Автономные тракторы: Плюсы и минусы для фермеров в 2023 году

Сельское хозяйство стоит на пороге роботизированной революции. Автономные тракторы, оснащенные GPS, датчиками и искусственным интеллектом, прибывают на фермы по всему миру. Сторонники этой идеи утверждают, что эти передовые машины изменят эффективность и производительность сельского хозяйства. Но стоит ли фермерам спешить с заменой техники, управляемой людьми, на роботизированные рабочие лошадки? В этой подробной статье рассматриваются новейшие возможности автономных тракторов и их модели, взвешиваются потенциальные преимущества и недостатки для владельцев фермерских хозяйств, а также рассматриваются соображения, которые необходимо учитывать при определении целесообразности автоматизации.

Современные марки и модели автономных тракторов

Все большее число крупных производителей сельскохозяйственной техники предлагают тракторы с автономным управлением для коммерческого использования. Несмотря на различие моделей, они обладают основными функциями автономного вождения. GPS-навигация и картография местности позволяют тракторам точно двигаться по заданным маршрутам без участия человека. Датчики обнаружения препятствий предотвращают столкновения с людьми, животными и предметами, попадающими на их пути. Удаленный мониторинг позволяет осуществлять управление и настройку со смартфонов или компьютеров.

Ниже представлен обзор известных серийных моделей автономных тракторов, которые сегодня работают на полях по всему миру:

Автономный трактор John Deere 8R 410

John Deere 8R 410, дебютировавший в 2021 году, стал первым полностью автономным трактором, продаваемым в Северной Америке. Он использует шесть пар стереокамер для обнаружения препятствий с углом обзора 360 градусов. Фермеры могут настраивать точные маршруты и операции с помощью приложения AutoPath. Для удаленного мониторинга видеоизображение и предупреждения выводятся на приборную панель операционного центра.

Модель 8R 410 выпускается в пяти вариантах мощностью от 177 до 405 л.с. Прейскурантные цены варьируются от $500 000 до $800 000.

Автономный трактор CNH Industrial New Holland T7.315

Серийная модель T7.315 компании CNH Industrial, являющаяся частью автономной концептуальной платформы, представленной в 2016 году, появится в 2020 году. В нем используются лидарные и радарные датчики для непрерывного сканирования на наличие людей и объектов. T7.315 автономно выполняет задачи, управляемые блоками управления автомобиля и картографическими средствами с поддержкой GPS.

Система IntelliTurn компании New Holland также обеспечивает автоматический поворот в конце ряда при вспашке, посадке и обработке почвы.

Автономный трактор Fendt 1000 Vario

Мощный трактор Fendt 1000 Vario компании AGCO может быть оснащен системой автоматического управления AutoGuide для навигации по полю без использования рук. Функция Fendt Guide Contour Assistant позволяет полностью автономно обрабатывать почву на склонах и неровных участках. Удаленный мониторинг и диагностика неисправностей возможны через экосистему интеллектуального земледелия Fuse.

Модель 1000 Vario обеспечивает мощность от 112 до 517 л.с.

Электрический автономный трактор Monarch Tractor MK-V

Коммерческая поставка запланирована на 2023 год, Трактор Monarch MK-V Работает исключительно на аккумуляторах, а не на дизельном топливе. В закрытой конструкции с низким клиренсом размещены шесть электродвигателей, развивающих номинальную мощность 250 л.с. Автономное управление осуществляется с помощью 12 лидарных датчиков, шести оптических камер и графического процессора Nvidia для обработки информации о ситуации.

Первоначально MK-V будет ориентирован на органические виноградники и фруктовые сады. Ориентировочная начальная цена - $50 000.

Прототип автономного трактора Yanmar YT5115N

Японский производитель тракторов Yanmar разработал концептуальный автономный трактор YT5115N. Созданный на базе стандартной модели YT5113N, он использует лидар и стереокамеры для самостоятельной навигации по полю при обработке почвы, посадке и опрыскивании. Отсутствие кабины позволило освободить место для размещения автономного оборудования и баков с химикатами.

В настоящее время Yanmar дорабатывает прототип для возможного коммерческого производства.

Основные плюсы внедрения автономных сельскохозяйственных тракторов

Помимо новизны, автономные тракторы могут принести фермерам ощутимую пользу. Вот некоторые из наиболее убедительных преимуществ роботизированных тракторов по сравнению с их аналогами, управляемыми человеком:

Повышение эффективности и ускорение выполнения задач

Без водителя, которому нужны перерывы, автономные тракторы могут работать непрерывно гораздо дольше. Их точное управление и неутомимый темп работы позволяют быстрее завершить работу. Эффективность работы возрастает по мере того, как фермеры получают уверенность в одновременной работе нескольких автономных тракторов. Меньшее количество проходов по полям и отсутствие дублирования повышают эффективность.

Снижение эксплуатационных расходов

Отказ от человека-оператора значительно снижает эксплуатационные расходы. Автономные тракторы сокращают потребность в дорогостоящем квалифицированном персонале. Последовательный темп движения, оптимизированный алгоритмами, также снижает расход топлива. При более плавном движении снижается износ компонентов машины, что уменьшает затраты на техническое обслуживание. Чистый доход фермы увеличивается за счет снижения накладных расходов.

Снижение зависимости от химического сырья

Системы наведения позволяют автономным тракторам с невероятной точностью высаживать семена, распылять удобрения и вносить пестициды. Точечная посадка означает меньший расход дорогостоящих химикатов. Снижение затрат способствует увеличению прибыли. Целенаправленное внесение, предотвращенное человеком, еще больше снижает риск переноса химикатов.

Повышение гибкости и непрерывная корректировка

В отличие от годовых планов, автономные тракторы реагируют на изменения условий в режиме реального времени. Например, мгновенные данные с датчиков влажности позволяют тракторам изменять полив на гранулированном уровне. Внезапные вспышки вредителей вызывают немедленное целенаправленное опрыскивание. Автономные тракторы продолжают адаптировать планы для достижения оптимальных результатов.

Меньшее воздействие на окружающую среду

Современные автономные тракторы способствуют повышению экологичности, начиная от снижения расхода химикатов и заканчивая уменьшением размеров прицепных орудий. Их легкие полностью электрические модели уплотняют почву гораздо меньше, чем тяжелые дизельные машины. Более компактные тракторы позволяют более точно обрабатывать хрупкие экосистемы. Автоматизация со временем снижает уровень загрязнения и деградации земель.

Повышение уровня безопасности и охраны труда

Отстранение человека от управления небезопасной тяжелой техникой позволяет предотвратить травмы и гибель людей на тракторах. Автономные модели исключают риски опрокидывания, наезда и запутывания. Модели без кабины также защищают фермеров от воздействия токсичных пестицидов. Самоуправляемые тракторы создают более безопасные и менее напряженные условия труда.

Возможность масштабирования и настройки операций

В отличие от стационарных сельскохозяйственных бригад, автономные парки легко масштабируются для управления дополнительными площадями. Фермеры могут экономически эффективно расширяться, добавляя больше запрограммированных тракторов. Диверсификация фермерских хозяйств также упрощается за счет использования специализированных машин, предназначенных для работы с определенными культурами или на определенной местности. Автономные орудия также повышают масштабируемость.

Расширение сбора и анализа данных

Бортовые камеры, GPS-карты, датчики и компьютерное зрение управляют автономными тракторами. Но эти технологии также собирают огромные объемы сельскохозяйственных данных. Аналитика позволяет выявлять закономерности и возможности для совершенствования, как никогда ранее. Аналитические данные оптимизируют будущие стратегии выращивания.

Обращение к молодому поколению

Опросы показывают высокую заинтересованность миллениалов и представителей поколения Z в применении технологий и робототехники в сельском хозяйстве. Автономные тракторы и интеллектуальное земледелие на основе данных являются ключевыми факторами, привлекающими внимание. Автоматизация делает карьеру в сельском хозяйстве более привлекательной в условиях дефицита рабочей силы.

Потенциальные недостатки внедрения автоматизированных тракторов

Наряду с многочисленными преимуществами автономные сельскохозяйственные тракторы имеют и некоторые недостатки и риски, которые стоит признать:

Значительные начальные инвестиционные затраты

При базовой цене около $500 000 автономные тракторы оказываются недоступными для многих мелких производителей. Значительные капитальные вложения могут не окупиться для хозяйств площадью менее 5 тыс. акров. Обеспечение финансирования для фермеров делает внедрение более целесообразным.

Крутая кривая обучения эксплуатации

Фермерам еще предстоит приобрести специальные навыки работы с программным обеспечением для автоматизации GPS-навигации, диагностики с помощью датчиков и анализа сельскохозяйственных данных. Большинству из них потребуется длительное обучение, чтобы квалифицированно использовать эти передовые технологии и их постоянную модернизацию.

Требования к модернизированной инфраструктуре

Для автоматизации фермерским хозяйствам необходимы высокоскоростной Интернет для надежной передачи данных, серверы для управления картографическими данными GPS, стационарная электросеть для зарядки и возможности технической поддержки. Отсутствие такой инфраструктуры сдерживает внедрение.

Потенциальное вмешательство в работу систем автоматизации

Любое отключение датчиков или камер трактора чревато всеобъемлющим сбоем в работе системы. Затопленные поля, закрытые камеры, запыленные датчики, нечеткие сигналы GPS - все это может временно помешать автономной работе. Вмешательство человека по-прежнему необходимо для обеспечения безопасности.

Восприимчивость к кибератакам

По мере роста числа взаимосвязанных автономных тракторов они становятся уязвимыми для угроз кибербезопасности. Злоумышленники могут воспользоваться уязвимостями для кражи данных или разрушить систему, захватив контроль над транспортными средствами. Для предотвращения взлома необходимо принимать проактивные меры.

Аппаратные ограничения существующих моделей

Первые серийные автономные тракторы пока не могут полностью заменить человека. У большинства из них отсутствуют манипуляторы для выполнения таких задач, как осмотр посевов или разблокировка орудий. Контроль со стороны человека остается ключевым моментом до тех пор, пока его возможности не станут более совершенными.

Социальная озабоченность в связи с потерей работы

В то время как автономные тракторы восполняют дефицит сельскохозяйственной рабочей силы, сохраняются опасения, что они вытеснят оставшихся фермеров. Переподготовка и образовательные программы имеют решающее значение для содействия переходу сельской рабочей силы и предотвращения недовольства автоматизацией.

Ключевые факторы при принятии решения о том, подходят ли автономные тракторы для вашего хозяйства

При оценке целесообразности внедрения автономных тракторов большинство фермеров учитывают четыре основных фактора:

1. Посевные площади

При высоких удельных затратах покупка имеет финансовый смысл только на площадях, превышающих 3000-5000 акров. Автономные тракторы полностью реализуют свой экономический потенциал при максимальном использовании времени работы в режиме 24/7 на больших площадях. Участки площадью менее 240-800 акров, скорее всего, не смогут в настоящее время оправдать затраты на автономное оборудование.

2. Культуры и задачи, пригодные для автоматизации

Наибольшую отдачу от автоматизации получают некоторые культуры, такие как зерновые, хлопок и сено, требующие больших затрат техники на подготовку полей, посев, обработку и уборку урожая. Напротив, деликатные специализированные культуры, требующие ловкой работы человека, пока еще требуют ручного труда.

3. Наличие квалифицированных работников

Фермерские хозяйства, испытывающие трудности с поиском и удержанием опытных операторов оборудования и руководителей полевых работ, получают огромную выгоду от использования автономных тракторов. Они повышают производительность без привлечения дополнительных работников. В то же время для хозяйств с достаточным количеством доступной рабочей силы необходимость в автоматизации не столь актуальна.

4. Состояние инфраструктуры хозяйства

Существующие предприятия с достаточным количеством электроэнергии, высокоскоростной связью и точными системами геолокации могут легко интегрировать интеллектуальные автономные тракторы. Предприятиям, все еще использующим устаревшую инфраструктуру, для реализации потенциала может потребоваться модернизация.

В таких специфических условиях, как производство товарного зерна на больших площадях, автономные преимущества могут превышать недостатки. Однако производители всех масштабов и специальностей должны вдумчиво оценивать свои потребности и приоритеты.

Будущая роль автономных тракторов в сельском хозяйстве

Автономные технологии для сельскохозяйственных тракторов пока еще не превосходят по своим возможностям человеческие, но продолжают стремительно развиваться. Возможности, которые были недостижимы всего 5-10 лет назад, такие как полная автоматизация обработки почвы и посева, стали коммерческой реальностью благодаря развитию сенсоров, GPS, беспроводных технологий и вычислительной мощности искусственного интеллекта.

В будущем тракторы, несомненно, достигнут новых уровней интеллекта и возможностей. По-настоящему беспилотная техника вскоре будет гибко координировать свои действия для выполнения очень сложных сельскохозяйственных планов, слишком громоздких для человека. Однако там, где робототехника не справится с поставленными задачами, контроль, решение проблем и навыки механизатора будут по-прежнему необходимы. Идеальная ферма будущего, скорее всего, будет состоять из гибридных команд людей и все более компетентных автономных машин, работающих на земле в полной гармонии.

Заключение: Основные выводы по автономным тракторам

Вот основные выводы, которые сделали фермеры по всему миру из этого глубокого анализа автономных тракторов:

• В настоящее время многие крупные производители тракторов предлагают модели с надежной автономной функциональностью для широкого коммерческого использования на основе GPS, лидара, камер и вычислительной техники.
• Основными преимуществами являются снижение эксплуатационных расходов, уменьшение трудозатрат, повышение эффективности, увеличение точности, расширение возможностей масштабирования и получение большого объема полевых данных.
• Однако такие недостатки, как огромные затраты для небольших хозяйств, необходимость создания инфраструктуры, киберриски и потеря рабочих мест, пока еще тормозят повсеместное внедрение.
• При оценке целесообразности инвестиций в автоматизацию производители должны взвесить площадь, урожайность, наличие рабочей силы и готовность оборудования.
• Хотя автономные технологии еще не являются "серебряной пулей", их быстрое совершенствование обещает значительно расширить их возможности и сделать их жизнеспособными для фермерских хозяйств будущего.
• В ближайшие годы внедрение автономных тракторов будет ускоряться, цены на них будут снижаться, а возможности будут соответствовать более высоким навыкам человека.
• Но хорошо подготовленные, инновационные фермеры будут по-прежнему необходимы для контроля, оптимизации и дополнения автономных машин, поскольку сельское хозяйство выходит на новый рубеж.

Сельское хозяйство постоянно развивается, но темпы изменений ускоряются в геометрической прогрессии. Автономные решения, такие как тракторы, комбайны и беспилотники, обещают изменить сельское хозяйство. Однако сельхозпроизводители, стремящиеся использовать эти новые инструменты, должны объективно соизмерять шумиху и риски с реальным положением дел на местах. При стратегическом развертывании роботы-помощники раскрывают огромный потенциал. Однако в основе успешной и устойчивой фермы будущего лежат человеческие суждения, умение решать проблемы общего характера, этика и изобретательность.