الجرارات المستقلة: إيجابيات وسلبيات للمزارعين في عام 2023

تقف الزراعة على أعتاب ثورة الروبوتات. تصل الجرارات ذاتية القيادة المجهزة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأجهزة الاستشعار والذكاء الاصطناعي إلى المزارع في جميع أنحاء العالم. ويقول المؤيدون إن هذه الآلات المتقدمة ستغير كفاءة الزراعة وإنتاجيتها. ولكن هل ينبغي للمزارعين أن يسارعوا إلى استبدال معداتهم التي يقودها الإنسان بآلات عمل آلية؟ تبحث هذه المقالة المتعمقة في أحدث قدرات الجرارات المستقلة وخيارات النماذج، وتزن الإيجابيات المحتملة مقابل الجوانب السلبية لأصحاب المزارع، وتستكشف الاعتبارات في تحديد ما إذا كانت الأتمتة مضمونة أم لا.

العلامات التجارية والنماذج الحالية للجرارات ذاتية القيادة

تقدم الآن قائمة متزايدة من الشركات المصنعة للمعدات الزراعية الكبرى جرارات ذاتية التشغيل للاستخدام التجاري. على الرغم من اختلاف النماذج، إلا أنها تشترك في وظائف القيادة الذاتية الأساسية. يسمح نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ورسم خرائط المنطقة للجرارات بالتوجيه بدقة على طول الطرق المبرمجة دون توجيه بشري. تعمل أجهزة استشعار اكتشاف العوائق على منع الاصطدامات عندما يدخل الأشخاص أو الحيوانات أو الأشياء في طريقهم. تتيح المراقبة عن بعد التحكم والتعديل من الهواتف الذكية أو أجهزة الكمبيوتر.

فيما يلي نظرة عامة على نماذج الجرارات ذاتية الإنتاج البارزة التي تعمل الآن في الحقول حول العالم:

جون ديري 8R 410 جرار مستقل

ظهر John Deere 8R 410 لأول مرة في عام 2021 كأول جرار مستقل بالكامل يُباع في أمريكا الشمالية. إنه يستفيد من ستة أزواج من الكاميرات الاستريو للكشف عن العوائق بزاوية 360 درجة. يمكن للمزارعين تكوين المسارات والعمليات الدقيقة باستخدام تطبيق AutoPath. للمراقبة عن بعد، يتم عرض موجزات الفيديو والتنبيهات في لوحة معلومات مركز العمليات.

يتوفر محرك 8R 410 في خمسة موديلات بقوة محرك تتراوح ما بين 177 إلى 405 حصانًا. تتراوح أسعار القائمة من $500,000 إلى $800,000.

CNH Industrial New Holland T7.315 جرار مستقل

جزء من منصة مفهوم مستقلة تم الكشف عنها في عام 2016، وصل نموذج الإنتاج T7.315 من CNH Industrial في عام 2020. ويستخدم كلاً من أجهزة استشعار الليدار والرادار للمسح المستمر للأشخاص والأشياء. يقوم T7.315 بتنفيذ المهام بشكل مستقل مسترشدًا بوحدات التحكم في السيارة وأدوات رسم الخرائط التي تدعم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

كما يتيح نظام IntelliTurn من New Holland الانعطاف التلقائي في نهاية الصف أثناء تطبيقات الحرث والغرس والحرث.

جرار Fendt 1000 Vario المستقل

يمكن تجهيز Fendt 1000 Vario عالي القوة من AGCO بنظام التوجيه الآلي AutoGuide للملاحة الميدانية بدون استخدام اليدين. تتيح ميزة Fendt Guide Contour Assistant إمكانية الحراثة المستقلة تمامًا وعمل التربة على المنحدرات والتضاريس غير المستوية. يمكن إجراء المراقبة عن بعد واستكشاف الأخطاء وإصلاحها التشخيصية من خلال النظام البيئي للزراعة الذكية Fuse.

يوفر 1000 فاريو 112 إلى 517 حصانًا.

جرار مونارك MK-V جرار كهربائي مستقل

ومن المقرر التسليم التجاري في عام 2023، جرار مونارك MK-V يعمل فقط على البطاريات بدلا من الديزل. يضم التصميم المغلق منخفض الخلوص ستة محركات كهربائية لتوليد قوة تبلغ 250 حصانًا. يعتمد التشغيل المستقل على 12 مستشعر ليدار وست كاميرات بصرية ووحدة معالجة الرسومات Nvidia للمعالجة الظرفية.

ستركز MK-V في البداية على مزارع الكروم والبساتين العضوية. السعر المبدئي المستهدف هو $50.000.

النموذج الأولي للجرار المستقل Yanmar YT5115N

قامت شركة تصنيع الجرارات اليابانية Yanmar بتطوير جرار مستقل يسمى YT5115N. تم تصميمه استنادًا إلى نموذج المحاصيل الصفية القياسي YT5113N، ويستخدم كاميرات ليدار وستيريو للتنقل الذاتي عبر الحقول أثناء الحراثة والزراعة والرش. أدى التصميم بدون كابينة إلى توفير مساحة لأجهزة التكنولوجيا المستقلة والخزانات الكيميائية.

تقوم شركة Yanmar الآن بتحسين النموذج الأولي للإنتاج التجاري المحتمل.

الإيجابيات الرئيسية لاعتماد الجرارات الزراعية المستقلة

وبعيدًا عن كونها مجرد حداثة، يمكن للجرارات ذاتية القيادة أن تفيد المزارعين بشكل ملموس بطرق متعددة. فيما يلي بعض المزايا الأكثر إلحاحًا التي تقدمها الجرارات الآلية مقارنة بنظيراتها التي يقودها الإنسان:

كفاءة أكبر وإنجاز أسرع للمهام

وبدون سائق يحتاج إلى فترات راحة، يمكن للجرارات ذاتية القيادة أن تعمل بشكل مستمر لفترة أطول بكثير. إن قيادتهم الدقيقة ووتيرة عملهم الدؤوبة تنهي المهام بشكل أسرع. تتحسن الكفاءة بشكل أكبر مع اكتساب المزارعين الثقة لنشر عدة جرارات مستقلة تعمل بالتنسيق في وقت واحد. تمريرات أقل عبر الحقول وعدم وجود تداخل يعزز الكفاءة.

انخفاض تكاليف التشغيل

يؤدي التخلص من المشغل البشري إلى تقليل تكاليف التشغيل بشكل كبير. تعمل الجرارات ذاتية القيادة على خفض متطلبات العمالة الماهرة الباهظة الثمن. كما أن الوتيرة المتسقة التي تم تحسينها بواسطة الخوارزميات تقلل أيضًا من استهلاك الوقود. مع قيادة أكثر سلاسة، ينخفض تآكل مكونات السيارة، مما يقلل تكاليف الصيانة. يشهد صافي دخل المزرعة مكاسب من انخفاض النفقات العامة.

تقليل الاعتماد على المدخلات الكيميائية

تتيح أنظمة التوجيه للجرارات المستقلة زراعة البذور ورش الأسمدة واستخدام المبيدات الحشرية بدقة مذهلة. إن الوضع الفوري يعني تقليل الإفراط في استخدام المواد الكيميائية باهظة الثمن وإهدارها. يساعد انخفاض تكاليف المدخلات على تعزيز هوامش الربح. التطبيق المستهدف الذي يمنعه البشر يقلل من مخاطر الانجراف الكيميائي.

تحسين خفة الحركة والتعديلات المستمرة

على عكس الخطط السنوية المتماسكة، تستجيب الجرارات ذاتية القيادة في الوقت الفعلي للظروف المتغيرة. على سبيل المثال، تسمح البيانات اللحظية الصادرة عن أجهزة استشعار الرطوبة للجرارات بتغيير عملية الري على مستوى حبيبي. يؤدي تفشي الآفات المفاجئ إلى الرش الفوري والمستهدف. تواصل الجرارات ذاتية القيادة تكييف الخطط لتحقيق النتائج المثلى.

تأثيرات بيئية أقل

بدءًا من تقليل استخدام المواد الكيميائية وصولاً إلى الأدوات المقطورة الأصغر حجمًا، تعمل الجرارات ذاتية التشغيل اليوم على تعزيز قدر أكبر من الاستدامة. إن موديلاتها خفيفة الوزن والكهربائية بالكامل تعمل على ضغط التربة بشكل أقل بكثير من آلات الديزل الثقيلة. تسمح الجرارات الصغيرة بمزيد من الدقة حول النظم البيئية الحساسة. تعمل الأتمتة على تقليل التلوث وتدهور الأراضي بمرور الوقت.

تعزيز سلامة وصحة العمال

إن إزالة المشغلين البشريين من المعدات الثقيلة غير الآمنة يمنع الإصابات والوفيات المرتبطة بالجرارات. تتجنب النماذج المستقلة مخاطر الانقلابات والصدمات والتشابكات. تعمل النماذج بدون كابينة أيضًا على حماية المزارعين من التعرض للمبيدات الحشرية السامة. تخلق الجرارات ذاتية القيادة ظروف عمل أكثر أمانًا وأقل إرهاقًا.

القدرة على توسيع نطاق العمليات وتخصيصها

على عكس فرق الزراعة الثابتة، تتوسع الأساطيل المستقلة بسهولة لإدارة مساحات إضافية. يمكن للمزارعين التوسع بفعالية من حيث التكلفة عن طريق إضافة المزيد من الجرارات المبرمجة. كما تعمل الآلات المخصصة المناسبة لمحاصيل أو تضاريس معينة على تبسيط عملية تنويع المزارع. تعمل الأدوات المستقلة على تعزيز قابلية التوسع أيضًا.

زيادة جمع البيانات والتحليلات

تعمل الكاميرات الموجودة على متن الطائرة وخرائط نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأجهزة الاستشعار ورؤية الكمبيوتر على توجيه الجرارات المستقلة. لكن هذه التقنيات تجمع أيضًا كميات هائلة من البيانات الزراعية. تحدد التحليلات الأنماط وفرص التحسين بشكل لم يسبق له مثيل. تعمل الرؤى على تحسين استراتيجيات النمو المستقبلية.

نداء إلى الأجيال الشابة

تُظهر الدراسات الاستقصائية اهتمامًا قويًا بين جيل الألفية والجيل Z بتطبيق التكنولوجيا والروبوتات في الزراعة. تعد الجرارات ذاتية القيادة والزراعة الذكية القائمة على البيانات عوامل جذب رئيسية. الأتمتة تجعل المهن الزراعية أكثر جاذبية وسط نقص العمالة.

العيوب المحتملة لاعتماد الجرار الآلي

إلى جانب فوائدها العديدة، تأتي الجرارات الزراعية المستقلة أيضًا مع بعض الجوانب السلبية والمخاطر التي تستحق الاعتراف بها:

تكاليف استثمارية كبيرة مقدمًا

مع الأسعار الأساسية التي تبدأ من حوالي $500,000، فإن الجرارات ذاتية القيادة بعيدة عن متناول العديد من صغار المنتجين. قد لا يؤتي الاستثمار الرأسمالي الكبير ثماره بالنسبة للمزارع التي تقل مساحتها عن 5000 فدان. إن تأمين المساعدة المالية للمزارعين يجعل التبني أكثر جدوى.

منحنى التعلم الحاد للتشغيل

ولا يزال يتعين على المزارعين تطوير مهارات متخصصة في برامج التشغيل الآلي الموجهة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والتشخيص القائم على أجهزة الاستشعار، وتحليلات البيانات الزراعية. سيتطلب معظمهم تدريبًا مكثفًا للاستفادة بكفاءة من هذه التقنيات المتقدمة وترقياتها المستمرة.

متطلبات البنية التحتية المحسنة

لتمكين الأتمتة، تحتاج المزارع إلى ما يكفي من الإنترنت عالي السرعة لنقل البيانات بشكل موثوق، وخوادم لإدارة بيانات خرائط نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والطاقة الكهربائية الثابتة للشحن، وقدرات الدعم الفني. إن الافتقار إلى هذه البنية التحتية يعيق التبني.

التدخل المحتمل مع الأتمتة

إن أي تعطيل لأجهزة استشعار الجرار أو الكاميرات ينطوي على مخاطر فشل التشغيل الآلي الشامل. يمكن أن تؤدي الحقول المغمورة بالمياه والكاميرات المغطاة وأجهزة الاستشعار المتربة وإشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المحجوبة إلى إعاقة التشغيل المستقل مؤقتًا. لا يزال التدخل البشري ضروريًا باعتباره وسيلة آمنة للفشل.

القابلية للهجمات السيبرانية

ومع تزايد ترابط الجرارات ذاتية القيادة، فإنها تصبح عرضة لتهديدات الأمن السيبراني. يمكن للجهات الفاعلة الخبيثة استغلال نقاط الضعف لسرقة البيانات أو إحداث الفوضى من خلال السيطرة على المركبات. تعتبر التدابير الاستباقية لمنع القرصنة ضرورية.

قيود الأجهزة للنماذج الحالية

لا تزال الجرارات ذاتية الإنتاج المبكرة غير قادرة على استبدال الواجبات البشرية بشكل كامل. ويفتقر معظمها إلى ملحقات التلاعب الخاصة بواجبات مثل فحص المحاصيل أو أدوات فك الانسداد. وتظل المراقبة البشرية أساسية حتى تنضج القدرات.

المخاوف الاجتماعية بشأن فقدان الوظائف

وفي حين تعمل الجرارات ذاتية التحكم على سد العجز في العمالة الزراعية، فإن المخاوف لا تزال قائمة من أنها ستؤدي إلى إزاحة عمال المزارع المتبقين. تعد برامج إعادة التدريب والتعليم أمرًا بالغ الأهمية لمساعدة القوى العاملة الريفية على التحول ومنع الاستياء تجاه الأتمتة.

العوامل الأساسية في تحديد ما إذا كانت الجرارات ذاتية القيادة مناسبة لمزرعتك أم لا

عند تقييم إمكانية اعتماد الجرارات ذاتية القيادة، تلعب أربعة عوامل رئيسية دورًا بالنسبة لمعظم المزارعين:

1. المساحة المزروعة

مع ارتفاع تكاليف الوحدة، فإن الشراء يكون منطقيًا من الناحية المالية فقط على مساحات تتجاوز 3000-5000 فدان. تدرك الجرارات ذاتية القيادة إمكاناتها الاقتصادية الكاملة عند زيادة وقت التشغيل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع عبر قواعد برية أكبر. من المحتمل أن قطع الأراضي التي تقل مساحتها عن 240-800 فدان لا يمكن أن تبرر تكاليف المعدات المستقلة حاليًا.

2. المحاصيل والمهام المناسبة للأتمتة

تستمد بعض المحاصيل مثل الحبوب الصفية والقطن والقش التي تتطلب إعدادًا ميدانيًا مكثفًا للمعدات وأنشطة الزراعة والمعالجة والحصاد أكبر عائد من الأتمتة. وعلى النقيض من ذلك، فإن المحاصيل المتخصصة الدقيقة التي تتطلب معالجة بشرية بارعة في الوقت الحالي لا تزال تتطلب العمل اليدوي.

3. توافر العمال المهرة

المزارعون الذين يكافحون من أجل العثور على مشغلي المعدات والمديرين الميدانيين ذوي الخبرة والاحتفاظ بهم سيحققون مكاسب هائلة من تكملة الجرارات ذاتية القيادة. أنها تعزز الإنتاجية دون المزيد من التعيينات. ومع ذلك، فإن المزارع التي تتمتع بعمالة وفيرة وبأسعار معقولة لا تتمتع بإلحاح كبير في الأتمتة.

4. حالة البنية التحتية الزراعية

يمكن للمرافق الحالية التي تتمتع بتوليد طاقة كافية، واتصال عالي السرعة، وأنظمة تحديد الموقع الجغرافي الدقيقة أن تدمج الجرارات الذكية المستقلة بسهولة. العمليات التي لا تزال تعتمد على البنية التحتية القديمة قد تحتاج أولاً إلى ترقيات لتحقيق الإمكانات.

وفي سياقات محددة مثل إنتاج الحبوب السلعية على مساحات شاسعة، يمكن أن تتجاوز الفوائد المستقلة العيوب. ولكن لا يزال يتعين على المنتجين من جميع المستويات والتخصصات تقييم احتياجاتهم وأولوياتهم بشكل مدروس.

الدور المستقبلي للجرارات المستقلة في الزراعة

على الرغم من أن التكنولوجيا المستقلة للجرارات الزراعية لم تتجاوز بعد القدرات التشغيلية البشرية في جميع المجالات، إلا أنها تستمر في النضج بسرعة. فالقدرات التي لم تكن قابلة للتطبيق قبل 5 إلى 10 سنوات فقط، مثل الأتمتة الكاملة للحراثة والبذر، أصبحت الآن حقائق تجارية بفضل التقدم في أجهزة الاستشعار، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والتقنيات اللاسلكية، وقدرة حوسبة الذكاء الاصطناعي.

وبالنظر إلى المستقبل، ستصل الجرارات بالتأكيد إلى مستويات جديدة من الذكاء والقدرة. سيتم قريبًا تنسيق المعدات ذاتية القيادة بسلاسة لتنفيذ خطط زراعية معقدة للغاية يصعب على الأشخاص تنسيقها. لكن الإشراف البشري وحل المشكلات والمهارات الميكانيكية ستظل ضرورية عندما يكون أداء الروبوتات البحتة ضعيفًا. من المرجح أن تتمحور المزرعة المثالية للمستقبل حول فرق هجينة من الأشخاص وآلات مستقلة ذات كفاءة متزايدة تعمل في وئام سلس عبر الأرض.

الخلاصة: الوجبات السريعة الرئيسية حول الجرارات ذاتية القيادة

باختصار، فيما يلي الأفكار الأساسية التي اكتسبها المزارعون في جميع أنحاء العالم من هذه النظرة العميقة إلى الجرارات ذاتية القيادة:

• تقدم الآن العديد من الشركات المصنعة الكبرى للجرارات نماذج ذات وظائف مستقلة قوية للاستخدام التجاري السائد استنادًا إلى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتقنية الليدار والكاميرات والحوسبة.
• تشمل الفوائد الرئيسية انخفاض تكاليف التشغيل، وتقليل أعباء العمل، وتحسين الكفاءة، والدقة الأعلى، وقابلية التوسع الموسعة، والبيانات الميدانية الوفيرة.
• لكن الجوانب السلبية، مثل التكاليف الباهظة التي تتحملها المزارع الصغيرة، ومتطلبات البنية التحتية الأساسية، والمخاطر السيبرانية، وفقدان الوظائف، لا تزال تبطئ التبني العالمي.
• يجب على المنتجين تقييم المساحة والمحاصيل وتوافر العمالة وجاهزية المرافق عند تقييم ما إذا كانت الأتمتة تستحق الاستثمار.
• على الرغم من أن التحسينات السريعة في التكنولوجيا المستقلة لا تعتبر حلاً سحريًا حتى الآن، إلا أنها تبشر بتوسيع قدراتها وقدرتها على الاستمرار بشكل كبير في مزارع المستقبل.
• وفي السنوات المقبلة، سوف يتسارع اعتماد الجرارات ذاتية القيادة، وستنخفض الأسعار، وستتوافق القدرات مع المزيد من المهارات البشرية.
• لكن المزارعين المبتكرين المدربين جيدًا سيظلون ضروريين للإشراف على الآلات المستقلة وتحسينها واستكمالها مع دخول الزراعة إلى هذه الحدود الجديدة.

إن الزراعة تتطور بشكل دائم، ولكن وتيرة التغيير تتسارع بشكل كبير. تعد الحلول المستقلة مثل الجرارات والحصادات والطائرات بدون طيار بإحداث تحول في الزراعة. لكن المزارعين الذين يهدفون إلى الاستفادة من هذه الأدوات الناشئة يجب أن يوازنوا بشكل موضوعي بين الضجيج والمخاطر والحقائق على أرض الواقع. عندما يتم نشر المساعدات الروبوتية بشكل استراتيجي، فإنها تطلق العنان لإمكانات هائلة. ومع ذلك، فإن الحكم البشري، وحل المشكلات بشكل عام، والأخلاق، والإبداع، هي الأساس الذي تقوم عليه في نهاية المطاف أي مزرعة ناجحة ومستدامة في المستقبل.