Сельхозтехника, которая умеет думать
Развитие агропромышленного комплекса сегодня зависит от уровня его модернизации. Разработчики сельхозтехники стремятся поставить аграриям такие технологии, которые будут оперативно и эффективно решать основные задачи – снижать издержки, повышать рентабельность, увеличивать производительность.
Стремительный рывок вперед
По данным Минпромторга РФ, в отечественном АПК доля российской сельхозтехники в 2014 году составляла всего 28%, а к 2021-му выросла почти до 70%. С января по август производство сельхозмашин увеличилось на 45%, объем составил почти 150 млрд рублей. Как отмечают в министерстве, это очередной рекорд, который отрасль повторяет последние семь лет. Предприятия выпускают 75% номенклатурных позиций, необходимых аграриям, и продолжают наращивать объемы. Производственные мощности полностью покрывают потребности современных зерно- и кормоуборочных комбайнов, энергонасыщенных тракторов, плугов, борон, культиваторов, разбрасывателей удобрений и опрыскивателей.
За 9 месяцев 2021 года аграрии закупили 51 тысячу единиц новых сельхозмашин и специализированного оборудования, что на 15,6% больше показателя прошлого года. Регионами-лидерами в этом направлении являются Краснодарский край, Ростовская, Волгоградская и Саратовская области.
– Сельское хозяйство становится в полном смысле слова высокотехнологичной индустрией. Многие работы в значительной степени автоматизированы. Все шире внедряются цифровые решения, математическое моделирование, системы искусственного интеллекта и обработки больших данных, – подчеркнул президент РФ В. Путин 11 октября 2021 года на совещании, посвященном научно-техническому обеспечению АПК.
О росте уровня оснащения отечественного сельского хозяйства высокотехнологичной техникой говорят и цифры Росстата за 40 лет. Для обработки каждой тысячи гектаров с каждым десятилетием требуется все меньше техники, поскольку она становится все мощнее, надежнее и даже «умнее» за счет внедрения новейших ИТ-разработок. В 2020 году на каждую тысячу гектаров посевных площадей приходилось в среднем всего по два зерноуборочных комбайна, тогда как десять лет назад, в 2010 году – три, в 2000 году – пять, а в 1990-х годах – более шести. Зерноуборочные комбайны увеличивают с каждым годом размеры обрабатываемых площадей. Если в 2010 году каждая машина за сезон жатвы убирала культуры, размещенные всего на 152 гектарах пашни, то к 2020 году – в три раза больше – 451 га. Аналогично обстоят дела и с другой уборочной техникой.
Ориентиры в производстве техники
Производственные и управленческие задачи предприятиям АПК сегодня необходимо решать с помощью цифровизации. Именно на это направление указывает разработанная Минсельхозом России федеральная научно-техническая программа развития сельского хозяйства с 2017-го по 2030 годы. Документ предусматривает внедрение цифрового земледелия, роботизации и автоматизации ключевых этапов технологического процесса. Как отмечают представители власти, отрасль активно внедряет передовые разработки – современные сельхозмашины оснащают дистанционной телеметрией для минимизации календарных сроков выполнения работ и уменьшения потери времени на сервисных операциях. В планах властей к 2025 году увеличить объем производства сельскохозяйственной продукции на 25%. Кроме того, программа действует как один из инструментов устранения зависимости отечественного сельскохозяйственного машиностроения от импорта.
С 2019-го по 2020 год рост объемов экспорта отрасли сельскохозяйственного машиностроения составил 30%. По прогнозу Минпромторга РФ, к 2021 году он должен вырасти до 16,2 млрд руб.
Однако стабильности в показателях по отдельным позициям пока что нет. Так, разница между показателями импорта и экспорта в части торговли зерноуборочными комбайнами (код ТН ВЭД 8433510009) с 2018-го по 2019 год варьировала в умеренном диапазоне – от 15 до 30%, а с 2020-го по 2021 год выросла – от 103 до 338%. Причем в последние четыре года экспорт по позиции ТН ВЭД 8433510009 превысил импорт только в 2019 году.
Представители науки Всероссийского института аграрных проблем и информатики имени А.А. Никонова также отмечают, что отечественный АПК сильно зависит от импорта технологий, машин и оборудования, средств защиты растений, кормовых добавок, пищевых ингредиентов, семенного и племенного материала. Сотрудники ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» считают, что развивать и внедрять необходимо и передовые интеллектуальные машинные технологии для выведения и воспроизводства отечественных конкурентоспособных сортов сельхозкультур.
Сегодня Минпромторг России совместно с Минобрнауки составляют специальную подпрограмму, которая определит перспективные направления в производстве сельхозтехники и переработке сельхозсырья на ближайшие три года. Проект предполагает вывод на рынок не менее 50 новых моделей техники и оборудования на основе российской компонентной базы.
– В частности, по тракторам, комбайнам мы сосредоточимся на разработке продукции с низким углеродным следом, в том числе будем оснащать машины системами мониторинга и прогнозирования состояния сельхозугодий, – отмечается в сообщении главы Минпромторга РФ Дениса Мантурова на официальном портале Кремля. – Зайдем в нишу инновационного возделывания и обработки картофеля, свеклы, льна и промышленной конопли. С агроинженерным центром ВИМ, который входит в периметр Минобрнауки, развиваем тематику производства техники для садоводства, виноградарства, селекции и семеноводства. Мы исходим из максимального использования компонентов и узлов, которые уже серийно производятся нашими предприятиями и которые планируются к производству. Продолжим развитие прецизионных технологий внесения удобрений, средств защиты растений. Большой объем работ запланирован в части автоматизации животноводства и переработки сельхозсырья, включая масличные и зерновые культуры.
Поддержка и основные проекты
В России запущен специальный механизм поддержки научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ через кооперацию промышленных предприятий и научных организаций. Государство предусматривает меры поддержки в этом направлении в размере 1,1 млрд рублей и, кроме того, планирует и дальше использовать институт специнвестконтрактов СПИК 2.0. В частности летом 2021 года были заключены два таких соглашения по тракторам малой мощности. Объем финансирования отрасли сельхозмашиностроения за 2018-2020 годы составил более 68 млрд рублей. Среди предоставляемых мер производители могут воспользоваться субсидиями на предоставление скидки покупателям, на транспортировку, на гарантирование обратного выкупа, на компенсацию производственных затрат и другими.
Среди ключевых проектов 2020 года в сфере сельхозмашиностроения Минпромторг РФ отмечает старт трех крупных начинаний. Это запуск роботизированной линии по производству дисков для борон на ООО «БДМ-АГРО» в Краснодарском крае и серийного производства кормоуборочного комбайна F 2650 производительностью до 230 тонн в час, на ООО «КЗ «Ростсельмаш» в Ростовской области, а также открытие литейного производства запасных частей для сельхозтехники на ЗАО «Рубцовский завод запасных частей» в Алтайском крае.
Представители науки прогнозируют, что в сельском хозяйстве в ближайшее десятилетие произойдет замещение рабочих многочисленных специальностей на системы искусственного интеллекта, призванные выполнять, прежде всего, функции механизаторов. Помогут в этом компоненты робототехники, сенсорики, интернет. Кроме того, уже сейчас внедряют технологии для сбора и обработки больших данных. Все эти разработки делают сельхозмашины «интеллектуальными». Причем в условиях конкуренции резко вырываются вперед те производители сельхозтехники, которые внедряют новейшие уникальные ИТ-решения.
Минсельхоз России считает, что за ближайшие семь лет объем рынка IT в АПК увеличится в пять раз, а именно – с 400 млрд руб. 2017 года вырастет до 2 трлн руб. в 2024 году. Власти ориентируют аграриев на переход к устойчивому сельскому хозяйству, когда земельные ресурсы при максимальном использовании обеспечивают экологическую безопасность и повышение плодородия почвы. В этом направлении на данный момент в аграрном секторе развивают геоинформационные системы (ГИС); системы точного земледелия; системы принятия решений, планирования, управления проектами и рисками в АПК; автоматизацию и роботизацию производственных процессов; анализ больших данных и моделирование в управлении отраслью.
Как устроен «интеллект» сельхозмашин
Одна из самых популярных «умных» технологий за 2021 год – система автоматического пилотирования. Разработчики оснащают автопилотами тракторы, дроны, комбайны, грузовики для перевозки зерна и другую технику. Двумя самыми нашумевшими, похожими друг на друга по функционалу, но принципиально разными разработками стали система автопилота от Ростсельмаш, а также совместное решение Петербургского тракторного завода и компании «Когнитив Роботикс».
Компания Ростсельмаш оборудовала модели комбайнов TORUM 785 взаимосвязанными бортовым компьютером, видеокамерой и высокоточными датчиками. Система ведет себя наподобие искусственного интеллекта, поскольку собирает данные с помощью установленных видеокамер и другого программного обеспечения, анализирует их и самостоятельно принимает решения. Примеры работы «умного» комбайна Ростсельмаш продемонстрированы на сельскохозяйственных выставках. Машина действительно прекращает продвижение по полю при появлении на пути препятствий, например, человека или неодушевленного предмета. Но управлять такой техникой все равно необходимо. Операторы используют удаленное подключение и корректируют работу машин в поле через экраны мониторов.
Другой крупный производитель сельхозтехники – компания CLAAS (Краснодар) – сегодня находится на стадии завершения аналогичной системы. Производитель сохраняет интригу, не раскрывая всех тонкостей системы, над разработкой которой сейчас трудятся специалисты. Как отмечает гендиректор ООО КЛААС в Краснодаре Ральф Бендиш, самым быстрым компьютером является человеческий мозг, его возможности не превзошли пока что никаких разработок искусственного интеллекта. Поэтому цель их компании – объединить усилия робота, компьютера и человека. А планы на дальнейшую перспективу в компании строят поистине грандиозные – создание искусственного самообучающегося интеллекта.
– На тему беспилотного вождения мне вспоминается случай, о котором рассказал знакомый с Алтая. Он в молодости работал на стареньком комбайне. Как-то при спуске на холмистой местности отказали тормоза. В последний момент механизатор выпрыгнул из кабины, а так называемый беспилотный комбайн заехал в болото и утонул, – рассказывает Ральф Бендиш. – Сельскому хозяйству сегодня нужно не полное отсутствие пилота, а такие системы, которые при отсутствии механизатора будут сами обучаться. Именно над такого рода технологиями мы сейчас работаем. Через тридцать лет в сельском хозяйстве, думаю, будут трудиться уже полностью беспилотные самообучающиеся системы.
Один из флагманов сельхозмашиностроения – Петербургский тракторный завод совместно с «Когнитив Роботикс» разработали автопилот, который можно установить на любую современную сельскохозяйственную технику. Производитель демонстрировал возможности автопилота, установленного на трактор «Кировец» новой модификации. Система действует в связке со спутником и полностью берет на себя контроль над движением сельхозмашин. Кроме того, «Кировцы» новой модификации оснащены системами удаленного контроля. И первая, и вторая работают под контролем оператора, который удаленно отслеживает местоположение трактора, скорость, расход топлива, аварийные сигналы и другие рабочие параметры.
Автопилотируемые комбайны активно используют в фермерском хозяйстве «Оскар» Краснодарского края. Его руководитель Артем Застрожников отмечает, что они способны работать в условиях, не подходящих для человека, что существенно сокращает календарные сроки выполнения работ. Например, в ночное время техника работает так же эффективно, как и в дневное, и это повышает уровень производительности в два раза. Плюс автопилот заменяет механизаторов в условиях плохой видимости из-за тумана и пыли. В то время как механизатор по различным причинам может прекратить работу, машина продолжает функционировать, используя данные топографических карт, поступающих сигналов от GPS-систем, датчиков и других имеющихся в бортовом компьютере сведений.
Не такая умная, как трактор, зато летающая…
Летом посевы Кубани подверглись сильным затоплениям. Чтобы оценить размеры ущерба, оперативно составить план работ, а затем и провести опрыскивание, хозяйства использовали беспилотные дроны. Подобная летающая техника проще, чем автопилотируемые комбайны, поскольку не оснащена пока такими же «мозгами». Но при умелом управлении она дает огромное преимущество предприятиям. Особенно высоко оценивают работу беспилотников ученые, используя эти технологии в точечном земледелии. С помощью дронов можно определять биомассу сельскохозяйственных культур, высоту растений, наличие сорняков и водонасыщенность на определенных участках поля. Аппараты используют для обработки полей от болезней и вредителей. Причем работу устройства за счет вращающихся лопастей легко настроить таким образом, что СЗР будет попадать даже на обратную сторону листа растения, исключая перерасход. Эксплуатационные затраты дронов включают в себя в основном расходы на электроэнергию для подзарядки аккумуляторных батарей. Летательные аппараты самой простой сборки стоят чуть более 1 млн рублей. Стоимость зависит от того, насколько покупатель решит модифицировать модель – приобрести запасные батареи, установить более объемный бак для СЗР.
Ученые не только используют автопилотируемые летательные аппараты в научной деятельности, но и изучают экономическую эффективность дронов, рекомендуя их аграриям к активному применению. Так, сотрудники ФГБНУ «Федеральный научный центр «Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук» изучили работу октокоптера для обработки полей кукурузы. В отличие от трактора дрон не давит 5-10% урожая. Его можно использовать после дождей, на полях со сложным рельефом. Он эффективен при обработке кустарников и подросших культур (например, кукурузы, подсолнечника), он мобильнее и быстрее. Дрон летит гораздо ниже – на высоте 1,5-2 метра над растениями, жидкость при этом не испаряется и не уносится ветром.
Подводя итоги, исследователи отметили экономический эффект от использования беспилотников: снижение себестоимости продукции и затрат на техническое обслуживание, увеличение производительности труда, снижение издержек производства в целом.
ЛИЛИЯ МИХЕЕВА
Краснодарский край
Фото avtovesti.com
pinterest.ru
ropa.by