Rolnictwo w koncepcji 4.0 – przyszłość czy już teraźniejszość 

Postęp technologiczny, jaki od zarania cywilizacji towarzyszy ludzkości, powoduje zmiany w wielu branżach. Cykliczne fazy rozwoju zapoczątkowane różnymi wynalazkami przechodzą branża przemysłowa oraz rolnictwo. Zarówno w przypadku przemysłu, jak i rolnictwa mówi się o czwartej rewolucji technologicznej, oznaczonej symbolem 4.0. Czym wyróżnia się rolnictwo czwartej ery, piszemy w poniższym artykule.

Zmiany technologiczne w rolnictwie postępują równolegle z przemianami obejmującymi branżę przemysłową. Szereg rozwiązań technicznych i technologicznych, jakie znalazły zastosowanie w przemyśle, jest adaptowanych również w rolnictwie. 

Przełomowym wynalazkiem, jaki zrewolucjonizował produkcję przemysłową, i w dalszej kolejności rolnictwo, była maszyna o napędzie parowym. Wynalazek ten zapoczątkował zmiany technologiczne określone mianem Rewolucji 1.0. Kolejny etap przemian najpierw w przemyśle (Przemysł 2.0), potem w rolnictwie stworzył podwaliny zastosowania energii elektrycznej oraz pojazdów z silnikami spalinowymi. Pierwsze samochody oraz ciągniki rolnicze uruchomiły proces mechanizacji produkcji rolniczej. Jednakże wielu specjalistów za początek Rolnictwa 2.0 uważa wprowadzenie do produkcji rolnej nawozów mineralnych i pestycydów.

Era rolnictwa 3.0

Trzecią rewolucję w przemyśle (Przemysł 3.0) zainicjowało pojawienie się układów elektronicznych, które zintegrowane z układami mechanicznymi pozwoliły stworzyć rozwiązania mechatroniczne. Skonstruowanie komputerów, układów automatyki oraz robotów przemysłowych znacznie zmieniło przemysł, w tym również przemysł spożywczy. Komputery (szczególnie pokładowe) oraz układy elektroniczne znalazły zastosowanie w konstrukcjach ciągników i maszyn rolniczych, zwiększając ich funkcjonalność, wydajność oraz komfort pracy operatorów. Podobnie jak w przemyśle, komputery stacjonarne, a potem laptopy oraz systemy informatyczne, stały się przydatnym narzędziem do gromadzenia i przetwarzania danych oraz podejmowania decyzji produkcyjnych i biznesowych.

Wykorzystanie GPS

Początek ery Rolnictwo 3.0 wiąże się z wykorzystaniem technik satelitarnych (w tym nawigacji GPS) w produkcji polowej. Możliwość dokładnej lokalizacji ciągników i maszyn na polu dała początek rozwiązaniom umożliwiającym jazdę automatyczną po określonej trajektorii z dużą dokładnością, co pozwala wykorzystać pełną szerokość roboczą maszyn, jak i unikać omijaków i nakładek. Systemy GPS zapewniły mapowanie danych i tworzenie map plonów oraz zasobności gleby w składniki pokarmowe. Możliwość mapowania pól zmieniło też podejście do pola, które przestało być traktowane jako obszar o jednorodnej strukturze. Obecnie jest dzielone na strefy o zróżnicowanej produktywności zależnej od wielu czynników, w tym właściwości gleby. Dzięki nawigacji możliwe okazało się wdrożenie technologii zmiennego dawkowania nawozów i nasion dopasowanych do określonych stref pola.

Rewolucja rolnictwa 4.0

Czwarta rewolucja oznaczona symbolem 4.0 to przede wszystkim zbieranie i gromadzenie znacznych zasobów danych oraz ich analiza w celu monitorowania i sterowania procesami produkcyjnymi oraz dostarczenia informacji na potrzeby podejmowania decyzji produkcyjnych i biznesowych. W koncepcji rewolucji 4.0 ma miejsce szeroka integracja ze sobą różnych maszyn, urządzeń i technologii z systemami informatycznymi. Rozwiązania te są ze sobą połączone i komunikują się poprzez Internet zwany Internetem Rzeczy (z ang. Internet of Things – IoT). W tej koncepcji rolnik nie tylko z poziomu komputera, ale także smartfonu lub tabletu również poza gospodarstwem może się łączyć z oprogramowaniem do zarządzania gospodarstwem. Może przeglądać i wpisywać dane, jak również mieć wgląd do informacji podawanych przez stacje pogodowe, czujników pomiarowych umieszczonych na maszynach, w polu, szklarniach, budynkach inwentarskich czy na zwierzętach. Z wykorzystaniem Internetu (IoT) rolnicy mogą sprawdzać prognozę pogody, a także monitorować realizację zabiegów agrotechnicznych, nakładów pracy i kosztów produkcji. Z poziomu smartfonu (czy tabletu) rolnik nawet poza gospodarstwem może sterować procesami produkcyjnymi, np. zdalnie uruchomić deszczownię.

W koncepcji Rolnictwo 4.0 zastosowanie znajdą roboty przemysłowe i współpracujące oraz autonomiczne roboty mobilne zastępujące pracę maszyn obsługiwanych przez ludzi. Do obsługi autonomicznych maszyn wykorzystane będą techniki satelitarne oraz sztuczna inteligencja.

Czwarta era w zarządzaniu gospodarstwem 

W rolnictwie czwartej ery technologicznej zastosowanie znajdują rozwiązania adaptowane z przemysłu. Do jednych z nich należą systemy informatyczne zawierające algorytmy do obróbki i analizy danych. Są one składową programów komputerowych, które są wykorzystywane do zarządzania różnymi działami w przedsiębiorstwie. Już obecnie dostępne są programy do zarządzania gospodarstwem, do których rolnik ma dostęp również z poziomu smartfonu lub tabletu. Rolnicze programy, podobnie jak przemysłowe, coraz częściej są umieszczane w chmurach obliczeniowych (serwerach umożliwiających gromadzenie dużych zasobów danych), dzięki czemu rolnicy mają do nich dostęp również poza gospodarstwem.

Technologią, która znalazła zastosowanie w przemyśle do monitorowania przebiegu procesów produkcyjnych i identyfikowania obiektów, jest RFID, czyli tzw. chipy. Za pomocą tagów RFID można oznaczać zwierzęta i je identyfikować oraz kontrolować ich przemieszczanie się. Chipy mogą być wykorzystywane także do oznakowania pojemników, do których będą zbierane i zasypywane owoce lub warzywa. W ten sposób można ustalać, skąd pochodzą dane produkty i kto je zbierał.

Sztuczna inteligencja w branży rolnej

Coraz powszechniejsza w wielu branżach, także w rolnictwie, jest sztuczna inteligencja (SI). Algorytmy sztucznej inteligencji umożliwiają analizę dużego zasobu danych, jakie docierają z czujników i innych źródeł, oraz mogą podejmować decyzje. Inne zastosowanie algorytmów SI to analiza obrazu. Sztuczna inteligencja wspomaga sortowanie owoców i staje się wyposażeniem sortowników, jak również rozpoznaje chwasty (systemy montowane w opryskiwaczach). 

Przyszłościowymi technologiami, które już znajdują zastosowanie w przemyśle, a z pewnością trafią też do rolnictwa, jest Wirtualna Rzeczywistość (VR – Virtual Reality) i Rzeczywistość Rozszerzona (AR – Augmented Reality). Technologie te wpisują się w koncepcję Rolnictwa 4.0., znacznie je rewolucjonizując. 

Tekst: dr inż. Jacek Skudlarski, SGGW w Warszawie

Zdjęcia: firmowe