Роль современных технологий в повышении экономической эффективности и решении социальных вызовов сельского хозяйства

Полный текст

Введение

Устойчивое развитие агропромышленного комплекса (АПК) в Северо-Кавказском федеральном округе (СКФО) является стратегически важной задачей, обусловленной как богатством природных ресурсов, так и социальной значимостью региона. СКФО обладает уникальными климатическими условиями, плодородными почвами и разнообразными экосистемами, что создает значительный потенциал для интенсивного сельскохозяйственного производства. Однако регион сталкивается с экологическими и социальными вызовами, требующими комплексного подхода, в том числе с использованием инновационных роботизированных технологий.

В СКФО необходимо уделить внимание сохранению природных ресурсов и биоразнообразия. Внедрение методов устойчивого земледелия и роботизированных технологий может предотвратить деградацию почв и эффективно управлять водными ресурсами. Использование экологически безопасных технологий, таких как роботизированные системы для точного земледелия и автоматизированные для управления ресурсами, способствует снижению негативного воздействия на окружающую среду и поддержанию экологического баланса.

Инновационное обеспечение устойчивого развития способствует формированию инновационной стратегии аграрного производства. Увеличение материально-технической базы АПК – необходимое условие для повышения эффективности. Наличие квалифицированных специалистов в АПК – важный аспект для успешного функционирования агропромышленного комплекса. Этические нормы общества и его морально-нравственное состояние влияют на организационно-экономические факторы и механизм развития АПК. Местные обычаи и национальные традиции также играют роль в устойчивом развитии. Географическое расположение и политическая ситуация оказывают непосредственное влияние на развитие агропромышленного комплекса [1].

Целью данного научного исследования является изучение влияния внедрения новых роботизированных технологий и их роли в повышении экономической эффективности и решении социальных вызовов сельского хозяйства.

Основой данного исследования является комплексный обзор литературы, охватывающий исследования по устойчивому развитию сельского хозяйства в СКФО. Обзор включал работы российских ученых (например, К. М. Балиянц, С. В. Дохолян, Ю. Б. Мельникова) и международных исследователей (например, Дж. Гай, Д. Асемоглу, П. Рестрепо), охватывающие такие аспекты, как необходимая инфраструктура (Н. Д. Берман и др.), разработка цифровой платформы (М. В. Аликаева и др.) и роль государственного регулирования (Д. Рудой, А. Ольшевская и др.) в продвижении цифровизации и повышении эффективности сельского хозяйства.

Для понимания устойчивого развития сельского хозяйства в СКФО в данном исследовании была рассмотрена литература по нескольким ключевым темам: необходимые предпосылки для устойчивого развития сельского хозяйства (К. М. Балиянц и др.), роль транспортной инфраструктуры и образования (Н. Д. Берман и др.), влияние цифровых платформ и экосистем (М. В. Аликаева и др.) и влияние государственной политики на цифровизацию (Д. Рудой и др.). Также были рассмотрены основные международные вклады Дж. Гая, Д. Асемоглу и П. Рестрепо.

В исследовании рассматривается влияние процессов роботизации сельского хозяйства на социо-экономическую систему с применением анализа и синтеза, системного и диалектического подходов.

При выполнении исследования применялись методы статистического и системного анализа, моделирования некоторых социально-экономических процессов, а также экономические эксперименты.

Область применения результатов. Результаты исследования могут способствовать оптимизации и развитию производственных процессов в аграрном секторе при внедрении новых роботизированных технологий в реальный сектор экономики с учетом социальных и экономических факторов.

Анализ текущих вызовов для устойчивого социально-экономического развития АПК СКФО

Для разработки экономической модели первостепенной задачей является проведение детального анализа текущих вызовов региона. Это включает выявление проблем, связанных с деградацией природных ресурсов, таких как эрозия почвы и истощение водных запасов, которые негативно влияют на сельскохозяйственное производство и снижают его устойчивость. Также необходимо учитывать несовершенную инфраструктуру, например, недостаточное состояние транспортных путей и устаревшие энергетические сети, которые затрудняют эффективную логистику и внедрение новых технологий. Понимание этих проблем позволит определить ключевые области для улучшения и стратегии для достижения устойчивого развития.

Анализ антропогенной нагрузки на земли сельскохозяйственного назначения в Северо-Кавказском федеральном округе выявляет ее значительный уровень, в то время как обеспеченность населения пашней остается недостаточной. Данная ситуация порождает целый ряд социально-экономических и экологических проблем, что подчеркивает необходимость внедрения комплексных методов управления земельными ресурсами. Для этого рекомендуется разработать стратегию рационального использования земельного фонда, включающую мероприятия, направленные на повышение плодородия почв, оптимизацию агропромышленного комплекса и мониторинг негативных явлений, таких как эрозия и деградация [2].

Климатические изменения в южных регионах России приводят к засухам и нехватке воды, но также открывают новые возможности для сельского хозяйства. Однако воздействие климата на регионы неоднозначно: проблемы с водоснабжением могут затронуть Южный и Северо-Кавказский федеральные округа. Несмотря на вызовы, южные регионы успешно адаптируются к изменениям, что может способствовать развитию аграрного сектора¹.

Анализ функционирования транспортной инфраструктуры СКФО выявил, что транспортная система региона, включающая разнообразные виды путей сообщения, играет ключевую роль в экономическом развитии региона [3]. Транспортная инфраструктура, представляющая собой сложную сеть, соединяющую города и обеспечивающую деятельность человека, является системообразующим сектором экономики. От ее состояния зависят не только скорость и качество перевозок, но и общий уровень жизни населения [4].

Недостатки в планировании транспортной системы могут привести к серьезным негативным последствиям, включая увеличение дорожно-транспортных происшествий и экологические проблемы. При этом качественная транспортная структура служит важным инструментом для снижения географических барьеров и улучшения доступа к рынкам, что в свою очередь способствует экономическому росту.

Аграрное образование в России сегодня сталкивается с существенными вызовами, основным из которых является дефицит квалифицированных кадров в агропромышленном комплексе (АПК). Игнорирование кадровой проблемы не только замедляет развитие АПК, но и сказывается на его конкурентоспособности [5].

Исследования зарубежной практики показывают, что ведущие аграрные университеты по всему миру выступают драйверами трансформации в сельском хозяйстве, что подчеркивает важность исследовательских университетов нового типа как вектора развития высшего образования. Это учитывает необходимость внедрения интегративного подхода к обучению, который сочетает науку и практику, а также требует адаптации образовательных стандартов к потребностям реального сектора экономики.

Приоритетными направлениями развития аграрного образования являются: удовлетворение потребностей АПК в профессиональных кадрах, развитие практико-ориентированной науки и позитивное развитие сельских территорий.

Таким образом, для успешной адаптации аграрного образования к современным условиям необходимо осознание значимости и необходимость интеграции образования, науки и бизнеса, что позволит повысить качество подготовки специалистов и обеспечить устойчивое развитие аграрного комплекса на территории СКФО. Осуществление этих стратегий на региональном уровне создаст платформу для подготовки высококвалифицированных кадров, что в свою очередь повысит конкурентоспособность отрасли как на национальном, так и на международном уровне.

Для создания условий активизации деятельности аграрной науки необходимо обеспечить развитие системы подготовки и переподготовки научных кадров и специалистов в сфере АПК, где ключевыми заинтересованными сторонами являются фермеры, научно-исследовательские и образовательные системы, фирмы (поставщики ресурсов, сельхозпроизводители, переработка, дистрибьюция, оптовая и розничная торговля), правительственные министерства и субъекты [6].

Аграрная политика РФ предполагает активное финансирование со стороны государства, включая механизм субсидирования и кредитования.

Эффективная система агрострахования критически важна для обеспечения финансовой устойчивости агробизнеса, что в свою очередь позволяет избежать необходимости экстренного выделения значительных денежных средств для поддержки сельскохозяйственного сектора в условиях природных катастроф².

Для достижения этих стратегических целей необходимо сосредоточиться на развитии малых и средних предприятий в агросекторе, что подчеркивает важность поддержки малых форм хозяйствования.

Следует отметить, что в 2022 году в рамках программы по предотвращению чрезвычайных ситуаций было застраховано 2,6 миллиона гектаров земель в 40 регионах страны, а в 2023 году этот показатель возрос до 4,9 миллиона гектаров в 49 регионах, что свидетельствует о 40%-м увеличении уровня страхования, обусловленном повышенным участием крестьянско-фермерских хозяйств.

СКФО имеет большой потенциал для развития агропромышленного комплекса, однако для достижения устойчивых результатов необходимо решить несколько ключевых проблем, приведенных в таблице 1. Комплексный подход, который включает в себя как экологические, так и социально-экономические аспекты, будет способствовать созданию устойчивой основы для развития региона.

 

Таблица 1. Проблемы и решения агропромышленного комплекса СКФО

Table 1. Problems and solutions of the agro-industrial complex of the North Caucasus Federal District

Категория	Проблема	Описание	Предложенные меры решения
1.  Деградация природных ресурсов	Проблемы почвы и эрозия	В СКФО наблюдается деградация земель, вызванная неконтролируемыми методами обработки и стечением вод	Внедрение методов агрономического севооборота, восстановление почв с помощью органического земледелия и использование сидератов для улучшения структуры почвы
	Истощение водных ресурсов	Регион сталкивается с проблемой нехватки воды, особенно в засушливые годы, что критически влияет на урожайность	Использование технологий капельного орошения и создание инфраструктуры для хранения дождевой воды. Применение методов "умного" орошения, которые оптимизируют потребление воды на полях, может значительно повысить эффективность
	Ухудшение биоразнообразия	Интенсивное земледелие и использование химикатов приводят к снижению биологического разнообразия	Внедрение систем агролесоводства и биологических методов защиты растений, а также программы восстановления естественных экосистем
2.    Несовершенная инфраструктура	Транспортная инфраструктура	Плохое состояние дорог и недостаточная транспортная инфраструктура затрудняют доставку продукции на рынки	Инвестиции в модернизацию дорожной инфраструктуры и транспортных систем, включая создание логистических центров
	Энергетическая инфраструктура	Нехватка электроэнергии и низкое качество энергоснабжения сдерживают развитие сельскохозяйственного производства	Развитие местных источников возобновляемой энергетики, таких как солнечные и ветровые электростанции, что позволит сократить зависимость от централизованного энергоснабжения
	Логистика и хранение	Недостаток складских мощностей и холодильных установок ведет к потерям продукции	Строительство современных складских комплексов с холодильными установками для минимизации потерь
3.  Социально-экономические факторы	Низкий уровень профессиональной подготовки	Нехватка квалифицированных кадров в агропромышленном комплексе ухудшает производительность	Разработка программ обучения и повышения квалификации для работников АПК, сотрудничество с учебными заведениями для подготовки специалистов
	Экономическая нестабильность	Колебание цен и финансовые ограничения затрудняют долгосрочное планирование	Разработка финансовых инструментов, таких как агрострахование и программы поддержки малых фермерских хозяйств
	Финансирование и доступ к кредитам	Местные производители часто сталкиваются с недостатком финансирования для обновления оборудования и технологий	Создание программ государственного субсидирования и кредитования аграриев, а также поддержка кооперативов, которые смогут аккумулировать ресурсы
4.  Рынки и сбыт	Доступ к рынкам	Провинциальные фермеры часто имеют ограниченный доступ к крупным рынкам	Развитие местных торговых сетей и ярмарок, а также создание платформ для онлайн-продаж, что позволит расширить рынок сбыта
	Цены и конкуренция	Конкуренция с импортными продуктами и колебания цен делают местных производителей уязвимыми	Поддержка местного производства через субсидии и применение мер по защите отечественного производителя
5.  Экологические угрозы	Изменения климата	Изменения погодных условий создают нестабильность производства	Разработка адаптационных стратегий, основанных на исследовании климатических прогнозов, и внедрение устойчивых сельскохозяйственных практик. ,

 

С учетом структурных изменений, которые происходили порядка 20 лет в российской экономике, в частности в агропромышленном комплексе, необходимо провести модернизацию во всех отраслях народного хозяйства. В условиях глобальных изменений АПК имеет важное значение для российской экономики. Исследование показывает положительные тенденции в СКФО, но необходим комплексный подход к решению социальных, экологических и экономических проблем, что является ключом к успешному внедрению новых технологий в АПК. Также следует учитывать социальные последствия внедрения роботизированных технологий в сельском хозяйстве, включая проблемы занятости и необходимость адаптации рабочей силы к новым условиям. Изменения, которые происходят на рынке труда в процессе модернизации технологий, требуют необходимости обеспечения людей информацией о новых профессиях и навыках, которые будут востребованы в будущем. Также необходимо разработать стратегию устойчивого развития, которая будет учитывать социальные, экологические и экономические последствия внедрения роботизированных технологий.

Оценка экономической эффективности использования робототехники в сельском хозяйстве

Внедрение робототехники в сельскохозяйственные предприятия оказывает значительное воздействие на ключевые экономические показатели их функционирования, такие как производительность труда, объем продукции, себестоимость, рентабельность и фондоотдача. Комплексный анализ результатов использования аграрной робототехники поможет выявить сложности, связанные с интеграцией научных и технических достижений в агросектор, а также выбрать самые эффективные стратегии для ускоренного внедрения данных технологий.

Роботизация в сельском хозяйстве охватывает три основных направления:

1. Автономные транспортные средства – для перевозки грузов и мониторинга полей.
2. Системы вегетации – для посева, опрыскивания и сбора урожая.
3. Животноводческие технологии – для автоматизированного доения и управления фермами.

Эти технологии способны повысить урожайность, сократить затраты и снизить негативное воздействие на окружающую среду, делая сельское хозяйство более эффективным и экологически чистым [7–9].

Наиболее важным экономическим эффектом от использования робототехники в сельском хозяйстве является снижение затрат на оплату труда, что приводит к освобождению части работников, уменьшению трудозатрат на производство и увеличению общей производительности труда.

Роботы-опрыскиватели представляют собой ключевую инновацию в современном сельском хозяйстве, обеспечивают более эффективные и устойчивые методы обработки культур. Эти автономные машины, оснащенные передовыми сенсорными системами, способны детектировать состояние растений и анализировать данные об окружающей среде. Используя алгоритмы машинного обучения, они адаптируются к условиям, оптимизируя процессы опрыскивания. Это позволяет фермерам минимизировать применение пестицидов и удобрений, повышая целесообразность их использования [10–12].

Автономность этих роботов позволяет им осуществлять работу без постоянного контроля, что не только снижает затраты на рабочую силу, но и позволяет повысить точность операций. Возможность обходить препятствия и корректировать маршрут в реальном времени делает их идеальными для сложных агрономических задач. Кроме того, интеграция с системами управления фермой и спутниковыми технологиями предоставляет фермерским хозяйствам доступ к критически важной информации о погоде и состоянии почвы, что дополнительно усовершенствует процесс принятия решений.

По данным ФАО, ущерб от вредителей и болезней обходится миру в 75 миллиардов долларов в год, затрагивая 34,9 % мирового производства сельскохозяйственных культур³. Для повышения эффективности сельскохозяйственных работ в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Федеральный научный центр «Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук» была разработана концепция мультиагентной системы защиты посевов с использованием коллаборативных автономных роботов⁴. С целью обеспечения бесперебойного мониторинга и анализа состояния посевов, а также своевременного внесения необходимых химических веществ предлагается использовать систему, состоящую из сети роботов, которые будут распределять задачи между собой. Разработанная система включает в себя автономного робота для мониторинга и защиты растений, а также обслуживающую инфраструктуру для подготовки химических веществ и зарядки аккумуляторов. На данном этапе реализован прототип автономного робота для защиты растений, который оснащен манипуляторами и системой опрыскивания для точечной обработки заболевших растений. Внедрение мультиагентной системы защиты посевов на основе коллаборативных автономных роботов является примером внедрения инновационных технологий в сельское хозяйство.

 

Рис. 1. Автономный робот для защиты растений

Fig. 1. Autonomous robot for plant protection

 

Планируется, что внедрение системы защиты посевов с использованием роботов позволит агропроизводителям сохранить урожай, снизить химическую нагрузку на почву и сократить затраты на рабочую силу и химические препараты. Данная система активной защиты посевов приведет к увеличению дохода агропроизводителей и окупится в течение 1–2 лет. Применение данной системы приведет к снижению экологической нагрузки на окружающую среду, повышению качества урожая и улучшению конкурентоспособности продукции на внешних рынках.

Инновационная система защиты посевов основана на использовании роботизированных технологий и обеспечивает более эффективный и устойчивый подход к защите растений.

Для оценки эффективности внедрения интеллектуальной экспертной системы активной защиты растений будет проведен сравнительный анализ традиционного метода и метода с применением автономного робота на примере выращивания кукурузы на территории Кабардино-Балкарской Республики (рис. 1). В данном анализе учитываются планируемые эффекты внедрения автономного робота.

 

Таблица 2. Калькуляция затрат на выращивание кукурузы на 1 га в руб. [13]

Table 2. Calculation of costs for growing corn per 1 ha in rubles [13]

№	Наименование	При традиционном методе (фактические данные), руб.	При внедрении автономного робота (проектные данные), руб.
1	Оплата труда с отчислениями на социальные нужды	12000	6000
2	Аренда поля в год	4200	4200
3	Аренда оборудования	750	750
	Амортизация	300	6000
4	Семена	7500	7500
5	Удобрения, инсектициды	8250	825
6	Полив	15000	15000
7	Топливо	7500	8500
8	Расходы на сбыт	4500	4500
9	Итого себестоимость на 1 га	60000	53275
10	Выручка	150 000	210 000
11	Рентабельность, в %	1	1,9

 

В таблице 2 приведена сравнительная оценка технико-экономической эффективности внедрения интеллектуальной интегрированной экспертной системы активной защиты растений на примере выращивания кукурузы на территории Кабардино-Балкарской Республики.

Исходя из приведенных расчетов видно, что внедрение системы активной защиты посевов приводит к сокращению затрат на оплату труда на 50 % и покупку удобрений и пестицидов на 20% за счет автоматизации процессов, ежедневного мониторинга (своевременного определения заболевания растений). Благодаря снижению затрат на рабочую силу и химические препараты, а также сохранению урожая система активной защиты посевов приводит к увеличению дохода агропроизводителя. Совокупный планируемый эффект позволит снизить потери урожая на 30 %. При этом срок окупаемости системы активной защиты посевов может составить около одного сезона для участка, засеянного кукурузой, площадью 50 га. Внедрение системы активной защиты посевов требует дополнительных инвестиций в оборудование, но эти затраты окупаются за счет снижения других издержек. Система активной защиты посевов приводит к увеличению дохода агропроизводителя за счет сокращения затрат и повышения урожайности.

Комплексный подход к внедрению робототехники в сельское хозяйство

Новые технологии имеют существенное значение в повышении эффективности и решении некоторых социальных проблем в сельскохозяйственной отрасли. Однако внедрение роботизированных и автоматизированных систем в сельское хозяйство – это не просто приобретение техники, а комплексный процесс, который требует внимания ко всем аспектам его внедрения и эксплуатации.

 

Рис. 2. Комплексный подход к внедрению робототехники в сельское хозяйство

Fig. 2. An integrated approach to the introduction of robotics in agriculture

 

Рассмотрим ключевые аспекты комплексного подхода (рис. 2), которые представляют собой:

1. Стратегическое планирование:

• Требуется определить, какие цели и задачи в будущем надо решить при покупке робототехнических систем, это касается повышения производительности, минимизации затрат, улучшения качества продукции, снижения негативного воздействия на окружающую среду.
• Провести анализ условий работы в данном регионе: тип производства, тип почвы, климат, доступные ресурсы.
• Определить, какие робототехнические системы лучше всего подходят для тех или иных потребностей.
• Разработать план применения робототехнических систем, который будет учитывать финансовые возможности и необходимые ресурсы.

2. Подготовка и обучение:

• Необходимо подготовить персонал посредством обучения с целью освоения новой техники и программного обеспечения.
• Требуется повысить квалификацию работников в области роботизации и автоматизации сельскохозяйственных процессов.

3. Инфраструктура и технологии:

• Необходимо организовать инфраструктуру для работы с новыми технологиями, а также проверить наличие подходящих энергетических сетей, систем связи, интернета и т.д.
• Нужно подобрать оборудование и программное обеспечение, которое учитывает требования роботизированных и автоматизированных технологий.

4. Финансовый анализ:

• В данном контексте следует определить инвестиционные затраты: расчет стоимости закупки роботизированных систем, обучения персонала, модернизации инфраструктуры.
• Оценить экономическую эффективность и провести анализ окупаемости инвестиций в данные технологии.
• Подобрать программы финансовой поддержки: государственные субсидии или кредиты для внедрения робототехники.

5. Мониторинг и оптимизация:

• Необходимо отслеживать эффективность работы роботизированных систем и вносить необходимые коррективы в их работу.
• Требуется также провести исследование данных, полученных от роботов, чтобы проанализировать производственные процессы и оптимизировать их работу.

6. Устойчивое развитие:

• Экологическая безопасность – в данном контексте необходимо убедиться, что приобретенная технология не оказывает негативного воздействия на окружающую среду.
• Социальная ответственность, здесь требуется обратить внимание на социальные последствия внедрения робототехнических систем, а также провести переквалификацию и переобучение работников, которые могут потерять рабочие места [14, 15].

Комплексный подход к внедрению робототехники в сельском хозяйстве позволит максимизировать ее потенциал и достичь устойчивого развития отрасли. Для минимизации отрицательных эффектов внедрения роботизированных технологий необходимо поддерживать образовательные программы, направленные на подготовку специалистов в области робототехники и сельского хозяйства, также следует обеспечить финансовую и информационную поддержку малым фермерским хозяйствам для внедрения новых технологий, стимулировать сотрудничество между учеными, предпринимателями и сельскохозяйственными предприятиями для развития инноваций. Полученные результаты подчеркивают важнейшую роль современных технологий в повышении экономической продуктивности сельского хозяйства при одновременном смягчении присущих ему социальных проблем.

Выводы

Данное исследование демонстрирует значительное влияние современных технологий как на экономические показатели, так и на социальное благополучие сельскохозяйственного сектора. Применение роботизированных технологий в сельском хозяйстве может привести к значительному повышению рентабельности производства за счет увеличения производительности труда, снижения затрат и улучшения качества продукции. Роботизация в сельском хозяйстве охватывает широкий спектр областей, включая автоматизацию транспорта, системы вегетации и животноводческие технологии. Внедрение роботов в данной отрасли способствует снижению негативного воздействия на окружающую среду за счет более рационального использования ресурсов и уменьшения применения химических веществ, а также повышению конкурентоспособности сельскохозяйственных предприятий на рынке.

 

¹Изменения климата на Юге создают новые возможности для развития АПК. https://kavkaz.rbc.ru/kavkaz/ freenews/66d724fc9a79472654b54e11

² А. Двойных: К системе агрострахования необходимо подключить и малые формы хозяйствования http://council.gov.ru/events/news/155103/

³Урожай, потери от сельскохозяйственных вредителей https://ru-ecology.info/term/15892/#:~:

⁴Интеллектуальная интегрированная экспертная система защиты растений. https://projects.kbncran.ru/?page_id=3146

Об авторах

О. З. Загазежева

Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: oksmil.82@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0903-4234
SPIN-код: 3223-6780

канд. экон. наук, зав. Инжиниринговым центром

Россия, 360010, г. Нальчик, ул. Балкарова, 2

К. Ф. Край

Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук

Email: kraykarina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6927-7361
SPIN-код: 5967-0267

мл. науч. сотр., Инжиниринговый центр

Россия, 360010, г. Нальчик, ул. Балкарова, 2

С. Х. Шалова

Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук

Email: satanei@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2345-1309
SPIN-код: 2183-8224

науч. сотр., Инжиниринговый центр

Россия, 360010, г. Нальчик, ул. Балкарова, 2

А. А. Махошев

Кабардино-Балкарский научный центр Российской академии наук

Email: arturmakhosh@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9199-7632
SPIN-код: 1796-1543

мл. науч. сотр., Инжиниринговый центр

Россия, 360010, г. Нальчик, ул. Балкарова, 2

Список литературы

Дополнительные файлы