スマート農業

 
スマート農業直交概念図 無料ベクター
 

スマート農業とは


スマート農業とは、ロボット技術や情報通信技術(ICT)を活用して、省力化・精密化や高品質生産を実現することを推進する新たな農業のことですが、日本の現在の農業分野は、個々の農家の高齢化が進み、深刻な労働力不足に陥っているので、そんな日本の農業の現場の苦労をICTなどを活用して支援していくのがスマート農業になります。
海外では、スマートアグリカルチャー(Smart Agriculture)、スマートアグリ(Smart Agri)、アグテック(AgTech)などとも呼ばれており、日本よりも一足先に様々な国で導入されています。

スマート農業の目的


産業機械やIT技術は、私たちの業務や暮らしを劇的に変えてきており、電話は、無線の携帯端末に、計算機は、パソコンさらにパソコン~タブレット端末と、技術の進歩によって形態も機能もガラリと変化してきていますが、農業の分野でも、やっと、他の業態と同様にスマート化が進んできており、農業は、これまでITやICTといった技術とあまり縁がなかった分野だけに、規模の大小を問わず、導入も加速度的に進んでいます。
もうひとつは、新規就労者への栽培技術力の継承であり、跡継ぎや農業を継承する人材が不足し続け、これまで家族の継承のなかで培われてきた農業技術を、スマート農業のシステムなどによって継続的に継承していけるようになり、スマート農業を活用することにより、農作業における省力・軽労化を更に進められる事ができ、新規就農者の確保や栽培技術力の継承等が期待される効果となります。

日本農業の歴史


日本の農業は、くわやすきによる手作業~耕運機やトラクターといった機械化へと移行し、収穫した作物の運搬も、クルマやコンベアーを使った自動化に進みましたが、依然として人間が、判断しなければならない部分が、まだまだ残されているので、この部分を、他の業態同様に、これから、スマート農業が担っていくことになります。

未来に向けた持続可能な農業の実現


日本における農業従事者は、高齢化の一途を辿っていますが、農地の集約化などにより、農家一人当たりの生産量は拡大し続けています。
また、日本は人口減少傾向ですが、世界的には人口は増加し続けており、今後は、付加価値の高い日本ブランドの農作物の輸出なども必ず求められるようになってきますので、
そんな時代に向けて日本の農業がいま抱えている問題を解決するための方法のひとつがスマート農業になります。
現在の日本の農業が直面している労働力不足や高齢化、技術の継承といった課題を克服し、ビッグデータやAIによる未来予測で農業を安定的に運用できる産業とすることは急務であり、それは、スマート農業の活用とさらなる発展をもってすれば十分に実現が可能なので、
スマート農業は、日本の未来の農業を持続可能でさらに魅力的な農業へと変える大きなポテンシャルを持っています。

農業にもスマート化の流れ


スマート(smart)は「賢い」という意味ですが「スマート〜」という先進技術を利用した取り組みは、様々な分野で進められており、製品やソリューションも多々存在します。
スマートフォン、スマートウォッチ、スマートスピーカー、スマートホーム、さらにこうしたデバイスを活用したスマートコミュニティという言葉さえも生まれてつつあります。
スマート農業の明確な定義ではないですが、栽培環境の自動制御や自律的な環境対応などの先進技術により、従来型の農業の限界を超えた新しい農業が想定されており、農業機械の自動走行による超省力・大規模生産、様々な生育データなどの計測・分析に基づく精密な管理による多収化や品質向上、アシストスーツの利用による重労働や危険な作業からの解放などを、スマート農業の将来像として挙げています。
また、新規参入者などが高度な技術を利用できるようにすることや、クラウドを利用した情報活用により生産者と実需者・消費者との安心・信頼の構築を図ることなども検討されており、オランダに見られるような環境制御などのICTを活用したハウス型栽培農業システムは「スマートアグリシステム」と呼ばれています。

スマート農業の主な取り組み


ロボット技術×農業
・カメラやセンサーを搭載して分析に活用するロボット
・農薬散布などの重労働を担うドローン
・レタスなどの作物の自動収穫を行うロボット
・収穫した作物の選果や箱詰めをするロボット

このようなロボット技術の開発が進めば、24時間365日の作業も可能となり、生産性の向上や市場規模の拡大も見込め、将来的には、すべてロボットが作業するという世界も実現できます。
世界的にも高齢化が進む農業界において、こうしたロボット技術の活用と導入が求められています。

ビッグデータ×農業
生育状況や病気、日照などの状況による変化をデータ解析(撮影したり、センサーで計測したりして集めたビッグデータを解析)により誰でも手軽に分かるようになり、野菜の収穫可能時期は、一定濃度の炭酸ガスの量により、ある程度、予測できるが、炭酸ガスの量などを測定することで、収穫や出荷の時期を予測することもできるようになり、気象データなどのビッグデータを解析すれば、栽培に関するリスクを予測することも可能になります。
天候は、人間がコントロールするのは難しいですが、不足している水分や日照などを他の方法で賄うこと(植物工場などの水耕栽培)という栽培方法は、すでに行われており、これらを、IoT機器やロボットと結びつければ、完全機械化で収穫まで行える農業も実現可能になります。

人工知能(AI)×農業
AIは、新規就農者向けの技術やノウハウをシステム化して提供することにも活用でき、これにより、農業の経験や知識がない人でも、農業に従事できるようになります。
すでに、作物の形状や色から成長度合いを解析し、収穫時期を予測・判断するプログラムなどが開発され実用化している例もあり、
AIによる画像解析で農作物の病害虫の情報を早期発見したり、対処方法を提示したりすることもできるようになります。

IoT×農業
IoTにより市場の動向や消費者のニーズを把握でき、ニーズに合った産物の生産が可能になります。
より規模が大きいレベルでは、生産・流通・販売を連携させることで、輸送コストを低減し効率化を図ることも可能になります。

スマート農業のメリット


農家が、スマート農業を導入するメリットは、
たとえば、人が操作しなくても自動で作業可能なロボットの登場や長時間の作業が可能になれば、これまで人員的でじゃ、広げられなかった規模の拡大をすることも可能になり、複数の作業が行えるようになるため生産量も増加します。
農業=きつい」というイメージも、スマート農業が本格的に導入されれば払拭される筈で、作業の自動化は、きつい作業や危険な作業から人間を解放してくれます。
農業のノウハウや技術をデータ化することで、経験値のない人でも農作業が可能になり、農業初心者でも農業に取り組みやすくなるので、高齢化による離農問題も新農者の増加により解消されます。
スマート農業により、コンピュータによる調整や計算を行うため、これまで、必要とされてきた経験やノウハウは不要となり、誰でも、品質や収益性の高い農作物を栽培できる世界になります。
これにより、野菜を売ることが儲かる仕事だという認識の転換や「きつい・汚い・危険」といったマイナスイメージの農業からの脱却も、スマート農業の普及により、一気に解消される日が近づいています。

スマート農業の課題


これから、スマート農業が普及していくためにハードルとなるのが、通常の農機と比べて割高である
導入のイニシャルコストになります。
また、農業分野で活用が始まったばかりのICTやロボットは、費用対効果の見通しが立てにくいという側面もあり、ほかにも、
ソフトウェアやデータ形式が、開発メーカーにより、ばらばらであり、そのままでは相互運用ができないので、規格の標準化が必要になります。
そして、高齢化した農業従事者の殆どの人たちは、このようなスマートデバイスを、すぐに活用できる人が圧倒的に少ないので、スマート機器を使いこなすためのサポート体制やITに精通した人材の育成が農業の分野の中で急務とされています。
このように、スマート農業の導入にあたっては、導入する農家側にも金銭的・時間的・技術的な負担が重くのしかかってきます。
スマート農業は、従来までのように農機を導入すること以上に覚えることが増え、パソコンやスマートフォン、タブレットなどを用いたデータ入力やデータの分析などに適応できない人たちは、高齢化以外にも退場する運命にあると言えます。

ICT技術をフル活用したスマート農業へ

日本で、スマート農業の普及を飛躍させるには、利用するツールや手法の開発が必要になりますが、日本でも、最近、始まっていますが、農地の集約化による大規模化が最重要になります。
これにより、栽培の効率化が図れ、機械化によるメリットを最大化させることも可能になります。
逆に言うと、日本の地方に多くある棚田のような小さな農地は、スマート農業の恩恵を受けるのが難しいと言えます。
また、
大規模農地を支えてる農業技術の開発も必須であり、農産物の栽培や加工に関する技術開発だけでなく、保存・流通・販路開拓といった要素まで研究することが必要になり、これを、国が支援する技術革新の環境構築の基礎作りが必要ですが、日本で一番の最難関は、口だけで行動を伴わない、日本と言う国の支援かもしれません。
他にも、ICT技術(情報・通信に関する技術)をフル活用することにあり、温度・湿度・二酸化炭素の濃度をコントロールし、これは、ハウス内の各所に設置した様々なセンサーが温度や湿度・光量・光合成に必要な二酸化炭素の量や風速などを検知し、コンピューターが、これらのデータを解析させて、自動的に植物の光合成が最も効率よく進む環境にします。
たとえば、雨が降る予報が出れば、事前に温室の天窓を自動的に閉じ、晴れの予報が出れば、シェードやカーテンを自動的に開くなど、きめ細かい環境整備を行うことにより、農業生産効率は大幅に上がり、理論上は、トマト栽培の単位面積当たりの収穫量は、日本の平均的な農家の5倍以上も可能になります。

徹底した循環型の資源利用で省エネ

図2 トリジェネレーションの仕組み例

これからの施設園芸農家は、地球温暖化の原因である二酸化炭素を最大限活用するほか、雨水や地下水などの限りある水資源を循環させることで、貴重な水資源も無駄なく使う必要があります。
具体的には、雨水を貯め、浄水して栽培に利用し、その際に、雨水に肥料を混合したものを温室に送り栽培に使い、戻ってきた肥料水は、砂を使ったサンドフィルターに通し、さらに、紫外線で殺菌処理した上で、再び、雨水と混ぜて再利用するという循環型のシステムにします。
収穫が終わった野菜の株は、堆肥として再利用し、栽培で発生する廃棄物の再利用も徹底します。
ほかにも、温室を温める熱源として、地下から汲み上げた温水で温室を温めてから再び地下水に戻すという方法(地熱利用)や温泉水から抽出したメタンガスを燃料に発電(温泉熱発電)など多様な形で限りある資源を活用します。
このように、省エネでかつ排出された二酸化炭素を農業に有効活用するなど、環境技術を取り入れた農業は次世代のスマート農業への道筋になると思います。

スマート農業について

当社では、地球温暖化を引き起こす原因とされている二酸化炭素を積極的に農業に活用していきます。
施設園芸の温室には、天然ガスを利用した大型発電設備を設置し、発電した電気を施設内で利用して余った電力は売電します。
他にも、発電で発生する熱は温室を温めるために使い、発電の際に出た二酸化炭素もパイプで温室内に送りこみ、これにより、作物は、吸収した二酸化炭素と太陽光で光合成することで成長が促されます。
この仕組みは、熱と電力の2つを活用するコージェネレーションを発展させ、同時に、二酸化炭素も利用するトリジェネレーションと呼ばれるシステムであり、このシステムの最大の特徴は、天然ガスを用いて熱・電力・二酸化炭素も最大限活用するという一石三鳥の農業システムになります。
トリジェネレーションにより、施設内の二酸化炭素濃度を通常より2~3倍高くすることで光合成が促され野菜類の収穫量が、20~40%増えると研究機関による実証実験でも認められています。
当社では、最先端で高額なシステムの導入が求められるスマート農業の導入も必要だと思いますが、大規模農業という規模の拡大に対応できない農家は、これでは、消滅するしかなくなると考えていますので、いまの資源を最大限活用し、かつ、地球温暖化の抑制にも効果もあるトリジェネレーションの普及拡大を進めます。
あわせて、日本よりも規制の厳しいEU並みの地球温化抑制のための長期戦略を構築し、
施設園芸で使用するエネルギーの20%は再生可能エネルギー由来にする(エネルギー事業)事業の拡大を推進します。




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