Automatisoidut koneet tehostavat alkutuotantoa

Hurjimmissa visioissa peltotyöt hoidetaan kuskittomilla traktoreilla, sato korjataan autonomisilla puimureilla, vilja kuljetetaan kuivaamoon tai varastoon automaattisella vaunulla, kuivaamossa viljaerän kuivaamiseen eikä varastointiin tarvita edes valvojaa, automaattiset rekat kuljettavat maatiloilta viljan automaattisesti myllyyn julkisia teitä pitkin robottiautojen seassa, tuotteet päätyvät automaattivarastoon ja niin edelleen aina siihen saakka, kunnes ostoskassipalvelun robottiauto toimittaa tuotteet kuluttajan kotiin kylmävarastoon.

Edellinen visio kuulostanee tieteisfiktiolta? Mihin maanviljelijöitä, rekkakuskeja, varastotyöntekijöitä tai myyjiä enää sitten tarvitaan? Vaikka teoriassa kaikki ihmiset voitaisiin poistaa elintarvikeketjusta jo lähes nykyteknologialla, ei näin kuitenkaan ole tehty. Syynä nyt ja tulevaisuudessa ovat seikat, jotka liittyvät automatisoinnin haasteeseen ja sen edellyttämään insinöörityöhön ja tarvittaviin varajärjestelmiin tai varajärjestelyihin.

Ihmisen pitää valvoa robotteja

Englantilaisessa yliopistossa esiteltiin vastikään ilman kuljettajaa toimiva leikkuupuimuri, joka pui hehtaarin testialueen ilman, että ihminen kertaakaan astui pellolle. Tarvittiin kuitenkin useampi ihminen valvomaan operaatiota jatkuvasti ja turvallisuuden varmistamiseksi. Lisäksi on oletettavaa, että mikäli robottipuimuri ei olisikaan toiminut, olisi sato korjattu tavanomaisin laittein (varajärjestelmä) ja ihmisen ajamana (varajärjestely). Automatisointi tai robotisointi ei ole kuitenkaan yleensä kannattavaa, jos reservissä täytyy pitää toinen järjestelmä. Jos kotitaloudessa olisi ohjauspyörätön robottiauto, onko kotitalous valmis luopumaan samalla hetkellä perinteisestä autosta?

Omat tutkimukseni robottitraktorin kehittämisestä ja käyttämisestä pelloilla eri töissä ovat todistaneet, että traktorin saa toimimaan automaattisen työstökoneen tavoin, jotta pelto saadaan kylvettyä tai niitettyä ilman kuljettajaa. Konetta ei kuitenkaan ole voinut jättää valvomatta hetkeksikään.

Maataloustuotannossa täysautomaattisuuden saavuttaminen edellyttäisi tänä päivänä suuria panostuksia infraan. Muuan muassa pellot pitäisi aidata tiiviisti, jotta voitaisiin varmistaa, ettei alueelle pääse ihmisiä. Anturitekniikka kehittyy autoteollisuuden vetämänä. Robottiautojen tutkijat ja kehittäjät ovat onnistuneet tekemään ympäristöä tarkkailevista antureista parempia. Yhdistettynä optimoituun prosessoritekniikkaan ja neuroverkkomenetelmiin ajoneuvon ympäristön tulkinta on tullut helpommaksi.

Maatalous hyötyy robottiautojen kehitystyöstä

Globaalista panostuksesta autoteollisuuden ja robottiautojen kehittämiseen hyötyvät myöhemmin myös maatalouskoneiden kehittäjät. Kun robottiauto osaa ajaa luotettavasti lumisateella jäisellä ja lumisella tiellä ilman, että ihminen istuu enää kuljettajan paikalla ”varalla”, osannee robottitraktori samoilla antureilla ja menetelmillä varoa pelloilla mahdollisesti olevia ihmisiä tai isoja villieläimiä.

Toisaalta monissa puutarhoissa kulkee jo nyt autonomisia ruohonleikkureita, jotka niittävät ruohoa langalla rajatulla alueella. Nämä varsin yksinkertaiset laitteet ovat yleistyneet sen vuoksi, että ne on kehitetty tekemään vain yhtä työtä, eikä niitä ole edes ajateltu monikäyttöisiksi. Tämän vuoksi laitteen anturit ja ohjausjärjestelmä on saatu optimoitua kustannustehokkaaksi. Lisäksi kukaan robottileikkurin ostanut tuskin on myynyt kaikki muut ruohonleikkuulaitteet pois ja laskenut kaiken yhden autonomisen koneen varaan. Konetta voinee sanoa enemmän apulaiseksi, joka auttaa puutarhan hoitajaa käyttämään aikansa tehokkaammin esimerkiksi trimmaillen kukkapenkkejä tai puunjuuria. Tarvittaessa vajasta otetaan tavanomainen ruohonleikkuri, jos teknologia pettää.

Saksalainen maatalouskonevalmistaja julkisti juuri pienen autonomisen peltokoneen, jonka ainut käyttötarkoitus on kylvää maissinjyviä peltoon. Yksi akkukäyttöinen kone painaa noin 50 kiloa, ja ryhmä tällaisia koneita pystyy yhteistyössä kylvämään merkittävän alan vuorokaudessa. Esimerkiksi kymmenen pientä konetta voi korvata yhden traktorin, kun otetaan huomioon ympärivuorokautinen toiminta ja akkujen automaattinen lataus asemassa − aivan kuten robottiruohonleikkurin tapauksessa.

Robotit kerryttävät tietoa

Alkutuotantoa voidaan siis automatisoida, mutta autonomisuuden mahdollistavan teknologian virittäminen käyttökuntoon vaatii niin paljon tutkimusta ja dataa, että valmistajat etsivät ensimmäisiä ratkaisuja vain yhteen käyttötarkoitukseen kykenevistä tuotteista.

Maataloustuotannossa on jo parin vuosikymmenen ajan käytetty lypsyrobotteja, joiden perustehtävä on asettaa lypsimet nänneihin ja siinä ohessa suorittaa nännien puhdistusta. Lypsyrobotti ei kuitenkaan osaa tehdä ”käsillään” mitään muuta. Toisaalta sen ei tarvitsekaan, sillä yhteen sovellukseen optimoitu automaattinen kone usein riittää nostamaan tuotannon tehokkuutta riittävästi, jos työtä riittää jatkuvasti ja kone vapauttaa ihmisen sinäänsä helpoista työtehtävistä.

Pitkälle viety maatalousautomaatio tuo kuitenkin mukanaan muita hyötyjä, joiden avulla tuotantoa voidaan tehostaa. Esimerkiksi lypsyrobottien myötä eläimistä kertyy enemmän tietoa: eläinyksilö tunnistetaan lypsyrobotissa, ja tietoa saadaan tuotantomäärien lisäksi eläimen terveydestä. Mittaustieto niin tuotantoeläimistä kuin peltoviljelyn tuotteista voi johtaa jäljitettävyyden paranemiseen tuotantoketjussa, mutta tieto hyödyntää myös maanviljelijää päätöksenteossa ja sitä kautta tuotannon tehokkuuden analysoinnissa maatilan sisällä.

Kun kone on monien automatisoitujen tuotantokoneiden tapaan automatisoitu ja sille voidaan antaa reseptejä, haaste siirtyy reseptien tekijöille. Jos tutkimustietoa ei ole saatavilla ohjausmallien tekemiseen, koneelle annettavat reseptit jäävät kovin yksinkertaisiksi, ja koneen potentiaali tuotannon kehittämisessä jää väistämättä hyödyntämättä.

Täsmäviljely vaatii kehittämistä

Peltoviljelyn ns. täsmäviljelykonseptin peltoa yritetään viljellä paikkakohtaisesti siten, että jokainen neliömetri hoidetaan kasvuolosuhteelle optimaalisella tavalla, jotta saataisiin mahdollisimman hyvä sato tai tuotto. Tänä päivänä koneiden ohjaustekniikka on kehittynyt siihen pisteeseen, että kynnys täsmäviljelykoneiden käyttöönotolle maatiloilla on matala.

Suuri haaste on edelleen optimaalisten reseptien puute. Muun muassa satelliittikuvat, satokartat ja maaperänäytteet ovat mittaustietoa pellon eri kohdista. Koneet saadaan levittämään lannoitetta tai kasvinsuojeluainetta annostelukartan ja GPS-paikannuksen avulla, mutta mittausten ja levityskoneiden välistä puuttuu automatisoitu, yleispätevä menetelmä.

Maanviljelijä tarvitsisi ohjelman, joka laatisi koneelle reseptit, jotka perustuvat mittauksiin ja asetettuun tavoitteeseen. Kehittäjälle haaste on viljely-ympäristön ja kasvien mallintamisen vaikeus. Viljelykokeen koejärjestelyn tuloksiin voidaan yrittää sovittaa yksinkertainen lineaarinen malli, joka kuvastaa jotain pientä riippuvaisuussuhdetta, mutta korrelaation löytäminen tietyissä olosuhteissa muuttujien välille on vain pieni osa isoa tavoitetta.

Maataloustuotannon tehostamisessa automaatio ja robotiikka yhdistettynä anturikehityksen, päätöksenteon automatisoinnin ja mallipohjaisten reseptien kehittämisen kanssa ovat avainasemassa. Visiot tulevaisuuden maatilan koneista ja laitteista edellyttävät myös tutkimusyhteisön ymmärrystä maataloustieteellisen tutkimuksen suuntaamisesta käyttökelpoisuudeltaan sovellettavien mallien tuottamiseen.