Мировыми лидерами по внедрению и использованию цифровых технологий являются IT-компании, медиа, финансовые и страховые организации; сельское хозяйство имеет низкий показатель, при том что наша страна занимает, например, от мирового объема «Интернета вещей» лишь 1,5 % [1].
В сельском хозяйстве за последние пять лет в развитие цифровых технологий было вложено около 10,1 млрд долл. общего мирового объема инвестиций. Сегодня Россия занимает 15-е место в мире по внедрению цифровых технологий.
Вопросы формирования, внедрения и технических решений цифровых преобразований в сельском хозяйстве (в том числе и для фермерских хозяйств) неоднократно затрагиваются в ходе панельных дискуссий, конференций, круглых столов Фондом развития интернет-инициатив (ФРИИ), Минсельхозом России, Всемирным банком, Ассоциацией «Интернета вещей» и другими участниками. Поэтому утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации Госпрограмма «Цифровая экономика Российской Федерации» свидетельствует о необходимости модернизации российской экономики: «…данные в цифровой форме являются ключевым фактором производства во всех сферах социально-экономической деятельности, что повышает конкурентоспособность страны, качество жизни граждан, обеспечивает экономический рост и национальный суверенитет» [2]. К 2026 г. рынок информационных технологий должен вырасти в пять раз.
В сентябре 2017 г. Агентство стратегических инициатив (АСИ) совместно с бизнес-сообществом сформировало дорожную карту развития рынка продовольствия FoodNet, которая позволит достичь целей, заложенных в стратегии научно-технологического развития: перехода российского АПК к высокотехнологичному производству и снижению зависимости от импорта, а также выхода российских компаний на перспективные мировые рынки. К 2035 г. российские компании должны занять более 5 % мирового рынка в пяти приоритетных сегментах, среди которых — «умное» сельское хозяйство; этот сектор должен показать наибольшие темпы роста: среднегодовой рост рынка может составить 12 %, достигнув через два десятка лет 480 млрд долл. США (для сравнения: в 2015 г. — 46 млрд долл.) [3].
Одно из перспективных направлений «умного» сельского хозяйства в животноводстве сегодня — «умные» фермы, включающие в себя автоматизированные системы откорма, дойки и мониторинга здоровья поголовья скота, позволяющие повысить производительность животных и качество выпускаемой продукции (например, надои могут повыситься на 30–40 %).
Наиболее эффективным инструментом в развитии цифровизации является «Интернет вещей» (Internet of Things, IoT) — сеть связанных через Интернет объектов, способных собирать и обмениваться данными, поступающими со встроенных сервисов. По данным всемирного исследования PwC Digital IQ, «Интернет вещей» занимает первое место среди восьми прорывных технологий, способных изменить бизнес-модели компаний или ряда индустрий, опережая в этом рейтинге даже искусственный интеллект, дополненную реальность, технологию, связанную с созданием и управлением дронов, блокчейн и др. В настоящее время на российском рынке существует множество отдельных предложений и ИТ-решений, однако комплексных отработанных решений для внедрения и интеграции между собой под свои потребности нет [4].
Перспективным направлением является «точное» животноводство, в котором используются элементы современных информационных технологий (электроники, датчиков, специального программного обеспечения, компьютеров) в дозированном кормлении и рационе, роботизации процессов доения, определении привеса и температуры тела, удовлетворении индивидуальных потребностей животных, автоматическом регулировании микроклимата и контроля за вредными газами, качеством продукции, состоянием здоровья и активности животного и др. [5].
Сложившаяся ситуация в развитии информационных технологий создает вектор для появления принципиально новых продуктов. Например, внедрение роботизированного доения — это прежде всего кадровая независимость, точность операций, быстрота обслуживания поголовий более 200 животных — представляет собой комбинацию автоматизированного доения и промышленного производства молока. Другими словами, роботизированная «карусель» [Automatic Milking Rotary (AMR)], где животных доят одновременно большими группами, при этом функции по обработке вымени проводятся роботами-манипуляторами, смонтированными на «карусели».
Роботизированная «Карусель» представляет собой стойла, расположенные по кругу, как на «Елочке» — под углом к центру, где установлены три поста с манипуляторами, осуществляющими доение. Универсальность нового продукта заключается в том, что появляется возможность постепенного наращивания его автоматизированного оснащения. Отдельные модули позволяют сначала автоматизировать один пост, к примеру установить только робота, обрабатывающего соски после доения, а преддоильные операции выполняет человек. Со временем можно занять автоматами все три поста и отказаться от услуг доярок. Заявленная производительность этой системы составляет до 1600 доений в день, т. е. при ежедневной бесперебойной эксплуатации в течение 18–19 ч производительность AMR может достигать 90 коров в час. Это соответствует времени вращения «Карусели» с 24 местами в течение 16 мин, чего вполне достаточно для полного выдаивания высокопродуктивных коров. Одна система AMR рассчитана на дойку до 800 голов в день при двухразовом доении.
Как только корова ступила на «Карусель» и ридер считал ее идентификационный номер, проводится подготовка сосков к доению. Эту операцию выполняют последовательно «две руки»: одна обмывает вымя, стимулирует и сдаивает первые струйки молока из задних сосков, другая проделывает то же самое с передними сосками. Затем «в две руки» попарно прикрепляются доильные стаканы. Первую пару ставит один манипулятор, предварительно просканировав вымя, вторую — другой. А по завершении доения, когда корова почти подъехала к выходу из «Карусели», эстафету перенимает третий манипулятор: он обрабатывает соски после доения дезинфицирующим раствором. Первыми в создании роботизированных альтернатив «Карусели» оказались европейские разработчики. Компания DeLaval разработала первую интегрированную автоматизированную доильную установку типа «Карусель» на 24 места, оснащенную пятью роботами [6].
Одновременно с компанией DeLaval свою разработку роботизированной доильной «Карусели» представила компания GEA Farm Technologies (DairyProQ); она принципиально отличается тем, что роботами-манипуляторами оснащены все доильные посты «Карусели». Все операции с выменем (обработка сосков перед доением, прикрепление стаканов, дезинфекция после доения и др.) осуществляются, как и в индивидуальных боксах, одной «рукой». Также автоматически выполняются промежуточная дезинфекция доильных стаканов и очистка снаружи в промежутке между доениями, что предотвращает передачу инфекции от одной коровы к другой. В качестве опции поставляются кормушки, т. е. доение животного происходит полностью индивидуально на каждом доильном посту. Для коров с «особенными потребностями» есть режим полуавтоматического или ручного доения. Как и установку компании DeLaval, оснащать установку DairyProQ доильными роботами можно постепенным наращиванием мощности. Главным плюсом DairyProQ является максимально высокая производительность: доильные боксы могут монтироваться на «Карусели», насчитывающей от 16 до 80 мест. Каждое место для доения может быть дооборудовано модулем-манипулятором, их устанавливают на разделители для каждой коровы, т. е. любую промышленную «Карусель», в том числе и других производителей, можно полностью либо частично роботизировать. Кроме того, наличие роботов на каждом доильном посту выгодно с точки зрения надежности. Если по какой-то причине вышел из строя или встал на профилактику один из роботов в боксе, то «Карусель» продолжит движение. В случае если сломался робот, обслуживающий все посты, установка работать не будет.
Над созданием роботизированных «Каруселей» работают и другие ведущие фирмы — BouMatic, Dairymaster, Europe Dairy Systems и др. Так, крупнейший американский производитель доильного оборудования BouMatic разрабатывает автоматизированные доильные «Карусели» для коров, начиная с частично автоматизированных решений (например, с установкой спрей-роботов). Такие частично роботизированные установки обслуживают стада в 1200 и 2000 голов с потенциалом расширения [7].
Внедрение комплекса технических и программных средств для точного животноводства позволит специалистам принимать обоснованные решения благодаря использованию ресурсосберегающих технологий, в итоге — снизить себестоимость продукции, повысить конкурентоспособность, производительность и эффективность сельского хозяйства.