Описывать сущность умного сельского хозяйства стоит с характеристики рынка НТИ «Фуднет». Концепция «дорожной карты» утверждена экспертной комиссией по рассмотрению дорожной карты рынка FoodNet от 27.11.2020 г. Рынок НТИ «Фуднет» иначе называется- еда, помноженная на технологии. Цель НТИ «Фуднет»- сформировать глобально конкурентоспособную российскую «агропищевую индустрию 4.0» – новые производственные, логистические и сбытовые решения, основанные на цифровизации, сетевых рыночных моделях, кастомизации продуктов и услуг, биотехнологиях и ресурсоэффективности, рисунок 6.
Ключевыми сегментами рынка FoodNet являются: альтернативные источники сырья и пищи; умное и высокопродуктивное сельское хозяйство; умные цепи поставок; персонализированное и специализированное питание; биологизированное и органическое сельское хозяйство. Рассмотрим подробнее.
Первый сегмент рынка НТИ «Фуднет». Альтернативные источники сырья и пищи- основные направления: искусственно синтезированные «клеточные» пищевые продукты и ингредиенты; растительные аналоги продукции животного происхождения; новые ингредиенты; кормовые продукты, полученные с применением новых источников сырья или биотехнологий; продукты и ингредиенты из насекомых, членистоногих для питания и кормления, таблица 4(Приложение 1). Примерами этого направления являются: разработка культивируемого мяса, производство растительного молока, производство ферментов, синтез белка из газа метана; производство кормового протеина из природного газа; биотехнологический синтез аминокислот и белков; производство кормового белка с помощью личинок мух; переработка органических отходов в кормовой белок и удобрения и другие.
Второй сегмент рынка НТИ «Фуднет». Умное и высокопродуктивное сельское хозяйство включает в себя следующие направления: устройства и оборудование для автоматизации и роботизации сельско-хозяйственных процессов; ИТ-сервисы по управлению сельхозпроизводством, датчики, сенсоры и интернет вещей в сельском хозяйстве; продукты и устройства для сити-фермерства; агробиотехнологии для земледелия, животноводства и аквакультуры; конструкты синтетических удобрений и СЗР, таблица 5(Приложение 1).
Умное сельское хозяйство -это целая система программно-аппаратных решений, которые вместе позволяют автоматизировать отрасль. Другими словами, после внедрения этой системы будут повышены KPI (ключевые показатели эффективности) отрасли, качество и количество продукции увеличится, а все процессы производства станут максимально выгодными в фи-нансовом плане. Умное сельское хозяйство включает в себя: точное земледелие, беспилотники в сельском хозяйстве, мониторинг крупного рогатого скота, умные теплицы, искусственный интеллект, BigData, вертикальное земледелие, цифровые двойники и другое. Рассмотрим кратко.
1)Точное земледелие. Точное земледелие в сельском хозяйстве нужно рассматривать, как систему, делающую практику работы с землей максимально контролируемой и высокоточной. А особенно, если речь идет о выращивании сельскохозяйственных культур и скота. В этих двух направлениях точное земледелие в сельском хозяйстве – ключевая составляющая интернета вещей и всех его разнообразных решений: различных датчиков; систем контроля и управления; роботизированной техники; автономного транспорта; автоматического оборудования; и т.д. Более того, уже сегодня подобные системы точного земледелия применяются многочисленными сельскохозяйственными предприятиями по всему миру. Среди таких программно-аппаратных решений IoT в сельхозотрасли используются датчики контроля влажности грунта, системы автополива с автоматической регуляцией интенсивности и скорости подачи воды и т.п. Вот в чем суть точного земледелия.
Такие устройства интернета вещей в сельском хозяйстве повышают рентабельность пахотных земель, позволяют получать более высокую урожайность, помогают экономить на расходе воды. А датчики уровня влажности грунта способствуют высокой агрономической поддержке в сезон и позволяют оптимизировать расходы ресурсов. Это главные преимущества и особенности точного земледелия с применением подобных высокотехнологичных решений.
2)Беспилотники в сельском хозяйстве. IoT в сельском хозяйстве подразумевает использование дронов – беспилотных летательных аппаратов, которые позволяют сделать более эффективными самые разнообразные ответвления отрасли. К примеру, с их помощью можно оценить состояние высажен-ных культур на поле большой площади, а также применять для: орошения; мониторинга; ирригации; взятия образцов грунта; посадки растений; и прочего. Главный плюс использования дронов в рамках внедрения IoT в сельское хозяйство заключается в их широких возможностях, а именно: визуализация состояния растений на полях, контроль их состояния; быстрое и точное вы-полнение картографирования; измерение высоты посаженных сельскохозяйственных культур; высокий потенциал в плане повышения урожайности полей; измерение уровня хлорофилла и азота в пшенице; составление карт дренажей; автоматическое определение и подсчет сорняков; и т.д.
Дроны можно использовать параллельно с грамотным планированием и согласно тщательно продуманной стратегии сбора и обработки данных. Причем все эти действия могут выполняться в режиме реального времени. Поэтому беспилотники в IoT в сельском хозяйстве – широкий шаг в сторону масштабной модернизации всей сельскохозяйственной сферы. Информация, которую могут собирать и передавать беспилотники, позволяет понять, насколько здоровы выращиваемые растения, прогнозировать урожайность, даже подсчитывать число растений в поле. И все это значительно повышает эффективность точного земледелия, ведь полученные данные передаются в режиме реального времени с минимальным человеческим вмешательством. Беспилотник способен собирать тепловые, мультиспектральные и визуальные данные прямо в процессе полета над полем и сам приземляется в месте, с которого взлетел.
3)Мониторинг крупного рогатого скота. Для мониторинга скота фермеры также могут использовать различные решения интернета вещей для получения информации о месторасположении и состоянии здоровья своих животных. Эти данные помогут предупреждать вспышки заболеваний (изолируя больных животных от здоровых) и выявлять, а затем лечить недуги скота на ранних стадиях. Такое решение поможет свести к минимуму смертность среди животных и снизить трудозатраты на определении места, где находится скот.
4)Умные теплицы. С помощью умных теплиц можно значительно повысить урожайность определенных сортов фруктов, овощей и прочих куль-тур. Но классические теплицы позволяют контролировать состояние растений исключительно с помощью ручных механизмов. А система «умная теплица» позволяет минимизировать любое ручное вмешательство в процесс развития растений и помогает организовать интеллектуальный автоматический контроль климата и других важных параметров. Управление умной теплицей сводится к одноразовой настройке и систематическом контроле состояния растений. Используемые датчики в таком IoT-решении позволят получать информацию о: температуре окружающей среды; уровне освещенности; влажности воздуха; атмосферном давлении; и т.д. Более того, на базе этой технологии можно организовать расширенное управление умной теплицей: включать или выключать свет, открывать или закрывать окна, управлять температурой и влажностью, удаленно работать с вентиляцией и т.п. И все эти действия можно выполнять посредством беспроводной передачи данных через Wi-Fi, 3, 4 или 5G.
5) Искусственный интеллект. Благодаря искусственному интеллекту (ИИ), в агропромышленном комплексе появились так называемые «умные фермы». Техника «научилась» оценивать состояние сельхозживотных и растений, прогнозировать урожай, предупреждать об изменениях климата. С помощью ИИ фермеры в онлайн-режиме контролируют производственные процессы и превентивно решают проблемы. Датчики для крупного рогатого скота собирают данные о питьевом режиме и рационе. Животные глотают безвредные датчики, которые позволяют следить за их здоровьем и активностью. Программное обеспечение на базе ИИ в растениеводстве организует автономное управление сельхозтехникой и оптимизирует выращивание растений.
6)BigData. Инновационная технология Big Data (большие данные) представляет собой данные огромных объемов, которые применяются для принятия решений, статистики и прогнозов. Сведения обрабатываются автоматически. Так предприниматели получают аналитическую информацию, и с ее помощью улучшают работу производства. Big Data может использоваться в сельском хозяйстве для увеличения объемов урожая, повышения продуктивности животных. Производители, например, получают данные о факторах, влияющих на надой молока у коров и урожайность зерновых.
7)Геоинформационные системы (ГИС). Географические информационные системы, сокращенно – ГИС, позволяют мониторить сельхозугодья для оценки факторов урожайности. Такие функции выполняют GPS-навигаторы, сенсоры высадки семян, технологии гидрологического модулирования и т.д. С помощью ГИС аграрии измеряют параметры посевов, уровень белка в сельхозкультурах, в том числе, кормовых. Регулируется содержание влаги, углеводов в зерне, влажность почвы и рассчитывается объем удобрений.
8)Биоинженерия. Методы биотехнологии нужны для генетического улучшения сельхозживотных, растений, в том числе, выведения сортов. Биоинженерия выполняет несколько функций в сельском хозяйстве: селекция растений с устойчивостью к изменениям климата и вредителям; искусственное осеменение; получение силосованных кормов; утилизация отходов животноводства и растениеводства; создание трансгенных растений; получение удобрений с полезными бактериями. Используя биотехнологии, ученые разрабатывают биосредства для борьбы с сорными растениями, защиты сельхозкультур от грызунов и фитопатогенных грибов-паразитов.
9)Вертикальное земледелие. На вертикальных фермах сельскохозяйственные растения выращивают в искусственных условиях. Растения содержатся в вертикальных конструкциях в помещениях. Выращивание роботизировано: приборы контролируют температуру, влажность, свет, состояние почвы, внесение удобрений и полив. Вертикальное земледелие увеличивает урожайность культур, позволяет выращивать растения независимо от климата.
10)Цифровые двойники. Технология создания «цифровых двойников» на данный момент только развивается в российском АПК. Цифровые двойники выполняют математическое моделирование процессов производства, выполняют расчеты, проверяют гипотезы и делают прогнозы. Технология позволяет собирать и обрабатывать данные всех цифровых систем на предприятии, мониторить процессы в режиме реального времени.
Итак, выше кратко были описаны основные направления умного сельского- хозяйства. Учёные считают, что в будущем машины и роботы смогут полностью заменить ручной труд человека в сельском хозяйстве. Уже сейчас технологии, в том числе основанные на интернете вещей, помогают автоматизировать и контролировать процессы на фермах, ускоряют обработку ин-формации и решают специфические проблемы производств. Умное сельское хозяйство по –разному применятся в зарубежных странах: Израиль заставил плодоносить пустыню, в стране широко используются системы капельного орошения со специальными датчиками, которые собирают данные о состоянии почвы на земельных участках. Япония запустила коров в облака, с помощью интернета вещей фермеры следят за физическим состоянием и настроением коров. На животное надевается специальный браслет, который считает шаги в течение дня. Данные об активности стада отправляются в облако, анализируются и передаются на смартфон или компьютер фермера. Норвегия заводит медкарту на каждого лосося, для выявления заражённых паразитом лососей каждая особь сканируется с помощью датчиков и 3D-камер. В Великобритании роботы вырастили первый урожай (Приложение 2).
Третий сегмент рынка НТИ «Фуднет». Умные цепи поставок включают в себя следующие направления: онлайн-сервисы и профессиональные маркетплейсы в АПК, решения и сопутствующие сервисы для автоматизации и роботизации внутренних процессов в ритейле и HoReCa; умная и функциональная упаковка и другое, таблица 6(Приложение 1). Примерами умных цепей поставок являются: производство экоупаковки; разработка биоразлагаемого пластика; производство перерабатываемой «sustainable» упаковки; онлайн-сервисы доставки товаров; экосистемы, включающие маркетплейсы; цифровизация процессов сервисного обслуживания; автоматизация логистики и складских операций с помощью приложения; ИИ решение по прогнозированию спроса; цифровые агрорешения на основе Big Data и другое.
Сегмент 4. Персонализированное и специализированное питание включает в себя следующие направления: продукты для специализированного и функционального питания; цифровые решения для персонализированного питания; продукты для персонализированного питания; домашнее оборудование для производства персонализированного питания; система персонализации питания на основе анализов крови с возможностью покупки и доставки продуктов; ДНК-тесты и персональные рекомендации; производство специализированных смесей и продуктов клинического питания таблица 7 (Приложение 1).
Сегмент 5. Биологизированное и органическое сельское хозяйство включает в себя следующие направления: органическое сырье и органическая продукция первичной и глубокой переработки; новые продукты воспроизводства и переработки высокоценного сырья дикоросов; органическое семеноводство; материалы и продукты для терраформирования и регенерации почв; производство и переработка зерновых, бобовых, масличных культур; производство органических продуктов; производство комплексного органического удобрения; инновационные биопрепараты для сельского хозяйства, таблица 8(Приложение 1). Итак, выше были рассмотрены основные направления рынка НТИ «Фуднет».
Объем мирового рынка «Фуднет» оценивается примерно в 3,5 трлн. долл. США к 2035 году, где Россия сможет претендовать на 5,0–15,0%. Умное, технологичное и высокопродуктивное сельское хозяйство, персонализированное питание, органические продукты, биотехнологии, умные цепи поставок, роботизация – это основные тренды качественного развития современного мирового рынка продуктов. Задача «Фуднет» – создать в России экосистему для рынка продовольствия и персонализированного питания, обеспеченного интеллектуализацией, автоматизацией и роботизацией технологических процессов на всем протяжении жизненного цикла продуктов. В связи с тем, что объектом исследования является предприятие, специализирующееся на производстве молока и молочных продуктов, целесообразно дать оценку текущего состояния развития молочной отрасли в России, для этого перейдем к следующему параграфу выпускной квалификационной работы.
