Только перейдя на «цифру» и совершив трансформацию, движущей силой которой будут технологии связи, одна из старейших отраслей сможет справиться с растущим спросом и с некоторыми губительными тенденциями
За последние 50 лет сельскохозяйственная отрасль кардинально изменилась. Прорывы в машиностроении увеличили размер, скорость работы и производительность сельхозтехники, тем самым дав фермерам возможность осваивать гораздо большие площади. Качество семян, систем полива и удобрений также сильно выросло, что, в свою очередь, привело к повышению урожайности. Сегодня сельское хозяйство стоит на пороге очередной революции, в основе которой данные и связь. Искусственный интеллект (AI), аналитика, подключенные датчики и другие новые технологии могут еще больше повысить урожайность, улучшить эффективность полива и удобрений, а также гарантировать экологичность и гибкость в области растениеводства и животноводства.
Однако без единой инфраструктуры связи все это остается мечтой. Наше исследование показало, что успешное внедрение технологий связи уже к 2030 г. может увеличить вклад сельского хозяйства в мировой ВВП на 500 миллиардов долларов, что соответствует росту на 7–9%, а также значительно уменьшить давление на фермеров. Согласно исследованиям Центра передовых технологий связи McKinsey (Center for Advanced Connectivity) и Мирового института McKinsey (Global Institute, MGI), сельское хозяйство – одна из семи отраслей, способных с помощью технологий связи за следующее десятилетие увеличить мировой ВВП на 2-3 триллиона долларов.
Прямо сейчас скорость и объем цифровых соединений переживают буквально квантовый скачок. Постоянно появляются новые улучшенные инструменты, с помощью которых отрасли могут повысить производительность и ускорить внедрение передовых технологий. В ближайшие 10 лет применение существующих технологий (таких как оптоволоконные линии, энергоэффективные сети дальнего действия (LPWAN), Wi-Fi 6, 5G в низком и среднем диапазонах и технологии связи малой дальности, типа RFID) существенно расширится по мере роста сетей и их внедрения в бизнес-процессы. В то же время появятся следующие поколения этих технологий и их обновленные стандарты. Кроме того, появятся более революционные и капиталоемкие технологии связи: 5G в высоких диапазонах и низкоорбитальная спутниковая связь. В совокупности эти технологии откроют для разных промышленных отраслей новые возможности, а всемирное покрытие обеспечит их применение в самых удаленных уголках планеты и гарантирует непрерывность связи. Новые технологии позволят гораздо более плотно размещать подключенные устройства, что приведет к массированному росту приложений и сценариев использования интернета вещей (IoT). А критически важные сервисы начнут использовать соединения с функциями минимальной задержки, гарантированной надежности и безопасности.
Спрос на продукты питания растет, а ограниченность земельных и сельскохозяйственных ресурсов препятствует расширению предложения. По прогнозам, к 2050 г. численность населения Земли вырастет до 9,7 миллиардов человек, а это значит, что количество производимых продуктов питания в пересчете на калории потребуется увеличить на 70% (несмотря на постоянный рост стоимости ресурсов, затрачиваемых на производство этих продуктов). К 2030 г. ожидается, что дефицит водоснабжения составит 40% от требуемого количества воды, при этом постоянное увеличение стоимости энергии, рабочей силы и удобрений уже сегодня заметно уменьшает прибыль. Около четверти пахотных угодий заброшены, и потребуется приложить немало усилий для их восстановления прежде, чем собрать с них какой-либо урожай. Кроме всего вышесказанного, мир сталкивается и с другими проблемами – изменение климата, экономические последствия природных катастроф, давление общества, которое требует все более этичных и экологически безопасных методов ведения сельского хозяйства- например, внедрения более высоких стандартов содержания животных, сокращения применения химических веществ и воды.
Чтобы разобраться с этими тенденциями, которые готовы усугубить и так непростую ситуацию в сельском хозяйстве, необходима цифровая трансформация на основе технологий связи. По сравнению со многими другими отраслями аграрное производство по-прежнему остается недостаточно цифровизованным. Прежние прорывы в этом секторе были в основном связаны с механизацией производства за счет создания и внедрения более мощных и эффективных машин, а также с развитием генетики и, соответственно, появлением более всхожих семян и эффективных удобрений. Однако наступил момент, когда дальнейшее развитие невозможно без более сложных цифровых инструментов. Некоторые из них уже сегодня помогают фермерам более эффективно и рационально использовать ресурсы, но все же наиболее передовые технологии пока что находятся на этапе разработки. Подобные технологии упростят и оптимизируют процессы принятия решений, обеспечат более эффективное управление рисками и вариативностью для повышения доходности и улучшения экономических показателей. В случае применения в животноводстве, эти технологии улучшат здоровье и состояние домашнего скота – а ведь именно эти вопросы сегодня звучат громче других.
К сожалению, на пути к цифровизации отрасль сталкивается с двумя серьезными препятствиями. Во-первых, в некоторых регионах попросту нет необходимой инфраструктуры связи, поэтому ее развитие имеет приоритетное значение. Во-вторых, там, где такая инфраструктура уже имеется, аграрии не спешат внедрять цифровые инструменты, поскольку сомневаются в их эффективности.
Кризис, связанный с новой коронавирусной инфекцией COVID-19, усугубил и другие насущные проблемы сельского хозяйства в области эффективности, стабильности, цифровизации, гибкости и экологичности. Упавшие объемы продаж сказались на доходности, это усугубилось необходимостью поддерживать тот же уровень цен. После закрытия границ прекратилось движение товаров по глобальным цепям поставок, что выявило важность местных поставщиков (впрочем, благодаря этому смогли удержаться на плаву малые сельскохозяйственные предприятия). Из-за охватившей мир пандемии и связанных с ней запретов на перемещение первыми пострадали хозяйства, зависящие от ручного труда. При этом экологическая ситуация в результате ограничения перемещения и сокращения потребления из-за кризиса улучшилась, что с высокой вероятностью приведет к увеличению доли местного экологичного производства (правда, производителям придется пересмотреть привычные методы работы). Одним словом, кризис показал необходимость масштабной цифровизации и автоматизации, а изменение спроса и каналов продаж подчеркнуло важность гибкой адаптации.
В последние годы многие фермеры пользуются жизненно важными данными о почве, посевах, скоте и погодных условиях, однако едва ли у кого-то из них есть доступ к передовым цифровым инструментам, способным превратить эти данные в ценные разработки, которые могут стать руководством к действию. В менее развитых регионах практически весь объем сельскохозяйственных работ выполняется вручную без использования прогрессивных средств связи или оборудования.
Даже в США, стране, которая является лидером в области связи, на сегодняшний день лишь около четверти фермерских хозяйств применяют подключенное оборудование или устройства для доступа к данным, при этом зачастую речь идет об устаревших технологиях на базе сетей 2G или 3G (которые телекоммуникационные компании планируют отключить) или сетей IoT в самом низком диапазоне (которые отличаются сложной архитектурой и дороговизной настройки). В любом случае такие сети поддерживают ограниченное количество устройств и недостаточно эффективно передают данные в реальном времени, а ведь без этого применять передовые технологии и реализовывать их потенциал для решения сложных задач затруднительно.
Тем не менее, применяемые сегодня IoT-технологии на основе сотовых сетей 3G и 4G во многих случаях способны решить простые задачи, например, по улучшенному мониторингу посевов и скота. В прошлом, когда аппаратное обеспечение стоило дорого, реализация IoT в сельском хозяйстве едва ли была экономически обоснована, но сегодня, когда цены на устройства и программное обеспечение стремительно падают, а отдельные операторы предлагают решения под ключ по хорошей цене, инвестиции могут окупиться уже в течение первого года.
Эти простые инструменты, однако, не смогут раскрыть весь потенциал, который технологии связи могут принести сельскому хозяйству. Индустрии понадобится задействовать весь арсенал цифровых приложений и средств аналитики, которые потребуют низкой задержки сигнала при передаче данных, высокой пропускной способности и отказоустойчивости, а также поддержки высокой плотности подключаемых устройств – возможностей, которые предлагают современные передовые технологии связи, такие как сети LPWAN, 5G и низкоорбитальная спутниковая связь.
Таким образом, сельскохозяйственной отрасли предстоит решить две задачи: необходимо развить инфраструктуру связи, а там, где инфраструктура уже есть , необходимы успешные бизнес-кейсы, чтобы обеспечить внедрение решений. Хорошие новости состоят в том, что зона покрытия сетей связи продолжает расширяться всюду, и, по нашей оценке, к 2030 г. инфраструктура связи того или иного типа обеспечит покрытие 80% сельской местности по всему миру. Исключение составит Африка, где ожидается покрытие не более четверти всей территории. Таким образом, ключевая задача – разрабатывать больше (и более эффективных) цифровых инструментов для сельского хозяйства и поддерживать их широкое распространение.
По мере расширения зоны покрытия, эти инструменты создадут новые возможности в аграрной индустрии:
К концу десятилетия улучшенные технологии связи в сельском хозяйстве обеспечат прирост мирового ВВП в размере до 500 миллиардов долларов, т.е. производительность в сельского хозяйства вырастет на 7-9%. Однако, по большей части, это потребует инвестиций в сети связи, которые сегодня фактически отсутствуют в сельскохозяйственной индустрии. Другие отрасли промышленности уже применяют подобные инструменты –сети LPWAN, облачные вычисления, более дешевые и эффективные датчики, требующие минимального аппаратного обеспечения и гарантирующие уменьшение объемов необходимых инвестиций. Мы рассмотрели пять областей применения технологий: наблюдение за посевами, наблюдение за домашним скотом, управление эксплуатацией зданий и оборудования, применение дронов в сельском хозяйстве и автоматизация сельскохозяйственной техники, в которых усовершенствованные средства связи применяются уже сегодня и где можно прогнозировать повышение доходности, сокращение расходов, большую устойчивость и экологичность – все то, что необходимо промышленной отрасли для процветания в XXI веке.
Следует отметить, что в разных регионах наблюдается разный уровень применения технологий: так, например, в Северной Америке, где уровень оптимизации достаточно высок, применение решений для мониторинга не так сильно увеличит добавленную стоимость, как в Азии и Африке, где гораздо больше возможностей для повышения производительности. Дроны и автономная техника более востребованы на развитых рынках, где технологии уже готовы к использованию и достаточно доступны.
Изначально добавленную стоимость будут получать крупные хозяйства с большей инвестиционной способностью и более заинтересованных в цифровизации. Технологии связи позволят контролировать гораздо большие площади, а фиксированную стоимость разработки решений на основе IoT гораздо проще заложить в себестоимость на крупных объектах, чем на небольших фермах.
По тем же причинам основную часть добавленной стоимости будут создавать агрокультуры: зерновые, хлебные злаки, фрукты и овощи. В этих отраслях технологиям связи найдется больше применений, чем в мясном и молочном хозяйствах, что обусловлено и большей средней площадью ферм, и относительно более высоким уровнем консолидации участников рынка, и большей применимостью технологий связи (например, технологии на основе IoT специально разработаны для статического контроля множества переменных). Интересное замечание — около 60% ожидаемого прироста добавленной стоимости придется на Азию просто потому, что эти стран производят наибольшее количество агрокультур.
Технологии связи предлагают множество способов для улучшения наблюдения и ухода за посевами. Интеграция данных о погоде, поливе и удобрениях с используемыми системами способствует оптимизации использования ресурсов и повышению урожайности за счет более точной идентификации проблем и их прогнозированию.
Например, датчики для контроля состояния почвы смогут связываться через сети LPWAN, указывая поливочным машинам изменить объемы воды и применение удобрений. Кроме того, датчики смогут передавать изображения из удаленных уголков земельных угодий, чтобы помочь фермерам принимать более обоснованные и своевременные решения, а также получать ранние предупреждения о вспышках заболеваний или нашествии вредителей.
Фермерские хозяйства смогут использовать средства интеллектуального, «умного» мониторинга для выбора оптимального времени сбора урожая. Отслеживание определенных качественных характеристик сельскохозяйственных культур, например, содержание сахара и/или цвет плодов позволит максимально увеличить доход фермеров от сельскохозяйственной деятельности.
Большинство IoT-сетей сегодня не поддерживают передачу изображений между устройствами,что позволяет анализировать изображения только автономно. Не рассчитаны они и на массовое подключение большого числа устройств с большой плотностью, чтобы с большой точностью мониторить большие поля. Технологии NB-IoT и 5G обещают решить проблемы с шириной каналов и плотностью устройств. Их использование может обеспечить от $130 до $175 млрд добавочной стоимости до 2030 года.
В содержании больших стад скота огромное значение имеет профилактика эпидемий и выявление болеющих животных, поскольку скот, в основном, содержат в закрытых помещениях, а их содержание организовано с высокой степенью автоматизации. Микрочипы и нательные датчики для измерения температуры, пульса и давления (помимо прочих характеристик) могут обеспечить раннее выявление случаев заболеваний, предотвращение эпидемий и, следовательно, повышение качества продуктов питания. Сегодня многие фермеры используют ушные бирки, например: Smartbow от компании Zoetis – для контроля температуры тела, жизненных показателей и местонахождения коров, а также технологии других компаний, например, Allflex -для полноценного отслеживания вспышек заболеваний с помощью электронных средств.
Аналогичным образом датчики окружающей среды могут позволить автоматически корректировать режимы проветривания/отопления хлевов, тем самым улучшая условия содержания животных и состояние их здоровья (а ведь сегодня многих потребителей волнуют именно эти моменты).
Благодаря лучшему контролю здоровья животных и условий их содержания к 2030 г. можно рассчитывать на прирост добавочной стоимости в районе $70-90 млрд.
Использование микросхем и датчиков для контроля и измерения запасов в зернохранилищах и на складах позволит запустить систему автоматического дозаказа и сократить расходы на инвентаризацию. Сегодня многие фермеры уже используют такие системы, например, от компании Blue Level Technologies. Аналогичные инструменты могут способствовать оптимизации сроков хранения поступающих продуктов и сокращению послеуборочных потерь за счет мониторинга и автоматической оптимизации условий хранения. Кроме того, контроль условий эксплуатации зданий и оборудования будет способствовать меньшему потреблению энергии.
Системы машинного зрения и датчики, устанавливаемые на оборудовании и подключаемые к системам диагностического обслуживания, могут снижать затраты на ремонт, а также продлевать срок службы техники и оборудования.
Такие решения позволят сэкономить от $40 до $60 млрд к 2030г.
Фермеры используют дроны уже на протяжении двух десятков лет. Пионерами в этой области были дистанционно управляемые вертолеты, например, RMAX от Yamaha – их применяли для опрыскивания посевов. Сегодня в эту отрасль промышленности входит новое поколение дронов: они способны быстро и эффективно оценивать состояние посевов и скота на обширной территории, а также выявлять пригодных для использования в качестве релейных систем передачи данных в режиме реального времени другому подключенному оборудованию. Дроны могут использовать машинное зрение для анализа состояния полей и точечного внесения необходимых веществ – удобрений, микроэлементов и пестицидов. Более того, дроны могут сеять семена на удаленных участках, тем самым обеспечивая сокращение затрат на оборудование и оплату труда. За счет снижения затрат и повышения производительности использование дронов может увеличить добавленную стоимость на $85-115 млрд.
Более точные устройства GPS в сочетании с машинным зрением и датчиками могут способствовать внедрению «умной» автономной сельхозтехники. Фермеры смогут одновременно задействовать на своих угодьях самое разное оборудование без вмешательства человека, тем самым экономя время и другие ресурсы. Автономная техника работает в поле более эффективно и аккуратно, чем управляемые человеком машины, а потому экономит топливо и способствует повышению урожайности.
Увеличение доли автономного оборудования за счет усовершенствования технологий связи к 2030 году может обеспечить добавленную стоимость в размере $50-60 млрд.
Технологии связи имеют еще одно косвенное преимущество, которое не учтено в оценке перечисленных выше возможных вариантов. Для мировой аграрной промышленности характерен высокий уровень фрагментации: основную часть работы выполняют владельцы индивидуальных фермерских хозяйств. В частности, в Азии и Африке не принято нанимать работников со стороны. Внедрение передовых решений в области связи в таких хозяйствах поможет их владельцам высвободить достаточно времени, которое можно будет потратить на возделывание дополнительных участков земли или на другие работы.
По нашему мнению, внедрение передовых средств связи на фермах и последующее повышение эффективности труда создаст дополнительную стоимость в размере около $120 млрд, тем самым к 2030 г. увеличив прямую и косвенную совокупную прибыль от использования средств связи до более чем $620 млрд. Впрочем, конечная прибыль в большой мере зависит от степени покрытия сетей связи. Например, в Африке и менее богатых регионах Азии и Латинской Америки прогнозируется покрытие порядка всего лишь 25% территорий. Кроме того, в регионах, где фермерство более фрагментировано, чем в Северной Америке и Европе, будет непросто привлечь в программу внедрения передовых технологий связи критическую массу участников, чтобы обеспечить рентабельность строительства сетей.
Можно рассчитывать, что по мере цифровизации сельского хозяйства появятся и другие возможности для заработка и экономии средств. Продавцы семян, средств для подкормки, пестицидов и оборудования сыграли важнейшую роль в создании информационной экосистемы за счет своей тесной связи с фермерами, наличия необходимых знаний в области агрономии, а также благодаря своему опыту внедрения инноваций. Например, крупнейший поставщик удобрений в мире сегодня предлагает не только удобряющие вещества, но и программное обеспечение для анализа данных с полей, которое помогает фермерам принимать решения о том, где и в каком количестве вносить удобрения. В то же время крупный производитель сельскохозяйственного оборудования разрабатывает средства точного управления на основе спутниковых снимков, а также решения для связи между машинами, способные повысить эффективность полевой техники.
Помимо всего прочего, передовые технологии связи приоткрывают дверь для новых участников рынка. К примеру, телекоммуникационным компаниям и поставщикам сетей LPWAN отводится важная роль в развертывании инфраструктуры связи, без которой цифровизация сельского хозяйства попросту невозможна. В сотрудничестве с государственными органами и другими игроками аграрного рынка они могли бы разработать общественные или частные сельские сети и дополнительно заработать.
Среди новых игроков в сельском хозяйстве можно выделить агротехнические компании. Они предлагают фермерам на основе технологий инновационные продукты, предназначенные для оптимизации процесса принятия решений и, соответственно, повышения урожайности и прибыли. Такие компании могут предлагать решения и ценовые модели, которые снизят возможные риски для фермеров (например, модель подписки, исключающую бремя первичного инвестирования и предусматривающую возможность отказа от участия в любой момент), а также для ускоренного внедрения предлагаемых продуктов. Например, одна итальянская агротехническая компания поставляет винодельням решения по мониторингу уровня полива и защите посевов на сезонной основе с фиксированной оплатой за единицу площади, притом в стоимость входит установка оборудования, сбор и анализ данных, а также содействие принятию решений. Агротехнические компании могли бы разрабатывать решения в сотрудничестве с фермерскими хозяйствами.
К сожалению, многое из описанного в настоящее время нереализуемо, поскольку далеко не везде в сельской местности развернуты высокоскоростные широкополосные сети. Все это может стать реальностью, но для этого потребуются инвестиции, и мы выделили три основных возможных источника финансирования:
Какая бы из групп не решила направить необходимые инвестиции на развитие технологий связи в сельском хозяйстве, в одиночку здесь не справиться: для решения описанных выше задач всем основным участникам отрасли придется действовать сообща. Кроме того, участникам рынка, ориентированным на внедрение технологий связи в секторе сельского хозяйства, предстоит разобраться со множеством нюансов в самых разных областях, начиная от тонкостей сельскохозяйственных работ и углубленной аналитики данных и заканчивая умением предлагать решения, поддерживающие простую и бесшовную интеграцию с другими платформами в смежных секторах промышленности. Например, необходимо предусмотреть беспроблемную передачу данных от автоматизированных тракторов на компьютер, контролирующий устройства полива, которые, в свою очередь, должны уметь использовать данные метеостанции для корректировки плана полива.
Надо отметить, что лидеры в области коннективности уже начали использовать подобные возможности внутри своих компаний. Из соображений конфиденциальности и обеспечения конкурентоспособности все стараются держать данные о своих операциях при себе. Кроме того, так эти данные проще анализировать и использовать для лучшего удовлетворения потребностей клиента.
Однако надо понимать, что развитие новых возможностей – это только начало. Игроки сельскохозяйственного рынка, которые смогут начать сотрудничество с операторами телекоммуникационных сетей или сетей LPWAN, получат серьезное преимущество в новой экосистеме подключенного сельского хозяйства. Они смогут получить необходимое оборудование на более выгодных условиях, также им будет проще установить отношения с фермерами, когда подключенность станет стратегическим преимуществом. Поставщики оборудования и материалов могут таким образом оказаться в центре гонки за коннективность, и если они первыми успеют вовремя заключить необходимые соглашения о сотрудничестве, то смогут взаимодействовать с фермерами напрямую – без участия дистрибьюторов. С другой стороны, если победят дистрибьюторы, они смогут объединиться в цепочке добавленной стоимости и остаться важными посредниками, более близкими к нуждам фермеров.
Государственный сектор также может, в определенной степени, сделать развитие широкополосных сетей более рентабельным (в особенности в том, что касается сельской местности). Так, например, в Германии и Корее правительство прикладывает немало усилий, чтобы повысить привлекательность развития сетей: в ход идут различные субсидии и налоговые льготы для телеком-операторов. Другие регионы могут воспользоваться этой опробованной моделью и предложить провайдерам и агротехническим компаниям гарантии в отношении сферы предоставления услуг, тем самым ускорив разработку соответствующих технологий. Кроме того, можно рассчитывать на аналогичный эффект после ввода в эксплуатацию низкоорбитальных спутников связи.
Источник / Перевод В.Макогоненко
