Технологии на базе интернета вещей для борьбы с потерями сельхозпродукции на этапе хранения

Введение. Сельское хозяйство активно развивалось в течение многих лет, обеспечивая человечество пищей и другой продукцией. Однако, несмотря на все прогрессивные достижения и инновации, производители всё ещё сталкиваются с серьёзной проблемой – внушительными потерями продукции на этапе хранения.

Последствия, вытекающие из данного положения дел, оказывают огромное влияние на сельское хозяйство и экономику в целом. Исходя из вышесказанного, цель статьи – исследование современных методов и решений, способных снизить потери сельхозпродукции при хранении, а также содействовать процессу развития сельского хозяйства.

По существующим исследованиям, около трети всех производимых в мире продуктов либо теряется, либо растрачивается впустую. Подобный уровень неэффективности продовольственной системы имеет серьёзные масштабы и последствия для крупных сельскохозяйственных регионов и стран [1].

Во-первых, с точки зрения экономики, потери продукции при хранении влекут за собой финансовые убытки для фермеров и сельскохозяйственных предприятий, уменьшая доходность их деятельности. Кроме того, снижается доступность и повышается стоимость продовольствия для потребителей.

Во-вторых, потери сельхозпродукции ограничивают доступ к пищевым ресурсам и увеличивают риск возникновения голода вследствие недоедания, тем самым угрожая продовольственной безопасности.

В-третьих, большие потери при хранении оказывают негативное экологическое воздействие. Их формирование требует огромного количества воды, энергии и природных ресурсов, следствием чего являются неэкономичное потребление, возникновение отходов и увеличение выбросов парниковых газов.

Цель исследований: рассмотрение технологий интернета вещей для борьбы с потерями сельскохозяйственной продукции при хранении.

Материалы и методы исследований. При проведении исследования использовался анализ научной литературы на английском и немецком языках в области технологий интернета вещей, применяемых в сельскохозяйственной отрасли.

Результаты и обсуждение. Согласно анализу специализированной литературы, выделяются несколько ключевых факторов, ответственных за убытки в сельском хозяйстве на этапе хранения, среди которых: микроорганизмы, насекомые и другие животные, факторы окружающей среды и человеческий фактор [2].

Проанализируем каждый из них. Микроорганизмы являются определяющим фактором, влияющим на сроки годности продуктов. Несоблюдение гигиенических требований способствует активному размножению различных грибков и бактерий на их поверхности, что инициирует процессы гниения и разложения. Особой опасности подвержены плодовые, овощные, зерновые культуры и молочные продукты.

Насекомые, птицы и звери, такие как мыши, также причиняют большой ущерб. Их проникновение в места хранения может привести к повреждению или уничтожению продукции. Более того, некоторые вредители являются переносчиками опасных болезней и инфекций.

Такие факторы окружающей среды, как влажность и температура, влияют на сохранность продуктов путём их порчи при отклонении любого из показателей от регламентируемой нормы.

Наконец, человеческий фактор играет не меньшую роль в сельскохозяйственном хранении. Несоблюдение климатических условий, неправильная эксплуатация сельскохозяйственной техники, недостаточное внимание к гигиене – всё это может привести к убыткам со стороны производителя.

Для борьбы с озвученными факторами и их негативными последствиями в прошлом использовались методы, основанные на устойчивых знаниях и выработанных навыках. Они включали в себя применение базовых способов хранения, таких как подземное и наземное хранение (хранение в мешках и насыпью), силосы, амбары, консервирование и пр. [2]. Однако методы прошлого имели определённые ограничения, поэтому не всегда были эффективны. Они могли не справляться с масштабом и сложностью задач, следовательно, не давать требуемых результатов. Кроме того, поскольку контроль над сельскохозяйственным хранением ещё не был автоматизирован, существовал риск человеческого фактора. Так, например, несоответствующие нормам условия окружающей среды приводили к многочисленным потерям из-за вредителей или микроорганизмов.

С прогрессом в различных областях, в частности, в цифровых интеллектуальных технологиях, появились новые инновационные решения. Одним из наиболее эффективных для внедрения в процессы сельскохозяйственного хранения является интернет вещей (Internet of Things или IoT). Это – «система обмена информацией между различными устройствами, оборудованием и машинами, позволяющая полностью автоматизировать процессы в сельском хозяйстве» [3]. Благодаря осуществляемому контролю в режиме реального времени и аналитике данных, она способна на быструю реакцию по предупреждению и устранению возникшей проблемы. Изучив соответствующие источники, можем отметить следующие преимущества использования данной системы для борьбы с потерями продукции на сельскохозяйственных предприятиях.

Упрощение процессов хранения при помощи технологий интернета вещей.

Технологии интернета вещей дают возможность автоматизировать многие процессы сельскохозяйственного хранения. Они освобождают работников от выполнения разного типа задач, таких как повторяющиеся задачи или задачи с риском для жизни и здоровья. Роботизация последних существенно уменьшает вероятность возникновения травм и несчастных случаев. Роль человека при этом связана, прежде всего, с мониторингом и перепрограммированием, если возникла такая необходимость [4].

Работа на складах нередко сопряжена с такими проблемами, как кража и порча продукции. По этой причине возникает необходимость в прозрачности процессов. Современные системы контроля и мониторинга позволяют автоматически идентифицировать и отслеживать перемещения объектов, а также обнаруживать и предотвращать неправомерные действия со стороны работников. Сегодняшняя видимость обеспечивается интернетом вещей, оснащённым датчиками радиочастотной идентификации (Radio Frequency IDentification или RFID), и специальными программными системами, такими как система управления складом (Warehouse Management System или WMS). С их помощью осуществляется весь контроль и мониторинг в местах хранения. Информация, поступающая в режиме реального времени, улучшает не только видимость и прозрачность процессов, таких как отгрузка и отправка, но и коммуникацию между заинтересованными сторонами [4].

Исходя из всего вышесказанного, можно внедрение современных систем контроля и мониторинга предотвращает многие проблемы, связанные с контролем продукции, её идентификацией, обеспечением безопасности продукции и мест её хранения, оповещением о проблемах или в случаях чрезвычайных ситуаций, нехваткой рабочих кадров, риском человеческой жизни и др.

Использование интернета вещей для оптимизации управления складами и хранилищами.

Современные склады и хранилища сталкиваются с рядом сложностей, а именно – с ограниченным пространством, сложной логистикой и потерями продукции. Использование умных систем управления на основе интернета вещей позволяет справляться с этими проблемами и эффективно контролировать все аспекты складских операций.

Чтобы устранить потери в местах хранения, используются технологии радиочастотной идентификации. В большинстве случаев для управления традиционными системами требуется участие человека. Однако подключение датчиков радиочастотной идентификации отменяет необходимость в данных манипуляциях. Они позволяют отслеживать сроки годности продуктов, а также осуществлять непрерывное считывание таких показателей, как температура, влажность воздуха и др. [4]. Другим важным аспектом умных систем управления складами и хранилищами является их способность предсказывать потенциальные проблемы. Благодаря современным технологиям и аналитическим возможностям, системы способны исследовать большие объёмы данных и выявлять тенденции, позволяя прогнозировать вероятные изменения и предпринимать нужные меры заранее. Следует отметить, что совместное использование технологий радиочастотной идентификации и систем контроля и мониторинга способствует повышению эффективности наблюдения за изменением показателей, а также точности получаемых данных.

Умные системы управления складами и хранилищами являются эффективным решением и для преодоления проблем, связанных с логистикой и ограниченным пространством. В условиях развития коммерции и увеличения грузоперевозок организация и контроль больших объёмов осложняется, а именно – нарушаются процессы отслеживания и поиска продуктов. Как следствие, у предприятий возникают проблемы в управлении из-за размеров складских помещений и неверной инвентаризации. При использовании умных систем управления складами и хранилищами компании получают целый ряд преимуществ.

Во-первых, такая система держится исключительно на информационных технологиях (Information Technology или IT), а человек выступает в роли оператора, контролирующего процесс. Основой для данного подхода является использование технологий радиочастотной идентификации [4], которые позволяют быстро и точно отслеживать перемещение продуктов по складу. Для этого в помещении устанавливаются чувствительные датчики, а на сами продукты прикрепляются специальные метки. Такое решение способствует оптимизации процесса инвентаризации. С использованием современных интернет-технологий, беспроводной связи и датчиков компании могут оперативно обновлять информацию о наличии и перемещении той или иной единицы, избегая пропусков и ошибок в обработке заказов и уменьшая риск утраты. Кроме того, концепция больших данных (Big Data) – это новый принцип, который вместе с интернетом вещей обеспечивает более эффективный контроль и прогнозирование заказов в рамках складских систем и организаций [4].

Во-вторых, умные системы управления складами и хранилищами, благодаря правильно проведённой инвентаризации, позволяют максимально оптимизировать имеющееся пространство, что позволяет существенно увеличить грузоподъёмность складов и повысить общую производительность коммерческой логистики.

Снижение экологического вреда посредством технологий интернета вещей.

Сельское хозяйство играет ключевую роль в обеспечении продовольственной безопасности и удовлетворении потребностей населения. Однако на пути до потребителя существует целый ряд факторов, приводящих к производственным отходам. Особенно актуальным этот вопрос является на этапе хранения, где значительная часть продукции портится и выкидывается [1]. Так, применение технологий интернета вещей, таких как датчики радиочастотной идентификации, улучшает контроль температуры и влажности, что снижает количество отходов, следовательно, уменьшает негативное воздействие на окружающую среду. Более того, благодаря системе управления складом, которая упрощает маршрут введения в эксплуатацию новых технологий, интернет вещей улучшает логистику и повышает устойчивость всех процессов, что способствует сокращению производственных потерь [4]. Исходя из вышесказанного, можно констатировать, что внедрение системы интернета вещей способствует максимальному уменьшению негативного воздействия от своего использования на экологию.

При этом также стоит обращать внимание на такие аспекты, как сезонность и логистика, зависящая от влияния климатических явлений. На климатический баланс оказывает влияние то, как долго продукция хранится перед продажей, как далеко она транспортируется, и какие энергоносители используются для хранения и транспортировки [5].

Говоря о новых технологиях, их внедрение невозможно без обученных сотрудников и развитой системы обмена опытом. Образование и повышение квалификации играют важную роль в различных сферах нашей жизни. Они позволяют получать знания и навыки, необходимые для успешной карьеры, а также стимулируют интеллектуальное развитие общества в целом.

Значимость образования и повышения квалификации в сфере сельского хозяйства очевидна. В настоящее время, когда стремительно развиваются технологии, и требования к работникам постоянно меняются, необходимо регулярно улучшать свои навыки и умения, а также учиться чему-то новому. Обучение позволяет специалистам в области сельского хозяйства быть в курсе последних тенденций и технологий, а также повышает их конкурентоспособность на рынке труда.

Однако образование и повышение квалификации не могут быть эффективными без обмена знаниями и опытом. Созданные для этой цели платформы и сети не только содействуют личному и профессиональному росту, но также способствуют развитию сотрудничества и творческого взаимодействия между людьми. Такой обмен является ценным источником новых идей и перспективных решений.

Наконец, разработка международных программ и инициатив в борьбе с потерями сельхозпродукции на этапе хранения играет важную роль в глобальном масштабе. Создание единых стандартов, обмен опытом между странами и партнёрство в этой области помогают разрабатывать наилучшие практики и эффективные стратегии, снижающие потери сельхозпродукции. Это также способствует повышению осведомлённости и обеспечивает устойчивое развитие сельскохозяйственного сектора.

Интернет вещей и сопутствующая сенсорная техника скрывают огромный потенциал, в частности, для упрощения управления и эффективного достижения аграрно-политических целей. Так, непосредственно на предприятиях может быть увеличено большое количество данных. Это может, во-первых, облегчить труд сельскохозяйственных работников и сэкономить время. Во-вторых, например, с помощью цифрового учёта используемых средств производства могут разрабатываться аграрно-политические инструменты с ориентацией на конечный результат и оптимизироваться сельскохозяйственные практики [6].

Выводы. Подводя итог, следует отметить, что применение новых методов и решений на практике является финальной стадией на пути к сокращению потерь сельхозпродукции. Их внедрение производит значительный экономический эффект. Инновационные подходы к хранению помогают улучшить качество продуктов, тем самым увеличить их доступность на рынке. Кроме того, благодаря новым технологиям можно значительно снизить убытки вследствие неправильного хранения. Это приводит к экономическим выгодам как для фермеров, так и для потребителей.

Несмотря на очевидные преимущества, с внедрением новых технологий и решений в сферу хранения сельхозпродукции приходится сталкиваться с некоторыми вызовами и препятствиями. Одной из основных проблем является высокая стоимость современных методов и необходимость доступа к финансированию. Более того, некоторые регионы не имеют достаточного уровня развития инфраструктуры, чтобы успешно реализовать новые подходы к хранению сельхозпродукции. Наконец, необходимым условием для успешного внедрения инновационных технологий является обучение фермеров и работников сельского хозяйства по их использованию и обслуживанию.

Интернет вещей быстро приобретает значимость в сельском хозяйстве, стремительно распространяясь в сельскохозяйственной практике. Технологии интернета вещей будут продолжать развиваться в будущем. Наряду с данными датчиков радиочастотной идентификации, будет использоваться значительно больше источников данных, что может сильно увеличить количество и качество имеющихся данных. Эти данные будут представлять собой решающую основу для полностью автоматизированного производства и хранения [7].

Cельскохозяйственные потери на этапе хранения – это сложная и многогранная проблема, требующая комбинированного подхода и системного взгляда. Важными факторами являются внедрение современных методов и инновационных решений, в частности, основанных на технологиях интернета вещей, организация эффективной логистики и обучении специалистов в данной области. Только через всеобщие усилия и взаимодействие организаций и экспертов можно достичь значительного сокращения сельскохозяйственных потерь и обеспечить продовольственную безопасность населения.