Перспективные эффекты применения технологий беспилотных авиационных систем в различных отраслях экономики на примере Калининградской области

This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY-SA 4.0).

To view a copy of this license, visit

ЖУРНАЛ

Реализация проектов цифровой трансформации отраслей определяет новые возможности для социально-экономического развития государства. Одним из ярчайших и бурно развивающихся направлений цифровой трансформации по линии роботизации являются беспилотные летательные аппараты (далее БПЛА). Несмотря на то, что изначально их использование было исключительно в военных целях боевого либо разведывательного характера, в настоящее время использование БПЛА прочно вошло в деятельность предприятий различных отраслей, формируя устойчивый тренд на рост производительности труда, а также на преобразование профессий в новые более актуальные форматы. В соответствии со Стратегией развития беспилотной авиации Российской Федерации на беспилотные авиационные системы (далее БАС) возлагается миссия стратегически значимого «продукта», роль которого состоит, в частности, в обеспечения технологического суверенитета Российской Федераци и1.

В качестве примера стремительного развития новой отрасли рассмотрим объём мирового рынка сельскохозяйственных БАС по данным канадско-индийской компании Precedence Research2, предоставляющей рыночные исследования: по состоянию на 2022 г., объём рынка составлял 1,1 млрд USD, к 2035 г. достигнет по прогнозам уровня 7,19 млрд USD. По мнению экспертов индийской компании по исследованиям рынков Fortune Business Insights3, к 2030 г. объём продаж мирового рынка всех видов беспилотных летательных аппаратов достигнет 102 466,7 млн USD, увеличившись в среднем на 19,6% с 2022 по 2030 гг. Ожидается, что к 2030 г. наибольший доход будет приносить военный подсегмент, общая сумма которого составит 65 298,5 млн USD, однако порядка 40% рынка будут занимать беспилотники гражданского назначения. Лидерами в производстве и экспорте БАС являют США и Китай.

Показательным в аспекте роста интереса к БАС являются факты, характеризующие данное направление в самой густонаселённой стране мира – Индии. Экономика Индии в значительной степени зависит от объёмов продукции, произведённой сельским хозяйством, поскольку данное направление занимает значительную часть экспорта, так, например, зерновые занимают 9-е место в списке топ-10 экспортируемых товаров по объёмам. Соответственно, возникающие благоприятные условия для патогенных факторов во внешней среде, нашествия вредителей и болезней растений, могут привести к экономическим проблемам макроуровня в Индии.

БПЛА в сельском хозяйстве помогают решить следующие задачи:

• 1)    мониторинг состояния растений и своевременная дифференцированная помощь;

• 2)    точное и своевременное распыление пестицидов и удобрений;

• 3)    оценка засухи и дифференцирование орошение.

При этом значительно увеличивается урожайность, в десятки раз увеличивается производительность работников, задействованных в данных задачах, что в итоге приводит к экономии затрат.

Всего лишь с 2021 по 2022 гг. количество стартапов в Индии, связанных с БАС, увеличилось на 34%, среднегодовой прирост использования БАС в сельском хозяйстве 38,5%, а доля

И ЗА РУБЕЖОМ расходов на покупку основных средств сельскохозяйственными предприятиями составляет уже 2% [6].

Целью данного исследования состоит в выявлении разнообразия позитивных эффектов от использования БАС в различных видах деятельности, расчёт конкретных показателей, характеризующих развитие видов деятельности или отраслей на примере Калининградской области.

Рассмотрим процессы реализации внедрения БАС гражданского назначения в различные отрасли экономики в РФ. По данным Росавиации в настоящее время применение БАС в РФ сконцентрировано в следующих видах дея-тельност и4:

• 1)    СМИ, видеопроизводство, реклама -23%;

• 2)    сельское хозяйство, деятельность по мониторингу и созданию и поддержанию инфраструктуры различных отраслей - по 20% каждое направление;

• 3)    строительство занимает 10%, столько же направление картографии и геодезии;

• 4)    прочее - 17% (экология, поиск и спасение, логистика, связь и пр.).

Наибольший интерес, обусловленный цифровой трансформацией и реальными экономическими эффектами на экономику региона представляет для анализа отрасль сельского хозяйства [2]. Более того 12 регионов России уже активно реализуют программу по внедрению БПЛА в сельскохозяйственную деятельность.

Калининградская область не вошла в число 12 регионов страны, где стартовало массовое внедрение сельскохозяйственных беспилотников, однако преимущества, которые открывает использование БПЛА, можно с определённой долей ошибки репрезентативности рассчитать по итогам уже отработавшего год эксперимента. В качестве примера приведём следующие тенденции: увеличение в 2 раза показателя производительности труда, сокращение на 12% процентов расходы на пестициды, увеличение объёма урожая на 1030%, при этом увеличится нова статья расходов, связанная с эксплуатацией БАС, однако её доля составляет от 2% до 4% в общей структуре затрат1.

Доля продукции агропромышленного-комплекса Калининградской области в объёме экспорта составляет 85%, оттого насколько качественной будет продукция сельского хозяйства зависит экспортный потенциал региона. Также стоит отметить, что в СМИ регулярно появляется информация о различных нарушениях производителей сельскохозяйственной продукции, например, в виде заметок со следующим содержанием: изъята партия пшеницы, в которой уровень пестицидов превышает норм ы5 ,6. Также можно встретить информацию о нарушениях в виде превышений уровня нитратов в овощах. Поэтому применение точной и дифференцированной обработки - это не только хорошая экономия, но и вынужденная необходимость для повышения качества сельскохозяйственной продукции. Применение БПЛА в сельском хозяйстве Калининградской области решит следующие задачи:

• •    оценка количества азота в почве, точный расчёт необходимого объёма и дифференцированное внесение минеральных удобрений;

• •    мониторинг состояния растений и своевременная дифференцированная помощь;

ЖУРНАЛ

• •    оценка засухи и дифференцирование орошение;

• •    точное распыление пестицидов;

• •    дифференцированная работа по внесению гербицидов за счёт распознавания искусственным интеллектом сорной растительности;

• •    дифференцированная обработка почвы по почвенным картам;

• •    дифференцированное внесение неорганических и органических удобрений.

Обработка растений пестицидами и удобрениями необходимый этап в их жизненном цикле, однако существует период времени, который необходимо выдержать, прежде чем плоды растений или сами растения можно было бы употреблять в пищу. Более того, если речь идёт об экспорте, санитарные и фитосанитарные нормы других государств строго регламентируют содержание целого списка веществ, которые не должны превышать установленные нормы в сельскохозяйственной продукции. Соответственно, применение, БПЛА в сельском хозяйстве открывает новые возможности по идентификации мельчайших очагов нападения вредителей и по предоставлению точной информации о серьёзности и масштабах атаки. Это может помочь фермерам рассчитать минимальное количество химикатов, необходимых для защиты урожая, а не снизить его качество от излишнего или ненужного на данном участке дозиров ния.

Результаты эксперимента, проводимо в 12 регионах России, таких как Ставропол ский край, Республика Татарстан, Алтайски край и в ещё 9 областях позволяют рассчита с определённой ошибкой репрезентативност перспективный эффект, который привнесёт использование БАС в сельском хозяйстве Калининградской области. Расчётное значение показателей определено на основании тенденций, выявленных по результатам эксперимента. Фактические данные приведены на основании официальной статистической информации, представленной в ежегодном статистическом сборнике «Калининградская область в цифрах 2024»7. На рис. 1–3 отображены различные эффекты в сельскохозяйственной отрасли, которые могли бы быть при возможности участия Калининградской области в 2023 г. в эксперименте.

Рис. 1 - Объём вносимых пестицидов на сельскохозяйственные угодья Калининградской области (т): фактическое значение и расчётное (*) на основании тенденций использовании БАС

При использовании БАС снизится общий объем используемых в Калининградской области пестицидов на 156 т, даже при учёте самой низкой средней цены в принципе на пестициды (с учётом импортируемых 2$ за 1 кг) и без учёта их разновидностей и структуры потребления сельским хозяйством Калининградской области, экономия сельскохозяйственных организаций составит более 28 млн руб.

Рис. 2 - Урожайность различных сельскохозяйственных культур, выращиваемых на территории Калининградской области (т): фактическое значение и расчётное (*) на основании тенденций использовании БАС (пессимистичный сценарий)

И ЗА РУБЕЖОМ

Зерновые      Картофель       Овощи

Рис. 3 - Урожайность различных сельскохозяйственных культур, выращиваемых на территории Калининградской области (т): фактическое значение и расчётное (*) на основании тенденций использовании БАС (оптимистичный сценарий)

Исходя из данных об изменении урожайности, в связи с оптимизацией работы с культурами, обеспеченной функционалом БПЛА общий прирост объёма сельскохозяйственной продукции в регионе даже по пессимистичному сценарию составил бы 3433,5 млн. руб., а при оптимистичном сценарии – 10 300,5 млн. руб.

Рассмотрим дополнительные эффекты от внедрения БАС в сельское хозяйство Калининградской области, обусловленные спецификой региона. В янтарном крае крайне актуальна проблема разрастания борщевика Соснов-ского, по средним оценкам, он занимает более 3,5 тыс.га несельскохозяйственных территорий, вывести его крайне сложно, поскольку семена сохраняют жизнеспособность до 50-ти лет. Работа людей с вырубкой данного растения, высота которого может достигать 3 м, крайне опасна для жизни и здоровья ввиду содержания в соке веществ, вызывающих ожоги III степени. В Калининградской области в Багратионовском, Гурьевском, а также в Озерском районах есть целые посёлки, замкнутые в кольцо борщевика8. Борьба с данным видом опасных растений с помощью БАС реализуется в следующей логике: проводится аэрофотосъёмка всей территории региона, нейросетью распознаются очаги борщевика, выстраивается оптимальный маршрут для обработки, роисходит дифференцированное опрыскива-ие роем из четырёх БПЛА, на контрольной эрофотосъёмке выясняется, какие участки одлежат повторной обработке, далее, также с омощью БПЛА подсеиваются злаковые для ытеснения борщевика. При этом стоимость об-аботки борщевика составляет 10 тыс. руб./га, стоимость подсева злаковых – 5 тыс. руб./га [3]. Общая стоимость расходов на заражённую борщевиком территорию Калининградской области составит: 52 млн. руб. Общая стоимость БАС – 9,9 млн. руб., однако его производительность 37,3 тыс.га, что в 10 раз больше требуемой, поэтому функционал закупленной БАС может быть расширен в дальнейшем на применение в области обработки пестицидами.

Актуальным дополнительным эффектом для Калининградской области является контроль уровня нитратов в овощах и других культурах, а также контроль содержания азота в почве. Ежегодно в сельскохозяйственные земли Калининградской области вносится в среднем 30 тыс.т минеральных удобрений⁷. Стоит отметить, что передозирование, в частности азотными удобрениями почвы приводит к эвтрофикации близлежащих водоёмов, что означает неестественное и неконтролируемое бурное развитие водорослей, появление в воде цианобактерий, которые в период цветения выделяют токсины, сдобные вызвать отравление людей и животных, а также приводят к дефициту кислорода в воде и заморам рыб. Также внесение азотных удобрений, как химически процесс, сопровождается денитрификацией, то есть выделением парникового газа N 2 O. Содержание N 2 O в атмосфере контролируется экологами, в настоящее время большую долю в выбросах N 2 O формирует автотранспорт, тем не менее за счёт грамотного, точного и дифференцированного подхода с внесением азотосодержащих удобрений с помощью мониторнига с использованием БАС есть возможность содержать окружающую

СЕТЕВОЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ среду в менее вредных условия.

Также к дополнительным оптимизационным профитам от использования БАС, в зависимости от лица собственника, конечно же, может быть их применение в контролирующих органах, таких как Россельхозинспекция, служба по экологическому контролю и надзору и в других контролирующих службах.

Таким образом, эффективность от использования БАС очевидна, необходимо рассмотреть показатели экономической эффективности от приобретения БАС с точки зрения инвестиционной привлекательности.

Средняя стоимость БАС отечественного производства – 8,5 млн. руб. Данная стоимость включает: грузовой автомобиль газель, БПЛА в количестве 4 ед., дополнительные АКБ в количестве 12 ед., баки ёмкостью 600 л, система автоматической быстрой заправки, система автоматической замены АКБ, электрогенератор, зарядное устройство, метеостанцию, наземную станцию управления, а также дополнительные элементы, формирующие в целом полностью автономный комплекс. Управлением роем БПЛА осуществляется одним оператором. Средняя стоимость процедуры опрыскивания из расчёта 5л/га – 200 руб./га. С учётом расходов, а также доказанной экономии материальных ресурсов на обработку посевов заявленная отечественными поставщиками БАС срок окупаемости составляет 2 года и менее, исходя также из полноценной интенсивности использования БПЛА. Остаточная стоимость БАС после 4-х лет использования составляет 3,2 млн. руб .9 С учётом посевной площади Калининградской области, которая по состоянию на 2023 г. составила 303,7 тыс. га и при заявленной производительности необходимо для нужд сельского хозяйства минимально 3, максимально 4 БАС, для поддержки современного функционала для сельского хозяйства.

При этом важно отметить, что примене- ние данной технологии в различных отраслях может быть не связано с приобретением БАС как материальной ценности, весьма распространённой, как в России, так и в мире, является услуга БАС.

Рассмотрим эффекты от использования БАС в других отраслях экономики на основании данных стратегии развития беспилотной авиации Российской Федерации, схематично они приведены на рис. 4–9. Синим выделены эффекты снижающего характера, оранжевым – повышающего, дополнительно демонстрируют направление эффекта стрелки. Данные эффекты могут быть учтены для расчёта показателей рентабельности инвестиций в БАС для различных отраслей Калининградской области.

Для Калининградской области всегда актуальными были вопросы энергетической безопасности; решения о внедрении в работу энергосетевых предприятий БАС не повлияют на технические характеристики или количественные показатели данной сферы, однако открывающийся функционал по минимизации рисков аварийных ситуаций и несчастных случаев обеспечит бесперебойность, а также надёжную и устойчивую работу всех подразделений (рис. 4).

Рис. 4 – Эффекты применения БАС в сфере энергетики

Газоснабжение, обеспечивающее жизнедеятельность населения региона, а также функционирование предприятий требует постоянного мониторинга. Деятельность БПЛА в воздушном патрулировании обеспечивает круглосуточный контроль и мгновенную фиксацию проблемных ситуаций (рис. 5).

И ЗА РУБЕЖОМ

Затраты на воздушное патрулирование газопроводов в 3 раза

Длительность работ, связанных с контролем на 70%

Риски происшествий и ущерб от них в 5 раз

Рис. 5 – Эффекты применения БАС в топливном секторе

Рынок новой недвижимости в Калининградской области в настоящее время может быть охарактеризована несколькими трендами: активный рост цен на жилье и коммерческую недвижимость ввиду удорожания материалов, связанных прежде всего с логистическими издержками, растущий интерес к покупке недвижимости в прибрежных зонах, сформированный жителями других регионов, и подогревающий рост цен. Несмотря на данные позитивные факторы внешней среды застройщикам Калининградской области приходится сталкиваться ещё и с демотивирующими, например, требования банка по ведению эскроу-счетов, для поддержки дольщиков, за счёт которых денежные средства, полученные от продажи квартир на этапе «котлована», иммобилизуются на счетах до выполнения определённых обязательств застройщиком.

Рис. 6 – Эффекты применения БАС в сфере строительства

организации быстрее и качественнее (рис. 6), а также экономически более эффективно в условиях инфляции и ограниченной возможности обращения денежных средств во время процесса застройки.

Управление земельными ресурсами в аспекте точного их учёта гарантирует региону пополнение бюджетов различного уровня суммами налога на землю; применение БПЛА в данной сфере значительно повысят точность учёт земель, а также объектов на них располагаемых (рис. 7).

Стоимость комплексных кадастровых работа на 20%

Точность учёта количества земель и участков

Количество ранее непоставленных на учёт участков

Рис. 7 – Эффекты применения БАС в картографии и кадастровом учёте

Экологический контроль - постоянная и трудоёмкая деятельность, целью которой является поддержка рационального использования природных ресурсов и предотвращение негативного влияниях антропогенных факторов, при этом имеющая различную специфику в различных отраслях. Причём на первом этапе экологического контроля - этапе сбора различного вида информации (заборов воды, почвы и др.), есть ряд трудностей, решить которые легко поможет использование БПЛА (рис. 8).

Количество устранений нарушений на ранних стадиях

Количество выявленных нарушений в 4 раза

Рис. 8 – Эффекты применения БАС

Таким образом, для сохранения заложенной рентабельности крайне важно иметь возможность сократить сроки строительства и не иметь нарушений, чтобы сдать объект в эксплуатацию вовремя. Наличие БАС у застройщика позволяет работать строительной в сфере экологического контроля

Юго-восточная часть области обладает потенциалом с точки зрения геологоразведки, применение БПЛА в данном виде деятельности существенно сократит расходы (рис. 9).

ЖУРНАЛ

Точность и качество выполнения геологоразведочных работ

Стоимость полевых работ в 2 раза

Рис. 9 – Эффекты применения БАС в сфере геологоразведки

Несмотря на видимые эффекты от применения БАС в различных сферах деятельности в настоящее время сформировались определённые блоки, препятствующие повсеместное внедрение. К таким блокам относятся, например, вопросы подготовки кадров в условиях технологических изменений [1, 3]. БАС управляет один оператор, который должен иметь знания в сфере устройства и принципов работы БПЛА, для того чтобы устранять возможные неполадки, в принципе иметь опыт управления БПЛА, владеть техникой безопасности как в отношении себя, так и в отношении окружающих, а также непосредственно виды и технологию работ, например, в сфере сельского хозяйства. Таким образом, это специалист широкого профиля, потребности в которых очень острые, особенно проблемы с обеспечением кадров данного уровня будут обстоять в Калининградской области, изолированной от большой России. Помимо операторов БАС необходимы IT-специалисты для разработки программного обеспечения для БАС, программного обеспечения для полётного контроллера, аналитики больших данных, специалисты в сфере разработки систем машинного зрения и поддержки нейросетей. Параллельным блоком присутствует нерешённая ситуация с цифровым небом в России и вопросами безопасной интеграции БПЛА в воздушное пространство с юридической, с социальной и с политической точки зрения. Пограничное управление ФСБ России по Калининградской области запрещает перемещение БПЛА в воздушном пространстве приграничной полосы, также запрещено ведение видеосъёмки на территориях, где находятся секретные объекты. Все БПЛА должны быть зарегистрированы и получить разрешение на работы от соответ- ствующих органов власти.

Однако не смотря на существующие блоки, отрасль БАС находится в начальной стадии своего однозначно бурного развития и общий объем рынка беспилотников в РФ может вырасти более чем в 10 раз до 500 млрд руб., к 2030 г., в консервативном прогнозе, занять свою устойчивую долю в ВВП, а также в российском экспорте [5]. В настоящее время зарегистрировано порядка двухсот предприятий, занимающихся производством в сфере БАС. Основные субъекты федерации, где представлено скопление данных предприятий, г. Москва, Московская область, г. Санкт-Петербург, Удмуртская Республика, Республика Татарстан и другие [4].

Таким образом, беспилотные авиационные системы обладают огромным потенциалом для продолжения радикальных преобразований как сельскохозяйственной отрасли, так и в других отраслях. В России экспериментально и не массово данная технология реализуется только в 12 регионах, однако конечна цель – рои БПЛА у каждого региона в нескольких отраслях, причём с возможностью объединения роев возможность «коллективного» решения, например, чрезвычайного характера. Поскольку данная технология относительно нова, некоторые отрасли только пытаются проработать детали повсеместного внедрения БАС, и как данная ситуация будет встраиваться в функционирование каждого отдельного предприятия. Однако очевидно, что по мере развития технологий БПЛА будет улучшаться качество датчиков, программных и технических улучшений, будет увеличиваться количество данных, генерируемых БПЛА, которыми нужно будет управлять и проводить оперативную аналитику, что провоцирует появление новых остро необходимых для всех отраслей профессий: оператор БАС и аналитик в сфере БАС. А также в ближайшем будущем будут актуальны нерешённые вопросы цифрового транспортного права, а также технологий связи в аспекте полноценного покрытия территорий.

СЕРВИС

В РОССИИ

И ЗА РУБЕЖОМ