З чого все починалось?

Початок точного землеробства був закладений ще в «Дружбі-Новій». Компанія Кернел отримала базис саме звідти. Однак головними причинами впровадження елементів цих систем було не просто бажання використати існуючі надбання, а необхідність більш ефективної реалізації агроресурсів та потенціалу полів, а також підвищення керованості процесів у рамках такої великої Компанії.
Адже величезна кількість техніки – це й велика кількість операцій, які виконуються одночасно у різних умовах (11 областей України з різними ґрунтами та кліматом), що потребує гнучкості у виборі технологій вирощування, а також розумного використання агрегатів. Таким чином, завдання зводиться не лише до вчасного виїзду в поле і виконання стандартних робочих операцій, а й до максимально ефективного використання ресурсів, що для великих компаній є найбільш проблемним місцем. Крім того, висока вартість палива, добрив, насіння та ЗЗР змушує не забувати і про важливість функції контролю.

Як і кожен новий проект, старт впровадження систем точного землеробства в Компанії був непростим: спочатку впроваджувалися окремі елементи, паралельно з чим формувалася й потрібна команда. Ми мали ситуацію, коли окремі підприємства, які увійшли в структуру Кернел, були забезпечені різним устаткуванням точного землеробства. Інший виклик – недостатність професійної підтримки на ринку техніки і нерозвиненість напрямку в цілому, що призвело до купівлі обладнання різних виробників, яке пізніше складно суміщалося одне з одним і не кращим чином впливало на якість впровадження. До цього також можна додати бажання спробувати якомога більше технологій, що також певним чином впливало на уніфікованість підходів. Тому наступним кроком стало формування цілісної довгострокової стратегії розвитку точного землеробства: були прописані результати, які хотілось отримати, цілі стали більш конкретними, і шлях їх досягнення також отримав чіткі обриси. Були виділені певні технології, які найкраще розвинуті в Компанії, і які стали драйверами розвитку всього напрямку – мова йде про системи диференційованого внесення добрив.

Як реалізована точність руху техніки?

Все починалося з впровадження та масштабування автопілотування. Розширивши свій земельний банк, ми отримали багато техніки, яка історично мала різні системи управління агрегатами, автопілоти, різні типи моніторів управління і т.д. Тому, обладнуючи техніку автопілотами, ми намагалися вирішити основне завдання: не збільшувати кількість типів систем управління, а йти шляхом поступової уніфікації. Зараз у нас всі середні і важкі трактори повністю забезпечені моніторами і системами автоматичного водіння, а трактори з потужністю меншою за 300 к.с. мають системи паралельного водіння. Приведення до єдиних стандартів модельного парку устаткування відбувається в рамках безперервного процесу модернізації: всі системи з часом потребують заміни, і лише нові, що з’являються на ринку, відповідають стратегічним стандартам Компанії.

Нині ми все-таки продовжуємо використовувати устаткування чотирьох основних систем точного землеробства, які у значній мірі представлені в Компанії: це Trimble, John Deere, Raven та Case AFS. Саме тому спеціалісти, які займаються системами точного землеробства, повинні мати універсальну кваліфікацію для підтримки процесів у робочому стані з максимальним рівнем ефективності. Кожна з перерахованих систем має як свої сильні сторони (наприклад, Raven найкраще показує себе в управлінні нормою продуктів, Trimble – в автопілотуванні, має розвинений функціонал довідників для роботи по завданнях, а John Deere – в простоті використання й управління телематичними даними), так і слабкі, а тому часто не можна однозначно сказати, що одна з систем має відчутні над іншими переваги. І, наприклад, недоцільно ставити в трактор John Deere монітор іншого виробника лише з причини необхідності уніфікації устаткування.

З іншого боку, наразі ринок систем точного землеробства активно розвивається. Кожен з виробників має свою, відмінну від інших динаміку розвитку, що дає нам можливість тестувати і використовувати на своїх потужностях найкращі новітні технологічні рішення. Тому така різноманітність – це не тільки додаткові складнощі, але й вагомі переваги.

Для навігації використовуємо супутниковий сигнал з РТК поправкою, для чого створили і підтримуємо власну мережу базових станцій, яку зараз активно розширюємо на нових територіях. Крім того, ми намагаємося побудувати саме мережеве рішення, коли поправка генерується не окремою базовою станцією, а їх сукупністю. Це дасть можливість не втрачати точність навіть у разі зникнення (відключення) однієї базової станції: сигнал передаватиметься із сусідніх станцій.

Ми впроваджуємо автоматизовану систему управління виконанням технологічних операцій із застосуванням всіх наявних штатних систем управління технікою. На основні технологічні операції за завданням агронома формуються електронні карти-завдання, які містять напрям руху техніки, вид агроресурсу і норму його витрати. Це перші кроки з формування автоматизованої системи управління виробництвом, надалі потрібно сформувати деталізовані карти полів з усіма наявними перешкодами: стовпами, вимочками, колодязями та ін. Цей напрямок реалізований наразі частково: існують питання з формуванням точних обрисів перешкод, а також уніфікації процесу надання цих карт в техніку.

Наразі система працює наступним чином: коли робиться завдання, формується напрямок і норма внесення або висіву, а також контур поля, як межа геозони. Обравши лінію руху і ширину захвату робочого агрегату система в рамках бортового комп’ютера самостійно будує схему руху з відображенням на карті-підкладці наявних на полі перешкод. На жаль, поки що жоден бортовий комп’ютер не здатний будувати лінії руху з урахуванням перешкод, тому автоматично їх оминати не вийде, і оператор самостійно має приймати рішення про об’їзд небезпечного місця.

Як ведеться робота із внесення добрив?

Щодо використання змінної норми. Застосовуємо технологію диференційованого внесення фосфорно-калійних добрив в основне удобрення. Технологія на сьогодні є повністю відпрацьованою і впровадженою у виробництво на площі близько 150 000 га. Ми застосовуємо внесення двох видів добрив локальним способом, при чому кожен компонент вноситься зі своєю нормою залежно від рівня забезпечення ґрунту елементом живлення.

Другий напрямок – це диференційоване внесення азотних добрив під час підживлення. Ця технологія наразі виявляється досить складною в реалізації, оскільки адекватне визначення реальної потреби рослин в азоті потребує оперативного отримання цілої низки параметрів. Сама технологія не є секретною і складною, вона відома вже кілька десятків років. Впровадити її на одному полі нескладно, а от коли мова йде про компанію із земельним банком 600 000 га, розташованих практично по всій території України, – ситуація кардинально змінюється. Завдання складне, але, з іншого боку, тут є чи не найбільша можливість отримати економічний ефект, тому ми продовжуємо активно працювати в цьому напрямку.

Основні труднощі полягають у тому, що кожне поле, як і кожен регіон, мають свої особливості, і тому шаблонний підхід у цьому випадку буде помилковим, через що багато часу витрачається для адаптації технології в кожному кластері. І все одно, навіть маючи алгоритми, важко все це реалізовувати на практиці через ряд обмежувальних факторів. Наприклад, підживлення триває всього 2 тижні, і за цей час потрібно отримати супутниковий знімок або знімок з дрона, відібрати ґрунтові зразки та перевірити у лабораторії вміст азоту. Враховуючи масштаби та географію Компанії, це досить великий об’єм роботи, який потрібно виконати в стислі строки. Без автоматизації зробити це вчасно і якісно в нашій ситуації практично неможливо, тому саме автоматизація стала третім етапом. Паралельно тестуємо наявні на ринку готові пропозиції щодо створення рекомендацій для азотного удобрення.

На жаль, ще не вдалося поширити регулювання азотного підживлення в режимі реального часу. Технологія досить ефективна, але складність і висока вартість обладнання поки що призупиняє її поширення. В цьому році планується протестувати декілька таких сенсорів, щоб більш точно оцінити можливості широкого їх застосування.

Цікавим напрямком є діагностика успішності живлення культур з використанням сенсорів. Зараз ми беремо участь у проекті щодо розробки технології, яка за допомогою зйомки гіперспектральною камерою дає можливість визначати рівень забезпечення культур фосфором і калієм. Високої точності тут не потрібно, головне розуміти загальний рівень: мало, достатньо або взагалі багато. Таким чином агрономічна служба зможе приймати більш зважене рішення про фоліарне внесення або навіть підживлення, звичайно, з урахуванням історії розвитку культур на кожному полі, проблемних зон з дефіцитом живлення і т.д.

Що буде «головою» для усіх процесів ?

Враховуючи, що практично кожна технологія точного землеробства продукує певні дані, їх необхідно обробляти. Навіть інформація з одного сенсора потребує обробки та аналізу. Якщо цього не зробити вчасно, через кілька днів або тижнів вона стане непотрібною для використання у поточному сезоні і згодиться хіба що для історії поля.

Інформація надходить з техніки, метеостанцій, польових датчиків, але агроном не завжди може якісно її використати. Тому зараз актуальним є створення аналітичної системи, яка буде всю цю інформацію не лише зберігати, а й обробляти, робити висновки та надавати рекомендації щодо подальших дій. Агрономи на місцях будуть визначати можливість застосування тих чи інших рекомендацій з урахуванням особливостей конкретного поля, погодних умов тощо. Для цього ми пішли шляхом розробки власної інформаційної платформи управління виробництвом – #DigitalAgriBusiness, в рамках якої, в модулях, які стосується реалізації та моніторингу, об’єднуються всі джерела даних незалежно від їхнього формату, автоматизовано готується аналітика по кожному з параметрів, обробляються та інтерпретуються дані, генеруються рекомендації чи сигналізаційні повідомлення про порушення. В межах цього продукту буде персоналізоване «вікно» агронома, в якому є вся інформація про його поля: поточний стан культури, динаміка її розвитку, історичні дані, технологія, метеодані і прогноз погоди, результати обстеження полів і т.д. Саме це повинно створити умови, за яких агроном матиме менший ризик допущення помилки під час прийняття рішень. Зараз на ринку багато схожих продуктів, але їм не вистачає комплексності. Вони вирішують лише окремі задачі, і зв’язати їх в одне ціле практично неможливо, тому створення такої системи є на сьогодні суттєвим викликом для компанії Кернел.

Як проходить в Компанії тестування технологій?

Усі технології (особливо ті, де застосовується багато матеріальних ресурсів) перевіряються щонайменше протягом двох-трьох сезонів: вивчаються різні варіанти в різних умовах, робляться порівняння з контрольними ділянками тощо. Наприклад, якщо взяти диференційоване внесення добрив, неможливо отримати однаковий результат на різних полях, оскільки є безліч факторів, що впливають на кінцевий результат – величину врожайності. Все це оцінюється на стадії виробничих випробувань, і якщо технологія має кращі економічні показники вона буде впроваджуватись.

Навіть після впровадження ефективність технології продовжує аналізуватись. Часом стається так, що ефект від впровадження не такий, як очікувалося, і тоді потрібно проаналізувати, в чому причина, які фактори вплинули на ефективність технології, що потрібно змінити.
Так склалося, що в сільському господарстві завжди можна знайти очевидний фактор, який, начебто, негативно вплинув на врожайність. Однак важливо знайти реальну, достовірну причину недоотримання урожайності, щоб у майбутньому не допустити подібного впливу.

Як відбувається масштабування?

Масштабування технологій відбувається наступним чином: спочатку матеріальні ресурси, технології або обладнання тестуються у власному Науково-дослідному центрі, де в модельних, але максимально близьких до виробництва умовах, за чіткою, розробленою програмою досліджень оцінюється ефективність заходу. Наступним кроком є виробничі випробування, коли, наприклад, обладнання встановлюють на техніку і вивчають його роботу в умовах реальної експлуатації. Якщо технологія або елемент технології в рамках виробничих випробувань підтверджує свою ефективність, її починають експлуатувати в масштабах цілого кластера. Масштабувати одразу на всі площі досить важко, оскільки це не лише ризик, а й труднощі з технічної та організаційної сторін. У разі позитивного результату в межах кластера, технологію або обладнання впроваджують по всіх підрозділах. Звісно, трапляються й виключення, коли деякі процеси впроваджуються одразу в усіх кластерах, але це можливо лише за умов повної впевненості в їх ефективності. Наприклад, це стосувалося обладнання всіх сівалок системами припосівного внесення добрив.

Які технології точного землеробства отримають розвиток в найближчому майбутньому?

Я вважаю, що це будуть безпілотні літальні апарати, спектральні сенсори та програмні продукти для управління виробництвом. Враховуючи динаміку розвитку цих технологій у світі, а також зважаючи на результати наших проектів, ці напрямки найбільш перспективні. Найбільш продуктивні напрямки: моделі росту, продуктивні густоти рослин, діагностика живлення за макроелементами, ідентифікація проблем із розвитком рослин (хвороби, забур’янення в недоступних частинах) і т.д.

Цікавий вигляд має технологія «керованого рою», за допомогою якої певна кількість угрупувань дронів зможе зробити зйомку 20 або 30 тисяч гектар за підготовленим завданням і при цьому управлятися віддалено декількома операторами. Це буде можливим за підтримки хмарних рішень і технологій передачі даних, які зараз активно розвиваються. Таким чином, кожне поле може скануватися раз на три дні, завдяки чому всі відхилення від нормального стану будуть вчасно помічені і вжиті необхідні заходи. Вже зараз є ідентифікація окремих хвороб і дефіциту елементів живлення. Ще трохи – і з’явиться можливість для ідентифікації бур’янів. Наприклад, ті рішення, що впроваджуються компанією John Deere (технологія Blue River), забезпечують ідентифікацію бур’яну і локальне обприскування за допомогою самохідних або причіпних агрегатів. То чому не можна зробити зйомку всього поля, визначити проблемні ділянки, зробити готову карту і по ній запустити дрон, який ультрамалооб’ємним обприскуванням локально внесе препарат? На жаль, сучасні безпілотники мають обмежений час польоту (коптер знаходиться у повітрі 40 хвилин, «крило» близько двох годин). Проте вже найближчим часом вони зможуть літати 6 або й 8 годин, як військові апарати. На основі цього буде базуватися внесення засобів захисту як наземними, так і повітряними засобами. Багато хто ставиться скептично до цих речей, але ще 5 років тому ніхто навіть не говорив про таку можливість! Ніхто й не уявляв, що дрони зможуть щось піднімати, а зараз апарати спокійно несуть 10 кг, і легко можуть забезпечити локальне внесення ЗЗР ультрамалооб’ємними дозами. Для суцільного покриття будуть застосовуватися наземні обприскувачі, оскільки в цьому разі вони більш ефективні. Ще одним завданням для безпілотників може бути зйомка поля, коли на ньому немає рослин, в результаті чого можна отримувати зони з різними типами ґрунтів та зони з неоднаковою продуктивністю.

Сенсори – другий великий напрямок. Вони дають змогу в режимі реального часу визначати параметри поля або культури. Все починалося зі спектральних датчиків визначення рівня азоту (наприклад N-Sensor), а зараз вже є проекти з електромагнітними датчиками, які сканують певну товщу ґрунту і визначають декілька параметрів одночасно.

Розвиток сенсорних технологій потенційно можуть дати можливість кожному сільськогосподарському виробнику визначати параметри ґрунту в реальному часі під час виконання технологічних операцій, формуючи карти розподілу показників. Уже сьогодні є сенсори визначення вологості, електропровідності, кислотності, вмісту органічної речовини в ґрунті і деяких інших показників. Звичайно, всі ці сенсори і технології їх використання поки що недосконалі і потребують доопрацювання, однак найближчим часом це вирішиться і буде ефективно використовуватися, адже технології у сучасному світі розвиваються швидше з кожним роком.

Менш реальною для наших умов у найближчі роки є поява повністю автономних машин: вони вже існують, можуть працювати, але поки що все це «іграшки», які у нас будуть з’являтись не так швидко. Звісно, колись ми будемо говорити про ці речі не як про щось неймовірне, а як про буденні технології, без яких неможливо уявити сучасне агровиробництво. Для порівняння – якщо вже сьогодні діти легко керують дронами, про появу яких ми свого часу навіть уявити не могли, то можна пофантазувати, як зміниться світ через десять років.