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久保田農機實現智慧農業,創造農業經濟價值

2020/03/17 @國際

摘要

日本久保田集團為因應農業未來發展趨勢,針對「應用農業數據發展日本精密農業」以及「開發超省力與輕型勞力的自動化與無人化技術」之議題,於2019年自動化和測量技術展進行集團研發成果與未來布局藍圖之演說。

久保田農機實現智慧農業,創造農業經濟價值

  久保田集團(Kubota) 的技術顧問飯田聰(Satoshi Iida)博士,先前在東京國際展覽中心舉辦的自動化和測量技術展(IFES2019)上,以「久保田之未來智慧農業」為專題演講主題,介紹該公司在智慧農業所發展項目。 
  為因應未來新世代農業,久保田集團運用ICT(information and communication technology,資通訊技術)與IoT(internet of things,物聯網技術),開創智慧農業新技術。而在這此演講當中,飯田聰博士主要針對專職農民〔1〕,為他們所面臨問題以「應用農業數據發展日本精密農業」、「開發超省力與輕型勞力的自動化與無人化技術」兩大發展議題,與新型態經營模式進行解說。 

作為全球主要品牌 
  久保田集團於2018年度財會報表中,農業機器與引擎設備銷售額1.8萬億日元,佔整體的67%。在同領域中銷售額為全球第三,而未來力爭成為全球主要銷售品牌,持續往此方向進展。而為了達成此項目標,飯田博士表示:久保田集團「利用ICT與IoT創新技術」作為重要發展策略,連同「實現ICT與IoT創造新價值」。
  日本從農者平均年齡為67歲,在高齡化趨勢下,伴隨離農因素,更是大幅度減少從農者,農戶在20年間減少將近一半,預計2020年約為100萬戶左右,2030年則有可能減少至40萬戶。 
  此外,由於5萬公頃以上的農戶規模持續擴大,整體趨勢相對轉型成大型結構體。不管在行政上或農地銀行等策略,因為規模擴大,也促進產值提升。為此,土地利用型的農家所需面臨的問題與主軸,則會落在產量、品質下降、增加作業者管理等等的農場管理問題,以及生產成本、生產品的高附加價值之品牌化、重型勞力、以及改善勞動環境、人才培育、銷售渠道的擴展等面向。 
  而有關農業整體訴求,例如:「轉換為有收益的經濟導向」、「解放重型勞動力改革促進年輕人加入」、「包含丘陵地在內促進農村活性化」、「維持農業多面向機能」、「因應氣候變遷的永續農業變革」等,久保田集團採取因應策略則是以「智慧農業」為導向,利用數據應用,實現精密農業,並藉由自動化與無人化技術,實現超省力與輕勞化。
  對此,飯田博士表示:「最基本訴求則在於能利用精密數據,知道市場的需求,知道什麼時候需要,以及知道需要多少的量(廢棄最少化)是最為理想的。此外,完全透過人力也是有限,為了減輕負荷,必須藉由IT技術,而農業機械也需要推展自動化與無人化」。

利用農業經營管理系統「KSAS」提升農作業效率
  為了實現這些目標,久保田集團自1970年代,將水稻種植體系機械化,例如:栽培和基礎施肥、代耕和育苗、水稻種植、施肥、除草劑噴灑、中間管理作業、採收以及乾燥與調節。整個生產週期機械化整合後,利用KSAS(Kubota智慧農業經營管理系統),進行作業計畫管理。除此,並投入裝有感測功能的自動農業機械,藉由上述這些資訊,構建高效能農作業管理體系。
  KSAS系統利用農業機械與ICT蒐集農作業與產量、口感之作物資訊,作為支援經營服務系統,藉此實現可帶來經濟收益的PDCA(Plan-Do-Check-Action)型農業。KSAS系統優勢在於可提升產量與口感美味米的生產、傳承農家栽培技術、建構安心安全農作物、強化農業經營基礎,帶來迅速服務等效益。
  目前系統的第一階段為建構與農場地圖相關的栽培支援系統,以及利用收割機、插秧機、乾燥機等連結完成PDCA農業模式,並從水稻種植到旱田耕作(小麥、大豆)等開始執行。系統應用之際,首先輸入農場資訊、作業內容、農藥與肥料等資材情報,以及所使用的農業機械基本資訊,再輸入作業生產計畫,工作執行計畫與作業指示與流程確認;最後因應產量、口感與產值和成本分析,與GAP(Good Agricultural Practice、農業生産工程管理),以及機械診斷圖機制。KSAS系統可與口感產量的收割機相容,產量感測器可與面板下方所設置的底部測量重量。口感感測也可以透過近紅外線波長測量強度,可測量冷杉的水分與蛋白質含有率。
  因此,可以藉由上述功能,在採收後可立即掌握每個農場的「產量・口感」變化。也可藉此與乾燥機結合,區分出「蛋白質・水分」。甚至可將每個農地的產量與口感地圖,活用於施肥計畫與土壤改良。飯田博士針對系統產能表示:「新瀉地區的監控測試結果,產量在三年期間約增加15%效益。」
  開發第二階段,可利用網絡地圖掌握農場散落資訊,以及藉由感測系統判斷生長狀況、可變施肥、施藥、水資源管理系統(WATARAS)等結合,提升效率。最後,第三階段利用AI技術,構建先進的農業支援系統(農業掌門人)之發展策略。【延伸閱讀】產官學攜手開發最新技術打造最TOP智慧農業與智慧城市

農業機械自動化所帶來效益
  除了系統上的研發,農業機械自動化研發也同時進展中。依據日本農林水產省安全導覽手冊內所規範,農機研發分成三大階段,將有人乘坐,外加無須手動駕駛設定為農業機械自動化第一階段;而第二階段則是在有人的監視下,自動化與無人化行駛(可有人機與無人機兩台共作);第三階段則是透過遠距監視無人駕駛(農業專用道或公有道路),亦可無人機兩台共作。
  對此,久保田集團則是已開發第一階段的曳引機、收割機與插秧機;第二階段則是開發"SL60A"的農業自動化耕耘機,並於2017年9月上市。利用RTK-GPS特殊高精準度的無人駕駛(但仍需透過人為監控),可達到一人監控下操作無人機與有人機兩台共作。
  如何讓技術達到此項目標,在研發過程中,讓行駛中的曳引機記錄下場地的外形,因此,機台不僅可以因應正方形場地,連多邊形的場地也可處理。加上,配有自動轉向功能,可減少搭乘時和作業時的麻煩。此外,此機台兼具各種安全功能,例如四台相機、紅外線掃瞄、超音波聲納等,同時完全符合日本農林水產省安全導覽手冊所規範內容。
  然而,飯田博士卻表示:「農機自動化與無人化的普及,仍存在各種問題。例如第二階段,為了達到無人化行駛,則是有需要整備整個農場的基本面。此外,為了使整體農場可以朝向無人化進行,田間通路以及邊界則需要採取安全措施。除此,農村的資訊網絡的應用也是,GSS基地台或準天頂衛星應用的基礎設備,如何提升安全措施以及擴大符合作業範圍之應用等都是需面臨問題。」
  另外,在第三階段為了可達到遠距操控,不單農場整備、農道、以及5G農業專用的高速通訊基礎應用、利用曳引機的設備裝置狀態行駛等皆須符合道路交通法所規範。
  久保田致力於智慧農業發展,期盼能實現能帶來收益農業,促進農民所得倍增。同時,利用輕勞化與省人化等進展,解決麻煩作業程序,並促進勞動改革。達到降低環境負荷(適用於減肥料、減農藥、有機栽培),維持農業多面向機能(堅韌與永續),以活用耕作休耕地,創造新價值。

註1:專職農民係指主要以農業經營為主,有意從事或有經驗者農民,或是依循農業經營基本促進法,受到經營改善計畫認定的鄉市鎮的認定農民等。

資料來源

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