工業4.0助攻 智慧農業開啟新農業典範

初春時節,小黃沿著快速道路往臺中市霧峰區奔馳,沿途窗外兩旁盡是阡陌縱橫的農田,不消多時來到已有百年歷史的行政院農委會農業試驗所,在占地遼闊且整齊劃一的園區農地,可見農夫忙上忙下,近處定神一看這些農夫卻不似印象中臉上滿佈風霜、皮膚黝黑的老農,而是顯露出些許書卷氣的研究人員,這裡可說是聚集全臺最多的博士農夫,從他們的身影背後,依稀可感受到農試所長久以新品種與新技術支持臺灣農業萌芽、茁壯、成長、成熟的歷程縮影,讓農業成為臺灣經濟的基盤,促動其他產業成長。
然而,隨著全球化競爭、極端氣候、人口老化等因素影響到農作物的收成與利潤,加上近年來消費者對食安的重視,皆讓以小農為主體的臺灣農業面臨永續發展的挑戰。面對農業發展困境,行政院農業委員會農業試驗所陳駿季所長有所感地表示,在50、60年代臺灣經濟發展是以農業支持工業發展;如今工業已經成熟,應反過來支持農業發展。這個支持即是透過工業4.0科技如雲端科技、大數據分析、物聯網、智能化機械、感測器應用在農業,協助小農能降低因人口高齡化、勞動力不足、極端氣候對產業帶來的衝擊,進而提升整體的生產效率與量能。

資源 人 產業 農業升級挑戰
「臺灣農業從個體來說是很有競爭力,但是若從整體資源、勞動力、產業等構面來看,不利於國際競爭。」陳駿季所長指出,以資源來說,臺灣每年7到9月颱風頻繁加上極端氣候影響,往往因颱風帶來狂風與超大豪雨導致農民農作物損失慘重,若遇到缺水季節,水資源也經常會以工業為首要分配對象,因而減少農業供水;再以勞動力來看,依據「臺灣農業整體從業人口與年齡分布」調查顯示,推估未來會有10年近11萬名農業從業人口因高齡化退場。但同時青年從農的比例仍低,因此,每到採收季節總是呈現缺工的情況。
以產業來看,臺灣農業以「小農」為主,耕地自然有限,穩定供貨能力明顯不足。即便是可透過小規模的產銷策略聯盟加以協助,或者參與企業契作,但與企業為「對價關係」,還是容易因為品質認定標準而影響到收入。

工業4.0元素導入 升級為智慧農業
陳駿季所長表示,「臺灣農業的未來絕對不是過去的延伸,而是需要更多創新跟創意的導入。」創新與創意的源頭就來自工業4.0的概念與其科技元素。他以臺灣農業生產力演進指出,農業1.0∼3.0是從勞力密集到知識密集;經驗密集到自動化密集;從露地栽培到精密設施栽培,基本上還是把人當機器用,但農業4.0藉由導入感測技術、智能機器裝置(IR)、物聯網(IoT)、大數據(Big Data)分析等技術,升級為智慧化與數位化,把機器當人用,由人指揮建立智慧栽培的模式。回過頭來,國內農產品供銷鏈,就應從農作到餐桌的供銷鏈來檢視,農夫面對生產自己做、風險自己擔的困難;而物流業者面臨保存期限短處理急迫的問題;到消費端,則擔憂農藥殘留、食品安全的問題。他表示,因各利害關係人立場與需求不同,更需要一套可溝通平臺與管理系統來串連,讓農事生產智慧化,農業產銷服務數位化,進而化解上述的問題,讓臺灣農業蛻變為智慧農業。

2大升級特色 智慧生產&數位服務
說起智慧農業,很多人總以為就是年輕農夫不拿鋤頭,改拿智慧手機或iPad在田間作業。陳駿季所長笑言:「該拿起鋤頭的時候,還是要拿。」智慧農業強調的是「智慧生產」與「數位服務」2大主軸。就以勞力老化問題,目前可導入人機協同的機械作業輔具,讓農夫能夠省力省時的耕種,來因應人力高齡化及短缺的課題;為了降低極端氣候增加的生產風險,蒐集氣象災害歷史資訊進行套疊,建構GIS等空間資訊大數據分析決策測模組,以避開在風險大的區域栽培作物,或是導入更強固的農業設施;因小面積耕作帶來低效率與品質差異落差大及供貨不穩定,透過協同合作的智慧化集團栽培模式,讓農夫能與農企業者變成新夥伴關係。
長遠來看,臺灣農業的確需要發展智慧農業,把經驗法則變成系統原則。以前這些累積的知識與經驗是存在專家腦袋中,但是現在必須轉譯成數據存放到電腦裡,為了將過去農業知識數位化,就必須累積更多數據才能有效運用。
陳駿季所長以病蟲害辨識為例,「如果是經驗老到的農夫當然一眼就可判斷,但是對青農或是剛進入農業領域的年輕人來說,是相當傷腦筋的。」
由於農業試驗所蒐集了東南亞最大的昆蟲標本館,因此目前正在開發比對系統,而這個系統將能連結病蟲害防治法,提供農民進行田間初步病徵檢索比對,加速採用正確的防治措施與整合管理技術,提高防治成效。藉由資通訊技術的進步與行動裝置普及,幫助經驗不足的農夫解決問題,也是吸引青年返鄉的一大助力。
除了「生產技術」、「物流」、「消費」部分,也著力於「設施(溫室)」設計的領域。未來農業不僅講求效能、安全與風險控管,也要追求量穩、高質與便捷效率。因此,農委會積極促成簡易溫網室升級,希望有效掌控作物最適栽培環境,生產優質農產品,發展標準化、高效化之農業設施產業。
陳駿季所長表示:「我們也很期望提升臺灣農業設施設計與整合技術能量,落實產業化,進而達成農業設施整廠輸出。」

契作更順暢 建構種植大數據
走進農業試驗所的GIS中心,我們可看到研究人員坐在電腦前,透過地下、地上、空中的圖資,全方位掌握臺灣農業情報。這可是花了農業試驗所10多年的時間,才收集完成的數據資訊。透過大數據分析技術,不僅可以知道每塊農地的生長狀況,還能預測各地生產量,有助於串連企業廠商的產銷需求。