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#Neues aus der Industrie
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Innovationen für den Abbau der landwirtschaftlichen Arbeitskräfte
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Ein abnehmendes Angebot an landwirtschaftlichen Arbeitskräften übt Druck auf die Landwirtschaft aus, neue Technologien für schwer zu mechanisierende Aufgaben einzusetzen.
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Die Wettbewerbsfähigkeit der US-Landwirtschaft sowie das Wohlergehen der Landarbeiter und der Gemeinden, in denen sie leben, hängt davon ab, wie wir als Gesellschaft uns an eine neue Ära der landwirtschaftlichen Arbeitskräftemangel anpassen.
Technologien, die relativ kostengünstig zu entwickeln und zu übernehmen waren, sind seit vielen Jahren im kommerziellen Einsatz.
Die Verknappung des landwirtschaftlichen Arbeitskräfteangebots schafft heute Anreize, anspruchsvollere - und teurere - arbeitssparende Lösungen zu entwickeln und umzusetzen.
Technologie im Obstbau
Baumfrüchte sind einige der arbeitsintensivsten Kulturen, die heute in den Vereinigten Staaten angebaut werden, und tragfähige Technologien zur Reduzierung des Arbeitskräftebedarfs sind nur für wenige Sorten in Sicht.
Fast alle Früchte und Gemüse aus dem Frischmarkt werden von Hand geerntet, was zu einer hohen Nachfrage nach saisonalen Arbeitskräften führt.
Bestehende Massenernteverfahren wie das Schütteln von Stamm oder Haube führen zu unzulässigen Fruchtschäden und können nicht selektiv zur Ernte von Früchten eingesetzt werden, die nicht gleichmäßig reifen.
Auch die Belastungsarbeiten an Vordächern und Pflanzen, wie das Beschneiden und die Ausdünnung von Blumen und Früchten, sind manuell und arbeitsintensiv.
Diese Aktivitäten erfordern eine fortgeschrittene Wahrnehmung und geschickte Manipulationsfähigkeiten, und sie müssen schnell und kostengünstig zuverlässig durchgeführt werden.
Um diesen Herausforderungen zu begegnen, entwickeln Ingenieure aus Wissenschaft und Industrie "intelligente" Roboterlösungen für einige der arbeitsintensivsten Aufgaben.
Häufig müssen solche Lösungen mit Veränderungen bei den Sorten und/oder den gärtnerischen Praktiken kombiniert werden.
Die Vorlaufkosten für die Einführung der Robotik im Feld werden wahrscheinlich hoch sein, und wenn die Roboter die Früchte beschädigen, wird der Wert des Endprodukts sinken.
Diese Barrieren würden die Einführung in Märkten mit niedrigen Löhnen und einem elastischen Arbeitsangebot verhindern, aber wenn sich das Angebot an landwirtschaftlichen Arbeitskräften weiter verschärft und die Löhne weiter steigen, wird die Robotik ein entscheidender Schritt nach vorn sein, um die Wettbewerbsfähigkeit der US-Landwirte auf einem globalen Markt zu erhalten.
Was ist da draußen los?
Einige Beispiele für intelligente automatisierte Systeme, die in letzter Zeit kommerziell verfügbar geworden sind oder in Sichtweite sind, sind automatisierte Salatverdünner, integrierte Unkrautmanagementsysteme und robotergestützte Apfelerntemaschinen (noch nicht im Handel erhältlich).
Das Verdünnen von Salat ist sehr arbeitsintensiv, und die meisten Salatfelder in Kalifornien wurden früher von Hand verdünnt, typischerweise mit einer Hacke.
Mehrere Unternehmen haben automatisierte Salatverdünner eingeführt, die maschinelles Sehen und ein Sprühsystem zum Entfernen unerwünschter Pflanzen verwenden.
Mosqueda et al. (2017) testeten vier automatisierte Verdünner und berichteten, dass im Durchschnitt 2,03 Personenstunden und 7,31 Personenstunden pro Morgen benötigt wurden, um die Salatparzellen mit bzw. ohne Maschine zu verdünnen.
Die entsprechenden Arbeitskosten wurden auf 43,40 USD und 112,70 USD pro Hektar geschätzt, was auf höhere Löhne der Anlagenbetreiber zurückzuführen ist.
Integrierte Unkrautmanagementsysteme (IWM) sind für Brokkoli und Salat unerlässlich.
Ein zentraler Bestandteil des IWM ist die physische Unkrautbeseitigung. Derzeit wird diese Entfernung mit Standardkultivatoren durchgeführt, die Unkraut zwischen den Reihen entfernen, gefolgt von einer arbeitsintensiven manuellen Unkrautbekämpfung innerhalb der Reihen.
Die Kosten für das Jäten von Hand reichen von 250 bis 450 Dollar pro Hektar.
Vor kurzem wurden robotergestützte Kultivatoren kommerzialisiert, um die intra- row Jäten zu mechanisieren.
Diese verwenden Computervisionen, um Kulturpflanzen von Unkräutern zu unterscheiden und Hochgeschwindigkeitsklingen zu aktivieren, um Unkräuter selektiv zu vernichten.
Lati et al. (2016) bewerteten einen Roboterkultivator und berichteten, dass er 18%-41% mehr Unkraut bei moderaten bis hohen Unkrautdichten entfernte und die Handjagdzeiten um 20%-45% im Vergleich zum Standardkultivator verkürzte.
Andere Starts
Weitere innovative Robotersysteme, die von Start-up-Unternehmen entwickelt werden, befinden sich in der vorkommerziellen Phase.
So wird beispielsweise ein Apfelerntemaschinenroboter entwickelt, der die Früchte mittels Computervision lokalisiert und ein Vakuumgreifer an einem Roboterarm, um sie aufzunehmen.
Die Entwickler haben den Roboter an V-getränkten Bäumen getestet, die innerhalb des Roboterarbeitsplatzes zu einzelnen Früchten verdünnt und auf ca. 25 cm Breite geschnitten wurden.
Sie berichten, dass sie einen Apfel pro Sekunde mit einem Roboterarm pflücken. Da ein typischer Arbeiter auf einer Obstgartenplattform etwa 1 Apfel pro 1,5 Sekunden pflückt, könnte der Roboterarm 1,5 Pflücker ersetzen, und Multifarmmaschinen könnten kleine Teams von Pflückern ersetzen.
Neue Innovationen, neue Fähigkeiten. Nicht nur der Arbeitskräftebedarf wird als Reaktion auf technologische Verbesserungen sinken, sondern auch die in den Betrieben benötigten Fähigkeiten werden sich ändern.
Zu den Landarbeitern werden zunehmend Mechaniker und Ingenieure gehören. Unser Bildungssystem - einschließlich Gymnasien, Volkshochschulen und Universitäten - muss eine Generation von Arbeitnehmern mit den Fähigkeiten zum Umgang mit neuen Pflanzentechnologien ausstatten.
Informationsressourcen, einschließlich Hochgeschwindigkeits-Internet, müssen in die Felder gelangen.
Anstatt gering qualifizierte Landarbeiter zu importieren, könnten die Vereinigten Staaten Agraringenieure aus Mexiko importieren, wo die Universitäten derzeit doppelt so viele Ingenieure pro Kopf produzieren wie die amerikanischen Universitäten.
Höhere Löhne
Neue Technologien machen Landarbeiter produktiver und ermöglichen es den Landwirten, höhere Löhne an eine geringere Zahl von Arbeitskräften zu zahlen.
Steigende Löhne können Landarbeitern und den Gemeinden, in denen sie leben, zugute kommen, aber nur, wenn die Arbeitnehmer über die Fähigkeiten verfügen, die neue Technologien erfordern, und wenn weniger qualifizierte Arbeitnehmer ihre Arbeit von neu mechanisierten Ernten und Aufgaben auf andere verlagern können, die schwieriger zu mechanisieren sind.