Kasvintuotantojärjestelmien digitalisaation tiekartta - Backman, Juha (Luonnonvarakeskus, 2015)
Tämän tiekartan tarkoituksena on tarkastella teknologiaa maatalouden ja kasvintuotannon kannalta erityisesti digitalisaatiota silmälläpitäen. Digitalisaatio tulee muuttamaan kaikkia aloja, mutta jokaisella alalla on omia erityispiirteitä sekä haasteitaan. Tämän tiekartan tarkoituksena on selvittää mikä on alan tulevaisuuden visio mihin tulisi pyrkiä sekä tarvittavat kehitys ja tutkimussuunnat mitä alan toimijat tällä hetkellä näkevät tulevaisuudessa tarvittavan vision saavuttamiseksi. Tiekartan osapuolina ovat Suomen Maatalousautomaatio ry:n sekä Teknologiateollisuus ry:n Maatalouskoneiden toimialaryhmän yritysjäsenet sekä kasvintuotantojärjestelmien teknologiaa kehittävät tutkimuslaitokset Aalto-yliopisto, Helsingin yliopisto sekä Luonnonvarakeskus. Tiekartta on toteutettu keskustelutilaisuuksina eri osapuolten välillä sekä Webpropol kyselyn avulla. Alustavan työn ja tiekartan tutkimus- ja kehitys aihealueiden kokoaminen tapahtui tutkijoiden välisissä keskusteluissa. Eri aihealueiden tärkeyden sekä tämän hetken kehitysvaiheen arviointiin sekä tulevaisuuden visiointiin käytettiin yrityksille suunnattua Webpropol kyselyä. Lopulliset yhteenvedot sekä päätelmät on tehty Luonnonvarakeskuksen tutkijoiden voimin. Maatalouskoneiden tutkimussäätiö on rahoittanut tiekartan tekemistä osana Finnliner – Peltoviljelyä toteuttava teknologia osahanketta 3: ISOBUSTURVA – Kotimaisen ISOBUS toiminnan turvaaminen ja kehittäminen 2014-2017. Viimeisen kahdenkymmen vuoden aikana viljely on tehostunut sekä koneiden koon kasvaessa, että myös automaation lisääntyessä. Nopeasti yleistyviä teknologioita ovat olleet esimerkiksi ajo-opastimet ja automaattiohjauslaitteet. Suoran hyödyn tuottavuuteen lisäksi yleistymisen syyksi on arveltu johtuvan niiden käytettävyys sekä työn rasittavuuden vähentyminen. Lisääntyvään elektroniikan ja automaation määrään puolestaan on vastannut ISO 11783 standardi, joka on kehitetty tiedon-siirtoon traktorin ja työkoneen välille. Muissa teollisuuden aloissa viimeaikaisin kehitys on ollut hyödyntää kehittyneitä verkkoratkaisuja sekä halventuneita antureita. Koneista saadaan entistä enemmän mitattua dataa, joka voidaan edelleen jalostaa tiedoksi ja uuden tyyppisiksi palveluiksi. Myös koneiden verkottuessa osa niiden toiminnoista voi sijaita erillään koneesta, erilaisissa tuotepilvissä. Todennäköistä on, että myös kasvintuotannossa tullaan seuraamaan muun teollisuuden viitoittamaa tietä ja mahdolliset hyödyt hajautetussa ja heterogeenisessä toimintaympäristössä voivat olla jopa suuremmat kuin muilla teollisuuden aloilla. Tiekartan kyselyiden pohjalta muodostuneessa visiossa nähtiin, että entistä tarkemman, täsmällisemmän ja tarkoituksenmukaisemman kasvien viljelyn vuoksi teknologiaa tullaan kehittämään digitalisaation ja robotiikan suuntaan. Tulevaisuudessa Suomessa tulee olemaan sekä suuria kasvinviljelytiloja, jossa tuotantoa ohjataan teollisuusmaisesti, että pieniä kasvinviljelytiloja, jotka tarvitsevat hieman kevennetyt versiot suurten tilojen koneista ja järjestelmistä. Visiossa robotisaatio tulee muuttamaan myös osaltaan viljelytapaa: mekaaninen kasvinsuojelu muodostaa viljelyn perustan sekä useamman autonomisen yksikön ryhmä korvaa suurten koneiden tarpeen. Maanviljelijän toimenkuva tulee muuttumaan työn suorittajasta työn valvojaksi. Laitteiden monimutkaistuessa myös laitteiden huoltoverkoston, kunnossapidon ja käytön helppouden merkitys tulee korostumaan. Edellä kuvattuun visioon pääseminen vaatii pitkäjänteistä ja jatkuvaa tutkimusta sekä kehittämistä. Tässä tiekartassa kehitysaskeleet on jaettu kuuteen ryhmään, joissa jokaisessa on yksi tai useampi kehityspolku. Kehityspolulla olevat aiheet jaettiin tuotekehitys-, tutkimus-, pitkän aikavälin tutkimus- sekä akateemisen tutkimuksen vaiheisiin odotettavissa olevan tuotteistusajan mukaan. Tuotteistusvaiheessa olevia tärkeitä aiheita nähtiin kyselyssä olevan perus ISOBUS työkoneohjaimen kehittäminen, ISOBUS tehtävänohjain rajapintojen kehittäminen, kehitysalusta työkoneiden ohjainten kehittämiseen, käyttöliittymän käytettävyyden parantaminen, erilaiset opastuspalvelut sekä elinkaaren hallinnan ja työajan kirjanpidon palvelut. Yhteensä eri vaiheissa ja tärkeysasteissa olevia aiheita tiekartassa on 33 kappaletta. Tiekartta voidaan yksinkertaistaa yläkäsitteiden avulla: nyt tuotekehityksessä olevat ja toisistaan erillään olevat koneen ohjausjärjestelmät, telematiikka ja palvelut sekä prosessit muodostavat sekoittuessaan kasvinviljelyn teollisen internetin, johon suuri osa tutkimus-vaiheessa olevista aiheista voidaan laskea kuuluvan. Teollinen internet mahdollistaa automaation ja autonomian tason noston asteittain jolloin lopulta saavutetaan robottien autonomian taso. Haasteena viljelyroboteissa on robotin ja työkoneen luotettavuus sekä toiminnan turvallisuus. Robotin selviytyminen poikkeustilanteista sekä työkoneen vikaantumisista vaatii kehittyneitä päätöksentekojärjestelmiä. Viljelyrobotit ja pienet mittausrobotit (UAV ja UGV) vaativat vielä perustutkimusta sekä toimivaa infrastruktuuria ympärilleen, jotta niitä voitaisiin alkaa soveltaa suuremmassa mittakaavassa sekä maatilalla tapahtuvassa tutkimuksessa. Teknologiaa ei pitäisi kehittää teknologiana, vaan myös tuotantoprosessien tulisi kehittyä ja näiden kehittyminen vaatia uuden teknologian kehittämistä. Käytännössä teknologian ja prosessien kehitys kulkee käsi kädessä ja ne antavat syötettä toisilleen. Kehitystä vaaditaan sekä mittauksessa, mallinnuksessa että itse prosessissa. Sekaviljelyssä ja muissa uusissa tuotantotavoissa tarvitaan systemaattisen tutkimuksen tuloksien tuloksia ja esimerkiksi laajaa datavarastoa erityyppisistä viljelytavoista usealta eri vuodelta. Digitalisaation mahdollistamassa kasvinviljelyn, eläin- ja energiantuotannon integraatiossa materiaalivirtojen ja koneiden käytön optimaalisemmassa resurssien käytössä myös itse toimintatapaa pitää kehittää. Usean eri aihealueen pitkäjänteinen kehitys ja tutkimus, jossa eri tutkimus- ja kehittämishankkeet seuraavat sekä yhtäaikaisesti olevat tukevat toisiaan, vaatii hallittua hankkeiden tavoitteiden asettelu ja valmistelua. Tämän tiekartan on tarkoitus olla tukena tulevien hankkeiden valmistelussa sekä rahoittajien kanssa käytävissä neuvotteluissa.
Keywords: kasvintuotanto; kehitys; teknologia; digitalisoituminen; strategia