CC BY
134Анализ развития цифровых технологий в «умных» фермах
см о см
о
О!
о ш т
X
<
т О X X
Сурай Наталья Михайловна,
к.т.н., доцент, доцент кафедры финансов, бухгалтерского учета и экономической безопасности ФГБОУ ВО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского»
Кудинова Маргарита Геннадьевна,
к.э.н., доцент, зав. кафедрой финансов, бухгалтерского учета и аудита ФГБОУ ВО «Алтайский государственный аграрный университет»
Уварова Елена Владимировна,
к.э.н., доцент, доцент кафедры финансов, бухгалтерского учета и аудита ФГБОУ ВО «Алтайский государственный аграрный университет»
Жидких Елена Ивановна,
к.э.н., доцент, доцент кафедры управления ФГБОУ ВО «Алтайский государственный аграрный университет»
В статье представлен анализ развития цифровых технологий в «умных» фермах. Основополагающим трендом развития молочной отрасли является цифровизация, которая расширяет возможности увеличения объемов производства молока и молочной продукции, а также обеспечивать доходность отрасли за счет индивидуального подхода к животным различного возраста, вида, состояния его здоровья, объема и вида потребляемого корма, окружающей температуры, продуктивности. Цифровизация молочной фермы позволит обеспечить переход от управления доением к управлению рентабельностью. Реализация программы по цифровизации животноводства будет являться связующим звеном в построении «Цифровой экономики Российской Федерации» и предусматривает переход российского агропромышленного комплекса к высокотехнологичному производству и сокращению зависимости от импорта, а также выход российских компаний на перспективные мировые рынки. Ключевые слова: цифровая трансформация, молочная отрасль, цифровые технологии, умная ферма.
В настоящее время необходимость создания и развития цифровых технологий в сельском хозяйстве является весьма актуальным. Поскольку цифровизация обеспечивает конкурентоспособность российского животноводческого комплекса, привлекает инвестиции, разрабатывает и внедряет технологии повышения молочной продуктивности животных до 13 000 л/год, сокращает уровень заболеваемости коров маститом. Вследствие этих факторов происходит разработка и внедрение технологии автономного производства без присутствия оператора, энергоэффективность и энергомобильность в «Умной ферме», сокращение затрат на антибиотики, создание безопасных и качественных функциональных продуктов питания.
Главной тенденцией развития молочной промышленности является цифровизация, расширяющая возможности увеличения объемов производства молока и молочной продукции, а также обеспечивающая рентабельность отрасли за счет персонализированного подхода к животным различного возраста, вида, состояния его здоровья, объема и вида потребляемого корма, окружающей температуры, продуктивности. Таким образом, цифровизация молочной фермы позволяет обеспечить переход от управления доением к управлению рентабельностью.
Президент Российской Федерации В.В. Путин отмечает, что в настоящее время для ускорения цифровой трансформации отраслей реального сектора экономики необходимо разрабатывать и внедрять отечественное программное обеспечение и программно-аппаратные средства.
В Указе Президента России «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» от 7 мая 2018 года определена задача преобразования приоритетных отраслей экономики и социальной сферы, включая сельское хозяйство, посредствам внедрения цифровых технологий и платформенных решений. В направлении цифровой трансформации определяется пять основных аспектов в области «умного сельского хозяйства», которые предполагают внедрение в субъектах Российской Федерации не менее пяти проектов полного инновационного комплексного научно-технического цикла сквозных цифровых систем классов: «Умное сельскохозяйственное предприятие», «Умное поле», «Умная ферма», «Умная теплица», «Умный
сад». Эти проекты основаны на современных конкурентоспособных отечественных технологиях, методах, алгоритмах и образцах систем и устройств.
По оценке Министерства сельского хозяйства России, применение цифровых технологий в агропромышленном комплексе позволяет повысить рентабельность сельскохозяйственного производства за счет точечной оптимизации затрат и более эффективного распределения средств. Внедрение цифровой экономики в аграрном секторе по предварительным расчётам позволит сократить расходы не менее чем на 23% при внедрении комплексного подхода [1].
В России осуществить рост уровней производства и потребления молочной продукции возможно посредством внедрения новых технологий в сельском хозяйстве. Так, в частности, необходимо развивать хозяйства с автоматизированными системами управления, критерии которых изменяются в зависимости от микроклимата и состояния животных на фермах. Поэтому только в таких хозяйствах можно обеспечить качество молока-сырья до класса «экстра» и стабильный рост молочной продуктивности животных.
Повышение экономической эффективности молочного животноводства при использовании цифровых технологий определяется тем, что по оценке экспертов, автоматизированные системы откорма, дойки и мониторинга здоровья поголовья скота могут повысить надои на 30-40%, т.е. с 4 тыс. литров до 6-8 тыс. литров в год на одну корову. В настоящее время за счет применения роботизированных установок производится всего 1 % молочной продукции.
В настоящее время существуют фермы трёх уровней: цифровая ферма, продвинутая и базовая. Современные фермы становятся похожими на цифровые офисы. «Умные (цифровые) фермы» - это полностью автономный, роботизированный, сельскохозяйственный объект, предназначенный для разведения сельскохозяйственных видов или пород животных в автоматическом режиме, не требующий участия человека. Данная ферма самостоятельно осуществляет анализ экономической целесообразности производства, потребительской активности, уровня общего здоровья населения региона и других экономических показателей, используя необходимые цифровые технологии, например, искусственный интеллект, интернет вещей, большие данные, нейронные сети и прочие. На основании такого тщательного экономического анализа, ферма принимает решение какие виды или породы сельскохозяйственного животного (с заданными качественными и количественными показатели) необходимо разводить.
Отметим следующие элементы «умной» фермы:
■ автоматические поилки. Автоматизированная система поения позволяет высвободить значительное число персонала для более важных работ;
■ автоматические линии кормления. В последнее время в России появились роботы-кормораздатчики. Робот управляется с помощью программы, которая задает количество корма для каждой коровы, а также количество процессов кормления;
■ комплексная система управления стадом.
«Умные» технологии в молочной отрасли:
- автоматизированные системы управления молочными фермами;
- А1оТ-платформы/А1оТ-приложения. SmartFarm и другие IT-решения;
- Big Data (анализ данных, получаемых с датчиков для составления точного прогноза и стратегии);
- идентификация;
- машинное прогнозирование.
Так, в животноводстве технологии GPS/ГЛО-НАСС и RFID (Radio Frequency Identification, Радио Частотная Идентификация) решают комплекс производственных и управленческих задач, начиная от учета поголовья скота, контроля его перемещения и всех текущих показателей, до вакцинации и оптимизации селекционной работы. Существенно сокращаются трудозатраты, ликвидируется возможность ошибок, ускоряется обработка информации даже в крупных фирмах, упрощается выявление положительной и отрицательной наследственности.
Одной из самых популярных в мире электронных систем управления стадом и фермой является система Afimilk с модулями для автоматизированной системы управления передвижением коров, автоматической системы взвешивания в движении, системы идентификации, молокомером точного измерения удоя, идентификатором и шагомером.
Цифровизация и автоматизация производства в молочной отрасли - важная тенденция, благодаря которой можно выйти на новый уровень качества произведенного продукта. Роботизированное оборудование в России используют около 10% ферм (рис. 1, 2). Так, доля роботизированного труда на молочных фермах в Швеции составляет 45%, в Нидерландах - более 30%. По сравнению с другими системами, при роботизированной ферме - 45% рабочего времени тратится на контроль за поголовьем, 10% - на кормление, 25% - управление, работа на компьютере, а также анализ данных, 5% - технический уход за роботом, 15% - другие операции.
х
X
о
го А с.
X
го m
о
м о м
70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0
10000
280
450
2013 г.
2015 г. В мире В России
Рисунок 1 - Количество доильных роботов в мире, шт.
2020 г.
Сибирский ФО;___Дальневосточный
1,50% Уральский ФО; 5,80%
Северо-Западный ФО; 10%
Северо-Кавказский
.Южный ФО; 0,50%
Рисунок 2 - Количество доильных роботов в «умных» фермах по Федеральным округа России на 01.02.2020 г.
СЧ О
сч
0
01
О Ш
m
X
<
m о х
X
Наибольшей популярностью у отечественных животноводов пользуются доильные роботы, качественно улучшающие чистоту молока, а также позволяют снижают количество ручного труда при взаимодействии с животным, создают комфортные условия для существования животного на ферме, повышается производительность труда, снижается заболеваемость животных. С помощью роботов-дояров формируется обширная база данных - от жирности, белка до соматики, изменения веса, жвачки и т.д.
Фирма DeLaval (Швеция) предлагает две системы управления фермой:
1. ALPRO™ для любых доильных залов и роторных систем;
2. DelPro™ для роботов-дояров и коровников с привязным содержанием животных.
Робот-дояр VMS DeLaval предоставляет прибавку в надоях в среднем на 10-15%.
Круглосуточный доступ животных к корму осуществляется за счет использования робота-подо-двигателя корма Lely Junо. Две станции докорма Lely Cosmix позволяют адресно выдавать концентрированный корм согласно индивидуальным потребностям каждой коровы. Система Lely L4C (Light for Cows), оснащенная датчиками освещенности, дает возможность экономить электроэнергию и задавать нужную длину светового дня для увеличения надоев. Основное преимущество кормового робота - в точности контроля рациона: показывает сколько сухого вещества употребляют животные, точность приготовления кормосмесей. Так, один робот осуществляет обслуживание 60 -70 коров с продуктивностью до 12,5 тыс. кг в год. За сутки робот может выдаивать до 2,4 тонн молока. Экономически целесообразно приобретать робота только в случае, если продуктивность коров превышает 6 тыс. кг в год.
Компьютерная система управления процессом доения «Стимул» - современная, высокотехнологичная, наукоемкая, инновационная разработка. Данная система отличается улучшенными свойствами функциональной диагностики, отладки, живучести и надежности, снижающими влияние человеческого фактора в нештатных ситуациях в системе «человек - доильный аппарат - животное». Освоение ее промышленного производства обеспечит решение проблемы импортозамещения зарубежного автоматизированного доильного оборудования.
Программа цифровизации селекции и научных разработок по молочному скотоводству внедрена в Оренбургской, Волгоградской, Брянской, Свердловской, Челябинской, Тюменской, Курганской, Новосибирской, Самарской, Ростовской, Астраханской областях, Ставропольском крае, Республике Алтай, Удмуртской Республике. Разработана модель региональной системы управления животноводством.
Согласно данным, указанным на рисунке 2 можно сделать вывод о том, что Центральный федеральный округ занимается лидирующее положение относительно оснащения «умных» ферм доильными роботами. Калужская область является лидером в России по уровню роботизации молочных ферм. Всего в области функционирует 38 сельхозпредприятий, которые оснащены 13о роботизированными доильными установками.
Среди цифровых инноваций, реализованных в Уральском регионе в молочном скотоводстве в СПК «Килачевский» Ирбитского района Свердловской области, СПК «Коелгинское» Увельского района Челябинской области, СПК «Молния» М-Пур-гинского района Республики Удмуртия внедрены в эксплуатацию молочные комплексы беспривязного содержания на 1200 дойных коров.
Роботизированная карусель - это новый шаг к цифровизации молочной отрасли. В России первая роботизированная доильная установка карусель GEA DairyProQ приведена в эксплуатацию в Красноярском крае. Уникальность такой роботизированной «Карусели» в том, что человеческий фактор при ее использовании полностью исключен. Совокупный трудовой процесс осуществляют роботизированные доильные модули, расположенные на каждом доильном месте «карусели» [5].
Действенным инструментом в достижении нового уровня цифровизации является «Интернет вещей» (далее IoT), представляющий собой сеть связанных через интернет объектов, способных собирать данные и обмениваться данными, поступающими со встроенных сервисов.
China Mengniu Dairy - вторая по размеру китайская компания на рынке молочной продукции, которая внедряет искусственный интеллект и Big Data для модернизации производства на основе анализа потребительских предпочтений.
Рис. 3 - Роботизированная доильная установка карусель GEA DairyProQ
Можно отметить, что в молочном производстве распространяются роботы и искусственный интеллект. Электронные (цифровые) инструменты контроля качества приходят в систему производства и сбыта молочной продукции.
Электронные технологии внедряются в систему регулирования молочной индустрии. Так, правительство Московской области в апреле 2018 года привело в действие «Электронный магазин», в котором поставщики размещают предложения о продаже товара, информацию о выполнении работы или оказании услуг. Так, за период работы портала совершено свыше 290 тыс. закупок на сумму более 16 млрд.руб. В «Электронном магазине» зарегистрированы 85 тыс. поставщиков, а также им пользуются 7,5 тыс. бюджетных учреждений.
С 1 июня 2020 года молочную продукцию затронул процесс маркировки. С 01 июля 2018 года в России функционирует система электронной ветеринарной сертификации «Меркурий», которая обеспечивает контроль от производства сырья до продажи готовой продукции. В настоящее время охвачена только часть планируемой цепочки «от поля до прилавка» - сырье. В наиболее полном масштабе данная система будет функционировать, после того как она распространится и на готовую продукцию. Электронная ветеринарная сертификация - это важный этап в развитии контроля и защиты отечественных аграриев. Отечественные ученые присоединили к данной системе технологию слияния данных Data Fusion и систему QR-кодов, после чего объединили эти массивы на базе технологии блокчейн. На упаковку товара наносится код Data Matrix, который покупатели смогут считывать при помощи смартфона. Таким образом, они получают сведения о происхождении молока и дате надоя, подробностях транспортировки сырья до завода, произведенных анализах, дате выпуска конкретной упаковки товара, добавлении дополнительных ингредиентов. Разработчики полагают, что технология позволит снизить незаконный оборот молочной продукции.
В 2018 году производитель и поставщик кормов и кормовых добавок «Мустанг Технологии кормления» совместно с компанией «Алан-ИТ» разработали систему искусственного интеллекта для молочных
X X
о го А с.
X
го m
о
м о м
CS
о
CS
0
01
о ш m
X
<
m О X X
ферм на платформе Microsoft. Данная программа осуществляет онлайн-мониторинг производства молока, контроль стада (воспроизводства, болезней и выбытия), составляет аналитические отчеты и делает прогнозы. Кроме того, система вычисляет затраты на корм, выявляет малопродуктивных коров, оценивает себестоимость, рентабельность производства, а также выстраивает систему мотивации персонала. По данным разработчиков, надои молока на предприятиях, в которых используется эта система, увеличились в среднем на 9%. Все процессы на предприятии в режиме онлайн можно контролировать с помощью смартфона, планшета или компьютера. Производство молока - высокотехнологичный бизнес, который позволяет генерировать устойчивый доход. Именно для работы с большими массивами данных предназначена система искусственного интеллекта.
Таким образом, внедрение цифровизации в молочную отрасль может оказать значительную помощь в решении целого ряда вопросов по улучшению качества молочной продукции, объемов производства и заготовки молока для промышленной переработки, повышению эффективности производства и переработки молока. При этом следует отметить, что эффективное применение цифровых технологий может предоставить положительный результат при наличии специализированных программ обработки информации, моделирования ситуаций на основе математических моделей деятельности агропромышленных комплексов и отдельных конкретных объектов и предприятий. Одной из основных задач при этом следует отметить подготовку специалистов, владеющих как программными, так и аппаратными средствами циф-ровизации молочной промышленности. «Умное молочное производство» позволяет максимально автоматизировать производственную деятельность, повысить качество продукции.
Таким образом, реализация программы по циф-ровизации животноводства будет являться связующим звеном в построении «Цифровой экономики Российской Федерации» и предусматривает переход российского агропромышленного комплекса к высокотехнологичному производству и сокращению зависимости от импорта, а также выход российских компаний на перспективные мировые рынки.
Литература
1. Цифровое животноводство хозяйстве [Электронный ресурс]. URL: https://svetich.info/publikacii/zoovetsnab/cifrovoe-zhivotnovodstvo.html (дата обращения: 03.10.2021).
2. Данеева Ю.О. Теоретический подход к циф-ровизации: обзор зарубежной литературы и новые направления исследования / Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации научная статья №5 (18) 2019 С. 53-58
3. Федоров А.Д. Цифровизация сельского хозяйства - необходимое условие повышения его конкурентоспособности / А.Д. Федоров// Журнал «Нивы России». - 2018. - №5 (160). - С.36-39.
4. Юрина Н.Н. Направления цифровизации сельского хозяйства России / Н.Н. Юрина// Вестник института экономики и управления НовГУ. - 2018. - №2(27). - С.92-97.
5. Указ Президента РФ от 09.05.2017 N 203 "О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017 - 2030 годы".
6. Седов А.М. Цифровая трансформация управления в молочном животноводстве на базовой платформе интегрированных компьютерных систем "СТИМУЛ" и "СЕЛЕКС" / А.А. Седов// Журнал «Инновации в сельском хозяйстве». - 2018. -№1 (26). - С.357-367.
7. Электронный ресурс : http://www.fao.org/about/meetings/ru/).
8. Стабильность работы молокоперерабатыва-ющих предприятий// Абдулрагимов И.А.,Сурай
H.М., Логинов В.А., Майоров А.А/ Вопросы экономики и права. - 2018. - №5 (119). - С. 92-98
9. URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=4352 (дата обращения: 28.03.2020).
Analysis of the development of digital technologies in "smart" farms Suray N.M., Kudinova M.G., Uvarova Elena, Zhidkikh E.I.
Moscow State University of Technology and Management named after K.G.
Razumovsky ,Altai State Agrarian University The article presents an analysis of the development of digital technologies in smart farms. The fundamental trend in the development of the dairy industry is digitalization, which expands the possibilities for increasing the production of milk and dairy products, as well as ensuring the industry's profitability through an individual approach to animals of different ages, species, health status, amount and type of feed consumed, ambient temperature, and productivity. The digitalization of the dairy farm will enable the transition from milking management to profitability management. The implementation of the program for the digitalization of animal husbandry will be the connecting link in the construction of the "Digital Economy of the Russian Federation" and provides for the transition of the Russian agro-industrial complex to hightech production and reduction of dependence on imports, as well as the entry of Russian companies into promising world markets. Keywords: digital transformation, dairy industry, digital technologies, smart farm. References
I. Digital livestock farming [Electronic resource]. URL: https://svetich.info/publikacii/zoovetsnab/cifrovoe-zhivotnovodstvo.html (date accessed: 03.10.2021).
2. Daneeva Yu.O. A theoretical approach to digitalization: a review of foreign
literature and new areas of research / Financial University under the Government of the Russian Federation scientific article No. 5 (18) 2019 pp. 53-58
3. Fedorov A.D. Digitalization of agriculture is a necessary condition for
increasing its competitiveness / A.D. Fedorov // "Niva Rossii" magazine.
- 2018. - No. 5 (160). - S.36-39.
4. Yurina N.N. Directions of digitalization of agriculture in Russia / N.N. Yurina
// Bulletin of the Institute of Economics and Management NovGU. - 2018.
- No. 2 (27). - S.92-97.
5. Decree of the President of the Russian Federation of 09.05.2017 N 203
"On the Strategy for the Development of the Information Society in the Russian Federation for 2017 - 2030".
6. Sedov A.M. Digital transformation of management in dairy farming on the
base platform of the integrated computer systems "STIMUL" and "SELEX" / А.А. Sedov // Journal "Innovations in Agriculture". - 2018. -No. 1 (26). - S.357-367.
7. Electronic resource: http://www.fao.org/about/meetings/ru/).
8. Stability of milk processing enterprises // Abdulragimov IA, Suray NM,
Loginov VA, Mayorov AA / Issues of economics and law. - 2018. - No. 5 (119). - S. 92-98
9.URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=4352 (date accessed: 03/28/2020).
