Ứng dụng công nghệ 4.0 trong ngành nông nghiệp

TCCTThS. Mai Hoàng Thịnh (Khoa Quản trị kinh doanh, Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật công nghiệp)

TÓM TẮT:
Trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, ngành Nông nghiệp trong nước đứng trước yêu cầu đổi mới từ bỏ phương thức sản xuất cũ, lạc hậu. Thay vào đó là việc ứng dụng kịp thời có chọn lọc các kỹ thuật tiên tiến của thời kỳ cách mạng 4.0 trong sản xuất nông nghiệp. Điều này sẽ góp phần tăng hiệu quả của chuỗi sản xuất và thương mại hóa sản phẩm. Tuy nhiên, cần chọn lọc các công nghệ sao cho thiết thực và hiệu quả. Đây là yếu tố quyết định sự thành công của sự phát triển nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao và đặc biệt trong thời kỳ 4.0 là đầu ra của sản phẩm.
Từ khóa: Nông nghiệp, điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo, IOT.

1. Ứng dụng công nghệ 4.0 trong đổi mới quy trình 
Điển hình là việc ứng dụng điện toán đám mây nhằm cung cấp sản phẩm đầu ra chất lượng cao và an toàn vệ sinh thực phẩm. Và ứng dụng công nghệ thông tin vào nông nghiệp làm tăng năng suất sản lượng đáng kể so với cách trồng nông nghiệp kiểu cũ. Điện toán đám mây mang lại nhiều lợi ích to lớn như sự chuẩn hóa sản phẩm và dịch vụ, giảm thiểu chi phí đầu tư, rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm, nâng cao chất lượng dịch vụ và linh hoạt trong mô hình kinh doanh, sẵn sàng mở rộng khi cần thiết.
Đến từ thực tiễn, Việt Nam là một nước nông nghiệp nhưng quá trình vận chuyển và xuất khẩu nông sản thường làm hư hại khoảng 40% sản phẩm nông sản, gây thiệt hại lớn đến nền kinh tế. Hàng hóa nông sản, thủy sản của Việt Nam khi vận chuyển sang nước ngoài bị trả về, do quá trình vận chuyển qua đường biển, kéo dài hàng tháng, do đó bị va đập hay nhiệt độ trong thùng cao và cuối cùng không bán được đã gây thiệt hại lớn cho các doanh nghiệp trong nước. Do vậy, việc áp dụng điện toán đám mây trong vận chuyển nông sản là rất cần thiết, giúp kiểm soát được nhiệt độ trong xe, tránh cho rau quả, thủy sản bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển.
Đồng thời những phát minh mới trong lĩnh vực công nghệ thông tin có thể làm tăng khả năng thích ứng của nông dân trước những thay đổi, bằng cách tăng khả năng tiếp cận thông tin thời tiết và thị trường. Các công nghệ kỹ thuật số có thể giúp nông dân đưa ra quyết định sáng suốt hơn về thời gian và cây trồng nào, cũng như thời gian và nơi bán cây trồng.
Có thể nói, cách mạng công nghiệp 4.0 biến nông nghiệp không còn là nông nghiệp thuần túy. Công nghệ mới có thể giúp bón phân đúng thời điểm, lượng cần thiết vừa đủ cho cây, tiết kiệm chi phí… được xem là một trong những giải pháp hiệu quả để nông nghiệp thích ứng với biến đổi khí hậu. Ví dụ tại vùng nguyên liệu của Công ty Mía đường Lam Sơn, Thanh Hóa (Lasuco) có khoảng 30.000 hộ nông dân trồng mía trên diện tích khoảng 32.000 ha (75% diện tích là đồi núi), trong đó, gần 60% là người dân tộc thiểu số, nên việc tiếp cận công nghệ mới là một điều không dễ dàng. Để giải quyết bài toán thu hoạch, vận chuyển với 1.000 xe, Công ty Minerva đã gắn thiết bị giám sát hành trình và đưa lên hệ thống chung. Nhờ vậy, Lasuco biết được hoạt động của từng xe, hệ thống trí tuệ nhân tạo tự động điều phối này thay thế cho 40 kế toán thống kê. Hơn thế còn dự báo tránh thời tiết bất thuận, áp dụng canh tác thông minh, tăng năng suất từ 45 tấn/ha lên 70 tấn/ha, cá biệt đạt 120 – 130 tấn/ha; góp phần gia tăng lợi nhuận cho nông hộ.
Hay về công nghệ phần mềm SmartChick của Công ty Microsoft Việt Nam là sản phẩm phục vụ nuôi gà thông minh, giúp người dùng chăm sóc gà theo đúng quy trình an toàn sinh học. Người dùng không cần nhiều kiến thức và kinh nghiệm vẫn có thể thu được những con gà chất lượng nhất sau thời gian nuôi. SmartChick hoạt động tự động hoặc bán tự động thông qua công nghệ IOT, giúp người dùng chăm sóc gà ở bất kỳ lúc nào và bất cứ nơi đâu thông qua internet.
2. Ứng dụng công nghệ 4.0 trong đổi mới kỹ thuật nông nghiệp
Đầu tiên phải nói đến sự phát triển của công nghệ sinh học cho phép chọn, tạo ra những giống cây trồng, vật nuôi mới phù hợp với mục đích sử dụng. Điều này tác động mạnh mẽ đến năng suất cũng như chất lượng cây trồng vật nuôi, từ đó tăng giá trị gia tăng trong mỗi sản phẩm nông nghiệp. Có thể lấy ví dụ việc học hỏi và áp dụng nhân giống tôm càng xanh ở trang trại tại An Giang. Đây là công nghệ nuôi tôm càng xanh toàn đực tại Isarel. Theo các nhà nghiên cứu Isarel trong tự nhiên có khoảng 50% tôm đực, các con tôm đực mang gen đồng hợp ZZ và 50% tôm cái, mang gen dị hợp WZ. Với công nghệ sinh học insulin làm thay đổi tuyến androgen để thay đổi giới tính của tôm. Phối giữa tôm cái giả (tôm đực không có tuyến androgen) và tôm đực tạo ra quần thể tôm toàn đực. Theo các thí nghiệm nuôi tôm càng xanh toàn đực cho thấy rằng tất cả các giống đực đều có năng suất cao hơn và đạt qui mô thị trường với tốc độ nhanh hơn. Vì thông thường tôm càng xanh đực có trọng lượng nặng hơn tôm cái khoảng 200-300gram và khả năng sinh trưởng của tôm đực cũng nhanh hơn tôm cái. Thông thường, quá trình nuôi tôm toàn đực thường phổ biến bằng phương pháp tách bằng tay các con đực từ các quần thể hỗn hợp nhưng tốn thời gian, ảnh hưởng chất lượng tôm và tăng chi phí nhân công. Do đó, khi có một công nghệ sinh học hiệu quả để sản xuất tôm toàn đực sẽ giúp tăng thu nhập lên đến 60% cho trang trại.
Tiếp đó là ứng dụng công nghệ Internet vạn vật (IOT) cho phép nhiều thiết bị chuyên dùng, di động kết nối và giao diện hiệu quả với nhau dưới sự điều hành của trung tâm điều khiển. Ví dụ tại Công ty cổ phần Cầu Đất Đà Lạt (Cầu Đất Farm) khởi đầu từ sản xuất nông sản sạch bằng phương pháp thủy canh. Đến nay, Công ty đã sở hữu nông trại có quy mô lớn, kết nối hệ thống phát triển rau sạch bằng các giải pháp nông nghiệp thông minh, ứng dụng IOT trong nhiều khâu của quy trình trồng trọt và tiêu thụ. Hệ thống giám sát và điều khiển qua internet có thể tự động kiểm soát độ ẩm, tưới nước, bón phân, giúp chủ nông trại giám sát canh tác từ xa.
Thông thường các doanh nghiệp sẽ sử dụng kế hợp IOT và công nghệ điện toán đám mây – công nghệ lưu trữ, chia sẻ nhanh và hữu hiệu thông tin. Ví dụ việc áp dụng công nghệ Akisai (công nghệ hỗ trợ toàn diện giải pháp quản lý nông nghiệp trên nền công nghệ điện toán đám mây) tại Tập đoàn FPT. Tập đoàn đã phối hợp với Fujitsu và Viện Rau Quả làm mô hình rau, trong đó chuyên gia sống tại Nhật Bản cũng vẫn có thể kết nối và điều khiển được các yếu tố của trang trại dựa vào ứng dụng công nghệ Akisai Bên trong khu vực nhà kính và nhà trồng rau của Trung tâm Hợp tác Nông nghiệp thông minh FPT – Fujitsu, toàn bộ không khí, ánh sáng, dinh dưỡng cần thiết cho quá trình sinh trưởng của các loại cây đều được quản lý và giám sát bằng máy tính. Ngoài ra, hệ thống cảm biến sẽ thu thập mọi thông tin về môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, CO2, lượng ánh sáng, lượng mưa, hướng gió, tốc độ gió… để từ đó có những điều chỉnh phù hợp điều kiện phát triển của cà chua và xà lách ít kali. Dựa trên kết quả phân tích, các máy làm mát hay kiểm soát ánh sáng đều được vận hành tự động, giúp duy trì môi trường sinh trưởng tối ưu cho xà lách và cà chua. Việc ứng dụng công nghệ điện toán đám mây cùng Internet kết nối vạn vật đã mở đường cho những hoạt động quản lý nông nghiệp hoàn toàn mới. Con người không cần có mặt trực tiếp, thậm chí ở một số khâu robot sẽ thay thế con người, từ đây sẽ hình thành một nền nông nghiệp chính xác và tự động.
Thêm nữa là sự kết hợp với công nghệ mô phỏng giúp xây dựng, thiết kế dựa trên nền tảng số liệu thực và một thế giới thực trong mô hình ảo để dự tính, dự báo thị trường sự biến đổi khí hậu, thời tiết, tính toán các phương án sản xuất, chế tạo… Ví dụ điển hình là Công ty MimosaTEK chuyên cung cấp giải pháp tưới chính xác cho nhiều tập đoàn lớn đầu tư vào nông nghiệp như Vingroup, Thành Công… Giải pháp của MimosaTEK cho phép hệ thống tưới được vận hành từ xa dựa vào việc phân tích các dữ liệu về môi trường, loại cây và giai đoạn sinh trưởng của cây và người dùng có thể theo dõi các thông số này theo thời gian thực. Áp dụng “công nghệ tưới chính xác” của
MimosaTEK đã giúp khách hàng tiết kiệm lượng nước tưới 30 – 50%, giảm tiêu thụ năng lượng, giải phóng toàn bộ công lao động vận hành hệ thống tưới thủ công. Đồng thời, vẫn đảm bảo lượng nước tưới tiêu phù hợp cho sự tăng trưởng của cây trồng.
3. Ứng dụng công nghệ 4.0 trong phương thức tổ chức sản xuất mới
Việc tiếp cận công nghệ giúp ngành Nông nghiệp thay đổi phương thức tổ chức sản xuất manh mún, nhỏ lẻ, mang nặng tính tự cung tự cấp.
Tại Đồng Tháp, mô hình “Canh tác lúa tốt nhất” của HTX Mỹ Đông, phối hợp với Công ty Rynan Smart Fertilizers, trồng giống Jasmine ứng dụng Canh tác thông minh (bón phân tan chậm và phun chế phẩm sinh học một lần, sử dụng thiết bị cảm ứng năng lượng mặt trời điều tiết mực nước) đã giúp đạt năng suất 7 tấn lúa/ha, trong khi giảm giống từ 20 kg/công, còn 6 – 8 kg, giảm phân bón, giảm số lần phun từ 5 lần còn 3 lần, sâu bệnh giảm hẳn và tiết kiệm được công lao động.
Chỉ trong vài năm gần đây đã có nhiều nông hộ ứng dụng tốt các hợp phần của NN 4.0. Nông hộ Vương Đình Phi (ấp Thành Mâu, TP.Đà Lạt làm vườn bằng… smartphone; ông Phạm Văn Hát gieo hạt bằng robot tự động; ông Đoàn Huỳnh Thông (Giám đốc Cty Chánh Phong) xử lý hạt giống bằng chiếc máy bọc hạt giống của Hà Lan.
Một số mô hình ứng dụng khá hoàn chỉnh về các thiết bị thông minh như chăn nuôi bò sữa ở TH True Milk. Cánh đồng cỏ 2.000 ha của Công ty TH TrueMilk áp dụng nhiều giải pháp tự động hoàn chỉnh, kỹ thuật tiên tiến từ khâu làm đất, gieo hạt, tưới nước, đến thu hoạch tự động… có năng suất làm việc bằng 800 người. Hay là mô hình Trung tâm Giống vật nuôi TP.HCM, mô hình rau sạch của Tập đoàn Vingroup… với hệ thống tưới tiêu tự động hóa. Tại Trường CĐ nghề Kỹ thuật công nghiệp Việt Nam – Hàn Quốc (tại Nghệ An), đang có mô hình ứng dụng hệ thống giám sát và điều khiển canh tác rau thông minh có chức năng giám sát và điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, thông gió và tưới nước cho cây, giúp cây phát triển tốt hơn, an toàn hơn, năng suất cao hơn, hiệu quả kinh tế cao hơn.
Các hoạt động tiếp cận nông nghiệp 4.0 khác rất đáng khích lệ như ứng dụng công nghệ tự động, bán tự động trong sản xuất lúa, ngô, rau quả, bò sữa, lợn giống, thủy sản.
Đổi mới sáng tạo trong nông nghiệp Việt không chỉ dừng ở việc học hỏi từ công nghệ, kỹ thuật quốc tế mà còn là sự tự tìm tòi, sáng tạo của người nông dân Việt. Trường hợp kỹ sư Hồ Quang Cua cùng các cộng sự trong doanh nghiệp Hồ Quang miệt mài nghiên cứu, tìm tòi, cải tiến từng loại giống lúa, và làm việc trực tiếp với nông dân trong từng quy trình, từng việc làm để tạo ra các dòng sản phẩm lúa thơm đặc sắc, trong đó mỗi một sản phẩm mới đều qua nhiều lần thử nghiệm cho đến lúc đạt được sự tối ưu để có thể đưa ra thị trường, và rồi lại tiếp tục được đổi mới, cải tiến để đáp ứng nhu cầu không ngừng thay đổi của thị trường.
Thậm chí đôi khi, đó là việc nhận ra cái mới trên cơ sở của những cái cũ. Một ví dụ khác là trường hợp ông Nguyễn Lâm Viên của Công ty Vinamit. Tại Hội thảo về “Phát triển thị trường cho gạo Việt sạch và nông sản an toàn hữu cơ”, ông chia sẻ rằng, ông từng nghĩ nông nghiệp hữu cơ (organic) là cái gì đó mới mẻ, ứng dụng những công nghệ rất hiện đại của thế giới, nhưng rồi ông nhận ra rằng một số sản phẩm nông nghiệp của Việt Nam đã tiệm cận organic, vì được canh tác theo phương pháp truyền thống lâu đời: nuôi trồng tự nhiên, không phân bón hóa học, không thuốc bảo vệ thực vật. Vậy là ông lên những vùng núi phía Bắc gặp nông dân trồng lúa nương và các cây trái vườn nhà, về miền Tây gặp những người trồng mít, trồng dừa theo kiểu truyền thống, và khuyến khích họ: “cứ làm theo cách truyền thống cho tôi, đừng đưa những cái mới theo kiểu bón phân này để cây tăng trưởng nhanh, phun hóa chất kia diệt sâu bệnh…”.
4. Kết luận
Cách mạng công nghiệp 4.0 đã giúp các nước phát triển có thể tự sản xuất lương thực, thực phẩm bằng diện tích đất chỉ bằng 1/100 hay 1/1000 các nước đang phát triển làm, với năng suất cao hơn nhiều lần. Đây là cơ hội và cũng là thách thức cho ngành Nông nghiệp Nước ta, nhưng hiện thời Việt Nam mới chỉ ứng dụng một số công nghệ 4.0, chưa thực hiện được hệ thống nông nghiệp 4.0 đầy đủ như các nước phát triển. Chúng ta có một số mô hình đang ứng dụng giải pháp thông minh, một số mô hình áp dụng cả giải pháp và thiết bị thông minh. Một số mô hình còn đơn độc, chưa kết nối xuyên suốt chuỗi giá trị nông sản, mới chỉ là những điển hình về nông nghiệp công nghệ cao chứ chưa phải là nền nông nghiệp số. Người nông dân Việt đã bắt đầu tham gia vào quá trình xây dựng ngành Nông nghiệp 4.0 dựa trên kinh nghiệm và sự tiếp thu công nghệ. Điều này cho chúng ta hi vọng về một kỉ nguyên nông nghiệp 4.0 không còn xa.

Tài liệu tham khảo:
1. “Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư bối cảnh, các xu hướng lớn và những sản phẩm điển hình”, Tạp chí Tự động hóa ngày nay, 5/2016.
2. “Giải pháp nào để ngành nông nghiệp tiếp cận Cách mạng công nghiệp 4.0”, Nguồn: http://vaas.org.vn/giai-phap-nao-de-nganh-nong-nghiep-tiep-can-cach-mang-cong-nghiep-4-0-a17360.html.
3. Desigh Principles for Industrie 4.0 Scenarios, Hermann, Pentek, Otto, 2015.
4. Fujitsu (2015) “Introduction of Fujitsu’s Food and Agriculture Cloud Akisai”- https://www.fujitsu.com/ global/Images/presentation-20150226-01.pdf.

IMPLEMENTING THE INDUSTRY 4.0’S TECHNOLOGIES INTO VIETNAM’S AGRICULTURE SECTOR

Master. Mai Hoang Thinh
Faculty of Business Administrative
University of Economics – Technology for Industries

ABSTRACT:
In the context of the Industry 4.0, Vietnam’s agriculture sector needs to abandon its out-dated production methods and apply selective advanced techniques of the Industry 4.0. Advanced production methods could increase the efficiency of the production and the product commercialization of Vietnam’s agriculture sector. However, it is necessary for Vietnam to select practical and effective technologies. Selecting right production technologies is the decisive factor for the success of the high-tech agriculture development in Vietnam.
Keywords: Agriculture, cloud computing, artificial intelligence, IoT.

Source: https://mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay