Перейти к содержанию
ФИТО - промышленные теплицы и энергокомплексы

Перспективы роботизации и автоматизации тепличного овощеводства

Оценить эту тему:


Рекомендуемые сообщения

Хозяин теплицы

 
Роботизация не обошла стороной и тепличный бизнес: в последние годы все активнее ведется внедрение автоматизированных и роботизированных решений на всех этапах тепличного овощеводства. Сейчас стала возможной частичная или полная автоматизация не только в процессе выращивания растений, но и в системе логистики, организации и управления производством, а также в зонах сортировки и упаковки, работа в которых является для людей довольно трудозатратной.
 
 
7d001a9b601240b289c7705bfddd0ecd.jpg

Роботы позволяют исключить присутствие человека на 80% производственных операций в крупных тепличных комплексах
 
 

Насколько активно сегодня применяется робототехника в тепличном овощеводстве, какие решения предлагает мировой и российский рынок, и смогут ли роботы полностью заменить людей, разбирался корреспондент журнала «Агротехника и технологии».

Сегодня на российском тепличном рынке очень активно применяются подвижные роботы и роботы-конвейеры, выполняющие большой объем работ. «На территории России есть несколько крупных тепличных комплексов, на которых внедрены подобные решения. Причем все оборудование для роботизации производства импортное», — рассказал Андрей Гришкин, директор по развитию компании «РусАгроКомплекс» (возведение промышленных и фермерских тепличных комплексов под ключ).

По его словам, спектр деятельности роботов обширен: их можно применять для приготовления субстрата, посева семян, предварительного опрыскивания растений органическими удобрениями, обеззараживания растений, сбора готовой продукции (рассады, овощей, фруктов) и ее сортировки, укладки, упаковки. Кроме того, роботы способны фиксировать количество продукции, взвешивать и транспортировать ее на склад для реализации, а также осуществлять переработку необходимой продукции.

В целом, отмечает Андрей Гришкин, роботы позволяют исключить присутствие человека на 80 % производственных операций в крупных тепличных комплексах. «Разнообразие операций, выполняемых роботами, нацелено на организацию замкнутого производственного цикла, где практически обходятся без людей, а роботы выполняют большую часть операций: производство и высадку рассады, сбор урожая, сортировку и упаковку», — подчеркивает специалист.

a4f59f71fd14f5d52eb314160ae26743.jpg

 

Роботы в тепличном овощеводстве пока не заменят людей полностью даже на отдельных участках.

Работа для робота

Робототехнику в тепличном овощеводстве можно разделить на две категории: роботы для сервисной зоны и роботы для рассадных и овощных отделений, обращает внимание Александр Ачкасов, директор по инновациям НПФ «ФИТО» (проектирование и строительство тепличных комплексов и энергоцентров под ключ). Первая группа, по его словам, решает задачи внутренней логистики и упаковки. Здесь речь идет о взаимодействии робота с тарой и упаковкой, поэтому в большинстве случаев задачи имеют слабовыраженную отраслевую специфику, а решения могут строиться на базе существующих промышленных роботизированных платформ. «Такие решения отработаны и все чаще встречаются на рынке, но процент реализованных проектов с их применением пока еще невелик, т. к. им приходится конкурировать с менее гибкими автоматическими линиями, на стороне которых, как правило, большая производительность и меньшая стоимость», — отмечает Александр Ачкасов.

Вторая группа, продолжает он, решает задачи мониторинга, ухода за растениями и сбора урожая. Здесь уже речь идет о необходимости взаимодействия робота с растениями и, ввиду сложности и специфичности задач, все еще о прототипах, а не готовых продуктах для рынка.

«Таким образом, в тепличном овощеводстве роботы скорее редкость, но общий вектор на роботизацию не обходит отрасль стороной, и из года в год появляется все больше как новых идей, так и представляемых прототипов», — уверен Александр Ачкасов.

Более перспективным и интересным направлением он считает создание роботов для овощных отделений. «Фонд оплаты труда в тепличном овощеводстве, в зависимости от региона, может составлять от 20 до 50 % от общих затрат, — рассказывает специалист НПФ «ФИТО». — При этом практически вся работа с плодовыми и овощными культурами осуществляется вручную и представляет собой выполнение однотипных повторяющихся задач, зачастую требуя при этом высокой степени концентрации».

Например, как рассказал Александр Ачкасов, робот-скаут, используя технологии машинного зрения, может повысить точность и качество контроля за текущим состоянием растений, а также эффективность их биологической защиты. «Мне известны два прототипа робота данного типа, один из них — наш собственный, — отмечает специалист. — В перспективе по результатам обхода такой робот может выдавать объективную информацию о качестве вегетации и плодоношения, наличии и локализации патологий и вредителей».

Робот-резчик может помочь в выполнении одной из самых массовых операций в теплице — удалении листа, продолжает Александр Ачкасов. По его словам, чистая скорость по удалению листа опытным работником в ближайшее время точно останется непревзойденной, но если говорить о производительности в неделю и, например, стоит задача дезинфекции ножа при переходе от растения к растению, то здесь уже робот может превзойти человека. «Мне известен один прототип данного робота, работы над ним ведутся более 10 лет, и, несмотря на успехи в условиях испытательных теплиц, рыночное решение еще не готово», — обращает внимание специалист.

Еще один тип робота — робот-сборщик, призванный помочь непосредственно в сборе урожая. «Существует более пяти прототипов подобных роботов, каждый из которых специализируется на своей культуре», — говорит Александр Ачкасов. Он подчеркивает, что, как и в случае с роботом-резчиком, данные роботы уступают в скорости человеку, но ставка делается на возможность круглосуточной работы. «Таким образом, ни один из известных мне разрабатываемых в настоящее время прототипов не предполагает замену один в один текущих ролей людей на тепличном комбинате. Это говорит о том, что роботы в тепличном овощеводстве если и смогут изменить состав и принцип работ, то пока не заменят людей полностью даже на отдельном участке», — заключает специалист НПФ «ФИТО».

Безусловно, оценивать экономическую выгоду без конкретных цифр по стоимости вышеперечисленных решений сложно, убежден Александр Ачкасов. Но в сфере инновационных разработок в целом нельзя просто сравнивать себестоимость и делать выводы, ведь инновации часто выходят за рамки экономии и оптимизации, создавая добавленную стоимость в виде предсказуемости, прозрачности и качества результата, подытоживает специалист.

65fb0365d89f3761b18a47a2856ec308.jpg

 

Фонд оплаты труда в тепличном овощеводстве может составлять от 20 до 50% от общих затрат

Нацелены на инновации

Тепличное овощеводство всегда было одним из самых продвинутых секторов сельского хозяйства, и цифровые технологии там применяются достаточно давно, особенно в вопросах микроклимата, развивает тему Виктор Семенов, председатель Наблюдательного совета ГК «Белая Дача» (крупнейший в России производитель салатов и овощей закрытого грунта).

По его словам, новейшие разработки позволяют не просто вводить данные и обеспечивать полив, подачу удобрений, влажностный и воздушный режимы с помощью электроники. «Так, сегодня есть попытки поставить датчики на растение, чтобы оно само в режиме онлайн задавало нужные ему параметры: больше/меньше тепла, количество воды, конкретную влажность воздуха», — делится Виктор Семенов.

Он обращает внимание, что в широком смысле под роботами понимается что-то механическое — посадить, срезать растение. Здесь элементы роботизации применяются в выращивании салатов в горшочках на проточной гидропонике. Например, ГК «Белая Дача» в конце 1990-х одна из первых применила эти технологии у себя, однако, одна из первых и отказалась от них. «Нас не удовлетворило качество выращиваемых растений, потому что при применении проточной гидропоники в средней полосе при искусственном освещении, которого зимой недостаточно, растения получаются очень слабые и не только не подлежат дополнительной переработке (помыть, порезать салат), но и просто не доживают до магазина», — поясняет Виктор Семенов.

Именно поэтому было решено перейти на другие технологии, где есть возможность получать больше натурального света. Сейчас ГК «Белая Дача» построила комплекс по выращиванию салата в грунте, так как грунт был и остается более естественной средой, чем проточная гидропоника. «Мы создали у себя роботизированную систему посева и срезки. Конечно, роботы делают все по заданной программе. Тем не менее, в будущем, особенно в микроклимате, не агроном будет устанавливать режимы и питание растения, а сами растения через робототехнику смогут определять, что им необходимо», — уверен Виктор Семенов.

Специалист замечает, что в сельском хозяйстве квалифицированных работников найти непросто. Поэтому у робототехники есть своя перспектива, хотя для развития этого направления требуется значительно больший капитал. «Пока для нас роботы не дают экономического эффекта, но “производственный” эффект ощутим. Похожие технологии есть в Голландии и Испании. Но в том сочетании технологий, которое мы создали в Кисловодске, они нигде в мире не встречаются», — доволен Виктор Семенов.

В ГК «Белая Дача» соединили опыт многих стран и накрыли тепличный комплекс японской пленкой F-clean, которая полностью пропускает ультрафиолет. «Это принципиально важно, т. к. ультрафиолет не позволяет растениям быстро расти, при этом дает им силу, цвет, вкус, аромат, благодаря чему они дольше живут. А для нас каждый день-два дополнительной жизни салата на полке экономически очень важен», — подчеркивает Виктор Семенов.

Также большую роль на производстве играет автоматизация зон полива, отмечает Андрей Гришкин из компании «РусАгроКомплекс». По его словам, автоматическая система полива и дозации разработана для автоматизированного управления ежедневной подачей питания и полива растений. С помощью устройства российского производства можно организовать отдельную подачу питательных веществ на определенные участки теплицы с контролем полива по времени и по количеству расхода раствора. «Используя программу управления, можно оптимизировать полив в течение суток. Интенсивность полива можно автоматически корректировать, исходя из внешних параметров: солнечной радиации, влажности, температуры воздуха в теплице, веса, дренажа, влажности субстрата», — объясняет специалист.

Компьютерная программа управления климатом и дозировкой питательных веществ обеспечивает максимально необходимые пропорции смешивания растворов для растений, продолжает Андрей Гришкин. Параметры питательного раствора поддерживаются на заданном уровне с помощью высококачественных измерительных приборов. «С помощью программы можно задавать необходимые параметры управления поливом, климатом и отопительной системой, в том числе подачей CO2 и всеми другими инженерно-технологическими системами», — поясняет он.

9100a0c75c8800c3e2657162ed0467f5.jpg

 

В будущем сами растения через робототехнику смогут определять, сколько питания и тепла им необходимо

Японские технологии в России

В Японии агротехническая компания Spread занимается созданием полностью роботизированной фермы по выращиванию овощей. Однако, например, Александр Ачкасов из НПФ «ФИТО» отмечает, что ему не известно о существовании таких производств в России. «Стоит понимать, что компания Spread специализируется на вертикальных фермах по выращиванию мелких листовых овощей. Это хоть и набирающая популярность в мире сфера, но малочисленная и имеющая отличную от тепличного овощеводства специфику», — добавляет он. Впрочем, по мнению специалиста, сейчас много громких заявлений о возможности создания полностью автоматического тепличного производства к 2030 году, что на уровне прототипа на относительно небольшой площади выглядит вполне осуществимым.

Кстати, недавно стало известно, что корпорация Panasonic (мировой лидер в области разработки электронных технологий и решений для потребительской электроники, жилищного строительства, автомобильной промышленности и различных отраслей экономики и бизнеса) совместно с МГУ им. М. В. Ломоносова займутся локализацией японских технологий для вертикальных городских теплиц в России.

Соответствующее партнерское соглашение компания Panasonic Россия и Химический факультет Московского государственного университета подписали на форуме Open Innovation—2018 в «Сколково», рассказал Герман Гаврилов, руководитель  отдела развития бизнеса и интегрированных решений Panasonic Россия. Одним из приоритетных направлений совместной работы станет создание высокотехнологичных вертикальных теплиц для выращивания овощей в пространствах городских зданий. Исследования специалистов МГУ помогут оптимизировать состав почвенных субстратов и натуральных питательных растворов для получения богатых витаминами овощей, чьи вкусовые характеристики будут соответствовать пристрастиям потребителей из разных российских регионов.

По словам Ёити Такаки, заместителя генерального директора Panasonic в России, компания уже может похвастаться конкретными результатами в локализации технологий на территории страны, в частности, вертикального овощеводства. Так, в «Сколково» создан рабочий прототип теплицы, обеспечен стабильный урожай различных сортов зелени и редиса, пройдена вся необходимая сертификация. Предполагается, что сотрудничество с МГУ им. М. В. Ломоносова укрепит исследовательскую составляющую этого проекта, ведь в распоряжении химического факультета университета находится широкая база как для фундаментальных исследований, так и для прикладных разработок, в том числе, в области поточного анализа водных сред и анализа почв.

Идея производства овощей в закрытых контролируемых условиях с LED-освещением набирает популярность в России. Обширная география и климатические особенности нашей страны делают выращивание овощей непосредственно в месте потребления особенно актуальным, поскольку их транспортировка приводит к потере большей части витаминов и является сложным и затратным делом, рассказали в «Сколково».

Panasonic развивает направление тепличного овощеводства в мире в течение последних нескольких лет. Один из крупнейших и наиболее успешных проектов — «фабрика салатов», которую компания запустила в 2014 году в Сингапуре. Сегодня Panasonic планирует разработать эффективную модель нового бизнеса по вертикальному выращиванию в городской среде специально для российского рынка. Предполагается, что к проекту подключатся российские стартапы и крупнейшие научно-исследовательские институты.  Так, в 2016 году Panasonic приступил к совместной работе с кластером биомедицинских технологий Фонда «Сколково». И уже год спустя в здании технопарка на территории 75 кв. м. была оборудована агролаборатория. Именно там создана пилотная вертикальная теплица для различных культур с системой онлайн-прогнозирования роста растений и мониторинга всех основных параметров (изменения CO2, влажности, температуры, энергопотребления), которая станет площадкой для совместной работы с МГУ им. М. В. Ломоносова.

LED-освещение в теплицах не только экономит электроэнергию, но и позволяет разделить световые спектры

Действительно больших успехов в роботизации следует ожидать именно от фитотронов и вертикальных ферм, убежден председатель Наблюдательного совета ГК «Белая Дача» Виктор Семенов. «Ведь сегодня LEDы (светодиоды) не только экономят электроэнергию, но и позволяют разделить световые спектры, давая растению конкретный спектр, — подчеркивает он. — Минимизируя световые потоки, они передают нужный для качества растения спектр, который оно поглощает. Поэтому для различных видов салатов и зеленых культур возможности роботизации бесконечны».
  «В Японии мне приходилось видеть срезку в ручном режиме, — продолжает Виктор Семенов. — Но разрабатываются системы, когда можно делать это в полуроботизированном виде (вручную снимается лоток, вставляется в линию и далее все автоматизировано: срезка, упаковка и т. д.)». Сейчас вертикальные фермы распространяются в крупных городах, таких как Нью-Йорк, Токио, потому что здесь выгадывается логистика, поясняет специалист. «Свежая продукция производится внутри огромного мегаполиса. Вы подводите к ферме только воду, электроэнергию, семена и тут же поставляете продукцию потребителю. За счет этого можно повысить маржинальность», — рассуждает председатель Наблюдательного совета ГК «Белая Дача».

В целом же Виктор Семенов уверен, что в ближайшие год-два в светодиодах произойдут еще дополнительные инновационные прорывы, и эти технологии изменят салатный и тепличный бизнес.

Ссылка на источник

Изменено пользователем Редактор
Ссылка на комментарий
  • Модераторы
2 часа назад, Робот сказал:

В будущем сами растения через робототехнику смогут определять, сколько питания и тепла им необходимо

Ничего подобного! У растения и агронома совершенно различные цели, растение хочет оставить потомство, а человеку нужен урожай определенного качества. Именно поэтому мы все время говорим об управлении растением.

А это высказывание меня вообще умилило

2 часа назад, Робот сказал:

Исследования специалистов МГУ помогут оптимизировать состав почвенных субстратов и натуральных питательных растворов для получения богатых витаминами овощей, чьи вкусовые характеристики будут соответствовать пристрастиям потребителей из разных российских регионов.

Сразу видно, что авторы исследования нацелены на получение финансирования, а не на реальное исследование. Кто и как в наши дни будет массово производить различные почвенные субстраты для гидропоники? Да еще и натуральные питательные растворы? И ученым не стыдно декларировать такие странные вещи! Я уж не говорю о вкусовых пристрастиях потребителей в разных регионах. Одно это можно изучать лет 5.

Как обычно, "страшно далеки они от народа". :( то есть, практики.

  • Нравится 3
Ссылка на комментарий
1 час назад, Марите сказал:

Ничего подобного! У растения и агронома совершенно различные цели, растение хочет оставить потомство, а человеку нужен урожай определенного качества. Именно поэтому мы все время говорим об управлении растением.

А это высказывание меня вообще умилило

Марите, Вы не поняли смысл в высказывании. Данные с растения будут идти в онлайн режиме в центр принятия решений и система будет реагировать на любые изменения самостоятельно и сразу. Человек так быстро не сможет.

Ссылка на комментарий
  • Модераторы
49 минут назад, M23 сказал:

Марите, Вы не поняли смысл в высказывании. Данные с растения будут идти в онлайн режиме в центр принятия решений и система будет реагировать на любые изменения самостоятельно и сразу. Человек так быстро не сможет.

Ага! Учитывая, что растений в теплице несколько десятков тысяч на га, а температурное поле по вертикали и горизонтали неоднородно (а с ним и прочие параметры), да еще внешняя погода переменчива, система так отреагирует на показания нескольких растений ... :(

Ведь все дело именно в том, что любые изменения в теплице должны происходит не мгновенно (ну если речь не идет о закрытии фрамуг при внезапном ливне).

Вся автоматика хороша и полезна пока она помогает агроному, а не пытается сделать человека придатком к компьютеру.

Ссылка на комментарий
15 минут назад, Марите сказал:

система так отреагирует на показания нескольких растений

Можно разместить тысячи датчиков, но не думаю, что такая точность экономически заметна.

На самом деле агроном не должен заниматься регулированием микроклимата, совсем не должен. Агроном задаёт целевые показатели микроклимата, а дёргает фрамуги, задвижки отопления и рубильники освещения компьютер самостоятельно. Чем меньше в этом участвует человек - тем точнее. Человек тут только мешает...

 

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий
  • Модераторы

Идея то понятна - и Марите и Олег, в принципе, говорят об одном и том же. просто мы все разные и выражаем свои мысли по разному. 

а так - даа - журналисты опять отличились. 

хотя вы знаете, я уже привык, и думаю, что подругому наверное нельза. это, как я наячу писать ядерный синтез - такая же чушь получится

наверное 

  • Нравится 2
Ссылка на комментарий

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
×
×
  • Создать...