2021 IEKTopics|科技農業的跨世代轉型

案例一

精密機械業跨領域,扮演協作角色

增縉精機( Jen Jin Precision Machinery )

成立於1996 年的增縉精機,是具有電子電機、光電、汽車製造等大廠製程自動化設備開發與電控系統整合經驗的精密機械企業,具有超過25 年的工業設備開發經驗,在推動產品多元化創新發展構思下,應用於農業的多元化智動協作設備成為公司積極投入新領域、開創國內外新商機的重要方向。而過去對工業電腦( IPC )與無人化系統的整合經驗,以及掌握周邊工業規格零件供應鏈的優勢,成為投入臺灣農業智動化機械新興市場競爭力的關鍵。

依據AgFunder( Agri-FoodTech Investing Report )的全球投資調查顯示,2019 年起新型耕種技術與IoT 等農場管理( 含機器人化)已取代傳統電商,成為超過年投資總額比例40%以上的項目

換言之,在資通訊條件大幅改善與人力短缺下,以農業智動化系統或設施設備改變傳統農務行為,有加速發展的趨勢。為了掌握這個機會,增縉精機在2019 年起決定與工研院團隊一起加速雙方技術整合優勢,由適合克服環境變遷、狹小空間內( 如溫網室精準生產)移動的農業機器人全電動基礎載具,共同踏出第一步。

這是直接應用臺灣發展適用於亞熱帶的先進溫室系統分散式多點控制技術、大量採用臺灣市場成熟的機械套件、結合公司精準定位技術並同步推動通訊模式的系統整合工程。採用麥卡納姆( Mecanum )全向輪式的構型、記憶路徑與平移,配合載具搭載可模組化系統,克服了設施農業狹小空間巡場限制、噴藥與場域廣設環境監測儀器帶來的危險與設備高成本,以及搭配電路設計延長供電時間等,還讓通風不良場域的傳統柴油引擎小型載具缺點得以解決

具備自動充電站設計的智慧巡場協作載具,踏出了增縉以精密機械科技協助農業於中小型無人巡場機器人發展的首步。臺灣成熟的馬達、電池、感測模組與金屬板件加工等產業鏈支援,帶來了農業機器人平價化與推動國際商機的契機。未來增縉精機將逐步將應用擴展到廣域農業及漁畜領域,實踐智慧跨域協作多功能、邁進國際市場的目標。

 

案例二

渣經濟正夯,廢棄果渣成為新綠金

永大食品( YONGDA FOOD TECHNOLOGY )

永大食品是全臺灣最大檸檬原汁供應廠,成立於2000 年,年產量達三千噸,是年營業額上億的食農產業隱形冠軍。除了內銷,在全球化過程中也利用冷凍方式外銷至香港、新加坡、馬來西亞等東南亞國家。

永大食品在生產過程中,原汁只占果實重量的三分之一,榨汁後留下每年超過六千噸以上的皮渣,廢棄果渣處置成本是產業共同難題,花費高額清運費用,或提供發酵肥料用途,是目前解決方式。

永續農業列為企業目標的永大食品,除了鼓勵契作農民不使用農藥、提供好的收購價格外,並思考「渣經濟」在循環上的可能性。2017 年起永大與工研院從芸香科果渣中篩選菌種,建立穩態量產的大型數位環控發酵槽,將檸檬皮渣經專利菌種轉換為青貯飼料,每批次達到10 噸、儲藏時間可達半年以上的靑貯果渣,成了畜牧業優質替代飼料

團隊還意外發現這樣做可以降低牛隻接近20%的排氣潛力( 甲烷)。這種帶著最終處置的發想,除了展現生物質的循環經濟價値,讓這個隱形冠軍企業搖身成為永續環境貢獻者

團隊將檸檬皮渣的生技價値深入解析,發現加入綠色萃取製程後,還可以提取過程中的高質果膠及檸檬烯等高階材料,最後的渣再進行前述青貯最終處置,技術與菌種經評估後,進而擴散到全球最大產量的芸香科果品( 包括如柳橙、柚等)應用。以臺灣每年50 萬噸以上的芸香科皮渣來估算,衍生果膠及香芹酮高階材料價值達10 億元以上商機。重要的是為這些進口的高階材料掌握了國產化機會,商機從食品擴大到保健及民化用途,可達50億元以上。

在生物質全循環過程形成的渣經濟國際合作上,永大透過與馬來西亞赤道太陽水果加工公司( SSFH ),規劃於5,000 公頃金桔( 芸香科)果園應用生物炭並於榨汁廠內實踐全循環科技,相信未來透過整廠技術輸出方式,所創造的國際鏈結,在淨零碳排的角度上,可以逐步開創出綠色循環經濟的商機。

 

因應氣候與環境、支持世代交替

科技農業創造永續未來

在全球綠色協議( Green Deal )及歐盟共同農業政策( Common Agricultural Policy,CAP )的框架下,採取因應氣候變遷行動、關注環境問題以及支持農業勞動力的世代交替,搭配水控制、負碳材料、區塊鏈、機器人等,成為科技協助農業生態與數位化的發展核心。

 

數位轉型與永續環境,科技輔農焦點

以臺灣從農人口為例,50 歲以上勞動人力占了60%,傳統農業工作耗費勞力與環境不佳,是青年對返鄉務農望之卻步的主要原因。以工輔農解決農業生產環境瓶頸的智慧協作,搭配廢剩食農原料全循環材料化的創新經濟力展現,成為跨領域靑銀共創農工合作方案的主流思維

屬於亞熱帶氣候的臺灣,由北到南橫跨副熱帶季風到熱帶季風氣候區。多元善變的氣候條件,使得農、漁、畜牧業生產備受挑戰。在濕熱環境與極端氣候下產生的多元病蟲害與漁、畜疾病,除了仰賴傳統防治與管理,近十年來持續發展以溫濕氣候條件為基礎,由散熱、控濕、補光,以及局部溫控為核心的亞熱帶溫室多點環境控制系統,搭配近期發展的田間環境資訊人工智慧預警管理系統,軟硬整合智慧化,在未來十年將逐步由農業生產衍伸至漁畜生產管理,逐步成為跨世代農業數位轉型的主流

以增縉精機( 案例一)為例,在數位轉型的過程中,安全協作、省工精準的智慧農業機器人觀念將成為擺脫過去傳統農業機械刻板印象的主軸,以及數位轉型的核心。

簡單來說,原本冬天、夜晚、有毒、惡臭、惡劣氣候與長時間勞動的農務工作,藉由協作工具平台,提供傳統農務安全、可控及高效能的生產工具,在5G、B5G 網通工具或Wi-Fi 與邊緣運算( Edge Computing )技術與晶片的逐步普及下,科技農業技術( 智慧與循環)結合臺灣既有的先進農業科技( 種、畜、漁與農業生技等),共同提供跨領域解決方案( Total Solution ),將成為發展科技農事服務提供軟硬體與生物質料源整廠輸出的技術及市場布局焦點

 

廢剩生物質全循環,淨零碳排拚經濟

相對於農業數位低碳生產工具在生產協作上的發展,生物質( Biomass )在物質流過程的全循環利用,則是在克服農業生產環境挑戰下,另一個在循環經濟體系的科技力展現。

這種藉由對廢剩資源導入物化處理與微生物技術的做法,提供了正面促進環境永續與跨產業經濟力加值的利器。舉例來說,永大食品( 案例二)將廢剩食農生物質全循環過程中被製備的生物炭( Biochar )負碳材料,或應用生物或萃取技術產生的中間體高階材料( Intermediates ),如小分子果膠( Low Molecular Citrus Pectin,LCP )、檸檬烯等,以及藉由微生物技術進行最終處置的靑貯飼料( Silage )等,由循環經濟角度提供生態材料與生物製劑,並提供土壤固碳、供應高階食品或醫材妝品原料等,都能為新世代的靑農提供了跨產業物料供應與經濟力合作機會

以全球年生產量超過一億噸以上的芸香科果品為例,加工過程產生的廢剩生質料源,藉由全循環技術整合與跨域產業鏈的串聯,形成農業與食品、生技與畜產的產業生態系創新效益,譬如檸檬,經食品榨汁過程後再經微生物處理之檸檬青貯殘渣添加於反芻類動物飼料,實驗證實還能形成乳牛排氣減少的溫室氣體( 甲烷)減量效益。

 

成熟零件供應鏈,系統化快速整合市場

科技農業的智慧協作系統,推動核心在於快速整合既有工業技術的系統化應用,而生物質循環則是在淨零碳排的基礎上提供循環料源於協作系統上的合作可能。

譬如日本綜研( JRI )與慶應義塾大學合作的共通無人電動載具,或是搭載依農事需求的功能模組,用於除草、噴藥、播種、運輸、收割、驅鳥等工作,都成為發展農用協作載具的重要基本邏輯。這類輕量無人協作機器人可與大型農用機具市場區隔,在提供可變組合的客製化能力下,快速提供中小規模農業生產區域或設施農業應用。

值得注意的是,在工業協助農業的系統化創新浪潮中,臺灣擁有完整的電池、馬達、資通訊設備、工業電腦等成熟技術與模組化供應鏈,以及支援的生物與材料產業鏈。「共同平台載具+多功能附件」的智慧協作組合未來在提供鏈結設備元件產業支援農漁畜生產的客製化需求上,臺灣的成本優勢將成為農業跨世代數位生態轉型邁向國際市場目標的重要競爭力

 

IEKView:科技農業升級轉型

在全球綠色協議( Green Deal )及歐盟共同農業政策( CAP )的框架下,採取因應氣候變遷行動、關注環境問題以及支持農業勞動力的世代交替,成為科技輔農的三大重點發展方向,也讓農業智動化與循環化快速成為市場投資標的。

在全球通訊品質持續優化發展下,臺灣在智動協作系統上的機電、資通訊系統快速整合與完整供應鏈,搭配生物技術在淨零碳排基礎上發展的食農生質廢剩資材全循環,共同建構而成的科技農業雙發展主軸,再配合組織跨領域產業生態系實務的運作,讓臺灣在因應環境變遷下的科技農業系統服務或技術包裹整廠輸出,具備農事組合服務以及設施設備客製化成本的國際競爭力及系統整合優勢。

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