機器人農場種菜 牛聯網拚食安

圖片來源:GettyImages提供

作者:鄧凱元

未來的農業裡,科技將無所不在。七大工業國(G7)農業部長會議,四月底破天荒首度呼籲推動將工業4.0運用在農業上,要解決極端氣候與全球人口成長的問題。

依聯合國糧農組織(FAO)以全球人口增加的速度推估,到二○五○年,全球糧食要成長六成,才能滿足需求;另一方面,全球極端氣候的惡化,也讓農業面臨前所未有的挑戰。

要餵飽快速成長的人口,科技化與產業化是農業一定要走的路。在中國與日本,機器人與工業4.0正在改變農業。

首先是中國,推出「牛」聯網拚食安。七月初,《天下》記者走進了中國蒙牛集團位於北京市郊一個多小時車程的通州工廠。蒙牛把工業4.0的概念融入製乳業,建立中國首座「牛聯網」的檢測與管理系統。

蒙牛是二○一五年全球乳業第十一大的集團,逾三萬名員工、五十七個生產基地,去年營收逾兩千億台幣。

但蒙牛也是毒奶事件的受災戶。

二○一一年,中國官方公布檢測數據,蒙牛四川工廠所生產的奶粉被檢驗出黃麴毒素超標。一時間,蒙牛產品的銷售量狂瀉六○%。

「全世界最敏感的食安議題在中國,中國最關注的是乳品,乳品最受關注的則是蒙牛,」蒙牛乳業助理副總裁翟嵋不諱言。

中國乳牛聯網滅毒奶

為了挽回消費者的心,蒙牛找了德國人來幫忙,一二年蒙牛與德國西門子合作,研發能連結全中國三十四個工廠內的實驗室,以及兩座研發中心的監控系統。這項計劃,整整花了蒙牛與西門子三年的時間。

位在北京市郊的蒙牛通州廠,每日從附近兩百公里的唐山、天津、保定的乳牛牧場收生乳,生產蒙牛旗下的酸奶(優酪乳)與牛奶等產品。

「我們引進LIMS(實驗室資訊管理系統)、SAP的企業資源規劃系統,打造產業鏈全產品的監控和追溯系統,以保障產業鏈的食品安全與控制能力,」翟嵋說。

怎麼做?這座號稱全亞洲最大的酸奶廠,有一座要價三億人民幣(約十四億台幣),能自動派發檢驗任務的管理系統。

由於每一種產品與生乳,都有不同的檢測項目。過去倚靠人力拿著一張張的檢測表,一項一項檢驗完再輸入電腦,過程不僅曠日費時,而且還有可能出現錯誤。

中國蒙牛集團的檢測系統,能根據不同乳源、自動派發檢測任務,提高效率。(蒙牛提供)

請德國西門子幫著管

為了減少人為因素的干擾,蒙牛與西門子共同研發的系統,能自動偵測入廠的乳源,再依據不同的乳源與產品派發任務。

首先,原乳進到工廠後,SAP系統會立刻給予每個產品一個單號,並自動傳輸給LIMS系統執行規定的各項檢測。隨後,LIMS系統再將檢測結果自動回傳給SAP系統,通過檢測才能進入下一個製程,未通過就不能走到下一關。

「這座實驗室所有的儀器都是自動連結到系統,結果都是自動報告,儀器背後這些追蹤的紀錄都是自動抓取,而且檢測結果下一秒就送到管理階層手裡,減少外界干擾的風險,這是即時的監控,」蒙牛質量安全管理系統負責人宋曉東說。

每天,這套系統記錄下一千三百多種檢測紀錄,共四十萬筆的資料,管理階層可隨時在手機上瀏覽工廠的生產狀況。

翟嵋說,傳統手工的檢測是非常繁瑣的過程,新的系統能提高檢測的比例與效率。

她強調,一般同業的檢測比率是六○%左右,但採用自動化的檢測方式,可以將比例提高到九成以上。比起過去的人工檢驗,導入系統後約可節省一○%至一五%的時間,效率也提升一五%。

宋曉東表示,產品出了工廠,經銷商也會有一個代號,能根據產品上的條碼,隨時查詢產品是從哪一家牧場出廠、哪一個人採集原乳、乳品檢測報告、檢測人員是誰、銷售紀錄資訊等,都可以在行動載具上顯現。

去年,蒙牛對熱門產品採取「一包一碼」策略。目前,蒙牛旗下兩個主力產品「特侖蘇」牛奶與「真果粒」牛奶飲品都有印上條碼,讓消費者可以得知這些資訊。未來,蒙牛也將逐步推廣這項服務至旗下的全部產品。

日本機器人室內種萵苣

在日本,機器人也正改造農場,往無人農場邁進。

農業人力短缺的情形,在所有產業裡是最嚴重的。加上農閒農忙的高低負荷峰值落差太大,農業從業人員又具有比其他任何行業還高的自由度,來決定流程如何進行。且農業受天候等外在因素影響的程度,也遠高於其他行業。以上這些因素都使得農業面臨的困境,比製造業還要嚴峻。

此外,農業技術流程愈來愈複雜,對食品安全、環保、生產履歷、品質穩定、客戶關係等層面的要求也愈來愈高。因此,人口老化最嚴重、人力最短缺的日本,成為全球最積極追求農業革命的國家。

最新的發展是用機器人種菜。日本大阪府立大學榮譽教授安保正一說,日本人力短缺的問題很嚴重,日本的電子廠外移後,也留下不少廠房,正好作為無人農業的實驗場所。

想像一下,一台十多公尺高的載具,在一層一層疊起來的植物間前後穿梭,就像是工廠裡能自動取貨的自動化設備。這不再是科幻小說裡才有的情節。

步伐最快當屬葉菜類種植公司Spread,已經開始在日本打造全世界第一座完全自動化的室內農場,從地面一層一層一直種到天花板。

除了蔬菜的育苗之外,接下來的種植到採收,幾乎每一個步驟,都將用機器人處理。自動化後的流程,估計可以提高一倍效率。人工成本可以降低一半,用LED燈則可節省三分之一的能源。此外,農場使用的水,九八%可以回收再利用。

這座位在京都龜岡市的4.0農場,預計明年年中投產。Spread目前每天生產兩萬一千顆萵苣。4.0農場投產後,日產量將增加到五萬顆。該公司還將繼續打造更多4.0農場,計劃將日產量在五年內提高到五十萬顆。

除了解決人力的問題,無人農場也能維持全年無休的穩定生產計劃。

安保正一說,日本每次遭遇颱風或暴雨後,原本每一百克大約只要一百日圓(約三十台幣)的萵苣,常飆漲到三、四百日圓。而科技農場則可全年維持在一五○日圓的價位。

他也說,這樣的無人農場能把室內二氧化碳的濃度提高,原本要三個月生長期的蔬菜,也縮短到四十天就可以採收。

無人機 空投播種、施肥

走出室內農場,無人機也正改變農業的天空。未來農田上空除了鳥兒外,無人機也將滿天飛。

無人機如何和農業扯上關係?根據資誠五月發布的報告指出,包含土壤分析、植物健康判定與灑水等應用領域,光是農業的無人機商機,就有高達三二○億美元的商機潛力。

第一件無人機可以做的事是:分析土壤。飛過農田上空的無人機,可以繪製出正確的3D土壤分析圖,農民再依土壤的特性來決定栽種模式。接著,無人機也可以直接從空中投下種子與肥料,取代地上的播種機。

在栽種階段,搭載多光譜儀器的無人機,可以從植物吸收或反射可見光波長的多寡,判斷哪些植物長得好,哪些生病了。同時,多光譜儀器也可判別出野草與作物。幫助農民即時監控農作物的生長狀態。

在完成分析後,無人機再從空中噴灑農藥或者灑水,好處是減少農藥被土壤吸收的比例,避免農藥過量污染土質,而且效率是傳統人工噴灑的五倍。

各種儀器累積下來的數據,也能幫助農夫找出最佳的栽種模式。

自動化加上雲端數據的物聯網系統,不只在工業發燒,也正在打造下個世代的農業。

 

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