К ВОПРОСУ О ЦИФРОВИЗАЦИИ АГРАРНОЙ ОТРАСЛИ

ON THE ISSUE OF DIGITIZATION IN THE AGRICULTURAL SECTOR

J.A. Liashenko¹, E.A. Shumaeva^2
1,2Donetsk National Technical University, Russian Federation

Постановка проблемы

В современном мире, сталкиваясь с вызовами изменения климата, ростом населения и нестабильностью рынков, аграрная отрасль становится критически важной для обеспечения продовольственной безопасности и устойчивого развития каждого государства. В этом контексте вопрос цифровизации аграрного сектора приобретает важное значение, предоставляя возможности интеграции современных технологий в сельское хозяйство.

Состояние аграрной отрасли не только касается интересов отдельных стран, но и представляет собой глобальную проблему. Недостаток продовольствия может стать источником конфликтов и угрозы мировой стабильности. Внедрение роботизации становится частью общего стремления к обеспечению устойчивого и безопасного продовольственного обеспечения на мировом уровне.

Анализ предыдущих исследований и публикаций

Множество исследователей и экспертов в области аграрной отрасли и цифровых технологий занимались проблематикой внедрения роботизации и автоматизации в сельском хозяйстве. Так, Ковалёв И.Л. и Костомахин М.Н рассматривают технические и технологические аспекты внедрения современных подходов в обслуживании и ремонте сельскохозяйственной техники [1]. Вопросам внедрения информационных технологий для повышения эффективности агропроизводства посвящены труда Чечеткина С.А. [2]. Ситников Д.В. рассматривает принципы внедрения информационных технологий в сельском хозяйстве и рассматривает перспективы развития данной [3]. Карташов В.А. проводит анализ текущего состояния информатизации в сельском хозяйстве и изучает возможные перспективы развития этой области [4]. Вопросы влияния цифровых технологий на повышение эффективности и устойчивости сельского хозяйства в свое работе затрагивает Буклагин Д.С. [5]. Мельникова К.М. описывает процесс цифровизации сельского хозяйства, выделяет ключевые направления цифровой трансформации, преимущества использования инновационных разработок [6]. Процессы цифровизации отечественного сельского хозяйства, основные тренды, специфика представленных на рынке решений, перспективы развития технологий, проблемы государственного регулирования отрасли и разбор примеров конкретных решений рассматривают Годин В.В., Белоусова М.Н., Белоусов В.А., Терехова А.Е. [7].

Цель исследования − определение направлений цифровизации аграрной отрасли.

Основные результаты исследования

Цифровизация способна революционизировать процессы производства, оптимизируя использование ресурсов и снижая затраты. Сельскохозяйственные предприятия могут использовать сенсоры, дроны, искусственный интеллект и другие технологии для мониторинга почвенных условий, управления поливом, и повышения урожайности.

В условиях ограниченности природных ресурсов, цифровизация позволяет более эффективно использовать землю, воду и энергию. Технологии предоставляют возможность точного земледелия, оптимального расхода удобрений и пестицидов, что способствует устойчивому сельскому хозяйству.

Аграрная отрасль сталкивается с вызовами изменения климата, такими как экстремальные погодные условия и изменение сезонов. Цифровые технологии позволяют адаптироваться к этим изменениям, предоставляя точные данные для более эффективного управления рисками и адаптации к новым климатическим условиям.

Компьютеризация также может содействовать повышению качества сельскохозяйственной продукции. Отслеживание производственных процессов от фермы до потребителя с использованием цифровых систем помогает обеспечить безопасность пищи и улучшить прозрачность цепочки поставок.

Цифровые инновации способны привнести новые возможности для развития сельских территорий. Создание цифровых площадок для продажи сельскохозяйственной продукции, обучение фермеров с использованием онлайн-ресурсов, и создание цифровой инфраструктуры способствует внедрению современных технологий в сельском хозяйстве.

Аграрная отрасль − это система отраслей экономики, связанных с производством продуктов питания и сырья для их производства и включает в себя различные секторы [8]. На рис. 1 представлены основные секторы аграрной отрасли.

Рис. 1. Секторы аграрной области

Растениеводство играет критическую роль в обеспечении продовольственной безопасности, так как предоставляет основные ресурсы для пищи и кормового сырья. Однако, в контексте современных вызовов и требований, существует проблема эффективного учета в растениеводстве. Это включает в себя не только учет производственных процессов, но и более глубокие аспекты, такие как управление ресурсами, прогнозирование урожаев, и обеспечение качества продукции.

До сих пор учет данных для небольших предприятий, занимающихся выращиванием культур, часто осуществляется вручную, используя традиционные методы и инструменты, а именно:

1. Бумажные журналы и записи: учет деятельности ведется в специальных бумажных журналах или блокнотах, где фиксируются данные о посевах, урожайности, расходах на семена, удобрения, пестициды, а также финансовые транзакции и другие важные показатели.
2. Ручные вычисления и таблицы: для подсчёта и анализа данных используются ручные вычисления, а иногда и таблицы, созданные вручную, чтобы отслеживать и суммировать информацию о расходах, доходах, урожайности и других показателях.
3. Традиционные методы учёта: на многих небольших предприятиях используются стандартные техники и методы, передаваемые из поколения в поколение, такие как применение дневников урожая, журналов посевов и других ручных систем учёта.
4. Оценка на основе наблюдений: в отсутствие современных технологий и инструментов, учет данных может основываться на наблюдениях и оценках факторов, влияющих на урожайность и общую производительность.

Небольшие аграрные предприятия в некоторых случаях могут предпочитать традиционные методы ведения учёта из-за ограниченных ресурсов или из-за особенностей их специфики, которая может требовать более простых и доступных способов управления данными. Это обусловлено отсутствием доступа к современным технологиям, включая отсутствие удобного приложения для учета данных и прогнозирования будущих показателей.

Проблемы учета в растениеводстве сегодня становятся преградой для эффективного управления производственными процессами, ресурсами и обеспечения высокого качества продукции, так как недостаточный учет использования воды, удобрений и других ресурсов может привести к избыточным затратам и негативному воздействию на окружающую среду.

Недостаточная точность в прогнозировании урожая может создать проблемы в планировании сбора и хранения продукции. Учет факторов, влияющих на рост растений, таких как климатические условия и почвенные характеристики, является ключевым направлением для оптимизации производства, а современные технологии предоставляют инновационные решения в данной сфере. Среди них:

1. Установка сенсоров для мониторинга почвенных условий, уровня влажности, температуры и других параметров позволяет получать точные данные о состоянии почвы и растений.
2. Технологии искусственного интеллекта могут анализировать собранные данные и предоставлять прогнозы для управления производственными процессами, включая оптимизацию полива, применения удобрений и планирование уборки.
3. Внедрение цифровых систем учета и мониторинга позволяет в реальном времени отслеживать все этапы производства от посева до уборки, обеспечивая надежный учет ресурсов и урожая.

Отличительная особенность создания информационных систем у данной системы является то, что пользователь не всегда имеет возможность находится у стационарного компьютера. В связи с этим возникает потребность в мобильных приложениях, которые обеспечивают возможность онлайн-доступа к учетной системе.

Очень важным аспектом является требование к возможности мобильного использования компьютеризированной системы учета, чтобы данные можно было отслеживать и вносить изменения в учет развития культуры, находясь непосредственно в поле.

В настоящее время существует ряд мобильных приложений, которые оказывают помощь предпринимателям в реализации продукции их сельскохозяйственной деятельности, а именно: Agrobase, Agroresult, FarmDok, Caynax Gardener, Fermable, 365Crop, Protector Scouting, Filedmargin, FarmerJoe, AgroIntegratorApp и OneSoil Scouting. Из них функционируют на территории Российской Федерации и поддерживают русский язык только AgroIntegratorApp и OneSoil Scouting, сравнительный анализ которых приведен в табл. 1.

В контексте существующих приложений и спецификой российской аграрной отрасли возникает необходимость разработки более удобного и функционального инструмента для агрария. Это должна быть программная система, позволяющая обеспечить хранение, обработку информации и предоставление рекомендаций на основании истории данных о полях.

Предлагаемое мобильное приложение должно реализовывать функционал представленный ниже.

1. Хранение и учет информации о полях:
   • сохранение данных о характеристиках почв, наличии сорняков, вредителях, болезнях, химических веществах, севообороте;
   • расчет размерности полей и отображение их на встроенной карте с возможностью печати.
2. Информация по участкам поля:
   • отображение информации о площади поля, типе почвы, культуре, угрозах культуре, минимальных удобрениях, болезнях, сорняках, химикатах, погоде и прогнозе.
3. Хранение и учет информации о культурах:
   • сохранение данных о различных видах культур, включая их характеристики, свойства, особенности роста и созревания, специфические требования по уходу и погодные предпочтения;
   • возможность регистрации времени посева, количества семян, фазы роста культуры и других важных показателей.

4. Группировка полей на основе кластеризации:
   • функция анализа и автоматической кластеризации полей на основе их характеристик, таких как тип почвы, тип культуры, уровень угрозы культурам, болезни, химикаты и другие факторы;
   • создание групп полей с схожими характеристиками, что позволит пользователям просматривать и сравнивать участки с аналогичными свойствами;
   • возможность получения рекомендаций по управлению полями, исходя из общих характеристик и опыта ухода за участками из одного кластера.
5. Обновление информации о погоде:
   • автоматическое обновление данных о текущей погоде;
   • показатели погоды в реальном времени, такие как температура, осадки, скорость ветра и другие факторы, оказывающие влияние на условия выращивания культур;
   • уведомления или оповещения о важных изменениях погоды, которые могут повлиять на обработку участков или необходимость срочных действий по уходу за полями.
6. Интерактивная карта полей:
   • отображение различных видов карты, учитывающих рельеф земли, типы почв, источники воды, погодные условия, уровень угроз культурам на разных участках поля;
   • возможность просмотра информации о конкретном участке поля при нажатии на него.
7. Рекомендации и планирование:
   • предоставление рекомендаций по выбору культур на полях, основанных на данных приложения;
   • история поля: возможность просмотра информации о прошлых сезонах и месяцах, обработанных участках, культурах, химикатах, их воздействии и урожайности.
8. Планирование будущих работ:
   • возможность формирования планов на будущее с учётом рекомендаций приложения для последующих сезонов;
   • предполагаемая структура посевных площадей на будущий год.

Разработка приложения включает в себя создание удобного интерфейса, позволяющего пользователю легко вносить, просматривать и анализировать данные о полях, культурах, погоде, урожайности и других факторах, влияющих на сельскохозяйственную деятельность.

Для предпринимателя-растениевода это позволяет не только более эффективно управлять текущей деятельностью, но и разрабатывать перспективные стратегий. Точные данные, оптимизация ресурсов, увеличение производительности и сокращение рисков становятся реальностью благодаря информатизации учета.

Выводы

Таким образом, информатизация учета в растениеводстве представляет собой ключевой инструмент для современных предпринимателей в аграрной отрасли. Столкновение с вызовами сельского хозяйства, такими, как управление ресурсами, прогнозирование урожаев и обеспечение качества продукции выдвигает потребность в эффективных решениях. Внедрение цифровых технологий, сенсоров, систем искусственного интеллекта и приложений для учета данных о полях становится решением этих проблем.

Учет информации о растениеводстве, осуществляемый с применением современных технологий и приложений, становится ключевым фактором для экономистов и менеджеров в принятии перспективных решений, способствуя развитию эффективного, устойчивого и конкурентоспособного сельского хозяйства.