Инновации в сельском хозяйстве: обзор рынка, стартапы

Типы сельскохозяйственной техники и оборудования

Итак, используемая сегодня передовая техника и сопутствующее технологическое оборудование для производства сельскохозяйственных работ подразделяются на три типа, каждый тип включает в себя перечень работ и технологических процессов для своего вида сельскохозяйственной техники. Современная сельхозтехника подразделяется на 3 вида, а именно:

1. Спецтехника и трактора для подготовки почвы перед посевом, предпосевной обработки и непосредственно посевнойработы (вспашка, боронирование, посадка, посев и прочее). Перевозка грузов. Применяется такое оборудование, как оборотные плуги, бороны, глубокорыхлители почвенного покрова, посадочные агрегаты и пневматические сеялки.
2. Специализированная техника и агрегаты для своевременного ухода за посевамии посадками – это окучники, разбрасыватели удобрений, поливочные системы, прореживатели, системы для междурядной обработки и подрезки. Перевозка грузов и тракторная техника для привода в действие стационарных агрегатов и технических систем.
3. Техника для уборки урожая, посева, заготовки кормов, как правило, это разнообразные комбайны, косилки и техника для перевозки грузов.

Естественно к вышеперечисленным типам относятся разнообразные вспомогательные машины, которая в свою очередь отвечают за водоснабжение полей, погрузчики и разгрузчики, техника для послеуборочной обработки и подготовки различных благородных культур и сырья, техника для приведения к нормам дорог и федеральных трасс после прохождения тракторной техники и прочее (удаление грязи).

Современный агропромышленный холдинг включает в себя все типы сельскохозяйственной техники и оборудования — это позволяет с наименьшими издержками выполнить поставленные задачи в установленные сроки и добиться наилучших результатов за счет применения инновационных технологий.

Как оцифровать сельское хозяйство

По итогам 2019 года в России было собрано 120 млн тонн зерна, в том числе 75 млн тонн пшеницы, следует из данных Минсельхоза. Но производство может быть больше: по оценкам аналитического центра Минсельхоза и McKinsey, в растениеводстве на различных этапах работы теряется около 40% урожая.

Сегодня для аграриев остро стоит вопрос: как собирать с одного гектара больше урожая и тратить на это меньше ресурсов как человеческих, так и материальных? Повышения урожайности и эффективности производства требует масштабная задача по увеличению агроэкспорта: согласно указу президента, к 2024 году экспорт АПК должен вырасти почти в 2 раза, до 45 млрд долларов.

В сельском хозяйстве очень высока цена ошибки — она несёт риск потери всего урожая, отметил директор по работе с портфельными компаниями Фонда развития интернет-инициатив (ФРИИ) Сергей Негодяев. За сезон аграрию нужно принять не один десяток правильных ключевых решений. Но решения чаще всего принимаются на основании неточных данных и без понимания причинно-следственных связей: никто достоверно не знает, что происходит в поле с растениями и ходом работ.

Чтобы повысить качество этих решений, увеличить урожайность и сократить издержки, аграриям нужны инструменты цифровизации. Внедрение технологий для роста АПК уже стало задачей разработанного Минсельхозом проекта «Цифровое сельское хозяйство». Проект рассчитан на 2019—2024 годы и включает несколько направлений. Во-первых, должна заработать национальная платформа «Цифровое сельское хозяйство»: в неё войдут данные о ресурсах сельского хозяйства (например, о землях сельхозназначения, скоте и сельхозтехнике), и с её помощью государство сможет управлять отраслью на основе планирования и прогнозирования рисков. Внедрение модуля «Агрорешения» на втором этапе повысит производительность труда и сократит затраты сельхозпредприятий на топливо, удобрения и электроэнергию как минимум на 20%. Третий этап — решение проблемы дефицита кадров. К 2024 году, согласно проекту, 50% специалистов сельхозпредприятий должны пройти переподготовку и научиться работать с цифровыми продуктами и технологиями.

Действительно, мы видим, что наши клиенты стали активно использовать инновации в отрасли. Есть тенденция на IoT (интернет вещей), цель — сбор датчиками максимального объёма информации для последующего анализа. Новые технологии используют не только крупнейшие агрохолдинги, мы видим тенденцию их активного применения компаниями среднего звена. Банк, осознавая эти тренды, уже начал анализ отрасли на предмет формирования продуктового заказа в целях развития нашей экосистемы. Мы понимаем, что именно востребовано рынком, и готовим нашим клиентам решения под ключ.

Как «цифра» проникает в сельское хозяйство

Сейчас уровень цифровизации российского АПК низкий, считает директор департамента налогообложения и права консалтинговой компании Deloitte в СНГ Юлия Синицына. Пока страны-лидеры рынка, такие как США, Австралия, Япония, активно внедряют в АПК цифровые технологии, роботизируют производство и совершенствуют использование больших данных, российские сельхозкомпании считают приоритетом ввод новых мощностей, сокращение расходов и увеличение производства. Оставаться конкурентоспособным российскому АПК помогает не эффективное производство, а господдержка: по данным Deloitte, за последние 4 года до 75% прибыли агрокомпаний было сформировано за счёт полученных от государства субсидий. Прибыль росла также благодаря запретам на ввоз импортных продуктов.

«По внедрению технологий в сельском хозяйстве Россия в 3 раза отстаёт от Германии и Франции и в 4 — от США», — рассказала Альфия Каюмова, вице-президент по корпоративному развитию и инвестициям российского разработчика беспилотников Cognitive Technologies. По её оценкам, цифровые технологии сегодня внедрены не более чем в 5% российских хозяйств. К цифровизации присматриваются агрохолдинги, входящие в топ-30 крупнейших хозяйств. Они пытаются понять, какой экономический эффект даст точное земледелие и оцифровка всех этапов, начиная с пахоты и заканчивая уборкой урожая. Но даже у крупных агрохолдингов, чей земельный банк превышает 300 000 гектаров, цифровые технологии внедрены только в отдельных хозяйствах.

Какие технологии внедряют агрохолдинги

«Основные усилия аграриев в области цифровизации направлены на внедрение методов точного земледелия, то есть на работу с урожайностью и качеством», — отметил директор технологической практики в риск-консалтинге KPMG в России и СНГ Сергей Вихарев. В сегменте растениеводства цифровизацией охвачено максимум 10% посевных площадей, по словам Негодяева из ФРИИ, среди наиболее распространённых решений — спутниковые технологии ГЛОНАСС. Около 5% обрабатываемых в России полей обслуживается системой «Агросигнал», она позволяет строить планы на весь производственный цикл и управлять работами в поле с экрана компьютера или мобильного телефона.

Один из крупнейших российских агрохолдингов «Черкизово» применяет в своих хозяйствах системы спутникового слежения. Они дают метеосводки, позволяют контролировать состояние посевов и отслеживать весь агроцикл, рассказал директор по информационным технологиям компании Владислав Беляев. Беспилотные технологии агрохолдинги массово пока не внедряют. Во-первых, применение беспилотников ещё не регулируется законодательно. А во-вторых, по словам Беляева, дроны, по сравнению со спутниками, менее эффективны, так как имеют ограничения в использовании, связанные с продолжительностью полёта, временем суток и погодными условиями, и для оценки состояния полей в крупных агрохолдингах с помощью беспилотников требуется слишком много времени. «Мы подсчитали, что дронам понадобится около месяца, чтобы облететь наши поля площадью 300 000 гектаров», — сказал Беляев. По его оценкам, внедрение технологии спутникового мониторинга полей может стоить среднему хозяйству около 1 млн рублей в год.

Какой эффект даёт цифровизация

Массовое внедрение точного земледелия может снизить себестоимость производства в АПК на 10%, оценил Вихарев из KPMG. Внедрение цифровых технологий в целом по отрасли — в мониторинге земель, производстве сельхозпродукции, её хранении, переработке и реализации, в том числе на экспорт, — по его же оценке, может снизить себестоимость на 20—40%.

Повышение уровня цифровизации позволит нивелировать элементарные риски, снизить вероятность ошибок, издержки и потери производства, а также повысить урожайность, считает гендиректор разработчика цифровых сервисов и программного обеспечения для АПК Digital Agro Николай Бобров. На первом этапе это оцифровка контуров полей и учёт севооборота в предыдущие годы в электронной форме. Следующий шаг — автоматизация сельскохозяйственной техники. Благодаря установленным на технику датчикам производитель сможет следить за полевыми работами в реальном времени, формировать задания механизаторам и технике в онлайн-режиме. По оценкам Боброва, такая автоматизация позволяет снизить себестоимость производства на 20% и помогает увеличить урожайность. Несоблюдение агрономических сроков и качества технологических операций, простои, хищение топлива и продукции — это только малая часть проблем, которые можно решить на этом уровне цифровизации.

«На следующем этапе стоит задуматься о внедрении современных агротехнологий. Дистанционное зондирование земли, цифровые двойники полей, технологии точного земледелия и искусственный интеллект позволяют увеличивать рентабельность производства в 2-3 раза и уже находят своего потребителя», — резюмировал Бобров.

Скотоводство

Вопрос повышения эффективности в отрасли скотоводства изучается на государственном уровне.

Ведь обеспечить население мясом и молоком — задача ответственных лиц. В этой сфере зарубежные коллеги уже приобрели опыт и достигли успеха, чем с удовольствием готовы поделиться. Лучшие практики в скотоводстве:

1. Переход на продуктивные породы. Такой подход сам по себе, естественным образом, позволит увеличить количественную результативность.
2. Улучшение содержания животных, вместе с этим решится вопрос лечения и лекарственных затрат.
3. Оборудование для содержания и ухода. С применением новых технологий создаются качественные условия содержания.

Скотоводство делят на мясное и молочное. Мясное — отрасль, специализирующаяся на разведении скота на мясо, молочное — на производстве молока.

Скотоводство и процесс, связанный с ним — сложная система. Поэтому развитие инновационных процессов в этой сфере имеет перспективы. Животноводство делят на такие составляющие:

• Подбор персонала. С персоналом чаще всего появляются трудности в этой сфере, поскольку сельскохозяйственное образование специфическое по современным меркам;
• Селекция пород — должна присутствовать в каждом производственном хозяйстве, нацеленном на результат и достижение успеха. Селекция позволит максимально точно вывести породу по заданным требованиям и свойствам (отсутствие генетической предрасположенности к определенным болезням, мясные и молочные качества, скорость роста и созревания);
• Содержание и уход — снова говорим о финансах, навыках и знаниях персонала;
• Автоматизация процесса — сопровождает каждый этап, от планирования, ведения документации до высокотехнологичных приборов;
• Сбор и обработка продукции — важнейший этап процесса;
• Подведение итогов работы — выявление ошибок и определение результативности внедренных инноваций.

Инновационный подход к кормлению

Каждый хозяин, менеджер, или просто ответственный за результат, вправе принимать решение о форме и виде кормления. Однако, в свете последних мировых исследований наиболее качественным является кормление сбалансированными кормосмесями. Ранее предпочтение отдавалось естественному кормлению скота.

Подход к кормлению и кормам изменил направление и принципы, приобрел научно-исследовательский характер. Это стало возможным благодаря развитию технологий и внедрению инновационной техники в скотоводстве.

Важнейшие моменты в кормлении скота:

1. Сбалансированное питание. Современные технологии позволяют создавать заготовки и смеси в прочной
   компактной упаковке.
2. Хранение корма. Созданы универсальные хранилища кормов, или как принято называть — базы, обслуживающие несколько ферм одновременно. Такие базы оснащены всеми необходимыми приборами для качественного хранения кормов.
3. Погрузка кормов и кормление. Созданы автоматические погрузчики, которые загружают корм, распаковывают его и выгружают в нужном месте.
4. Состав корма для каждой группы животных отличается. Разделяют их по полу, возрасту, конечной цели
   содержания. Каждая из групп нуждается в определенном составе корма.
5. Лабораторные исследования еды и молока позволяют определить сбалансированность их состава.
   Применение комплекса технологичных методов в сфере кормления дают ожидаемо успешный результат.

Затраты на применяемую технику окупаются сравнительно быстро, а эффект от современных технологий ощутимо упростит процесс.

Усовершенствованный процесс доения

Молоко — конечная цель молочного скотоводства. Поэтому доению уделено столько внимания. Давно прошли времена ручного доения коров, начинает забываться и метод доения — молокопровод. Последнее слово техники в доении — доильные залы.

Главное преимущество такого инновационного процесса — сокращение рабочей силы. Возможности таких доильных залов просто поражают:

• Сохранение информации по каждому животному (ежедневные, еженедельный, ежемесячный и т.д. надой);
• Анализ качества молока;
• Оперативное кормовое вмешательство в случае недостатка в чем либо из элементов питания;
• Диагностика и профилактика заболеваний животных;
• Автоматическая очистка и соблюдение санитарно-гигиенических норм.

Первичная обработка молока

Новые технологии в животноводстве коснулись не только содержания крупного рогатого скота, но и методов передачи готовой продукции. Раньше молоко сразу после сбора поставлялось на молокозаводы, где проходило дальнейшую многоэтапную обработку.

Сейчас первый этап подготовки производится непосредственно после выхода продукции из доильного зала. Сразу после прохождения механических фильтров сырьё охлаждается при помощи современных охладительных установок до температуры, при которой развитие всех микроорганизмов приостанавливается (4°С).

Это делает возможным получение качественного и безопасного сырья, отвечающего всем санитарно-гигиеническим нормам. К тому же, снижается вероятность потери качества уже во время транспортировки к месту дальнейшей обработки.

Новые молочные породы

Для животноводства активно выводятся новые породы, применяя весь передовой опыт, накопленный учёными. Генетики не прекращают разрабатывать новые молочные и мясомолочные породы, которые опережают своих предшественников по всем показателям.

Технологии генной инженерии позволили провести эксперименты с контролируемым развитием мастита вымени без болезненных ощущений и ухудшения здоровья коровы. После разрастания железистой ткани процесс прекращается, но выработка молока остаётся на прежнем уровне.

Есть в этом и свои недостатки: если корове с повышенным уровнем удоя не предоставить усиленное питание, то молоко ухудшит свои показатели более чем в 2 раза, а животное в скором времени может получить истощение всего организма. Но учёные считают, что именно за такой разработкой – будущее. Пока что активными противниками подобных инноваций выступают многие организации, отстаивающие права животных.

Некоторые биологи шагнули ещё дальше и ведут работу над исследованиями возможности использования железистой ткани invitro – вне организма животного. Это вывело бы молочную промышленность на совершенно новый уровень, фигурировавший ранее только в фантастической литературе.

Ультрафиолет для заготовки кормов

Ещё одна инновация в изготовлении силосных смесей позволила отказаться от консервантов, которые раньше использовались при закладке корма на хранение. Известно, что эти химические вещества вызывали ухудшение не только в состоянии самих коров, но и чаще приводили к уродствам потомства. Кроме того, консерванты влияли на характеристики молока, снижая его жирность и ухудшая электропроводимость.

Новая технология предусматривает в плёнке мешков для хранения силоса специальный ультрафиолетовый стабилизатор. Таким методом удаётся достичь сразу несколько позитивных моментов:

• сдерживать развитие патогенной микрофлоры;
• увеличить срок хранения качественного силоса до двух лет;
• повысить уровень поедаемости силоса, что улучшает качество молока.

Потери общего объёма при таком хранении составляют всего 2-3% против стандартных 28-31%.

Потенциальные выгоды и добавленная стоимость

Эксперты в области агробизнеса описали основные преимущества, которые дает технология точного земледелия. К ним относятся:

— эффективность использования химикатов, удобрений, воды, топливо и других ресурсов;

— улучшение количества и качества продукции;

— более высокая урожайность на тех же площадях;

— снижение негативного воздействия на окружающую среду;

— снижение рисков.

Эти преимущества представляют собой огромную ценность. В упомянутом отчете Goldman Sachs рассчитана добавленная стоимость в долларах на основе каждой отдельной технологии точного земледелия:

— высокотехнологичные удобрения — 65 млрд долларов США (совокупный рынок) с добавленной стоимостью 200 млрд долларов на основе увеличения доходности на 18%;

— система точного высева — 45 млрд долларов США с добавленной стоимостью в 145 млрд долларов США при увеличении урожайности на 13%;

— сокращение уплотнения почв с помощью небольших тракторов — 45 млрд долларов США с добавленной стоимостью 145 млрд долларов США при увеличении урожайности на 13%;

— дифференцированное внесение удобрений — 35 млрд долларов США с добавленной стоимостью 115 млрд долларов США на основе увеличения урожайности на 10%;

— полевой мониторинг, управление данными — 35 млрд долларов США с потенциальной добавленной стоимостью в 125 млрд долларов США;

— внесение средств защиты — 15 млрд долларов США с добавленной стоимостью в 50 млрд долларов США при увеличении урожайности на 4%.

Основные направления цифровые технологий в земледелии

Цифровые технологии для растениеводства развиваются сразу в нескольких направлениях. Динамика развития по отдельным направлениям заметно отличается. Тем не менее, ежегодный прирост отмечается по всем возможным направлениям цифровизации агробизнеса. Наиболее востребованными цифровыми технологиями на сегодняшний день являются:

— Мониторинг состояния сельскохозяйственных культур, определение индекса растительной массы (NDVI). Используются изображения, полученные с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и спутников.

— Предварительная оценка урожая. Фермер выходит на свое поле с планшетом и собирает основные данные об урожае. При помощи компьютерных программ осуществляется анализ и формируется объективное представление о состоянии выращиваемой культуры.

— Мониторинг и прогнозирование урожайности. Сбор данных со спутниковых снимков, с датчиков, установленных на фермерском оборудовании. Оценка состояния урожая зерна, уровень влажности и других показателей.          

— Выявление болезней, обнаружение вредителей или сорняков.

— Постоянный мониторинг почвы — текстура, насыщенность органическими элементами, уровень осолоненности и степень питательности почвы.

— Программные платформы для управления фермой. Эти платформы интегрируются с различными аппаратными устройствами, которые используются в точном сельском хозяйстве. Данные с этих устройств объединяются на центральной консоли, где их удобно обрабатывать и анализировать.

— Платформы данных («Field View», «Farmers Business Network» и другие). Возможность для фермера получить индивидуальную централизованную платформу, на которой данные из множества источников информации собираются вместе, чтобы сформировать обобщенную картину состояния отрасли.

Цифровые технологии в растениеводстве

Цифровые технологии в растениеводстве получили развитие по нескольким основным направлениям. Темпы роста по различным направлениям существенно различны, но, при этом, каждый год можно отметить развитие цифровых технологий во всех этих направлениях. Самыми распространёнными из них на сегодня можно считать:

1. Выполнение мониторинга состояний сельхозкультур, расчёт индексных показателей растительной массы. Для этих целей применяются снимки, сделанные беспилотниками, а также снимки со спутников.
2. Оценочный расчёт будущего урожая. При помощи планшета можно собрать на конкретном поле главные показатели урожайности. Затем специальное программное обеспечение выполняет расчёты и формирует точные данные о текущем положении дел с посаженной культурой.
3. Выполнение мониторинга и прогноз будущих урожаев. Накопление информационных данных по снимкам со спутников, со специальных датчиков, которые установлены на технологических устройствах фермеров. Оценивается положение с урожаем зерновых, уровнем влажности, другим характеристикам.
4. Обнаружение болезнетворных проявлений, растений-сорняков, насекомых-вредителей.
5. Непрерывные мониторинговые исследования почвенных изменений, таких как уровень питательных качеств почвы, количество органических элементов и так далее.
6. Программное обеспечение (платформа), которое даёт возможность управлять фермами. Такая платформа объединяется с разным аппаратным обеспечением, применяемом в точной сельскохозяйственной деятельности. Информация с аппаратуры поступает на центральный пульт управления для анализа и обработки.
7. Обобщённые информационные платформы («Field View», «Farmers Business Network» и подобные им). Они позволяют фермерам построить свою центральную платформу, которая собирает информацию из большого количества объектов и затем есть возможность на основании этих данных увидеть общее положение дел в отрасли.