Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Stroje a zariadenia / Rôzne

Vývoj v poľnohospodárskej technike – čo nás čaká a zrejme neminie

20-07-2021
prof. Ing. Vladimír Rataj, PhD. | vladimir.rataj@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Katedra strojov a výrobných biosystémov, Technická fakulta

Pred niekoľkými dňami sme úspešne ukončili jubilejný 10. ročník výstavy Celoslovenské dni poľa, ktorá prebiehala na poliach spoločnosti AGRO Divízia s. r. o. Selice. Medzi sprievodné akcie patrí tradične odborný seminár, ktorý mal v tomto roku tému „Poľnohospodárstvo 4.0“.

Pojem „Poľnohospodárstvo 4.0“ je v súčasnosti odbornej verejnosti známy a používa sa v rôznych kontextoch. V princípe označuje špičkové technológie zapájané do výrobného procesu. Verejnosti sú známe napríklad z oblasti priemyselnej výroby pod označením Priemysel 4.0 (Industry 4.0). Hoci je medzi výrobnými odvetviami priemyslu a poľnohospodárstva významný rozdiel, v aplikácii špičkových technológií sme na tom rovnako. S miernou neskromnosťou možno povedať, že tempo nástupu moderných technológií je v poľnohospodárstve v ostatnom období razantnejšie než v priemysle. Základ pozostáva z osvojenia si nových pojmov a nástrojov z oblasti elektroniky, komunikácie, digitalizácie, spracovania dát a ich cielenej aplikácie do výrobných postupov.

Vývoj ide skutočne veľmi rýchlo. Často musíme konštatovať smutný fakt, akoby „technika a technológie predbiehali poľnohospodársku výrobu“. Je samozrejmé, že každý kto má záujem pracovať s perspektívou udržania efektívnej výroby do budúcna, by mal siahať po najnovších poznatkoch a skúsenostiach iných. Znie to vznešene, ale je tomu skutočne tak? Dobre vieme, že aj „klasická výroba“ má stále v slovenských podmienkach dosť priestoru. Častým argumentom je konštatovanie že „na to nemáme“. Na čo nemáme? Je to skutočne tak? Pri každej obnove strojov, aj keď si v mnohých prípadoch môžeme stroj konfigurovať podľa vlastných predstáv (podobne ako osobný automobil) základná koncepcia súčasného stroja už obsahuje moderné prvky. Či už ich chceme využívať alebo nie, sú svojím spôsobom zakomponované ako v technickom riešení, tak aj v cene... Takto môžeme hovoriť o strojoch, ale podobne treba uvažovať aj v oblasti ľudských zdrojov, kde sa zdá že je problém ešte vypuklejší. Využívanie prvkov, zariadení a riadiacich systémov vyžaduje do istej miery novú odbornosť, na ktorú užívatelia nie sú plne pripravení. Rád na tomto mieste konštatujem, že pri mnohých stretnutiach s poľnohospodármi, napríklad aj na výstave Celoslovenské dni poľa, sme preberali témy špičkových technológií a medzi poľnohospodármi je vidno záujem. Najpotešiteľnejšia je však skutočnosť, že mnohí moderné prvky využívajú, sú presvedčení o ich zmysluplnosti, v praktickom nasadení majú vysokú zručnosť a dosahujú čím ďalej bohatšie skúsenosti. Len toto je cesta k úspešnosti, lebo ako vraví stará pravda „Verba movent, exempla trahunt (Slová hýbu, príklady tiahnu)“.

Ako by sme sa preniesli do obdobia stredoveku, keď renesančný génius Leonaro da Vici (1452 – 1519) publikoval svoje vízie a konštrukčné riešenia. Z dnešného pohľadu nás neprestáva udivovať jeho vizionárstvo a technické myslenie, keď prezentoval projekty čerpadiel, súkolí, padáka, tanku, kalkulačky a mnohé iné, na ktoré, žiaľ, v jeho dobe okolie nedozrelo. Až s odstupom času sa takmer po 500 rokoch dokazuje, že pomocou súčasných materiálov a výrobných postupov možno jeho projekty zrealizovať do funkčnej podoby.

Ako sa s vývojom popasovať a ako nestratiť krok so svetom? Tu je priestor pre mladú generáciu, ktorá vyrastala v časoch, keď ich obklopovali elektronické zariadenia a ich používanie je pre nich samozrejmé a prirodzené. Je čím ďalej zrejmejšie, že do štruktúry riadenia poľnohospodárskej výroby bude potrebné včleniť aj pozície informatikov, avšak informatikov vzdelaných aj v oblasti poľnohospodárskej výroby. Pracovné pozície v celom rozsahu od predajcov techniky, servisných pracovníkov, cez pracovníkov riadiacich výrobu až po koncového užívateľa obsluhujúceho stroje už dnes plne ovplyvňuje nutnosť digitálnej gramotnosti a osvojenia si pracovných návykov a zručností.

Schéma

Schéma vývoja poľnohospodárskych výrobných systémov

Aj v čase našich starých otcov musel každý kto chcel byť úspešný, poznať svoje stroje napr. kosačky, hrsťovačky, samoväzy, rezačky, mláťačky, dopravníky (elevátory či vzduchové „fukare“), k nim potrebné pohonné jednotky (traktory či motory „stabiláky“) a musel ich s prehľadom vedieť nastaviť a opraviť. Aj v tých časoch to nedokázal každý ale história ukazuje, že vydržali len tí, ktorí išli s dobou pokroku. V podobnej vývojovej etape sa nachádzame aj v súčasnosti.

Číslovka v pojme „Poľnohospodárstvo 4.0“ hovorí o vývojových stupňoch, ktoré niektorí autori označujú aj ako technické revolúcie. Prvým revolučným krokom bola principiálna náhrada energií, kedy stroje (najskôr parné a neskôr spaľovacie motory) začínali postupne nahrádzať silu hospodárskych zvierat – najčastejšie konské a volské záprahy. V tomto čase sa začínajú objavovať prvé samohybné stroje napríklad parné súpravy na lanovú orbu alebo motorové pluhy. Je zaujímavé, že už v tomto čase sa konštruktéri snažili o rozšírenie využitia a stroje boli vybavované remenicami, kde pomocou plochých remeňov boli poháňané stabilné zariadenia (najčastejšie mláťačky, elevátory, rezačky, píly a pod.)

Druhým stupňom technickej revolúcie v poľnohospodárstve možno charakterizovať obdobie, kedy sa z energetického zdroja stáva samostatný mobilný stroj – traktor, ktorý je predovšetkým určený na ťahové práce. Oceľové kolesá sú postupne nahradené pneumatikami. Terénna dostupnosť, ťahový výkon a rýchlosť pojazdu sú ich základnou progresívnou črtou. V poľných prácach sa používajú v spojení s upravenými poťahovými strojmi (pluhy, brány, valce, sejačky a pod.). Traktor možno ešte využívať aj na pohon stacionárnych strojov.

Tretí stupeň vývoja je charakteristický zabudovanými hydraulickými prvkami, trojbodovým závesom a vývodovým hriadeľom na spojenie a pohon náradia, čím sa stávajú univerzálnou pohonnou a energetickou jednotkou. Do strojov sú postupne inštalované prvé automatizačné prvky (napr. riadenie polohy ramien závesu, regulácia hĺbky orby (polohová, silová a zmiešaná regulácia) a pod. Do strojov sa začínajú inštalovať elektronické zariadenia, najmä palubné počítače na riadenie chodu motora a neskôr na riadenie pripojených strojov.

Štvrtá revolúcia pokrýva súčasné obdobie. Ide o najvyššiu technickú úroveň, kedy možno stroje vybaviť prvkami aplikovanými v systéme Presného poľnohospodárstva. K najrozšírenejším prvkom patrí využívanie satelitnej navigácie riadenia jazdy, snímanie variability pôdy alebo porastu a priamo počas jazdy (online) riadiť variabilné pracovné zásahy. Po technickej stránke je snaha celosvetovej unifikácie riadiacich a komunikačných prvkov, čoho príkladom je zbernica CANBUS a pod. Nastupuje priestor na využívanie umelej inteligencie ako podporného aparátu na manažérske rozhodovanie. Jednotlivé stroje možno prepájať v komunikačných štruktúrach. Často sa používa termín známy z počítačových prepojení, keď sa hovorí „že stroje sú zasieťované“, čím sa vytvára priestor na integrovanie dokumentačných a výkonných prác. Ide teda o moderné prístupy k organizácii prác, ktoré by však bez dokonalého súladu konštrukcie a riadiacich systémov strojov neboli realizovateľné.

Uvedený vývoj poľnohospodárskej techniky bol doteraz dokumentovaný na príkladoch strojov, ktoré človek priamo ovláda. Systém Poľnohospodárstva 4.0 sa však koncepciou blíži až do „futuristicky znejúcich“ riešení. Do systému štvrtého vývojového stupňa technickej podpory poľnohospodárskej výroby patria aj zariadenia, ktoré pracujú bez priamej ľudskej obsluhy a človek robí „len prípravu a kontrolu práce“. Už aj na Slovensku máme špecializované výroby zeleniny (rajčiny, paprika, uhorky), kde pestovanie prebieha v uzatvorených priestoroch na hydroponickom substráte, v podmienkach s počítačovo riadeným dávkovaním živín, s riadenou teplotou a vlhkosťou vzduchu. Je len otázka času kedy sa pestovateľom vyplatí nahradiť pracovníkov na zber plodov robotmi. Podobne sa do výroby postupne dostávajú roboty na spracovanie pôdy, sejbu, hnojenie, ochranu či kultiváciu. Zatiaľ sa v praxi uplatňujú tiež pri výrobe zeleniny, ale ich rozšírenie do poľných podmienok je len otázka času. Prípravu informácií v teréne dnes poskytujú každému dostupné satelitné snímky, alebo špeciálne vytvorené podklady snímané z dronov. Tieto bezpilotné prostriedky UAV (Unmanned Aerial Vehicle) dokážu vykonávať aj lokálne cielenú aplikáciu napr. ochranných látok a pod.

Je symbolické, že práve pred 100 rokmi (v roku 1921) bola uvedená divadelná hra R.U.R., ktorú napísal dramatik Karel Čapek. Aj on ako tridsaťročný mladý človek, v dojmoch z vývoja techniky počas prvej svetovej vojny a rýchleho nástupu priemyselnej výroby naznačuje možný konflikt medzi človekom a ním umelo vytvoreným „pracovníkom“. Označenie dnešných najmodernejších zariadení – robot – pochádza práve z tohto diela, kde R.U.R. znamená „Rossumoví univerzálni roboti“

Stále ide o sektor poľnohospodárstva, v ktorom sme si pred pár rokmi špičkovú techniku nedokázali predstaviť. V živočíšnej výrobe už viac než 40 rokov poznáme variabilný prístup pri dávkovaní jadrového krmiva pre dojnice podľa úžitkovosti. Dnes „celú agendu“ zvláda dojaci robot, ktorý okrem tej základnej operácie čo je dojenie, zvláda aj komplexné zisťovanie, archiváciu a vyhodnocovanie údajov o dojnici. Pomocou veterinárnych a zootechnických algoritmov poskytuje chovateľom potrebné informácie. Obdobné informácie založené na etológii možno zisťovať aj o pohybe hospodárskych zvierat na pasienkoch (zisťovanie polohy pomocou GPS) a pod.

Naplňovanie obsahu pojmu Poľnohospodárstvo 4.0 nemožno ohraničiť a nové aplikácie prinášajú nové nápady a technické riešenia. Pripojenie na Internet, Wi Fi, Bluetooth považujeme za samozrejmé. Vývoj aplikácií prináša pojmy ako Internet vecí (IoT – Internet of Things), enormné množstvo sledovaných, distribuovaných a poskytovaných dát (BigData), ale aj pojmy Smart (inteligentný), Clever (chytrý, dômyselný) a iné, ktoré poznáme už aj z osobnej skúsenosti.

Do rozhodovacích procesov vstupujú prvky Umelej inteligencie (AI – Artificial Intelligence), ktorých uplatnenie možno v dohľadnom čase očakávať. Existuje celý rad expertných systémov, ktoré na základe snímaných informácií vyhodnocujú a riadia procesy, úspešne sa vyvíjajú algoritmy na rozpoznávanie druhovej skladby rastlín (napr. rozpoznanie burín) a mnohé ďalšie.

Impulzov pre ďalší vývoj je mnoho. Od snahy dosahovať efektívnu výrobu (to je asi základným motívom aj dnes), cez zvýšené environmentálne tlaky a opatrenia na zabezpečenie udržateľného životného prostredia až po potrebu výroby dostatočného množstva kvalitných potravín (odhady FAO hovoria že do roku 2050 bude na svete potrebné vyrobiť o 70% potravín viac než v súčasnosti).

Naplnenie uvedených cieľov bude vyžadovať kvalifikované personálne zabezpečenie. Pracovných síl v sektore poľnohospodárstva ubúda (nielen ba Slovensku) a rovnako ubúda aj pracovných pozícií pre jednoduchú manuálnu prácu.

Za veľmi vážny považujem spoločenský rozmer poľnohospodárskej výroby. V ostatných rokoch sme na Slovensku svedkami pretrvávajúcej „neatraktívnosti „ poľnohospodárskej výroby často podporovanej nepriaznivou verejnou mienkou. Neodpustím si vlastný názor - konzumná spoločnosť, do ktorej sme sa dostali deformuje nielen hodnoty ale aj  vzťahy a výsledky každej zmysluplnej a tvorivej práce. Poľnohospodársko-potravinársky sektor nevynímajúc.

Na jednej strane kritizujeme obrovský dovoz potravín zo zahraničia, mám na mysli ako ich kvalitu tak aj zanechanú uhlíkovú stopu, no na strane druhej si nárokujeme každý deň čerstvé rožky, maslo, mlieko ... Sme pyšní na istotu že máme zo slovenskej výroby zaručene zdravé a skontrolované potraviny, teší nás výroba lokálnych a tradičných výrobkov...

Stále však cítim voči poľnohospodárstvu predsudky, akoby prevládala spomienka na to, čo už dávno patrí histórii, keď mnohé poľnohospodárske podniky nahrádzali na vidieku sociálny program zamestnanosti. Súčasné podniky, veľké či malé, zabezpečujú výrobu so zlomkom počtu zamestnancov z čias minulých. Je to práve vďaka technickému rozvoju, ale aj rozumnému riadeniu práce. Je tu akoby nezrovnalosť. Už netreba toľko pracovníkov, tak by to malo stačiť? Toto je práve ten paradox – nemôže ísť o počty, ale o vzdelanie, vzťah k práci a chuť neustále študovať nové. A tu je ten problém – kde vziať? Dávam za pravdu už napísanému tvrdeniu že „na to nemáme (kapacity)“.

Ako mechanizátora a dlhoročného učiteľa a garanta študijného programu Poľnohospodárska technika na Technickej fakulte SPU v Nitre ma zaráža a mrzí slabý záujem mladých ľudí o štúdium tak perspektívnej a zaujímavej oblasti, do akej sa mechanizácia poľnohospodárskej výroby dostala. Tento dlhoročný pokles záujmu treba analyzovať, no myslím si že aj v tomto rozhodovaní by sme mohli povedať že na vine je „doba, v ktorej žijeme“. O to je krajšie konštatovanie, že práve v týchto dňoch končí Štátnymi skúškami ďalší 33 „mechanizátorov“ v dvoch študijných programoch. Podľa mojich informácií majú všetci svoju prácu už dávno dohovorenú a môžu si vyberať. Žiaľ, v nasledujúcich rokoch ich bude výrazne menej. Napriek tomu je dobré, že aj v radoch študentov na 1. stupni štúdia sú mladí ľudia, ktorým poľnohospodárska technika prirástla k srdcu. To budú tí, na ktorých budeme stavať Poľnohospodárstvo 5.0