Перспективы мирового сельхозмашиностроения — мнение Андрея Никонова, СП Прогресс

Сельскохозяйственное машиностроение является важной отраслью, которая обеспечивает производство продуктов питания для мирового населения. Сегодня эта отрасль находится на стадии быстрого развития, благодаря новым технологиям и инновациям. В этой статье мы рассмотрим перспективы мирового сельхозмашиностроения и тенденции, которые формируют будущее этой отрасли. Своим видением ситуации с редакцией портала «ГлавПахарь» поделился руководитель комитета Союза Промышленников «Прогресс» Андрей Никонов. 

Одна из главных тенденций в сельскохозяйственном машиностроении — это развитие автоматизации и роботизации в сельском хозяйстве. С помощью новых технологий и инноваций, таких как автономные тракторы и дроны для мониторинга посевов, уборки урожая и контроля качества почвы, производство становится более эффективным и точным. Это также позволяет снизить затраты на трудовые ресурсы и сократить время производства.

Развитие автоматизации и роботизации в сельском хозяйстве уже сейчас имеет большой потенциал для повышения производительности и устойчивости. Современные технологии автоматизации и роботизации могут существенно упростить и ускорить многие процессы, такие как посев, уборка урожая, обрезка деревьев и кустарников и т.д.

Одним из наиболее применяемых видов автоматизации и роботизации в сельском хозяйстве является автономная техника. Это техника, которая оснащена датчиками и системами искусственного интеллекта, которые позволяют ей самостоятельно выполнять работу на поле или в теплицах. Например, автономные тракторы способны планировать свой маршрут на поле и самостоятельно управляться с помощью GPS, а также выполнять различные операции, такие как посев и уборка урожая.

Еще одним примером роботизации в сельском хозяйстве является использование роботов для уборки фруктов и овощей. Роботы, оснащенные системами компьютерного зрения и робототехники, могут точно определять, какие плоды готовы для сбора, и собирать их без повреждения.

Развитие автоматизации и роботизации также позволяет снизить затраты на трудовые ресурсы и уменьшить воздействие на окружающую среду, так как роботы и автономные машины не нуждаются в удобрениях и пестицидах в той же мере, что и человеческие работники.

Однако необходимо отметить, что внедрение автоматизации и роботизации в сельском хозяйстве может вызвать опасения относительно потери рабочих мест и неравенства в доступе к новым технологиям. Важно, чтобы эти технологии были доступны и фермерам-единоличникам, и малым фермерским хозяйствам, а не только крупным агропромышленным компаниям.

В целом, развитие автоматизации и роботизации в сельском хозяйстве имеет большой потенциал. Развитие сегмента автономных тракторов является одним из самых перспективных направлений в развитии сельского хозяйства и повышения эффективности работы на полях. Это позволит уменьшить затраты на трудовые ресурсы и обеспечить более точную и эффективную обработку полей.

Основным принципом работы автономных тракторов является использование современных технологий и систем управления, которые позволяют трактору самостоятельно определять оптимальный маршрут и скорость движения, а также выполнять определенные задачи, такие как вспашка, посев или уборка урожая.

Другим преимуществом автономных тракторов является их способность работать в любых условиях и в любое время суток, что позволяет сократить время на выполнение задач и повысить производительность. Это особенно важно в сельском хозяйстве, где необходимо соблюдать жесткие сроки выполнения работ.

Однако следует отметить, что разработка и внедрение автономных тракторов требует больших инвестиций и специализированных знаний в области информационных технологий и систем управления. Также необходимо учитывать возможные проблемы с безопасностью и надежностью работы этих тракторов, поэтому необходимо проводить тщательные испытания и проверки перед их внедрением на полях.

В целом, развитие автономных тракторов является важным направлением в развитии сельского хозяйства, которое позволит повысить эффективность работы на полях и снизить затраты на трудовые ресурсы. Однако для успешного внедрения таких технологий необходимо учитывать множество факторов и проводить тщательные исследования и испытания.

Западные производители занимаются довольно давно и у них уже имеются серийные машины, гораздо интереснее что происходит в этом направлении у наших производителей. У крупнейших производителей сельхозтехники Союзного государства в этом направлении уже имеются действующие разработки.

Система КИРОВЕЦ-АГРОПИЛОТ представляет собой программно-аппаратный комплекс на базе искусственного интеллекта, который может устанавливаться на тракторы, оснащенные насосом-дозатором для программного управления углом поворота рамы. КИРОВЕЦ-АГРОПИЛОТ построена по блочно-модульному принципу исполнения технических средств автоматизации.

При включении режима автовождения, КИРОВЕЦ-АГРОПИЛОТ сравнивает расчетные данные с данными, получаемыми от спутниковой навигационной системы при движении трактора. В случае расхождения данных, подается управляющий сигнал в систему гидроуправления для руления. Для выявления опасности столкновения с препятствием, в КИРОВЕЦ‑АГРОПИЛОТ используются алгоритмы технического зрения. С помощью нейронных сетей выполняется анализ данных, поступающих от сенсоров (видеокамеры, спутниковый навигационный приемник, бортовые системы трактора), и в случае выявления опасности столкновения подается команда на торможение.

Другой важной тенденцией является использование технологий искусственного интеллекта и анализа данных. С помощью алгоритмов машинного обучения, сельхозпроизводители могут прогнозировать погоду, оптимизировать время посева и уборки урожая, а также повысить качество продукции. Это позволяет улучшить эффективность производства и снизить затраты. Использование технологий искусственного интеллекта и анализа данных в сельском хозяйстве — одно из наиболее перспективных направлений развития отрасли. Эти технологии могут повысить эффективность и точность различных процессов, связанных с производством и управлением сельскохозяйственными предприятиями.

Один из наиболее широко используемых видов технологий искусственного интеллекта в сельском хозяйстве — это машинное обучение. Это метод обработки и анализа данных, который позволяет компьютерной системе самостоятельно извлекать знания из больших объемов данных. Машинное обучение может быть использовано для прогнозирования урожайности, определения оптимальных условий выращивания растений, анализа погодных условий и т.д и все это в привязке к местности.

Технологии анализа данных также могут использоваться для оптимизации расходов на удобрения и пестициды. Анализ данных позволяет более точно определять, какие растения нуждаются в дополнительных удобрениях или защите от вредителей, что может сократить расходы на эти материалы и снизить их воздействие на окружающую среду.

Еще один пример использования технологий искусственного интеллекта в сельском хозяйстве — это системы автоматического определения и классификации растений и животных на основе анализа данных компьютерного зрения. Это может помочь фермерам более точно оценивать состояние своих культур, определять сорняки и болезни и принимать меры по их устранению.

Использование технологий искусственного интеллекта и анализа данных также может помочь сельским хозяйственным предприятиям прогнозировать рыночные тенденции и принимать решения о том, какие культуры выращивать, и когда продавать свой урожай.

Однако необходимо отметить, что использование этих технологий также может вызвать опасения относительно защиты конфиденциальных данных и повышенной зависимости от технологических гигантов. Важно понимать, что эти технологии не могут полностью заменить ручной труд и опыт сельского хозяйства. Они должны быть использованы в сочетании с другими методами и подходами для достижения максимально эффективных результатов.

Еще одной перспективной областью, связанной с использованием технологий искусственного интеллекта и анализа данных в сельском хозяйстве, является биотехнология. Использование биотехнологий может привести к созданию новых культур с улучшенными свойствами, такими как повышенная устойчивость к засухе, болезням или насекомым. Это может увеличить урожайность и улучшить качество продукции.

Также следует отметить, что использование технологий искусственного интеллекта и анализа данных может повысить точность прогнозирования и управления рисковыми факторами, такими как погодные условия, изменение климата и экономические факторы. Это может помочь сельским хозяйственным предприятиям принимать более информированные решения и сократить потери.

Третья тенденция — это разработка и производство экологически чистых и энергоэффективных машин. Использование альтернативных источников энергии позволит снизить затраты на топливо и сократить вредное воздействие на окружающую среду.

В настоящее время несколько производителей тракторов занимаются разработками в области электрических тракторов. Некоторые из них:

• в 2023 году на базе Минского Тракторного завода будет предствлена совместная разработка беспилотного трактора КФУ-МТЗ-112. Разработаного ООО ТПК МТЗ - Татарстан совместно с учеными Казанского федерального университета. Где путем установки электродвигателя с подключением к дифференциалу заднего моста реализована электротяга трактора. Проект направлен на автоматизацию трактора BЕLARUS модели 112Н-01.

• John Deere: компания занимается разработкой электрического трактора John Deere SESAM, который оснащен батареей емкостью 130 кВтч, которая обеспечивает до 4 часов работы и имеет мощность 130 кВт (174 л.с.). Полная зарядка достигается в среднем за 3 часа. Зарядки аккумуляторов хватает до четырех часов при работе в смешанном режиме, три часа при транспортировке, а за средний срок службы аккумуляторов они могут быть подвергнуты 3100 циклам зарядки. Также следует подчеркнуть, что в периоды, когда трактор не используется, энергия не теряется.

• Case IH: компания разрабатывает электрический трактор Case IH Magnum Rowtrac с мощностью 150 кВт (200 л.с.). Этот трактор оснащен батареей емкостью 100 кВтч, которая обеспечивает до 4 часов работы.

Он был разработан компанией Case IH совместно с австрийской компанией Fendt и является концептуальным электрическим трактором. Magnum Rowtrac оснащен электрическим двигателем мощностью 150 кВт, который питается от литий-ионных батарей. Он также имеет систему рекуперации энергии, которая позволяет использовать энергию, выделяемую при торможении, для зарядки батарей.

• New Holland: компания представила водородный трактор New Holland NH2, который имеет мощность 75 кВт (100 л.с.) и оснащен батареей емкостью 50 кВтч. Также компания занимается разработкой электрического комбайна New Holland Braud 9090X, который работает от батареи емкостью 146 кВтч. Совсем недавно бренд презентовал новый автономный электротрактор T4 Electric Power

New Holland NH2 — это экспериментальный концептуальный трактор, который работает на водородной топливной батарее. Он был создан компанией New Holland Agriculture, которая является подразделением многомиллиардной корпорации CNH Industrial.

New Holland T4 Electric Power — это прототип нового электрического автономного трактора, техника оснащена полностью электрическим приводом, аккумуляторной батареей и силовой установкой, которая развивает соразмерную мощность до 120 л.с. с крутящим моментом до 440 Нм. Первую опытно-промышленую партию планируют запустить в производство уже в конце 2023 года. 

New Holland Braud 9090X Electric — это электрический виноградарский комбайн, который был представлен компанией New Holland Agriculture в 2021 году. Этот комбайн является одним из первых полностью электрических виноградарских комбайнов на рынке.

Комбайн Braud 9090X Electric не имеет выхлопных газов и не производит шума, что делает его экологически чистым решением для виноградарства. По словам производителей, электрический комбайн Braud 9090X Electric потребляет меньше энергии, чем обычные дизельные комбайны, что позволяет сократить эксплуатационные расходы на 30%.

В целом, New Holland Braud 9090X Electric — это инновационный и экологически чистый комбайн для сбора винограда, который обеспечивает высокую производительность и точность работы, комфорт и экономичность для водителя, а также многофункциональность для сбора различных сортов винограда.

• Fendt: компания представила концепт электрического трактора Fendt e100 Vario с мощностью 50 кВт (67 л.с.). Этот трактор оснащен батареей емкостью 100 кВтч, которая обеспечивает до 5 часов работы.

Fendt e100 Vario — это электрический трактор, который был представлен компанией Fendt в 2017 году. Этот трактор стал первым полностью электрическим трактором в истории марки Fendt. По словам производителей электрический трактор Fendt e100 Vario потребляет меньше энергии, чем обычные дизельные тракторы, что позволяет сократить эксплуатационные расходы на 10%.

• Kubota: компания работает над разработкой электрического трактора Kubota X Tractor, который оснащен батареей емкостью 50 кВтч и имеет мощность 20 кВт (27 л.с.).

Проблемы:

• Отсутствие приемлемых технологий использования суперконденсаторов и топливных ячеек для тракторной техники.
• Отсутствие флагманской «компании», занимающейся развитием этого направления в отрасли производства тракторной и комбайновой техники, так как это происходит с компанией «TESLA» не рынке автомобилей.
• На протяжении уже почти 15 лет компании производители объявляют о работах, проводимых в направлении электрической с/х техники и тем не менее никто не добился исключительных успехов в этом направлении.

Четвертая тенденция — это развитие машин с поддержкой сенсорной технологии и инновационных материалов. Применение сенсоров и других технологий позволяет улучшить контроль за работами в поле и обеспечить более точное применение удобрений и пестицидов. Использование инновационных материалов, таких как керамика, композиты и другие легкие материалы, позволяет создавать машины с более высокой производительностью и меньшими затратами на топливо.

Развитие машин с поддержкой «технологии использования сенсорных датчиков» — это одна из ключевых тенденций в современном сельскохозяйственном машиностроении. Сенсорные технологии включают в себя различные типы датчиков, которые устанавливаются на машинах для измерения параметров, таких как температура, влажность, скорость, уровень и т.д. Эти данные затем обрабатываются с помощью специального программного обеспечения и используются для автоматического управления машиной и повышения ее производительности.

Другой распространенной технологией является использование датчиков для определения уровня урожайности на полях. Данные датчиков позволяют сельскохозяйственным машинам адаптироваться к изменяющимся условиям и автоматически регулировать количество удобрений и пестицидов, необходимых для каждого участка поля. Это помогает уменьшить затраты на удобрения и пестициды, а также снижает негативное воздействие на окружающую среду.

Также в последнее время все большую популярность приобретают технологии, использующие датчики для контроля влажности почвы. Эти данные используются для определения наиболее подходящего времени для полива, что позволяет сократить расход воды и повысить эффективность использования ресурсов.

Одним из последних достижений в области сенсорных технологий является создание машин, которые могут определять состояние растений и принимать решения о необходимости внесения удобрений и применения мер защиты растений.

Отметим, что развитие сенсорных технологий в сельском хозяйстве не только повышает производительность и эффективность, но и помогает сократить воздействие на окружающую среду. Например, использование точного земледелия с GPS-навигацией и датчиками уровня урожайности позволяет сократить использование удобрений и пестицидов на полях, что в конечном итоге приводит к уменьшению загрязнения почвы и водных ресурсов.

Проблемы:

• Сенсорные технологии все еще не доступны для всех фермеров, особенно в развивающихся странах. Это связано с высокими затратами на приобретение и обслуживание технологий, а также с недостатком квалифицированных специалистов, способных обслуживать и программировать эти машины.
• Использование сенсорных технологий может вызывать опасения относительно конфиденциальности и безопасности собираемых данных. Сбор и хранение данных о производстве сельскохозяйственной продукции может стать объектом хакерских атак, что может привести к утечке конфиденциальной информации, намеренному изменению получаемых данных и как следствие катастрофическим финансовым потерям сельхозтоваропроизводителей.
• В РФ отсутствие квалифицированных кадров способных соединить воедино агрономическую и техническую информацию, выдаваемую трактором.

Итого сельскохозяйственная техника будет иметь следующий набор свойств:

1. Автономность: сельскохозяйственная техника будет полностью автономной, оснащенной системами искусственного интеллекта и самоуправления.
2. Система распознавание растений: техника будет оборудована передовыми датчиками и камерами, способными распознавать и классифицировать растения.
3. Оптимизация обработки почвы: благодаря распознаванию растений, сельскохозяйственная техника будет определять оптимальные методы обработки почвы и ухода за культурами.
4. Использование электрической энергии: техника будет работать на электрической энергии, используя продвинутые батареи или альтернативные источники, такие как водородные топливные элементы или солнечные батареи.
5. Модульная конструкция: техника будет иметь модульную конструкцию, позволяющую легко заменять и добавлять инструменты и приспособления для различных задач.
6. Удаленное управление: управление техникой будет осуществляться через приложения на смартфонах или компьютерах, позволяя фермерам контролировать и управлять работой удаленно.
7. Интеграция данных: техника будет собирать и обрабатывать данные, связанные с почвой, погодой и растениями, чтобы предоставить фермерам ценные сведения для принятия решений.
8. Инновационные материалы: использование новых, прочных и легких материалов позволит улучшить ее маневренность и энергоэффективность.
9. Геоспутники и дроны: применение высокоточных геоспутников и автономных дронов позволит непрерывное мониторинговое покрытие полей, обеспечивая точное и оперативное реагирование на изменения условий.

Высокий потенциал роста сельскохозяйственного производства в мире является главным стимулом для развития сельскохозяйственного машиностроения, за счет чего эта отрасль имеет колоссальный бизнес-потенциал.

Рост населения и увеличение потребности в пище ставят перед сельским хозяйством новые вызовы и задачи. Сельхозпроизводители вынуждены повышать производительность, сокращать затраты на производство и обеспечивать безопасность пищевых продуктов. Эти вызовы стимулируют развитие сельскохозяйственного машиностроения и создание новых инновационных идей.

Высокий потенциал роста сельскохозяйственного производства в мире связан с рядом факторов, включая увеличение мирового населения, повышение уровня жизни и увеличение спроса на продукты питания, а также с развитием новых технологий и методов производства.

Согласно отчету Организации Объединенных Наций по пищевой и сельской организации (ФАО), мировое население превысит 9 миллиардов человек к 2050 году, что приведет к увеличению спроса на продукты питания. Это создает потребность в повышении урожайности и производительности сельскохозяйственного производства.

Кроме того, развивающиеся страны имеют значительный потенциал для роста сельскохозяйственного производства, особенно в РФ, Африке и Азии, где многие сельскохозяйственные угодья все еще не используются.

1. Гиперавтономность: сельскохозяйственная техника будет обладать полной автономией, способной выполнять сложные задачи без необходимости прямого участия человека.
2. Нанороботы: миниатюрные нанороботы будут использоваться для точного ухода за растениями, обеспечивая индивидуальную оптимизацию ухода для каждого растения.
3. Генетическая модификация на лету: техника будет иметь способность осуществлять генетическую модификацию растений непосредственно на поле, чтобы создавать более устойчивые и эффективные культуры.
4. Квантовые сенсоры: применение квантовых сенсоров позволит более точно измерять и контролировать параметры почвы, влажности, питания и других факторов, с целью оптимизации урожая.
5. Межсвязанная сеть: сельскохозяйственная техника будет связана в единую сеть, обмениваясь данными и координируя свои действия для оптимального использования ресурсов и синхронизации операций на поле.
6. Геоспутники и дроны: применение высокоточных геоспутников и автономных дронов позволит непрерывное мониторинговое покрытие полей, обеспечивая точное и оперативное реагирование на изменения внешних условий.
7. Индивидуальное управление: сельскохозяйственная техника будет способна индивидуально определять оптимальные режимы работы на этапе подготовки почвы  для каждого растения или участка земли, максимизируя результативность и экономию ресурсов.
8. Гиперпрецизионное земледелие: техника будет способна осуществлять гиперпрецизионное земледелие, предоставляя индивидуальный уход для каждого растения, оптимизируя внесение удобрений и защитных средств в соответствии с их потребностями.
9. Микроклиматические системы: техника будет обладать способностью создавать и поддерживать оптимальные микроклиматические условия вокруг растений, управляя температурой, влажностью и освещением для повышения урожайности и качества продукции.
10. Технологии восстановления почвы: сельскохозяйственная техника будет внедрять инновационные технологии восстановления почвы, направленные на улучшение ее качества, борьбу с эрозией и восстановление плодородия для устойчивого земледелия в долгосрочной перспективе.
11. Микророботы для борьбы с вредителями: развитие микророботов позволит создавать эффективные системы для контроля и борьбы с вредителями, сокращая необходимость применения химических пестицидов и минимизируя негативное воздействие на окружающую среду.
12. Генетическая диагностика растений: сельскохозяйственная техника будет использовать генетическую диагностику для раннего обнаружения болезней, вредителей и недостатков у растений, что позволит быстро принять меры по их лечению и предотвращению распространения.
13. Вертикальное и гидропонное земледелие: развитие вертикального земледелия и гидропоники позволит максимально эффективно использовать пространство и ресурсы, особенно в условиях ограниченного пространства земли.
14. Нейронные интерфейсы: фермеры смогут взаимодействовать со сельскохозяйственной техникой через нейронные интерфейсы, обеспечивая мгновенную связь и более естественное управление.
15. Молекулярная синтез-печать: техника будет оснащена молекулярными синтез-принтерами, позволяющими создавать специализированные удобрения, средства защиты растений и другие материалы непосредственно на месте, с учетом специфических потребностей культур.
16. Гиперскоростная обработка данных: развитие вычислительных технологий позволит сельскохозяйственной технике обрабатывать и анализировать огромные объемы данных в режиме реального времени, обеспечивая точность и эффективность принимаемых решений.
17. Коллективное интеллектуальное решение: техника будет способна обмениваться данными и опытом с другими сельскохозяйственными машинами, формируя коллективный интеллектуальный подход к улучшению сельскохозяйственных процессов.
18. Использование искусственного интеллекта: сельскохозяйственная техника будет использовать продвинутые системы искусственного интеллекта для анализа данных, прогнозирования и принятия решений, совместно с коллективными интеллектуальными решениями оптимизируя процессы ухода за растениями и управления фермерскими операциями.
19. Гидрокультуры в глубоком океане: в условиях ограниченности земли и ресурсов, сельскохозяйственная техника может быть распространена на выращивание гидрокультур в глубоком океане, используя морскую воду, световые системы и контролируемые условия для выращивания пищевых культур.
20. Интеграция с биотехнологией: техника будет сотрудничать с биотехнологами, обеспечивая точную доставку генетически модифицированных организмов и лекарственных препаратов, способствуя прогрессу в области здоровья растений и увеличению урожайности.
21. Квантовые системы энергоснабжения: развитие квантовых технологий позволит сельскохозяйственной технике использовать энергию на квантовом уровне
22. Интеллектуальные роботы-поллинаторы: развитие робототехники и искусственного интеллекта позволит создать интеллектуальных роботов-поллинаторов, которые будут выполнять функцию опыления растений в условиях угрозы уменьшения популяции пчел.
23. Беспилотные транспортные системы: сельскохозяйственная техника будет использовать беспилотные транспортные системы для доставки сельскохозяйственных продуктов с поля на обработку и дальнейшую переработку, обеспечивая эффективную логистику и сокращение времени доставки.