Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
VAC 08.00.05 Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и сферам деятельности, в том числе: экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда; экономика народонаселения и демография; экономика природопользования; экономика предпринимательства; маркетинг; менеджмент; ценообразование; экономическая безопасность; стандартизация и управление качеством продукции; землеустройство; рекреация и туризм)
VAC 08.00.10 Финансы, денежное обращение и кредит
VAC 08.00.12 Бухгалтерский учет, статистика
VAC 08.00.13 Математические и инструментальные методы экономики
VAC 08.00.14 Мировая экономика
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
The relevance of the research lies in the insufficiently studied theoretical aspects of the application of precision farming technologies. The development programs of the industry in countries with developed agriculture contain separate elements for the development of precision farming technologies. The aim is to study the international practice of introducing precision farming technologies on the basis of national programs for the development of the agrarian sector of countries with developed agriculture. The United States occupies a leading position in the development of precision farming technologies. This became possible thanks to the implementation of the Food and Agriculture Cyber Informatics and Tools (FACT) program, as well as the development of these technologies by private companies (Ag Leader Technology; AgJunction, Inc; CropMetrics LLC, etc.). In the People's Republic of China, in the Thirteenth Five-Year Plan for the Economic and Social Development of the Republic, Article 4 proclaims a course for the modernization of agriculture, which is designed for 2015-2020. It is planned to introduce a regional pilot project in the field of precision farming technologies based on IoT, increasing the level of intelligence and precision of agriculture. Japan has implemented the Strategic Innovation Promotion Program (SIP) for the next generation of agriculture, forestry and fisheries. Its main tasks include an automatic travel system for agricultural machinery under human supervision (by 2018), as well as an unmanned system for agricultural machinery with remote monitoring (by 2020). In total, 15.6 billion yen (11.5 billion rubles) was allocated for the implementation of these tasks in the period from 2014 to 2018. In Germany, 14 digital innovation parks have been created, aimed at developing both precision farming technologies and technologies of the Internet of things, big data and others.
precision farming, precision farming technologies, foreign experience, agricultural development program
Введение. В настоящее время все большее распространение получают технологии точного земледелия. В нашей стране эти технологии стали применяться как минимум на 10 лет позже, чем в таких стран как США, Япония, Китай, Германия, Испания. Как следствие, отечественные фундаментальные и прикладные научные разработки в области развития технологий точного земледелия неконкурентоспособны в сравнении с достижениями науки и техники развитых государств. По оценкам экспертов объем мирового рынка точного земледелия оценивался в 4,73 миллиарда долларов США в 2019 году и, как ожидается, достигнет 5,47 миллиарда долларов США в 2020 году. При этом объем глобального рынка технологий точного земледелия будет увеличиваться в среднем на 13,0% в год в период с 2020 по 2027 год и составит в 2027 году более 12,8 млрд. долларов. При этом имеющиеся в известных библиографических базах научные источники в основном описывают технико-технологические аспекты точного земледелия, что свидетельствует о недостаточной разработанности проблемы развития фундаментальных научных знаний, касающихся научных подходов, методологии и инструментария внедрения и применения технологий точного земледелия в сельскохозяйственном производстве, имеющих важное социально-экономическое и политическое значение.
Материалы и методы. Технологии точного земледелия, которые за рубежом также известны как локальное управление растениеводством или спутниковое земледелие, - это концепция управления фермерскими хозяйствами, которая использует информационные технологии для обеспечения оптимального здоровья и продуктивности сельскохозяйственных культур. Технологии точного земледелия в существенной мере зависят от применения специального оборудования, к которому можно отнести сенсорные устройства, антенны и точки доступа и автоматизированные системы управления. Эта концепция включает также техническое обслуживание и сервисные услуги. Многие специалисты к этим технологиям относят широкий спектр технических средств, в том числе робототехнику и автоматизацию, сенсоры и датчики, а также технологию больших данных.
Целью исследования является изучение международной практики внедрения технологий точного земледелия на основе национальных программ развития аграрной сферы стран с развитым сельским хозяйством.
К задачам исследования можно отнести:
- анализ зарубежных национальных исследовательских и производственных программ по сельскому хозяйству, в том числе в области развития и внедрения технологий точного земледелия;
- описание целей этих программ, поддающихся количественной оценке ожидаемых результатов реализации данных программ;
- выявление потребностей в ресурсах для достижения целей и результатов;
- анализ международной практики применения механизмов, стимулирующих внедрение технологий точного земледелия.
К анализируемым параметрам исследуемых программ следует отнести: описание целей программ, поддающиеся количественной оценке ожидаемые результаты реализации программ, описание потребностей в ресурсах для достижения целей и результатов, описание систем управления реализацией программ, распределение полномочий и ответственности. Будет проведен анализ международной практики применения механизмов, стимулирующих внедрение технологий точного земледелия в сельском хозяйстве национальных экономик.
Результаты. Страны Северной Америки доминируют на рынке технологий точного земледелия. По оценкам экспертов их доля составила 46,12% в 2019 году. Этому способствовали активизация инициатив со стороны государства по внедрению современных технологий в сельском хозяйстве и развитая инфраструктура в регионе. Наиболее существенными факторами, определяющими увеличение предложений на рынке технологий точного земледелия, являются развитие технологий Интернета вещей (IoT) и увеличивающееся применение фермерами передовой аналитики.
Министерство сельского хозяйства США реализует ряд государственных программ, регулирующих различные отношения в отрасли. К ним относятся мероприятия по развитию сельских территорий, мероприятия по недопущению дискриминации различным признакам (пол, раса и т.д.), по предоставлению равных прав религиозным организациям и многие другие. Поддержку Министерство сельского хозяйства США осуществляет через систему грантов, субсидий и платежей, при этом бюджетные ресурсы на текущий финансовый год составили $322.4 миллиард, что составляет 3,9% от общего объема средств федерального бюджета США на 2020 год [1]. Наиболее крупные направления расходов министерства сельского хозяйства США представлены в рисунке 1.
Рисунок 1 – Наиболее крупные направления расходов министерства сельского хозяйства США млрд. долл.*
*составлено авторами по данным министерства сельского хозяйства США
При этом расходы на научно-исследовательскую и образовательную деятельность оставили около 2102 млн. долларов, и замыкают второй десяток этих статей затрат. В рамках деятельности «Национального института продовольствия и сельского хозяйства» имеется программа «Afri Foundational and Applied Science RFA». В рамках этой программы существует подпрограмма «Продовольственная и сельскохозяйственная киберинформатика и инструменты (FACT)». Эта программа направлена на стимулирование деятельности, которая использует большие данные для синтеза новых знаний, принятия прогнозных решений и стимулирования инноваций, поддерживаемых данными, для мониторинга, аналитики и автоматизации в точном растениеводстве и точном животноводстве. Размер посевных грантов по этой программе ограничен суммой до 300 000 долларов США (включая косвенные расходы) на срок до 2 лет и не подлежат продлению.
Важным аспектом является упоминание ключевых игроков на рынке технологий точного земледелия, к которым относятся преимущественно североамериканские компании. В частности, CropMetrics [2] была основана в 2009 года для разработки точных систем орошения. Компания CropMetrics разрабатывает и поставляет системы точного ирригационного орошения для конечных производителей сельскохозяйственной продукции (в основном в садоводстве) и осуществляет техническую поддержку и консультирование по этим вопросам. Эти решения позволяют оптимизировать прибыль при одновременном повышении эффективности использования воды, питательных веществ и энергии.
Американская компания AgJunction [3] занимается научно-исследовательскими проектами в соответствии с конкретными потребностями клиентов в автоматизации, в том числе точным земледелием. Компания AgJunction является держателем одно из самых полных патентных портфелей (более 200 патентов) в области точного земледелия. В частности компания AgJunction предлагает гидравлические и электрические модули рулевого управления для более чем 2000 марок и моделей сельскохозяйственных машин.
Другим ярким представителем сферы производства и распространения технологий точного земледелия является компания Ag Leader Technology [4]. Эта компания производит точное оборудование и программное обеспечение для фермеров. В частности системы точного управления сельскохозяйственными машинами, которые снабжены системой мгновенного получения информации об урожайности, расходе топлива и расходных материалов, в том числе семян, средств для защиты растений и воды. Это позволяет упростить принятие управленческих решений, от которых зависит урожайность и, в конечном счете, рентабельность производства.
Разработками технологий точного земледелия занимается американская компания AGCO Corporation [5]. В частности компания производит и поставляет фермерам программные средства и приложения, позволяющие повысить точность подготовки пашни и оптимизировать посадку семян, и в то же время минимизировать затраты на удобрения. Это позволяет фермерам сэкономить ресурсы и увеличить потенциальную урожайность культур.
Взвешенно к развитию технологий точного земледелия подходят в Китае. По данным Зубарева Ю.Н. [6] в Китае еще в 2013 году стартовали работы по исследованию технологий точного земледелия. Эти «работы выполняются под руководством ученых Академии сельскохозяйственных наук КНР, их цель — сбалансированное питание растений. Для исследований выделено опытное поле площадью 247 га, которое разделено на отдельные земельные участки. На этих участках исследуется технология точного внесения удобрений в зависимости от потребности сельскохозяйственных культур. При этом используются 11 типов питательных элементов, а численность участков достигает 460 единиц. Таким образом, выполняются исследования по оптимизации выращивания растений максимально экономичным способом, при этом урожай будут сравнивать с обычными урожаями в данной местности. Первые результаты показывают, что урожайность арбузов увеличилась на 14 - 27%, сбор риса — на 9-13%, пшеницы — на 18%. Также на других участях, но уже на крупных полях, отрабатывается технология точного позиционирования на местности и дистанционного получения» [7] данных.
Так, в «Тринадцатый пятилетний план экономического и социального развития Китайской Народной Республики» в статье 4 провозглашен курс на модернизацию сельского хозяйства, который рассчитан на 2015-2020 годы. Сельское хозяйство должно стать основой для совершенного построения общества и модернизации, для чего необходимо ускорить трансформацию методов развития сельского хозяйства, сосредоточить усилия на создании современной агропромышленной системы, производственной системы, операционной системы, повышения эффективности качества и конкурентоспособности сельского хозяйства, безопасность продукции, ресурсосбережение, экологичность на пути модернизации сельского хозяйства. В главе 20 этой программы отмечается необходимость повышения уровня технического оснащения и информатизации сельского хозяйства. Усилить автономные инновации в области сельскохозяйственных технологий, сельскохозяйственную технику и оборудование, зеленое увеличение производства и другие технические исследования, улучшить инновационные условия в ключевых лабораториях сельского хозяйства. Планируется внедрение регионального пилотного проекта в области сельского хозяйства IoT, продвижение приложений в области сельского хозяйства IoT, повышение уровня интеллектуальности и точного сельского хозяйства. Продвижение приложений для больших данных в сельском хозяйстве и расширение возможностей интегрированных информационных услуг в сельском хозяйстве [8].
Заслуживает внимания также Рекомендации ЦК КПСС Китая по разработке 14-го пятилетнего плана Национального экономического и социального развития и перспективной цели на 2035 год, в которых сформулированы приоритеты развитии экономики в целом и сельского хозяйства в частности на рассматриваемый период. Так, поставлена «четкая цель удвоить общий экономический или среднедушевой доход к 2035 году». В области развития сельского хозяйства много внимания уделяется вопросам борьбы с бедностью на сельских территориях («полное освобождение от бедности»), повышению экологичности сельскохозяйственного производства. В развитии материально технической базы отрасли планируется построить интеллектуальное сельское хозяйство, в котором будет реализована «здоровая» защита животных и система борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур, а также строгая система защиты пахотных земель.
Сельское хозяйство Японии находится в очень сложной ситуации. Так, численность фермеров сократилась на 15% за последние 5 лет. Прогрессирует старение населения, и нынешние фермеры, в возрасте 65 лет и старше составляют 65% от общего их количества. Для противостояния этим угрозам реализуется, начиная с 2014 года «Стратегическая инновационная программа продвижения (SIP) нового поколения сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства». В рамках реализации данной программы из-за дефицита рабочей силы в сельском хозяйстве ожидается дальнейший прогресс в области развития роботов для отрасли, сверхэнергосберегающие технологии и развитие технологий точного земледелия.
В рамках реализации программы сельского хозяйства Японии (SIP) имеются следующие ключевые задачи. Прежде всего, развитие робототехники, информационно-коммуникативных технологий, геномики и других передовых технологий использования. В рамках данной программы важными вопросами являются повышение эффективности производства риса, объектов садоводства, а также сверхэнергосбережение на основе интеллектуального сельского хозяйства. Одним из направлений является развитие функциональных продуктов питания и производство новых материалов. Это позволит реализовать стратегию высокой добавленной стоимости создаваемой в отрасли.
В отношении развития технологий точного земледелия можно отметить развитие технологий, связанных с автоматическим вождением сельскохозяйственной техники (SIP «система автоматического вождения») и развитие систем получения сельскохозяйственных данных. Поставлена задача к 2018 г. коммерциализировать систему автоматического хода для сельскохозяйственной техники под наблюдением человека, а к 2020 г. реализовать беспилотную систему для сельхозтехники с удаленным мониторингом. В целом на реализацию этих задач выделено 15,6 млрд. йен (11,5 млрд. рублей) в период с 2014 по 2018 годы. По расчетам создателей программы, достижение этой задачи позволит снизить производственные затраты на 20% или более и повысить прибыльности на 20% или более за счет сокращения количества применяемых удобрений и пестицидов. Также планируется сокращение на 50% или более трудозатрат по управлению водными ресурсами в поле, затрат на рабочую силу за счет автоматической работы с несколькими сельскохозяйственными машинами и т. д. Планируется снижение количества удобрений на 30% за счет повышения точности обработки посевов, внесения удобрений и т. д
В качестве механизма реализации данной программы следует отметить создание комитета по продвижению, в котором имеется председатель, соответствующие министерства, эксперты и т. д. Ответственными за реализацию данной программы являются «Национальная корпорация исследований и разработок», «Организация исследований в области технологий сельского хозяйства и пищевой промышленности» ряд других организаций.
«Федеральное министерство продовольствия и сельского хозяйства ФРГ в последние годы расширило свою деятельность в области цифровизации в сельском хозяйстве. Господдержка научных исследований также является важной частью общей концепции цифровизации в сельском хозяйстве. Целью является поддержка инноваций в области цифровых сельскохозяйственных технологий для повышения эффективности использования ресурсов. По этой причине в последние годы финансировались многочисленные проекты в области цифровизации в сельском хозяйстве» [9].
В качестве механизма реализации программы по развитию сельского хозяйства Федеральное ведомство по сельскому хозяйству и продовольствию (BMEL) берет на себя функции проектного офиса по управлению проектами по цифровизации в отрасли. В марте 2020 года было завершено создание всех 14 экспериментальных площадок (цифровых инновационных парков) - восемь в области растениеводства, три в животноводстве и три междисциплинарных. Цифровые инновационные парки рассредоточены по всей Германии и имеют различную специализацию. Они занимаются такими разнообразными темами, как применение нового стандарта мобильной связи 5G в сельском хозяйстве, оптимальное взаимодействие сельскохозяйственной техники посредством обмена цифровыми данными в растениеводстве для сокращения использования удобрений и средств защиты растений, комфортные условия содержания молочных коров благодаря использованию цифровых технологий и их применение в малых хозяйствах и других [9]. Проекты направлены как на развитие технологий точного земледелия, так и технологий интернета вещей, больших данных и других.
Заслуживает внимание рассмотрение целей создания 14 цифровых инновационных парков в сфере сельского хозяйства ФРГ [10] :
- Landnetz (координатор проекта: Технический университет Дрездена) - тема: сплошное покрытие коммуникационными и облачными сетями для сельского хозяйства 4.0 и сельской местности;
- EXPRESS (координатор проекта: Лейпцигский университет) - тема: экспериментальная площадка по объединению в сети на основе данных и цифровизации в сельскохозяйственном секторе;
- Agro-Nordwest (координатор проекта: Agrotech Valley Forum e.V.) - тема: проект для практикоориентированного дальнейшего развития цифровых решений для сельского хозяйства в растениеводстве, которые подходили бы для оборудования различных фирм;
- «BeSt-SH (координатор проекта: центр исследований и разработок Кильского университета прикладных наук FH Kiel GmbH) - тема: управление предприятиями и менеджмент межхозяйственных материальных потоков - сетевой аграрный комплекс в Шлезвиг-Гольштейне» [9];
- Diabek (координатор проекта: Университет прикладных наук ВайенштефанТрисдорф)- тема: применение, оценка и коммуникация цифровизации - кооперация между семейными растениеводческими предприятиями и практическими учебными заведениями;
- «DigiMilch (координатор проекта: Баварское земельное ведомство по сельскому хозяйству) - тема: цифровизация молочного производства - демонстрация, тестирование и оценка новых цифровых продуктов и услуг в сельскохозяйственной цепочке производства молока» [9];
- DigiVine (координатор проекта: Федеральный научный Институт Юлиуса Кюна) - тема: цифровизация в профессиональном сообществе виноградарства: от посадки до доставки винограда;
- CattleHub (координатор проекта: Рейнский университет им. Фридриха Вильгельма, Бонн) - тема: системы-ассистент для интеллектуального скотоводства - "CattleHub";
- FarmerSpace (координатор проекта: информационный центр Гёттингенского университета) - тема: экспериментальная площадка для внедрения цифровых технологий защиты растений;
- DigiKopter (координатор проекта: Университет прикладных наук Гайзенхайм) - тема: экспериментальная площадка в области «цифровизации в виноградарстве с использованием мультикоптеров, сетевых датчиков и спутниковых каналов связи» [9];
- EF-Southwest (координатор проекта: Сервисный центр для сельских территорий Рейнхессен-Хунсрюк, земля Рейнланд Пфальц) - тема: содействие «развитию межотраслевого и межхозяйственного управления данными для поддержки систем создания добавленной стоимости в сельском хозяйстве;
- Agrisens-DEMMIN» [9] (координатор проекта: Немецкий Исследовательский Центр Геонаук, Потсдам) - тема: использование технологий дистанционного зондирования для цифровизации в растениеводстве;
- DigiSchwein (координатор проекта: Сельскохозяйственная палата Нижней Саксонии) - тема: «междисциплинарные инновации и цифровизация в свиноводстве с комфортными условиями содержания с учетом ресурсосбережения» [9].
DigiSchwein - консультирование, квалификация и содействие; - DiWenkLa (координатор проекта: Университет Хоэнхайм) - тема: «цифровые цепочки создания добавочной стоимости для устойчивого развития малых» [9] сельскохозяйственных предприятий.
Одни из ведущих позиций в развитии технологий точного земледелия занимает Испания. Министерство сельского хозяйства, рыболовства и продовольствия Испании разработало стратегический план развития отрасли (PAC) [11]. Разработка стратегического плана и связанного с ним процесса анализа строятся вокруг 9 конкретных целей. При этом обеспечивается баланс между различными аспектами устойчивого развития отрасли. Эти конкретные цели должны перевести общие цели PAC в более конкретные приоритеты с учетом соответствующих правил Европейского Союза. В качестве механизма реализации стратегического плана развития отрасли (PAC) при Министерстве был создан ряд рабочих групп.
В частности одно из направлений этой программы (PAC) состоит в повышении ориентированности на рынок и конкурентоспособности отрасли, в частности за счет стимулирования исследований в области цифровых технологий. Другим направлением является содействие инвестициям в аграрный сектор экономики, в использование новых технологий и обучение использованию цифровых технологий. Это позволит, по мнению автором программы, привести к улучшению управления в экономической, экологической и социальной сфере и повысить конкурентоспособность сельского хозяйства Испании.
Обсуждения. Доминирующее положение на мировом рынке технологий точного земледелия занимают компании США. Важным аспектом деятельности по развитию технологий точного земледелия в США является ведущая роль частных компаний. Ключевыми компаниями, работающими на рынке технологий точного земледелия, являются Ag Leader Technology; AgJunction, Inc; CropMetrics LLC; Trimble, Inc.; AGCO Corporation; и Raven Industries Inc. Научно-исследовательская деятельность в области технологий точного земледелия в США, направлена в основном на финансирование фундаментальных исследований в области больших данных и технологии искусственного интеллекта, которые впоследствии можно применить в точном земледелии и точном животноводстве. Однако следует отметить, что размеры грантов Министерства сельского хозяйства США относительно не велики, при этом существуют различные бюрократические сложности по оформлению документации.
Следует отметить, что программы развития КНР (в частности Тринадцатый пятилетний план экономического и социального развития Китайской Народной Республики») не отличаются конкретикой. Зачастую цели развития и выделяемые финансовые ресурсы на их реализацию слабо прописаны в документах. По мнению экспертов, таким образом, Китай (преимущественно бюрократический класс) намерен защитить себя от возможных срывов в реализации намеченных планов.
Достаточно амбициозные и хорошо проработанные цели в области развития точного земледелия имеются в Японии. Они в основном сосредоточены на развитии беспилотного транспорта для сельского хозяйства, рисоводстве и садоводстве. В рамках реализации «Стратегическая инновационная программа продвижения (SIP) нового поколения сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства» (Япония) достаточно неожиданной является сформулированная социальная цель - превратить сельское хозяйство с помощью цифровых технологий в привлекательную отрасль и способствовать увеличению числа новых фермеров.
Заключение. Рекомендуется органам исполнительной власти разработать соответствующие меры по ускоренному развитию исследований в области технологии точного земледелия с учетом зарубежного опыта. Это позволит сократить сроки реализации данных исследований, сосредоточиться на прорывных направлениях и не допустить технологического отставания по развитию технологий точного земледелия.
Благодарности. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №20-010-00827А «Исследование теоретических аспектов применения технологий точного земледелия в сельскохозяйственном производстве».
1. Rashody ministerstva sel'skogo hozyaystva SShA // [Elektronnyy resurs] https://www.usaspending.gov/agency/95
2. Oficial'nyy sayt kompanii CropMetrics LLC // [Elektronnyy resurs] ( https://cropmetrics.com/
3. Oficial'nyy sayt kompanii AgJunction // [Elektronnyy resurs] https://www.agjunction.com/hardware
4. Oficial'nyy sayt kompanii Ag Leader Technology // [Elektronnyy resurs] https://www.agleader.com/farm-management/displays/incommand/
5. Oficial'nyy sayt kompanii AGCO Corporation // [Elektronnyy resurs] https://www.agcocorp.com/
6. Zubareva Yu.N Zarubezhnyy opyt primeneniya tehnologii tochnogo zemledeliya// ''Nivy Rossii 2013 // [Elektronnyy resurs] http://svetich.info/zarubezhnyi-opyt-primenenija-tehnologii-.html
7. Kul'ba V.V., Medennikov V.I., Butrova E.V. Analiz problem prognoza ekonomicheskogo effekta i ocenki riskov pri primenenii dannyh DZZ v sel'skom hozyaystve // Upravlenie razvitiem krupnomasshtabnyh sistem (MLSD'2019). - 2019 - S. 245-255 DOIhttps://doi.org/10.25728/mlsd.2019.2.0245
8. Trinadcatyy pyatiletniy plan ekonomicheskogo i social'nogo razvitiya Kitayskoy Narodnoy Respubliki // [Elektronnyy resurs] http://www.gov.cn/xinwen/2016-03/17/content_5054992.htm
9. Zarubezhnye novosti // Novoe sel'skoe hozyaystvo - №3 - 2020 - S. 20-21
10. Mehr als 50 Millionen Euro für digitale Experimentierfelder in der Landwirtschaft [Elektronnyy resurs] https://www.bmel.de/DE/themen/digitalisierung/digitale-experimentierfelder.html
11. Ministerstvo sel'skogo hozyaystva Ispanii [Elektronnyy resurs] https://www.mapa.gob.es/es/pac/post-2020/objetivo-especifico-transversal.aspx
