انقلاب 4. 0: صنعت در مقابل کشاورزی در توسعه آینده برای SMEها

بررسی حاضر گام‌های انقلاب صنعتی و کشاورزی را که تا به امروز رخ داده است، مرور می‌کند و ایده‌ها و ملاحظاتی را برای آینده ارائه می‌کند. این مقاله چالش‌های خاصی را که کشاورزی در امتداد زنجیره تامین کشاورزی با آن مواجه است، تجزیه و تحلیل می‌کند تا امکان اجرای عملیاتی دستورالعمل‌های صنعت 4. 0 را فراهم کند. ارزش علمی بعدی، بررسی چگونگی بهبود رویکردهای صنعت 4. 0 و مرتبط با بخش کشاورزی است. با این حال، صنعت با سرعت بسیار بیشتری نسبت به کشاورزی در حال پیشرفت است. در واقع، امروزه کارشناسان در مورد Industry 5. 0 صحبت می کنند. از سوی دیگر، انقلاب 4. 0 در کشاورزی هنوز محدود به چند شرکت نوآور است. به همین دلیل، این کار به چگونگی تأثیر توسعه فناوری بر بخش‌های مختلف (صنعت و کشاورزی) به طرق مختلف می‌پردازد. در این زمینه نوآورانه، علیرغم مزایای صنعت یا کشاورزی 4. 0 برای شرکت های بزرگ، شرکت های کوچک و متوسط (SMEs) به دلیل توسعه مستمر در نوآوری ها و فناوری ها اغلب با پیچیدگی هایی در چنین فرآیندهای نوآورانه مواجه می شوند. سیاست گذاران باید استراتژی ها، فراخوان های پیشنهادی را با هدف حمایت از SME ها برای سرمایه گذاری بر روی این فناوری ها و رقابتی تر کردن آنها در بازار پیشنهاد دهند.

1. مقدمه

رویکرد Industry 4. 0 اجازه ایجاد محیطی را داد که در آن همه عناصر به طور مداوم و بدون زحمت با هم مرتبط شوند. همه دستگاه‌ها (به عنوان مثال، CPS، سیستم‌های فیزیکی-سایبری) و عملکردها به عنوان سرویس‌هایی مورد خطاب قرار می‌گیرند که دائماً با یکدیگر در ارتباط هستند، بنابراین به سطح بالایی از هماهنگی دست می‌یابند [1،2،3،4]. به این ترتیب، توانایی هماهنگ کردن فعالیت‌ها برای بهبود مدیریت زنجیره تامین ضروری است، جایی که بهینه‌سازی معمولاً مستلزم تامل در بسیاری از عناصر در رقابت مداوم با یکدیگر است [5].

در این پیش زمینه نوآورانه ، با وجود مزایای صنعت 4. 0 برای شرکتهای بزرگ ، شرکتهای کوچک و متوسط (SME) که اغلب به دلیل توسعه مداوم در نوآوری ها و فناوری ها در فرآیندهای نوآورانه با عوارض روبرو هستند [6]. چنین شرایطی نظارت بر بنگاه ها را دشوار می کند ، همچنین پیچیدگی این فرآیندها را می توان اجرا کرد [7،8]. SME ها ، مانند بازیکنان صنعتی ، باید در بهبود مدیریت عملیات خود کار کنند (به عنوان مثال ، کنترل تولید ، برنامه ریزی و اجرای ، اندازه گیری عملکرد عملیاتی و ارزیابی) [9،10] و نیازهای پیچیده تری مشتری را برآورده می کند [11،12]. در حقیقت ، شرکتهای کوچک و متوسط شرکت هایی هستند که به دلیل انعطاف پذیری و نزدیکی به مشتریان شناخته شده اند [13،14،15،16]. اندازه آنها ارتباطات و تغییرات بین کارمندان را سهولت می دهد ، در نتیجه امکان تنظیم مجدد سریعتر در صورت تغییر تقاضا را فراهم می کند. اگرچه ، SME ها بیشتر استراتژی های کوتاه مدت دارند ، که به نفع سرمایه گذاری های بلند مدت نیستند ، در نتیجه آنها به ظرفیت سرمایه گذاری و عملکرد کار ضعیف می شوند [11،17] ، با هزینه های بالایی از نظر بنگاه های بزرگ.

این نوآوری ها همچنین بر مزارع کوچک و متوسط تأثیر می گذارد ، که باید در فناوری پیشرفته سرمایه گذاری کنند تا از تکامل خودداری کنند. با شروع تفاوت بین صنعت سنتی و کشاورزی ، در حال حاضر جنبه های مهم و واگرا وجود دارد. زنجیره های تأمین کشاورزی در جنبه های متعددی از بخش صنعت واگرایی می کنند [18]. در کشاورزی ، جریان محصولات ، دانش و اطلاعات در بین ذینفعان کشاورزی (تولید کنندگان و مصرف کنندگان) در هر مرحله از فرآیندهای کشاورزی ، بازاریابی و مصرف [19]. چنین روابط در بخش صنعت فقط با حضور ولسوالی های صنعتی انجام می شود [20،21]. با این وجود ، صنعت به شدت زنجیره های تأمین خود را بر اساس روش های کمی در مقایسه با کشاورزی مدیریت می کند. در حقیقت ، روشهای اکتشافی مبتنی بر تجربه نقش مهمی در کشاورزی دارند که در معرض محیط زیست و حوادث تصادفی در درجه بالایی از عدم اطمینان زنجیره تأمین و عدم پیش بینی در فعالیت های روستایی (به عنوان مثال ، پویایی خاک و مواد مغذی ، فعالیت فتوسنتز یا آلودگی آفات) نقش دارد.[18]

رویکردهای موجود در زنجیره‌های تامین کشاورزی تلاش می‌کنند از فناوری‌های اخیر مرتبط با دوران دیجیتالی‌سازی، مانند کشاورزی دقیق، که از فناوری‌های موقعیت‌یابی همراه با استفاده از حسگرهای اضافی و داده‌های جمع‌آوری‌شده استفاده می‌کند، بهره ببرند [22،23]. راه حل های فناورانه تأثیرات قابل توجهی را در جهت تبدیل چالش های مدیریت زنجیره تأمین کشاورزی به فرصت ها ارائه می دهند. فناوری‌های ساده مانند بلوتوث، جی‌پی‌اس (سیستم موقعیت‌یابی جهانی)، یا RFID (شناسایی فرکانس رادیویی)، همراه با ارتباط بین اپراتورها و ماشین‌آلات کشاورزی در تمام سطوح همکاری، ایجاد یک ساختار زنجیره تامین کشاورزی خودبهینه‌سازی را قابل تصور می‌سازد.[23]. این فناوری‌ها که در یک پلتفرم مدیریت کشاورزی نوآورانه ثابت شده‌اند، می‌توانند به راحتی سازماندهی شوند و توسط همه ذینفعان درگیر بدون تعهد به سرمایه‌گذاری‌های عمده مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، یک مزرعه مدرن داده ها را تولید می کند و بنابراین، نیاز به تفسیر آنها دارد. با این وجود، برای دیجیتالی کردن تجارت کشاورزی، فناوری‌ها و نرم‌افزارهای جدید نمی‌توانند تمام آزمایش‌های تحول دیجیتال در طول زنجیره تامین را حل کنند [19،24،25،26]. زیرساخت ها، آموزش و صلاحیت ها، محیط عملیاتی ساختاری و قانونی مناسب و تمایل به اجرای فناوری های جدید نیز تعیین کننده هستند [19]. برای Agriculture 4. 0، یک زیرساخت مخابراتی مدرن در مناطق روستایی ضروری است. علاوه بر این، توانایی به کارگیری داده ها در طول زنجیره تامین کشاورزی برای یک انقلاب ثمربخش در فرآیندهای کشاورزی موجود به سمت کشاورزی در طول دوره صنعت 4. 0 ضروری است [27].

با توجه به این واگرایی های سنتی ، این اثر در دوره 4. 0 برای صنعت و کشاورزی تأمل می کند ، و این امر عمدتاً در مورد تلاش ها و فرصت هایی که در دسترس SME ها است ، با تغییر تکنولوژیکی اخیر منعکس می شود. با انقلاب 4. 0 ، چالش تجدید نظر در مفهوم فعلی زنجیره تأمین در بخش ها و فرآیندهای مختلف است که می توانند در داخل کشور (به عنوان مثال ، ادغام عمودی فرآیندها) و خارجی (به عنوان مثال ، ادغام افقی فرآیندها ، با همکاری با همکاری با همکاری در داخل (به عنوان مثال ، ادغام عمودی فرآیندها) و در خارج (به عنوان مثال ، ادغام افقی فرآیندها ، با همکاری در داخل کشور (به عنوان مثال ، ادغام عمودی فرآیندها) مدیریت شوند. شرکای خارجی در کل زنجیره تأمین ، مانند کشاورزان ، عمده فروشان و خرده فروشان). علاوه بر این ، چالش های خاص پیش روی کشاورزی در طول زنجیره تأمین کشاورزی به دنبال دستورالعمل های صنعت 4. 0 مورد بررسی قرار خواهد گرفت. رویکردهای صنعت 4. 0 می تواند بهبود یافته و مربوط به بخش کشاورزی باشد. با این حال ، صنعت از آنجا که امروزه متخصصان در مورد صنعت 5. 0 صحبت می کنند ، سریعتر از کشاورزی در حال توسعه است. از طرف دیگر ، انقلاب 4. 0 در کشاورزی هنوز به چند شرکت پیشگام محدود می شود. به همین دلیل ، این بررسی به چگونگی تأثیر توسعه فناوری بر این دو بخش اقتصادی (متفاوت) پیش بینی پیشرفت های آینده خود و ارائه برخی از پیشنهادات بالقوه می پردازد.

کار حاضر با توضیح چگونگی تکامل بخش صنعت با گذشت زمان آغاز می شود و از اولین انقلاب صنعتی به امروزه منتقل می شود. با این وجود ، این کار با هدف مقایسه انقلاب صنعتی با بخش اصلی ، با مشاهده اینکه آیا کشاورزی توانسته است از زمان خودداری کند. به این معنا ، مجازی سازی یک زنجیره تأمین مواد غذایی کشاورزی به درک چگونگی ساخت فرآیندهای فعلی کشاورزی با فن آوری های جدید کمک می کند. علاوه بر این ، انقلاب از 4. 0 تا 5. 0 در صنعت و کشاورزی با تمرکز بر پیشرفت کشاورزی 4. 0 در سالهای اخیر مورد بررسی قرار می گیرد.

2. انقلاب صنعتی

فناوری دیجیتال مزایای ابتکاری را برای تجارت اقتصادی ارائه می دهد [19]. در صنعت ، اولین انقلاب در حدود سال 1780 با معرفی گیاهان تولید مکانیکی که از آب مایع یا بخار استفاده می شوند ، آغاز شد (شکل 1). دومین انقلاب صنعتی 30 سال بعد متولد شد که اولین خط مونتاژ مکانیکی که از برق ساخته شده بود ساخته شد: دوران تولید انبوه آغاز شده است. سومین انقلاب صنعتی در اواخر دهه 1960 آغاز شد که اولین کنترل کننده منطق قابل برنامه ریزی (PLC) ساخته شد. از آن لحظه به بعد ، امکان خودکار سازی تولید با استفاده از الکترونیک و فناوری اطلاعات (IT) وجود داشت [28].

چهارمین انقلاب صنعتی در سال 2011 در آلمان با یک پروژه دولتی آلمان برای ارتقاء رایانه سازی عمیق و نوآوری مفهومی تولید آغاز شد [29]. در این چند سال ، شرکت های آلمانی (و نه تنها) تئوری (متولد جنگ جهانی دوم) را به برنامه های موفق تبدیل کرده اند [30]. چهارمین انقلاب صنعتی امروز است و از سایبرنتیک استفاده می کند [31،32،33،34]. از بین بردن جدایی بین دنیای فیزیکی و مجازی ، الگوی اساسی صنعت 4. 0 است [19]. صنعت مفهوم 4. 0 اصطلاحی "جمعی" است که فناوری ها و مفاهیم معمولی "زنجیره ارزش" را گرد هم می آورد [35]. صنعت 4. 0 ماشین ها ، کار و سیستم ها را به طور کلی از طریق شبکه های هوشمند (به عنوان اینترنت اشیاء) متصل می کند [36،37] ، که در کل زنجیره ارزش ایجاد شده است ، که می تواند خود را به صورت خودمختار و یکدیگر کنترل کند [38،39].

بر اساس این محل ، ساختار شیء مجازی با مفهوم اینترنت اشیاء (IoT) مرتبط است. در صنعت ، همچنین در کشاورزی ، IoT مفاهیم "اینترنت" و "چیز" را ترکیب می کند ، که می توان از طریق برخی از ویژگی های کلیدی IoT ، یعنی: اتصال ، خدمات مرتبط با شی ، ناهمگونی (به دلیل دستگاه های متنوع توضیح داد. در IoT) ، تغییرات پویا (از آنجا که وضعیت دستگاه می تواند با پویایی تغییر کند) و مقیاس پذیری بالا (جدول 1).

بنابراین IoT می تواند از لحاظ معنایی به عنوان یک شبکه جهانی (شبکه جهانی) اشیاء منحصر به فرد قابل پرداخت از طریق پروتکل های ارتباطی استاندارد به هم پیوسته باشد (شکل 2). در نتیجه ، اینترنت به عنوان یک زیرساخت های ذخیره سازی و ارتباطی عمل می کند که حاوی یک نمایش مجازی از چیزهایی است که اطلاعات مربوطه را با اشیاء فیزیکی متصل می کند. اشیاء مجازی به عنوان مراکز اطلاعاتی شیء اصلی عمل می کنند ، و به طور مداوم داده ها را از طیف گسترده ای از منابع به روز می کنند. از اشیاء مجازی می توان برای هماهنگی و کنترل فرآیندهای تجاری از راه دور از طریق اینترنت استفاده کرد.

امنیت سایبری ، محاسبات ابری ، داده های بزرگ ، فناوری منبع باز و دوقلوهای دیجیتال برخی از جدیدترین مفاهیمی هستند که توسط 4. 0 انقلاب معرفی شده اند [2،31،35،40،41]. با برجسته کردن کاربرد صنعت 4. 0 ، چندین دولت برخی از ابتکارات پیشرفته در سراسر جهان را پیشنهاد کردند ، به عنوان مثال ، Nouvelle France Industrielle در فرانسه [42] ، ابتکار عمل در چین 2025 [43] و ائتلاف رهبری تولید هوشمند در ایالات متحده [44، 45]

3. مفهوم کشاورزی 4. 0

بر اساس مفاهیمی مانند اینترنت اشیاء ، صنعت 4. 0 در بخش اصلی کشاورزی 4. 0 (یا کشاورزی 4. 0) تعریف شده است و روش های آن در برخی از مناطق روستایی مورد بررسی قرار گرفته است [19،28،46،47]. به همین ترتیب ، انقلابهای کشاورزی را می توان فرض کرد ، که در سالهای اخیر با نوآوری های موجود در بخش صنعت دست به دست هم داده اند. انقلاب فناوری کشاورزی با کشاورزی 1. 0 با قدرت حیوانات آغاز شد. سپس موتور احتراق ، کشاورزی 2. 0 را تعریف کرد و در سالهای اخیر با سیستم های راهنمایی و کشاورزی دقیق به کشاورزی 3. 0 منتقل شد و از زمانی که سیگنال های نظامی نظامی برای استفاده عمومی در دسترس بودند ، شروع می شود [23]. امروزه فعالیت های مزرعه کشاورزی 4. 0 به ابر متصل می شوند. اگرچه ، به دنبال ماشین آلات کشاورزی اروپا در سال 2017 ، قدم بعدی با کشاورزی 5. 0 شامل شرکت های دیجیتالی یکپارچه است که فرآیندهای تولید آنها را با استفاده از روباتیک و برخی از اشکال هوش مصنوعی تکیه می کند.

تکامل کشاورزی 4. 0 به موازات تحولات قابل مقایسه در بخش صنعتی (صنعت 4. 0) بر اساس ایده ای برای تولید آینده اتفاق می افتد. Agriculture 4. 0، مانند Industry 4. 0، مخفف تعامل داخلی و خارجی ترکیبی عملیات کشاورزی است که اطلاعات دیجیتالی را در تمام بخش ها و فرآیندهای مزرعه ارائه می دهد. حتی در کشاورزی، مانند بخش صنعتی، انقلاب 4. 0 یک فرصت عالی برای در نظر گرفتن تنوع و عدم قطعیت هایی است که زنجیره تولید محصولات کشاورزی و مواد غذایی را در بر می گیرد [48،49،50،51]. به دلیل ترکیب و ادغام فناوری‌ها و دستگاه‌های تولید، سیستم‌های اطلاعات و ارتباطات، داده‌ها و خدمات در زیرساخت‌های شبکه، کارخانه‌ها هوشمندتر، کارآمدتر، ایمن‌تر و از نظر زیست‌محیطی پایدارتر می‌شوند [27،28]. یک مزرعه هوشمند باید بتواند به طور مستقل و در زمان واقعی با این تغییرات سازگار شود تا بتواند در بازار رقابتی باقی بماند [26،52]. یکی از نیازهای اولیه که باید برآورده شود، ارتباط دائمی بین بازار و تولید و درون خود کسب و کار است [24]. روش مورد استفاده برای اتصال موثر همه بازیگران این ارتباط مستمر و غنی از داده [53]، مجازی سازی است (شکل 3).

در میان مزایا، این انقلاب روستایی اخیر اجازه می‌دهد (1) سیستم‌های کارآمدتری را تحقق بخشد که در شرایط ایمنی بیشتر هم برای محیط زیست و هم برای اپراتورها عمل می‌کنند، و (2) کاهش هزینه‌های عملیاتی فرآیندها، به عنوان مثال، امکان تحققفرآیندهای پیچیده تر با هزینه های برابر [23،54،55،56،57،58].

مجازی سازی زنجیره تامین کشاورزی و غذایی

اصطلاح مجازی با اصطلاحات واقعی و فیزیکی مخالف است. مجازی‌سازی امکان لغو برخی از محدودیت‌های مهم واقعیت فیزیکی را فراهم می‌کند: (1) مکان، زیرا نمایش مجازی برای مشاهده، پردازش، کنترل و عمل بر اساس آن نیازی به حضور در محل ندارد. و (ii) زمان، از آنجایی که نمایش اشیاء واقعی در یک دنیای مجازی نه تنها به تاریخی‌سازی داده‌ها، بلکه بالاتر از همه، شبیه‌سازی تحولات احتمالی در آینده و تصور پاسخ‌هایی به محرک‌های بیرونی شدید برای انجام تست‌های حساسیت (مثلاً). برای بررسی اثرات توقف ناگهانی و حتی موقتی ماشین، کمبود مواد خام ناشی از رویدادهای نامطلوب اقلیمی محلی و غیره [59] (شکل 4).

واقعیت مجازی با به کارگیری مفاهیم یکسان در واقعیت های مختلف، امکان ایجاد محیط های مجازی را با یک تیم مجازی (به عنوان یک محل کار مجازی که در آن بازیگران فرآیند تولید با یکدیگر همکاری می کنند) و یک واقعیت مجازی را فراهم می کند. هدف آن ایجاد یک محیط مجازی است که باید توسط انسان ها به عنوان واقعی از طریق رابط هایی که امکان شبیه سازی تجربیات بصری، شنیداری و لمسی را فراهم می کند، درک شود. در این معنا، سازمان مجازی به عنوان ساختارهای سازمانی پویا ظاهر می شود که به طور موقت منابع سازمان های مختلف را برای پاسخگویی بهتر به فرصت های تجاری گرد هم می آورد. در حالی که اشیاء مجازی موجودات فیزیکی را تعریف می کنند، به عنوان مثال، محصولات و منابع، که با یک همتای مجازی غنی، قابل دسترسی در سطح جهانی همراه هستند، که تمام اطلاعات مرتبط فعلی و تاریخی را در مورد ویژگی های خود شی، منشاء آن، حسی به هم متصل می کند. زمینه و غیره

عناصر تشکیل دهنده محصولاتی (ورودی ها، مانند آفت کش ها و کودها، محصولات کشاورزی بالغ، برداشت، محموله ها و سفارشات، بسته بندی، هر گونه مواد تشکیل دهنده برای پردازش) هستند که بین دگرگونی ها و بازیگران (به عنوان مثال، تولیدکنندگان کشاورزی، پردازشگرهای محصول، تاجران) جریان دارند (شکل5). در اینترنت اشیا (IoT) انواع دستگاه‌ها - اشیاء هوشمند - از طریق زیرساخت‌های شبکه محلی و جهانی، اغلب بی‌سیم، به یکدیگر متصل شده و با یکدیگر تعامل دارند [60،61،62،63]. بنابراین، کشاورزی دقیق، جدیدترین رشته این توسعه به عنوان یک محرک مهم برای داده های بزرگ است [23،26،64،65]. به دلیل دسترسی به اطلاعات روشن و توانایی های تصمیم گیری که قبلا امکان پذیر نبود، می توان تغییرات اساسی در مدیریت مزرعه را انتظار داشت [66]. در نتیجه، مزارع تکامل یافته اند و هر فعالیت روستایی داده ها را از طریق فناوری انتقال بی سیم منتقل می کند [23،26،64،65].

تجهیزات فنی مزارع امروزه به سطحی قابل مقایسه با صنایع رسیده است. استفاده در حال توسعه از داده ها یک انقلاب کشاورزی دیجیتال را در کشاورزی اعلام می کند که توسط چندین نوآوری هدایت می شود [48،67]. پیشرفت‌ها در رباتیک امکان اتوماسیون بیشتر را فراهم کرده است [26،68] و کاهش هزینه فن‌آوری حسگر به کشاورزان این امکان را می‌دهد تا عواملی مانند ویژگی‌های خاک و حرکت حیوانات را تقریباً در زمان واقعی نظارت کنند [68]. قدرت محاسباتی قابل دسترس و مقرون به صرفه در این شرایط، ابزارهای پشتیبانی تصمیم گیری جدیدی (به عنوان مثال، داشبوردهای داخل تراکتور و برنامه های کاربردی تلفن همراه) برای عملکرد مدیریت بهتر ایجاد کرده است [69،70،71]. پلتفرم‌های تحلیلی Big Data در حال ظهور، به عنوان مثال، محاسبات ابری و الگوریتم‌های یادگیری ماشین، هوش مصنوعی را هدایت می‌کنند [26،71،72،73،74] و از رشد مرتبط در حجم، سرعت، تنوع و صحت داده‌های تولید شده در کشاورزی حمایت کرده‌اند.[26،75،76]. متعاقباً، داده‌های کشاورزی به سرعت یک محرک اصلی را نه تنها در تولید و زنجیره غذایی، بلکه در مدیریت زیست محیطی فراهم می‌کنند [67،75]. فناوری‌های Agriculture 4. 0 به سیستم‌های تولیدی اشاره دارد که از روباتیک، حسگرها و تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ استفاده می‌کنند و به کشاورزان اجازه می‌دهند مزارع خود را در مقیاس‌های مکانی و زمانی دقیق مدیریت کنند [26]. اگرچه فناوری‌های کشاورزی دقیق حدود یک دهه است که مورد استفاده قرار می‌گیرند و معمولاً به شکل نظارت بر عملکرد در سیستم‌های زراعی و شیردوش‌های روباتیک برای لبنیات به کار می‌روند، اما از زمانی که هزینه سنسورها و روباتیک کاهش یافته است، مرحله نوآوری افزایش یافته است [67].

با این وجود ، تحرک بالای تأسیسات تولید برنامه ریزی و کنترل را دشوارتر می کند زیرا شرایط اطراف همیشه مشخص نیست و ارتباطات اغلب به دلیل در دسترس بودن و پهنای باند اتصالات بی سیم متناقض است. فناوری های بی سیم از نظر مصرف برق و دامنه ارتباطی در کشاورزی راحت ترین راه حل هستند [23،26،64،65،76،77]. به ویژه ، باریک-عطر (NB-IOT) یک سیستم IoT جدید است که از ویژگی های موجود در تکامل بلند مدت (LTE) موجود ساخته شده است [78]. NB-IOT ارتباط و ارتباط بین اشیاء عادی را از طریق بسیاری از برنامه های کاربردی در بسیاری از حوزه ها ، مانند برنامه های متمرکز بر صنعت (به عنوان مثال ، مدیریت زنجیره تأمین ، حمل و نقل و لجستیک) و برنامه های متمرکز بر محیط زیست ، مانند فعالیت های کشاورزی امکان پذیر می کند [79]. اهداف طراحی NB-IOT مساحت پوشش بالا ، عمر طولانی مدت باتری (حدود 10 سال) ، اندازه شبکه بالا (52،000 دستگاه/کانال/سلول) و دستگاه های کم هزینه را پوشش می دهد [80]. در آینده ، فن آوری های NB-IOT به دلیل کم مصرف انرژی در کاربردهای کشاورزی انجام می شود و در صورت ارتباط با اطلاعات کشاورزی در مسافت های طولانی مورد استفاده قرار می گیرد [79].

یکی دیگر از تمایزان اصلی در بین زنجیره های تأمین کشاورزی و صنعتی میزان تقسیم کار (اثرات عقلانی سازی در تولید صنعتی در مقابل بخش کوچک نیروی کار/نیروی کار در یک محیط خانوادگی در کشاورزی) است. علاوه بر این ، کارمندان بخش صنعت در سطح مهارت خود بسیار تخصص دارند ، در حالی که کشاورزان مسئولیت های متنوعی را انجام می دهند.

4. انقلاب از 4. 0 تا 5. 0: صنعت در مقابل کشاورزی

از طریق بررسی ادبیات ، صنعت 4. 0 و کشاورزی 4. 0 اخیراً در ادبیات ظاهر شد (شکل 6). ادبیات گسترده ، از جمله مقاله مجموعه مقالات ، مقالات ، مطالب سرمقاله ، فصل کتاب ، بررسی ، کتاب) از یک بانک اطلاعاتی علمی (وب علوم) مربوط به اشتراک دانش ، انتقال و جریان انجام شد. با این حال ، بین این دو اصطلاح شکاف وجود دارد. صنعت 4. 0 از سال 2014 به شدت ذکر شده است ، در حالی که کشاورزی 4. 0 فقط اخیراً نقل شده است. بیشترین پیشنهادات مورد بررسی از زمینه تولید به عنوان مثال ، جزئیات روشهای تولید جدید [80،81،82،83] ، ترکیبی از بنگاه ها ، تأمین کنندگان و مشتریان [34،84،85] ، فرآیندهای تدارکات [86] ،تولید ناب [87،88] ، کارگران واجد شرایط [89] و شیوه های جدید مدیریتی [90]. در میان این مشارکت ها ، صنعت 4. 0 همچنین به SME ها اشاره دارد [91] از آنجا که صنعت 4. 0 به دلیل کاهش اندازه ، چالش بیشتری را مشخص می کند و SME ها نیز در یک خوشه متفاوت مطالعات شناخته می شوند [92] ، در حالی که مقالات اخیر در مورد کشاورزی 4. 0 با تحول دیجیتال روبرو هستندو توجه محیطی [47،50].

کمتر از یک دهه از زمان شروع ادبیات در مورد صنعت 4. 0 گذشته است ، که در حال حاضر به سمت انقلاب بعدی حرکت می کند: صنعت 5. 0 [93،94،95]. در حالی که انقلاب فعلی بر تبدیل کارخانه ها به ساختارهای هوشمند IoT که از پردازش شناختی و اتصال از طریق سرورهای ابری استفاده می کنند ، تأکید می کند ، صنعت 5. 0 بر بازگشت دست و ذهن انسان به محیط صنعتی متمرکز است [93،96]واد

تبدیل صنعت مدرن به یک زنجیره هوشمند ، سنگ اصلی صنعت هزاره جدید است. مهم نیست که چقدر سریع یا به آرامی برخی از شرکت ها مدل های 4. 0 یا 5. 0 صنعت را پیاده سازی می کنند ، بدون شک اصول اساسی دنیای تولید آینده [95] شرکت هایی را که به درستی این اصول جدید را پیاده سازی می کنند ، با قابلیت های ارائه شده توسط دستگاه های IoT تجربه می کنند.، سیستم های رایانه ای و محاسبات شناختی [97،98].

ظرف چند سال، کارگران کارخانه و روبات‌ها ممکن است در طراحی و به اشتراک گذاشتن حجم کار در فرآیندهای مختلف تولید با هم کار کنند [99, 100, 101]. در حالی که روبات‌ها برای تولید محصولات استاندارد در فرآیندهای استاندارد در حجم بالایی از تولید عالی هستند، سفارشی‌سازی هر محصول منفرد می‌تواند چالشی باشد که در آن روبات‌ها باید هدایت شوند [102]. بنابراین، حفظ تماس انسانی در فرآیندهای تولید ضروری است. در فرآیندهای تولید، اتوماسیون تنها زمانی می‌تواند به‌طور کامل مورد بهره‌برداری قرار گیرد که جرقه‌ای از خلاقیت انسانی وجود داشته باشد که بر فرآیندها تأثیر بگذارد: روبات‌های مشارکتی یا «کوبات‌ها» که با مردم کار می‌کنند [103, 104, 105].

پیشرفت‌های عمده‌ای که از Industry 5. 0 انتظار می‌رود، مربوط به تعامل بین ماشین‌آلات، Iot و مردم است که انتظار می‌رود تولید را به سطوح جدیدی از سرعت و دقت برساند [103]. با بهبود هوش مصنوعی، تعامل بین رایانه‌ها، روبات‌ها و کارگران در نهایت قابل توجه‌تر می‌شود [102, 103]. همانطور که نوآوری های تکنولوژی سریعتر و سریعتر می شوند، انقلاب ها می توانند در 10 سال آینده به سرعت یکی دیگر را دنبال کنند. در حالی که سه انقلاب صنعتی اول ده‌ها به طول انجامید، انقلاب‌های امروزی فقط تا زمانی که اجرای صنعتی کامل شود دوام می‌آورند [106].

انقلاب صنعتی چهارم به شرکت ها اجازه می دهد تا بهره وری و سرعت را برای پاسخگویی به بازار ترکیب کنند و سیستم را مولدتر و رقابتی تر کنند. بدیهی است کسانی که در این راه گام نمی‌برند، خطر حذف از رقابت جهانی را دارند.

کشاورزی 4. 0 پیشرفت

اولین پروژه 4. 0 ("Fabbrica 4. 0") در ایتالیا توسط Confindustria (بزرگترین انجمن ملی صنایع) در سال 2014 راه اندازی شد. هدف ترویج اطلاعات بهتر در مورد امکاناتی بود که دیجیتالی شدن می تواند به صنایع فعلی ارائه دهد. علاوه بر این، وزیر توسعه اقتصادی در مقاله اخیر در مورد وضعیت ایتالیا در زمینه دیجیتالی شدن صنعتی، "صنعت 4. 0" را به عنوان یک حوزه سرمایه گذاری استراتژیک بیان کرده است.

یک انقلاب 5. 0 نشان دهنده آینده نزدیک در بخش صنعت است [94،103]. صنعت کشاورزی از صنعت 4. 0 (و 5. 0) چقدر فاصله دارد؟سرمایه گذاری دیجیتال در بخش کشاورزی در ایتالیا هنوز محدود است. در این زمینه ، رصدخانه هوشمند Agrifood می خواهد با هدف درک نوآوری های دیجیتالی (به عنوان مثال ، در مورد فرآیند ، زیرساخت ها ، برنامه ها) که در حال تغییر زنجیره کشاورزی و کشاورزی هستند ، و مهارت های اصلی مورد نیاز را متحد می کنند ، به نقطه مرجع در ایتالیا تبدیل شود و مهارت های اصلی مورد نیاز را متحد می کند.(به عنوان مثال ، مدیریت اقتصادی). هدف آن انتقال نتایج تحقیق به تصمیم گیرندگان ، ارائه (i) فرصت هایی برای ملاقات و بحث در بین ذینفعان برای ارتقاء گفتگو و نوآوری ارزش و (ب) فرهنگ ، گسترش اطلاعات و دانش در مورد نوآوری دیجیتال در زنجیره تأمین است. طبق یافته های پلی تکنیک میلان با رصدخانه هوشمند Agrifood و آزمایشگاه ظهور دانشگاه برسیا ، رشد جزئی وجود دارد زیرا چندین شرکت کوچک و متوسط ایتالیایی در حال تطبیق فناوری های 4. 0 هستند. این بنگاهها توسط محرک نوآورانه حدود 500 استارت آپ بین المللی Smart Agrifood ، متولد سال 2011 و 60 مورد از آنها ایتالیایی پشتیبانی می شوند.

تلفیق کشاورزی دقیق و اینترنت کشاورزی منجر به کشاورزی 4. 0 (یا کشاورزی دیجیتال) می شود که فناوری های مختلفی را با هدف بهبود عملکرد و پایداری محصولات زراعی ، افزایش شرایط کار و کیفیت تولید و پردازش به هم پیوسته است. علاوه بر این ، توسعه کشاورزی 4. 0 نه تنها برای مزارع بلکه برای توسعه پایدار نیز خوب است [27]. در حقیقت ، تجزیه و تحلیل متقابل عوامل محیطی ، آب و هوایی و فرهنگی امکان ایجاد نیازهای آبیاری و مغذی محصولات زراعی ، جلوگیری از آسیب شناسی و شناسایی علفهای هرز را قبل از تکثیر فراهم می کند. در نتیجه ، می توان به روشی هدفمند ، صرفه جویی در منابع و منابع زمانی و انجام مداخلات مؤثرتر ، که تأثیر مثبتی بر کیفیت محصول نهایی دارد ، مداخله کرد.

بنابراین، سود هم کیفی و هم کمی است. مزارع از یک سو با افزایش تولید 20 درصدی به صرفه جویی 30 درصدی در نهاده های تولید دست می یابند و از سوی دیگر محصولاتی با کیفیت بالاتر و بدون باقیمانده مواد شیمیایی به دست می آورند. به لطف این فناوری‌ها، در واقع می‌توان مناسب‌ترین زمان برداشت را تعیین کرد و در صورت لزوم در چند مرحله مدیریت کرد تا محصول در مناسب‌ترین زمان بسته به کاربری که در طول محصول انجام می‌شود گرفته شود. زنجیره تامین. دقیقاً با بهره‌برداری از این داده‌ها در طول زنجیره تأمین است که بیشترین ارزش کشاورزی 4. 0 به دست می‌آید. ردیابی و تایید محصولات از حوزه تا صنایع تبدیلی، راه اندازی زنجیره های تامین کوتاه، به دست آوردن محصولات با بالاترین کیفیت و ایجاد کارایی نه تنها در فرآیندهای تولید، بلکه در فرآیندهای مبادله کالا و اطلاعات قابل تصور است. در میان بازیگران مختلف در زنجیره ارزش.

کشاورزی 5. 0 حضور سیستم های خودمختار در محیط های روستایی را پیش بینی می کند. با توجه به توسعه فناوری بیشتر، پیشرفت‌ها در فناوری رانندگی خودران برای خودروها، از جمله قابلیت‌های تشخیص اشیا از طریق سیستم‌های چند دوربینی، و فناوری رادار و لیدار، هزینه توسعه ماشین‌های کشاورزی خودران را کاهش داده است [107, 108, 109]. برای برخی از کشاورزان، تجهیزات خودران در حال حاضر یک واقعیت است و به ماشین آلات کشاورزی بزرگ محدود نمی شود. ماشین‌های شیردوشی رباتیک به طور گسترده استفاده می‌شوند [102, 110, 111, 112]. بسیاری از عملیات مزرعه ای را می توان خودکار کرد، اما برداشت محصولات باغی و میوه ها در برخی مناطق جغرافیایی، حتی در کشورهای پیشرفته، تا حد زیادی به کار دستی بستگی دارد [113]. همچنین علاقه‌ای به تراکتورها و روبات‌های کوچک‌تر وجود دارد که به صورت گروهی در یک حرکت ازدحام مانند کار می‌کنند. توسعه یک سیستم یکپارچه با قابلیت های خودآموز برای دستیابی به درجه بالایی از خودمختاری در عملکردهای خود مانند تشخیص خودکار مسیر و ردیابی مرزهای عملیاتی، رانندگی مستقل در ایمنی و رباتیک ازدحام [114]. همکاری بین چندین مریخ نورد زمینی و پهپادهای کوچک هوایی با نقش های تخصصی و سایر وسایل نقلیه کشاورزی که در حالی که در ارتباط دائمی هستند با یکدیگر «گفتگو» و همکاری می کنند [102].

تعامل بیشتر با محیط نه تنها از طریق حس بینایی، بلکه از طریق حس لامسه نیز انجام می شود، که سنگ اصلی برای اطمینان از سازگاری بالای دستگاه با تغییرات محیطی است. برای مثال، استفاده از حسگرهای نیرو، به آخرین نسل روبات‌ها اجازه می‌دهد تا اجسام شکننده یا اجسام با شکل متغیر را دستکاری کنند. اپراتور دستی از یک هادی ساده کارخانه به یک انتقال دهنده تجربه و دانش تبدیل می شود. استفاده از واقعیت مجازی برای اینکه بتوانیم به طور کامل در ماشین شبیه سازی شده غوطه ور شویم، در مراحل طراحی و برنامه نویسی، راه اندازی و استفاده بسیار مهم است.

با ترکیب همکاری، دید مصنوعی، لمس، حساسیت و افزودن حتی حداقل مهارت های تصمیم گیری، نتایج شگفت انگیزی را می توان به دنبال گرایش به سمت خودمختاری بیشتر به دست آورد [114]. برای مثال، آخرین نسل‌های سیستم‌های بینایی، نه تنها دارای قابلیت‌های ردیابی شی در زمان واقعی هستند، بلکه قبلاً قابلیت‌های طبقه‌بندی و مفهوم‌سازی را به دست آورده‌اند، بنابراین می‌توانند خودآموخته‌ها و اشیاء را بیاموزند و با قرار دادن آنها، آنها را بر اساس جزئیات متمایز کنند. در دسته بندی های مختلف

5. بحث و پیامدهای آینده

انقلاب صنعتی چهارم به شرکت ها اجازه می دهد تا بهره وری و سرعت را برای پاسخگویی به بازار ترکیب کنند و سیستم خود را مولدتر و رقابتی تر کنند. با این حال، کسانی که این مسیر را طی نمی کنند، خطر حذف از یک رقابت جهانی را دارند.

به لطف کشاورزی 4. 0، بسیاری از فناوری ها امکان انجام مزارع هوشمند را فراهم می کنند. با این حال، پذیرش آنها توسط کشاورزان منفرد به چندین عامل اضافی مانند قابلیت استفاده و شناسایی بهترین شیوه ها بستگی دارد. هر دو رویکرد کشاورزی و کشاورز محور مورد نیاز است. تنها از این طریق است که مفهوم کشاورزی هوشمند برای آینده پایدار خواهد بود. اهمیت تغییر در طرز فکر کشاورزان برای فعال کردن یک سیستم تولید موثر و پایدار که در بلندمدت دوام خواهد آورد، بسیار مهم است [24،27]. در عوض، این مفاهیم اساس یک صنعت رقابتی هستند.

تلاش های تحقیقاتی قابل توجهی برای توسعه مدل ها در بخش کشاورزی انجام شده است. با این حال ، استفاده از مدل های نوآورانه در مزارع انفرادی محدود است ، با وجود مزایای بسیاری که کشاورزی هوشمند می تواند به ارمغان بیاورد. نحوه دستیابی به این موارد در ابعاد بهره وری ، سودآوری و پایداری ناشناخته است [24]. یک محیط عملیاتی ساختاری و قانونگذاری کافی از طریق فناوری های جدید ، آموزش و صلاحیت برای کشاورزی 4. 0 [19] و یک کشاورزی احتمالی 5. 0 تعیین کننده است. سیاست گذاران باید خواستار پیشنهادهایی برای ارتقاء بیشتر مبتنی بر این فن آوری ها و حتی حمایت از SME ها برای سرمایه گذاری در این فناوری ها (i) برای ادامه انقلاب فناوری آینده و (ii) رقابت و رقابت باشندخط مقدم سایر واقعیت های اقتصادی [6]. علاوه بر این ، یک فرایند آموزش باید برنامه ریزی شود تا منجر به راه حل های مؤثر برای مزارع شود و به نیازها و تعامل زمینه های عملیاتی کشاورزان پاسخ دهد. امکان استفاده از داده ها در زنجیره تأمین کشاورزی می تواند رشد تولیدی فرآیندهای کشاورزی موجود را به سمت کشاورزی نوآورانه امکان پذیر کند.

با برجسته کردن استراتژی های صنعت 4. 0 یا کشاورزی 4. 0 ، برای مدیران SME ضروری است که درک کنند که چگونه نزدیک شدن به نوآوری و کدام مزایا را می توان بدست آورد [43]. به خصوص موقعیت یابی به عنوان کاربر و/یا ارائه دهنده به شدت بر مدل های تجاری SME تأثیر می گذارد. چندین محدودیت مربوط به روش و یافته ها ، به ویژه با توجه به کشاورزی 4. 0. انقلاب 4. 0 پیشینه جدیدی را برای مطالعه انتشار مرزهای اقتصادی ارائه می دهد ، و به محققان آینده اجازه می دهد تا عواقب قابل تعمیم را در مورد چگونگی انتقال یا گسترش مدل های تجاری خود از تولید به فناوری اطلاعات و ارتباطات (فناوری اطلاعات و ارتباطات) ارائه دهند و برعکس [91].

فرایندهای مورد نظر توسط صنعت نیز بر روند تولید مواد غذایی در کشاورزی تأثیر می گذارد. صنعتی شدن اخیر فرآیند تولید کشاورزی منجر به نگرانی های اساسی در محیط زیست ، به عنوان مثال ، تخریب خاک ، فرسایش ، تراکم و آلودگی شده است [115،116]. این امر به از دست دادن کیفیت خاک و خدمات اکوسیستمیک تبدیل می شود که خاک با گذشت زمان ما را تضمین کرده است [117،118،119،120]. برخی از شواهد در مورد این وضعیت چشمگیر خاک در نقاط مختلف جهان یافت می شود و برخی از راه حل های بالقوه را ارائه می دهد [116،118،119،120،121،122]. درک چگونگی مدیریت تکنیک های صنعتی کشاورزی منجر به تخریب خاک شده است که باید به روز شود. به این معنا ، انقلاب 4. 0 باید نه تنها نوآوری تکنولوژیکی بلکه مسائل زیست محیطی را شامل شود [121،122]. به این معنا ، اهداف سازمان ملل متحد شامل بخش های اقتصادی به عنوان بازیگران مسئول و مفید برای توسعه پایدار است [123]. بنابراین ، منابع طبیعی ، به عنوان مثال ، خاک ، در بخش اصلی باید مطابق با معیارهای پایداری رفتار شود تا به سمت پیشرفت فزاینده فناوری پیشرفته پیش برود [124،125،126،127].

6. نتیجه گیری

بحث اخیر در مورد نوآوری نشان می دهد که بخش های اقتصادی بین آنها متفاوت است. این بررسی اجازه می دهد تا وضعیت فعلی هنر ، مقایسه کشاورزی و صنعت را بررسی و تأمل کند. در حالی که امروز صنعت 4. 0 بسیار پیشرفته است ، هم از نظر علمی و هم از نظر عملی و هم از نگرش عملی ، از آنجا که بسیاری از بنگاه ها از آن استفاده می کنند ، کشاورزی 4. 0 هنوز محدود است و در تئوری قرار می گیرد. علاوه بر این ، آینده صنعت در حال پیشرفت به سمت یک صنعت 5. 0 است ، در حالی که بخش اصلی هنوز ناکافی است. انقلاب 4. 0 در کشاورزی هنوز محدود به شرکت های پیشگام نادر است. به همین دلیل ، این کار به سیاست گذاران و تصمیم گیرندگان برای سرمایه گذاری در پیشرفت فن آوری و ارائه به کلیه بخش های اقتصادی (به عنوان مثال ، صنعت و کشاورزی) راه های مختلفی برای ارتقاء توسعه نوآورانه و حتی پایدار به دنبال اهداف پایدار ملل متحد پیشنهاد می کند [123]. در چنین زمینه ای ، صنعت یا کشاورزی 4. 0 می تواند مزایای بی شماری را برای شرکتهای بزرگ ارائه دهد ، در حالی که شرکت های کوچک و متوسط اغلب با مشکلات روبرو هستند. برای این کار ، سیاست گذاران باید سیاست ها یا خواستار پیشنهادات ، حمایت از بزرگ شدن فناوری و پیشرفته SME ها [13،14،15،16،17،91] ارائه دهند و آنها را در بازار رقابتی تر کنند.

کمک های نویسنده

I. Z. و A. C مقاله را نوشت ؛M. C. ، M. G. S. ، و G. E. نظارت بر کار ؛و I. Z. و G. E. مقاله را مرور کرد.