Умное фермерство. Как сельское хозяйство сокращает издержки с помощью IoT-решений?

Привет, Хабр. Приглашаем всех желающих посетить открытый демо-урок «Датчики и актуаторы на пальцах и на примерах в Tinkercad». На занятии мы разберемся, какое место в IoT занимают датчики и актуаторы, зачем они нужны и как их применять, а также соберем несколько базовых схем по взаимодействию датчиков и актуаторов в TinkerCAD.

---

IoT-технологии открыли новые возможности для улучшения бизнес-процессов. Они позволили повысить их информативность, выявить узкие места, снизить влияние человеческого фактора. За счёт технологий Интернета вещей автоматизируют процессы, повышают безопасность и снижают порог входа в отрасль. В России это особенно актуально в сфере сельского хозяйства. Чтобы оставаться конкурентоспособным, бизнес внедряет целые аппаратно-программные комплексы мониторинга, контроля и управления на всех этапах цепочки. Мы пригласили Вячеслава Ефимова, преподавателя онлайн-курса «Разработчик IoT» и СТО компании Rightech, поделиться опытом их команды по решению таких задач. Передаем ему слово.

Привет! Я руковожу проектами разработки IoT-решений в компании Rightech. Эта статья — всего лишь один из примеров, как с помощью Интернета вещей можно решать масштабные проблемы, затрагивающие сразу несколько связанных сфер бизнеса.

Проблемы в сфере сельского хозяйства, которые может решить IoT

The Food and Agriculture Organization (FAO) опубликовала данные по расчету потерь пищевой продукции. Согласно им на послеуборочном этапе на пути к рознице в мире теряется около 14% произведенной пищевой продукции. А с учетом порчи в розничной торговле и в последующих звеньях продовольственной производственно-сбытовой цепочки этот показатель достигает 30%. Причем на текущий момент в мировом масштабе практически невозможно выявить критические точки потерь.

«30% – это усредненная по миру оценка продовольственных потерь. В России есть группы товаров, по которым потери у нас довольно большие или приближаются к мировым показателям. Например, я считаю, у нас очень большие потери по рыбе». 

Серова Евгения – директор по 

аграрной политике НИУ ВШЭ

В России на основе экспертных интервью были оценены потери на различных этапах производственно-сбытовой цепочки:

Формирование эффективной политики сокращения потерь и порчи пищевой продукции требует всеобъемлющей информации о том, где и когда – на какой географической территории и в каком звене производственно-сбытовой цепочки – портится та или иная пищевая продукция.

Производство сельхозпродукции

• по оценке The Santa Clara team около 30% продукции остается на полях по причине не соответстветствия требований качества продукции крупных ритейлеров;

• сложности сбыта у малых и средних производителей;

• неправильный выбор сроков сбора урожая;

Транспортировка сельхозпродукции

• потеря и порча до 30 % сельхозпродукции при транспортировке по причинам:

  • несоблюдение условий перевозки (температурный режим, влажность, загазованность, тряска и прочее);

  • нарушения продолжительности перевозки;

  • некачественная упаковка и расположение;

• перегрузка транспорта и сливы топлива;

• нарушения логистических процессов при отклонении от расписания доставки и маршрутов следования;

Хранение

• потеря и порча до 10 % сельхозпродукции при хранении по причинам:

  • несоблюдение условий хранения (температурный режим, влажность, вентиляция, освещенность и прочее);

  • нарушения сроков хранения;

• механические повреждения при погрузке/разгрузке продукции;

• изменчивость спроса;

• отсутствие спроса у крупных ритейлеров на сельхозпродукцию с измененным качеством.

Проект для сферы сельского хозяйства, который мы разрабатывали в Rightech

Мы участвовали в создании единой системы прослеживаемости продуктов сельского хозяйства и условий «Умное фермерство». Она позволяет объединить всех участников процесса: фермеров, перевозчиков, склады и ритейл. 

В рамках проекта мы повысили информативность и прозрачность бизнес-процессов, оптимизировали цикл от выпуска товара до его попадания в конкретный магазин и создали инструменты взаимодействия всех участников. Контроль и автоматизация входящих в цикл процессов помогли значительно снизить издержки, возникающие при потере или порче пищевых продуктов. Цель проекта была именно в снижении индекса потерь пищевой продукции, хотя косвенно решились и сопутствующие задачи.

Как работает «Умное фермерство»?

Это экосистема с 4-мя категориями пользователей: фермеры, перевозчики, склады и магазины. В зависимости от категории пользователь имеет доступ к определенным функциям экосистемы. Ключевая идея в том, что каждый участник понимает свою зону ответственности и как скажутся его нарушения на конечную стоимость продукции в магазине.

Система позволяет обеспечить полный автоматизированный контроль параметров при перевозке фермерской продукции от места выращивания до склада и магазина, а также в процессе хранения.

Решение для фермеров

Фермер может отслеживать текущий спрос на различные группы продукции, а также видеть ретроспективные данные спроса прошлых периодов. Это позволяет решить одну из основных проблем изменчивости спроса определенных групп продовольственных товаров.

В случае если у фермера отсутствуют договорные отношения на сбыт продукции, он может воспользоваться встроенными механизмами электронной биржи сельхозпродукции, добавив свой товар в общий пул биржи и установив цену.

В случае успешного сбыта продукции на основе ранее сформированных договорных отношений со складом, ритейлером или сбыта через электронную торговую биржу фермер получает доступ, чтобы отслеживать условия перевозки и хранения его продукции. В зависимости от категории продукции автоматически настраиваются уведомления о случаях нарушений.  По факту такого уведомления могут применяться санкции к нарушителю.

Решения для перевозчиков

Кузов фуры оснащается специальным сенсорами, а в сам автомобиль устанавливается телематическое оборудование, которое измеряет и передает в облачную платформу различные параметры при перевозке:

• температура внутри и снаружи кузова;

• влажность внутри и снаружи кузова;

• тряска, резкое торможение и ускорение при перевозке;

• летучие органические соединения;

• нагрузка на ось и т.д.

Одна из модификаций оборудования позволяет установить исполнительное устройство, отвечающее за охлаждение или обогрев кузова. Перед приемкой продукции перевозчик вместе с заказом автоматически получает режимы, необходимые, чтобы соблюсти правильные условия перевозки. Если в машине есть исполнительное устройство, оно автоматически устанавливает и поддерживает параметры в течение транспортировки.

При передачи продукции перевозчику контролируется возможная перегрузка, а в процессе всей поездки контролируется отклонение от маршрута. Также на маршруте могут быть контрольные точки, которые фиксируют временные интервалы перевозки на разных участках и общее отклонение. Если при перевозке условия были нарушены, фермер и склад получают уведомления и могут принять решения о санкциях для перевозчика. Кроме этого, сотрудник склада может скорректировать режимы и сроки хранения продукция исходя из фактических условий транспортировки.

На территории хранилища установлены шлагбаумы и устройства весового контроля, к которым должен быть предоставлен доступ водителю как в автоматическом режиме (при пересечении геозоны), так и в ручном режиме (через чат-бота) — открытие шлагбаума и включение весового контроля.

При разгрузке продукции сотрудник склада оценивает качество продукции с учетом того, были нарушены условия перевозки или нет. Таким образом процессы становятся прозрачными и формируется достоверный рейтинг фермеров и перевозчиков. В дальнейшем на него могут ориентироваться торговые сети и хранилища. После приемки у каждого товара на электронной торговой бирже становится доступна информация об условиях перевозки.

Решения для хранилищ

Склад оснащается специальным телематическим оборудованием, которое измеряет параметры и передает их в облачную платформу в процессе хранения продукции:

• температура;

• влажность;

• освещенность

• летучие органические соединения;

• масса;

• кратность воздухообмена.

В хранилище также могут быть установлены исполнительные устройства, которые управляют воздухообменом и/или системой охлаждения.

Процессы по контролю за хранением товара в целом схожи с процессами при перевозке, лишь незначительно отличаются шаблоны автоматического регулирования и оповещения. Все данные по условиям хранения также доступны у каждого товара на электронной торговой бирже. А в зависимости от условий хранения и нарушения условий формируется рейтинг хранилища. 

Результаты

В результате создания аппаратно-программного комплекса удалось объединить всех участников процесса в рамках одной экосистемы. Большинство бизнес-процессов стали прозрачнее, а ответственность сторон значительно повысилась. Функциональные возможности комплекса позволили предоставить инструменты, создающие чистую рыночную конкуренцию и легкий доступ небольших производителей к крупным ритейлерам. 

Как создаются такие IoT-экосистемы?

«Умное фермерство» — комплексное аппаратно-программное решение. Сейчас его внедрения запрашивают многие частные производители сельхозпродукции и крупные компании, занимающиеся логистикой, хранением и сбытом товаров. 

Мы участвовали в создании всего комплекса начиная от подбора устройств различных производителей и их подключения к облачной платформе до программирования и создания приложений, которые связывают всех участников процесса.

Если вы хотите научиться разрабатывать подобные решения, ждем вас на нашем онлайн-курсе «IoT разработчик». Для обучения вам понадобится базовый опыт в программировании, поэтому мы предусмотрели вступительный тест, который позволит вам оценить свой уровень подготовки. Ждем всех, кому интересно развиваться в этой области, на занятиях!

---

Узнать подробнее о курсе «Разработчик IoT».

Смотреть вебинар «Датчики и актуаторы на пальцах и на примерах в Tinkercad».