжков, создали прыгающего робота CropHopper весом около 3 кг. Инновационный помощник выполняет 10-метровые прыжки каждые 3-4 секунды и за 20 минут способен «обскакать» около 3 га посевов, выполняя сканирование культур, проведение механической прополки и точечное опрыскивание.

Впервые запущенный в эксплуатацию в этом году полевой робот датских производителей Agrointelli Robotti поставил рекорд в Чехии, засеяв 20 га кукурузой. Этот показатель является европейским рекордом в области роботизированного сева. Об этом сообщает agroportal24h.cz.

Достойна внимания и российская разработка — робот Siberian Tiger. Новинка является результатом совместной научной работы молодых инженеров и ученых НИТУ «МИСиС», НИЯУ МИФИ, МИРэА, МГТУ «Станкин». Он представляет собой автономную платформу с колесами на четырех вертикальных осях, что позволяет перемещаться в разных направлениях. Активная подвеска, каждый рычаг которой может менять клиренс, позволяет передвигаться по пересеченной местности. Робот создан для комплексного мониторинга урожайности, болезней и вредителей сельхозкультур. Солнечная батарея, генератор и литий-ионный аккумулятор обеспечивают до 16 часов работы без подзарядки. Вес платформы — 450 кг, мощность — 42 л.с.

В настоящее время экономическая состоятельность этих проектов доказана. Ученые-конструкторы делают акцент на увеличении производительности машин и расширении сферы их применения. Ведь для этого не требуется особый технический прорыв, достаточно усовершенствовать уже имеющиеся технологии, поэтому широкое внедрение роботов в сельское хозяйство можно считать делом времени.

Сложно выстроить эффективный агробизнес, не владея всесторонней информацией о состоянии посевов и полей. Поэтому незаменимыми помощниками в агробизнесе стали беспилотные летательные аппараты, которые могут облегчить процессы получения и анализа данных для принятия эффективных решений в области агрономии и животноводства.

Их задействуют для инвентаризации сельхозугодий, создания электронных карт полей, оценки объема работ и контроля их выполнения, оперативного мониторинга состояния посевов, охраны сельскохозяйственных угодий, полива, внесения средств защиты растений, сева, управления поголовьем сельскохозяйственных животных и других целей. 

Одними из первых летающие беспилотные аппараты начали использовать американские фермеры. Если в 2013 году стоимость аппарата с камерой высокого разрешения доходила до 30 тысяч долларов и его могли позволить себе только крупные агрохолдинги, то сейчас беспилотники стали доступнее. Рынок сельскохозяйственных БПЛА в Северной Америке в 2019 году оценивался в 367,6 млн долл.

Представители американского регулятора FAA сообщает, что, начиная с 2015 года, американцы зарегистрировали свыше 27 тысяч беспилотников для коммерческого применения. Взрывному приросту рынка способствует массовое внедрение дронов такими торговыми гигантами, как Amazon, Google, Walmart и 7-Eleven.

Объем китайского рынка гражданских БЛА в 2021 году прогнозируется в 6 млн единиц на сумму 3 млрд долларов. Во время весенних полевых работ в прошлом году было задействовано более 30 тысяч беспилотных летательных аппаратов, что на 25% больше, чем в предыдущем году. Об этом сообщил представитель Министерства сельского хозяйства и сельских дел КНР Ван Цзяюнь, информирует портал Синьхуа. 

В России дроны для сельского хозяйства в 2017 году применялись лишь на 1-2% площадей, но с каждым годом их использование становится всё более распространённым. Сейчас десятки компаний занимаются разработкой и продажей летающих беспилотных аппаратов либо внедряют их в сельхозпроизводство или оказывают услуги с их использованием. В компании «М.Видео-Эльдорадо» отмечают, что за первое полугодие 2020 года россияне приобрели 95 тысяч дронов на сумму 1,3 млрд руб. Рынок рос вдвое быстрее, чем в 2019 году.

По оценкам рабочей группы Аэронет, к 2025 году над территорией России будут постоянно находиться в воздухе не менее 100 тысяч беспилотных воздушных судов. 

Наиболее перспективной отраслью для внедрения является сельское хозяйство. К таким выводам пришли эксперты аудиторско-консалтинговой компании Ernst & Young в своем исследовании «Развитие рынка беспилотных летательных аппаратов», участие в котором приняли в прошлом году крупнейшие российские производители, сообщают «Ведомости».

• Aerobo (США), Airware(США), Cyberhawk Innovations Limited (Великобритания), Dronedeploy (США), Edall Systems (США), Identified Technologies (США), Martek Aviation (Великобритания), Precision Hawk (США), Sky-Futures Ltd (Великобритания), Terra Drone Corporation (Япония).

Рынок БПЛА продолжает развиваться, создаются и совершенствуются как сами дроны, так и соответствующее программное обеспечение, методики анализа данных. Эксперты полагают, что в будущем сельское хозяйство станет одним из самых крупных сегментов рынка для их применения. Различные аналитические группы дают разные прогнозы, однако все они сходятся во мнении, что направление очень перспективное. 

По данным международной организации экономического прогнозирования Global Market Insights, к 2024 году рынок беспилотников для сельскохозяйственной отрасли составит более 1 млрд долларов. А по оценке Международной ассоциации беспилотных транспортных средств (AUVSI) 90% дронов в мире будут работать на аграрный сектор и обеспечение безопасности. Причём агробизнес будет закупать их в 10 раз больше и станет лидировать среди других секторов по масштабу применения.

Если говорить о технических возможностях современных машин, то новый БПЛА eBee Ag компании senseFly (Швейцария) обеспечивает длительность полета до 55 минут, дальность до 36 километров, а также высокое разрешение для картографических проектов в сельском хозяйстве. Он производит съемку в RGB и мультиспектральном режимах. Благодаря доступному RTK точность может достигать 2,5 см. После запуска аппарат автоматически собирает информацию с воздуха и приземляется в назначенной точке. 

Его данные совместимы с основным программным обеспечением для точного земледелия.

Летом прошлого года китайский производитель XAG представил дрон для сева риса в ночное время. Современный квадрокоптер с установленной на борту мини-сеялкой способен засеять с воздуха 50 тысяч квадратных метров в течение 60 минут, заменяя в поле 60 работников. Он эффективно работает и в ночное время.

С каждым годом производители предлагают аграриям задействовать все более совершенные БПЛА. По данным Dronemagazine, за прошлый год в эту сферу было направлено более 1,2 миллиарда долларов инвестиций от частных компаний и венчурных вкладчиков по всему миру. Взрывной рост индустрии беспилотных летательных аппаратов за последние несколько лет привлекает широкое внимание благодаря технологическим достижениям и доступному ценовому диапазону. Ожидается, что эта тенденция сохранится в ближайшие несколько лет.

Продолжение следует...