CC BY
127ГОРБУНОВА Олеся Сергеевна,
кандидат экономический наук, старший преподаватель кафедры бухгалтерского учета и аудита Уральского государственного аграрного университета, г. Екатеринбург e-mail: [email protected]
ПЕТРЯКОВА Светлана Викторовна,
старший преподаватель кафедры бухгалтерского учета и аудита Уральского государственного аграрного университета, г. Екатеринбург, e-mail: [email protected]
РАДИОНОВА Светлана Владимировна,
старший преподаватель кафедры экономики и организации предприятий Уральского государственного аграрного университета, г. Екатеринбург, e-mail: [email protected]
ПИЛЬНИКОВ Леонид Николаевич,
старший преподаватель кафедры сервиса транспортных и технологических машин и оборудования АПК Уральского государственного аграрного университета, г. Екатеринбург, e-mail: [email protected]
РОБОТИЗАЦИЯ ТЕПЛИЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ В СФЕРЕ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
Аннотация: На сегодняшний день понятие «цифровая экономика» прочно входит в жизнь сельхозтоваропроизводителей. Экономика - это система производства, потребления распределения, обмена товаров и услуг, если все эти процессы происходят с помощью цифровых технологий, то такую экономическую систему можно назвать цифровой экономикой.
С ростом цифровизации в сельском хозяйстве общество начинает преобладать в экономике, производство становится все более инновационным и наукоемким, происходят новые открытия и, тем самым, оно продолжает развиваться. Внедрение роботизации и цифровизации - перспективное направление, главными положительными сторонами которого является уменьшение человеческого труда для исключения вероятности ошибки, обусловленного человеческим фактором и увеличения экономического эффекта.
Роботизация активно внедряется в разных отраслях, таких как медицина, пищевая промышленность, сельское хозяйство, в том числе в растениеводстве.
В статье авторы дают понятие умной теплице, рассматривают перспективы внедрения роботизации и цифровизации. Обосновывается необходимость внедрения робототехники в сельском хозяйстве, рассматриваются его предпосылки.
Особое внимание авторами статьи уделяется зарубежному опыту автоматизации не только в процессе выращивания растений, но и в зонах сортировки и упаковки, работа в которых является для людей довольно трудозатратной. Так же в статье формулируются основные факторы, влияющие на цифровое растениеводство.
Таким образом, с помощью цифровых технологии сельское хозяйство открывает для себя новый путь, с помощью которого может сделать свое производство более эффективным, что позволит ускорить процесс принятия решений в аграрном секторе, которые не только сберегут находящуюся вокруг сферу, но и стимулируют экономический рост, сократят издержки и повысят производительность.
Ключевые слова: сельское хозяйство, экономика, роботизация, цифровизация, цифровое растениеводство, почвенное моделирование, тепличный комплекс, растениеводство, робототехника, умная теплица.
ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 4 • 2019
УДК 330.341.13 ББК 65.321
GORBUNOVA Olesya Sergeevna,
candidate economic sciences, senior lecturer of the Department of accounting and audit of Ural state agrarian University, Ekaterinburg
PETRYAKOVA Svetlana Viktorovna,
senior lecturer of the Department of accounting and audit of Ural state agrarian University, Ekaterinburg
RADIONOVA Svetlana Vladimirovna,
senior lecturer of the Department of Economics and arrangement of enterprise, of Ural state agar University, Ekaterinburg
PILNIKOV Leonid Nikolaevich,
senior lecturer of the Department of service of transport and technological machines and equipment of Ural state agrarian University, Ekaterinburg
ROBOTIZATION OF HOTHOUSE COMPLEXES IN THE SPHERE OF DIGITALIZATION OF RURAL ECONOMICS
Annotation. Today the concept "digital economy", has no accurate and clear definition. The economy is the system of production, consumption of distribution, exchange of goods and services if all these processes happen to the help of digital technologies, then it is possible to call such economic system - digital economy.
With growth of digitalization in agriculture society begins to prevail in economy, production becomes more and more innovative and knowledge-intensive, there are new opening and by that it continues to develop. Introduction of robotization and digitalization is the perspective direction which main positive sides is reduction of human work for the exception of probability of a mistake caused by a human factor and increases in economic effect.
Robotization actively takes root in the different industries, such as medicine, the food industry, agriculture, including in crop production.
In article the author gives a concept to the smart greenhouse, considers the prospects of introduction of robotization and digitalization. The author proves need of introduction of robotics for agriculture, considers its prerequisites.
Special attention is paid by the author of article to foreign experience of automation not only in the course of cultivation of plants, but also in zones of sorting and packing in which work is quite labor-intensive for people. Also in article the major factors influencing digital crop production are formulated.
Thus, the help digital technologies agriculture opens for itself a new way by means of which can make the production more effective that will allow to accelerate decision-making process in the agrarian sector which not only will preserve the sphere which is around, but also stimulates economic growth, will reduce expenses and will increase productivity.
Key words: agriculture, economy, robotization, digitalization, digital crop production, soil modeling, hothouse complex, crop production, robotics, smart greenhouse.
Введение
Степень изученности проблемы. На сегодняшний день понятие «цифровая экономика» прочно входит в жизнь сельхозтоваропроизводителей. Экономика - это система производства,
потребления распределения, обмена товаров и услуг, все эти процессы происходят с помощью цифровых технологий.
С ростом цифровизации в сельском хозяйстве общество начинает преобладать в экономике, производство становится все более инно-
ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 4 • 2019
вационным и наукоемким, происходят новые открытия и тем самым оно продолжает развиваться.
Роботизация активно внедряется в разных отраслях, таких как медицина, пищевая промышленность, сельское хозяйство, в том числе в растениеводстве.
Актуальность и целесообразность разработки темы. Внедрение роботизации и цифрови-зации является перспективным направлением, главные положительные стороны которого -уменьшение человеческого труда для исключения вероятности ошибки, обусловленного человеческим фактором и увеличения экономического эффекта.
С помощью цифровых технологии сельское хозяйство открывает для себя новый путь, посредством которого может сделать свое производство более эффективным, что позволит ускорить процесс принятия решений в аграрном секторе, которые не только сберегут находящуюся вокруг сферу, но и стимулируют экономический рост, сократят издержки и повысят производительность.
Научная новизна данной работы заключается в том, что, опираясь на теорию и практику развития экономики, был проведен всесторонний анализ экономической ситуации и проблем развития растениеводства в Российской Федерации, в частности в Свердловской области, даны рекомендации сельхозтоваропроизводителям по роботизации и цифровизации отрасли.
Целью исследования является выявление проблем сельского хозяйства, в том числе развития отрасли растениеводства.
Задачи исследования: провести анализ производства продукции растениеводства Свердловской области, анализ использования робототехники в отрасли, разработать блок-схему с основными составляющими для цифрового растениеводства в тепличных комплексах
Методика исследования: при исследовании использованы такие общенаучные методы исследования, как метод обобщений, сравнения и группировки. Методологической основой работы, поставленных в ней проблем явились работы российских и зарубежных ученых и аграриев, в том числе уральских ученых в области экономики.
Теоретическая значимость исследования состоит в расширении представления о цифровых технологиях, используемых в отрасли сельского хозяйства, а именно - в растениеводстве, о степени использования робототехники в отрасли. Особое внимание уделяется зарубежному опыту автоматизации не только в процессе
ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 4 • 2019
выращивания растений, но и в зонах сортировки и упаковки, работа в которых для людей довольно трудозатратна.
Практическая значимость работы заключается в том, что в статье обосновывается необходимость внедрения робототехники в сельском хозяйстве, рассматриваются его предпосылки. Формируется понятие «умной» теплицы, рассматриваются перспективы внедрения роботизации и цифровизации. Формулируются основные факторы, влияющие на цифровое растениеводство.
Основная часть
Нехватка квалифицированных кадров и недостаточное количество финансовых средств у фермеров, занимающихся тепличным бизнесом для оплаты физического труда персонала, приводят к поискам современного решения по автоматизации и роботизации.
С целью удешевления затрат на выращивание растений и увеличения дохода внедряются «умные» теплицы, которые исключают постоянное присутствие персонала и сводят к минимуму финансовые потери, связанные с ошибками персонала.
«Умные» теплицы также решают проблемы производительности труда, которые занимают весомое место в условиях любой общественно-экономической формации всегда. Именно с ее исследованием связывают понимание сущности и значимости социально-экономического прогресса, оценку перспектив развития и эффективности экономики организации [1].
«Умная» (smart) теплица - это автоматизированный тепличный комплекс с цифровой аналитикой и последующим воздействием на роботизированные органы управления с минимальным участием человека для получения максимального количества качественного урожая и минимизацией затрат материальных ресурсов [1].
Внедрение роботизации и цифровизации -перспективное направление, главными положительными сторонами которого является уменьшение человеческого труда для исключения вероятности ошибки, обусловленного человеческим фактором и увеличения экономического эффекта.
Роботизация активно внедряется в разных отраслях, таких как медицина, сельское хозяйство, пищевая промышленность и т.д. Основные области отражены в табл. 1 (составлено авторами по [2]).
Таблица 1
Распределение робототехники по областям в России в 2018 г.
Области роботизации Показатель, %
Сельскохозяйственная роботизация 39
Робототехника других профессиональных отраслей 30
Роботы для уборки 13
Медицинские роботы 12
Роботы для обеспечения безопасности 5
Роботы для муниципальной экономики 2
В современных условиях приоритетной задачей российских организаций агропромышленного комплекса является обеспечение опережающего их развития, что непосредственно связано с инновационной деятельностью данных организаций [3].
Предпосылками к внедрению робототехники в сельском хозяйстве являются: необходимость создания новых рабочих мест, необходимость повышения производительности труда на сельскохозяйственном производстве; ужесточение требований по безопасности на сельскохозяйственном производстве; необходимость повышения качества сельскохозяйственной продукции; необходимость повышения содержательности труда в сельском хозяйстве; снижение издержек на оплату труда [4].
Проблема производительности труда всегда занимала весомое место в условиях любой общественно-экономической формации. Рост производительности труда как одна из важнейших составляющих конкурентоспособности обеспечивает увеличение реального продукта и дохода, который есть важный показатель экономического роста как отдельных субъектов ведения хозяйства, так и страны в целом [5].
Роботизация, внедряемая и применяемая на сегодняшний день в сельском хозяйстве, имеет ряд отличий от применяемых в других отраслях народного хозяйства. Применяемые роботы, как правило, запрограммированы на повторение заложенных движений в ограниченных зонах, в отличие от роботов для сельскохозяйственных назначений. Отличительная особенность последних заключается в работе с живыми организмами и обеспечение безопасности для выращиваемой продукции.
Роботизация существенно трансформирует характер и содержание труда в сельском хозяйстве. В организациях с робототехникой снижается тяжесть труда, трансформируется гендерный и возрастной состав работников. Так же на фермах с робототехникой следует отметить высокую удовлетворенность трудом [6].
При наличии в организации нескольких процессов, которые желательно роботизировать, предварительный отбор должен быть завершен путем определения рейтинг предварительно отобранных роботизируемых процессов [7].
В тепличных комплексах основными ячейками общего процесса, в которых можно применять автоматизацию и роботизацию, являются самые трудоёмкие ниши, такие как операции по подготовке почвы (субстрата), семян (ростков), посев, уход за выращиваемой продукцией, сортировка, калибровка, упаковка и хранение. На сегодняшний момент однотипная работа с плодовыми и овощными культурами осуществляется вручную и требует высокой степени концентрации.
Роботы могут сажать, пропалывать сорняки, убирать урожай, искать вредителей, осуществлять своевременный полив [8].
Сейчас стала возможной частичная или полная автоматизация не только в процессе выращивания растений, но и в зонах сортировки и упаковки, работа в которых для людей довольно трудозатратна. Передовые зарубежные компании уже начали заниматься этими вопросами.
Выращивание рассады и саженцев.
В питомниках закрытого грунта, где из семян выращивают овощные и цветочные куль-
ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 4 • 2019
туры для последующей пересадки в открытый грунт или другие теплицы, выполняется большое количество монотонного труда, с которым отлично справляются роботы. Компании из Нидерландов, Южной Кореи и США уже предлагают роботов, которые выполняют эти функций, что существенно облегчает труд людей и экономит время.
Посев семян.
Традиционные способы посева сопряжены со значительными трудозатратами и перерасходом посевного материала. Решить все эти проблемы можно за счет использования систем так называемого автономного точного посева. Немецкая компания разработала систему, позволяющую подбирать оптимальное положение и глубину заделывания семян в соответствии со структурой и свойствами почвы, а впоследствии осуществлять индивидуальный уход за каждым растением.
Прореживание всходов.
Ручное прореживание является трудоемким и требует привлечения большого количества работников. На рынке представлены решения для данной сферы от нескольких компаний. Роботизированные установки имеют схожий принцип работы, основанный на идентификации при помощи камер нежелательных растений и устранении их при помощи точечного распыления гербицидов [9].
Опыление.
В связи с резким сокращением популяции пчел у ряда разработчиков появилась идея создать роботизированную пчелу, которая осуществляла бы опыление. В этом направлении работает целый ряд организаций и учреждений, однако полностью готового к эксплуатации робота-опылителя еще не существует.
Полив.
Автоматизированные системы полива существуют уже не одно десятилетие, однако разработчики непрерывно продолжают их совершенствовать с целью экономии воды и индивидуального подхода к каждому растению. Так, ученые Калифорнийского университета разработали систему, состоящую из оросительных линий с пластиковыми датчиками, устанавливаемыми возле каждого растения [1]. Сигналы от этих датчиков поступают на портативные устройства, закрепленные на мобильных роботах, которые анализируют ситуацию и дают команду для направления в конкретную точку определенного количества воды.
Удаление сорняков.
Швейцарская компания создала робота, который при помощи камер обнаруживает нежелательные растения и производит точечное
ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 4 • 2019
впрыскивание гербицида, что эффективнее ручной прополки и при этом требует в разы меньше химических реагентов.
Сбор урожая.
На уборку созревших плодов уходит примерно одна пятая всего времени, затрачиваемого на работу в теплицах. Японская компания Panasonic представила робота, предназначенного для сбора томатов. В отличие от людей, субъективно оценивающих спелость томата, машина собирает только тот урожай, который отвечает необходимым требованиям [2].
Итоговый результат применения таких роботов - уменьшение численности персонала, сокращение издержек производства, повышение производительности.
Таким образом, для правильной автоматизации всего цикла сельскохозяйственных операций по выращиванию растений необходимо:
- собрать историческую справку по предыдущим показателям урожайности, погодных условий, эффекту от каждого примененного удобрения и воздействия;
- предоставить непрерывный доступ к информации о погоде, температуре и содержании питательных веществ в почве (субстрате) через систему полевых или встроенных в сельскохозяйственную технику датчиков через телекоммуникационные сети;
- объединить всю информацию в систему управления данными;
- ввести систему аналитики для обработки этих данных и разработать алгоритмы управления.
С целью повышения эффективности реализации запланированной цифровизации необходимо: массовое внедрение облачных технологий, с обоснованием выгоды объединения и обмена данными о показателях своей деятельности; повышения квалификаций персонала в направлениях по ИТ, робототехники, автоматизации, математического анализа большого объёма данных [4].
Сельскохозяйственное предприятие, являясь производственной системой, состоит из взаимосвязанных и взаимодействующих подразделений основного и обслуживающего производства [10].
Немаловажная проблема - нежелание фермеров делиться накопленной информацией, своими «ноу-хау» и решениями для конкретных проблем, что заметно облегчило бы постановку задач и, как следствие, их решение. Это привело бы к облегчению ведения бизнеса сельскохозяйственными предприятиями и к скорейшей окупаемости и большей экономической эффективности.
На основе проведённого анализа разрабо- для цифрового растениеводства в тепличных тана блок-схема с основными составляющими комплексах (рис. 1).
Рис. 1 - Факторы, влияющие на цифровое растениеводство
Распишем более подробно каждый предложенный фактор, указанный на блок-схеме рис. 1.
Платформа. Платформа должна обеспечивать автоматизацию разработки и анализ массива данных; управление потенциальными решениями, связанными с доходами или издержками; обеспечивать защиту получаемых данных и принимаемых решений. Платформа должна перейти от сбора данных к описанию причин и поиску решения как негативные явления можно смягчить в последующем.
Приоритетность (последовательность) действий. Каждая технология рассматривается относительно вклада в общий процесс.
Аналитика. Управление аналитическими процессами по каждому собранному файлу и данных внутри него. Система будет анализировать данные и принимать оптимальные решения. Все решения также сохраняются и анализируются на основании результаты полученного после их принятия.
Почвенное моделирование. Система должна разрабатывать цифрового двойника модели почвы (субстрата), а следовательно, её производственных возможностей и доступность цифрового вида для анализа.
Прогнозирование урожайности. Информация о культурах, такое как первое появление, сроки вегетативных состояний, рост корней, размер и созревание плодов.
Негативное воздействие. Негативное воздействие необходимо идентифицировать, кон-
тролировать и предсказывать последующее воздействие за счёт локализации и устранения причин.
Воздействие на микроклимат. Сбор данных с датчиков о температуре воздуха и субстрата, влажности воздуха и субстрата, количества патогенной микрофлоры в воздухе, времени искусственного светового дня. После сбора данных система принимает решение об изменении необходимых параметров [2].
На отечественном рынке цифровизацией растениеводства на сегодняшний день занимаются такие компании, как:
- «Окраина» - заложены два основных принципа: уникальное кодирование каждой единицы продукции и прослеживаемость продукта до партий сырья и полуфабрикатов;
- «Русагро» - восстановление плодородия без применения агрессивных технологий, использование только самых инновационных разработок;
- Международный потребительский кооператив «Аграриум» намерен построить экосистему на основе системы блокчейна. Свою платформу «Аграриум» представляет в Китае, Иране и Турции, приглашая производителей сельхозпродукции вступать в «цифровую артель».
Выводы и заключение
На основе проведённого анализа по первостепенным нишам, подлежащим роботизации, и примеров реализации этих ниш зарубежными
ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 4 • 2019
коллегами, такими как Нидерланды, США, Испания, Королевство Дания, Германия, выбраны перспективные проекты для отечественного направления.
Были выделены основные семь факторов, влияющие на цифровое растениеводство: платформа, приоритетность, аналитика, почвенное моделирование, прогнозирование урожайности, негативные воздействия и воздействие на микроклимат. Описаны отечественные компании, которые уже начали заниматься цифровым растениеводством. Данная работа может служить началом к стратегии по формированию перспективного направления - «умные» тепличные комплексы.
Представлено обоснование необходимости внедрения робототехники в сельском хозяйстве, рассматриваются его предпосылки. Формируется понятие «умной» теплицы, рассматриваются перспективы внедрения роботизации и цифровизации. Формулируются основные факторы, влияющие на цифровое растениеводство.
Список литературы:
[1] Горбунова О.С., Набоков В.И., Лялина Т.В. Инновационная деятельность организаций животноводства региона и человеческий капитал // Аграрный вестник Урала. - 2015. - № 2 (132). - С. 91 - 93.
[2] Зарубина Е. В., Симачкова Н. Н., Фатеева Н. Б. Проблемы управления персоналом на предприятиях АПК // Повышение управленческого, экономического, социального и инновационно-технического потенциала предприятий, отраслей и народно-хозяйственных комплексов: сб. ст. IX Междунар. науч.-практ. конф. / под общ. ред. Ф.Е. Удалова, В.В. Бондаренко. - 2018. - С. 46 - 50.
[3] Набоков В.И., Некрасов К.В. Управление инновационной деятельностью организаций АПК в современных условиях // Агропродоволь-ственная политика России. - 2017. - № 1. - С. 30-32.
[4] Лялин Д.В., Лялина Т.М., Горбунова О.С. Организационно-экономический механизм развития рынка технических средств в АПК региона // Аграрный вестник Урала. - 2014. -№ 12 (130). - С. 84 - 87.
[5] Петрякова С. В., Радионова С. В., Горбунова О. С. Производительность труда как основа эффективности функционирования организации // Бизнес. Образование. Право. - 2018. - № 2 (43). - С. 229-231.
[6] Сёмин А.Н., Скворцов Е.А. Трансформация трудовой деятельности в условиях применения робототехники в сельском хозяйстве //
ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 4 • 2019
АПК: Экономика, управление. - 2018. - M 11. -С. 76 - 84.
[7] Набоков В.И., Некрасов К.В., Скворцов E^. Целесообразность использования робототехники в сельском хозяйстве // Московский экономический журнал. - 2018. - M 4. - С. 30.
[8] Сабанчиев А.Х., Мисаков А.В. Современное состояние робототехники и перспективы ее применения в сельском хозяйстве II Экономика и предпринимательство. - 2018. - M 3 (92).
- С. 1043 - 1046.
[9] Набоков В.И., Скворцов E^., Некрасов К.В. Внедрение робототехники в организациях сельского хозяйства // Вестник ВИЭСХ. - 2018.
- M 4 (33). - С. 126 - 131.
[10] Самойлов В.Н., Малькова Ю.В. Принципы формирования внутрихозяйственных экономических отношений в прибыльных сельскохозяйственных предприятиях II Аграрное образование и наука. - 2016. - M 4. - С. 28.
Spisok literatury:
[1] Gorbunova O.S., Nabokov V.I., Lyalina T.V. Innovacionnaya deyatel'nost' organizacij zhi-votnovodstva regiona i chelovecheskij kapital II Agrarnyj vestnik Urala. - 2015. - M 2 (132). - S. 91
- 93.
[2] Zarubina E. V., Simachkova N. N., Fateeva N. B. Problemy upravleniya personalom na predpriyatiyah APK II Povyshenie uprav-lencheskogo, ekonomicheskogo, social'nogo i inno-vacionno-tekhnicheskogo potenciala predpriyatij, otraslej i narodno-hozyajstvennyh kompleksov: sb. st. IX Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. I pod obshch. red. F.E. Udalova, V.V. Bondarenko. -2018. - S.46 - 50.
[3] Nabokov V.I., Nekrasov K.V. Upravlenie innovacionnoj deyatel'nost'yu organizacij APK v sovremennyh usloviyah II Agroprodovol'stven-naya politika Rossii. - 2017. - M 1. - S. 30-32.
[4] Lyalin D.V., Lyalina T.M., Gorbunova O.S. Organizacionno-ekonomicheskij mekhanizm razvitiya rynka tekhnicheskih sredstv v APK regiona II Agrarnyj vestnik Urala. - 2014. - M 12 (130). - S. 84 - 87.
[5] Petryakova S. V., Radionova S. V., Gor-bunova O. S. Proizvoditel'nost' truda kak osnova effektivnosti funkcionirovaniya organizacii II Biznes. Obrazovanie. Pravo. - 2018. - M 2 (43). - S. 229-231.
[6] Syomin A.N., Skvorcov E.A. Transfor-maciya trudovoj deyatel'nosti v usloviyah prime-neniya robototekhniki v sel'skom hozyajstve II APK: Ekonomika, upravlenie. - 2018. - M 11. - S. 76 - 84.
[7] Nabokov УЛ., Nekrasov К.У., Skvorcov Е.А. Celesoobraznost' ispol'zovaniya гоЬо^ек^ niki V sel'skom hozyajstve // Moskovskij екопот-icheskij zhurnal. - 2018. - № 4. - S. 30.
[8] Sabanchiev А.Н., Misakov А.У. Sovre-теппое sostoyanie robototekhniki i регерек^у ее primeneniya V sel'skom hozyajstve / / Ekonomika i predprinimatel'stvo. - 2018. - № 3 (92). - S. 1043 -1046.
[9] Nabokov У.1., Skvorcov Е.А., Nekrasov К.У. Уnedrenie тоЬо^е^шЫ V organizaciyah sel'skogo hozyajstva // Уestnik УIESH. - 2018. -№ 4 (33). - S. 126 - 131.
[10] Samojlov У.^, Mal'kova Yu.У. Рпп-мру formirovaniya vnutrihozyajstvennyh еко-nomicheskih otnoshenij V pribyl'nyh sel'skohozya-jstvennyh predpriyatiyah / / Agrarnoe obrazovanie i пайка. - 2016. - № 4. - S. 28.
ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 4 • 2019
