農場の自動化を推進するトレンド

農業産業プレッシャーを受けている。 投入物と労働力の劇的なコスト上昇により、農家の収益性が危険にさらされています。 世界中の農家は、肥料や農薬などの投入資材の価格が過去数年間で 80 ～ 250% 上昇したと報告しています。1David Fiocco、Vasanth Ganesan、Maria Garcia de la Serrana Lozano、Hussain Sharifi、「アグテック: ブレイクダウン」農家の養子縁組のジレンマ」、マッキンゼー、2023 年 2 月 7 日。気候変動も利益を圧迫しています。 気候の温暖化により、天候の変動が増大し、急性気象現象が頻繁に発生し、干ばつが長期化し、新たな侵入作物や害虫が発生し、これらすべてが収量を減少させています。 たとえば、アメリカ南西部では、現在進行中の巨大干ばつが非常に深刻で、過去 20 年間、この地域では少なくとも 1,200 年間で最も乾燥した状態となっている。 2 ヘンリー・ファウンテン「西部の干ばつはどれほどひどいのか？ 12 世紀で最悪、研究結果」ニューヨーク・タイムズ、2022年2月14日。

これらの課題を乗り越え、経済的に存続し続けるために、農家は革新的なソリューションを見つける必要があります。 自動化は、農業が気候変動に及ぼす影響を軽減し、生産者がその経済的影響に適応できるよう支援する上で、大きな可能性を示しています。 自律型農業ソリューションは広範囲に存在し、さまざまなレベルのオペレーターのサポートが必要です。 これは、今日広く採用されている半自動技術 (例: ステアリング補助) から完全自動システム (例: 除草ロボット) まで多岐にわたります。 次世代テクノロジーは、センサー、分析、ロボット工学、機器を組み合わせて使用​​することで、農家が現場でより賢明な意思決定を行い、より少ない労力でより多くの成果を上げることを支援します。 さらに、生成 AI の最近の発展により、既存の膨大なデータ セットを使用して意思決定を自動化する将来の機会がもたらされます。 考えられる例としては、農場の収益性と持続可能な実践を最大限にサポートするために、どの投入物 (肥料、作物保護、種子) をいつ、どのくらいの割合で適用するかについて、農家が戦略的計画を立てるのを支援することが含まれます。 自動化テクノロジーは、列作物栽培者と特殊作物栽培者の両方に大きな価値をもたらします。 たとえば、果樹園やブドウ園全体での完全自律型のユースケースは、1 エーカーあたり年間 400 ドル以上の価値をもたらし、自動化に対する農家の投資収益率が 2 倍から 4 倍になります。3Monarch Tractor (接続および自動化機能) と Global からのデータを使用した分析に基づく無人噴霧システム (GUSS) データ。 オートメーションのユースケース (噴霧、収穫、剪定、除草など) にわたるカリフォルニアのブドウ園での収量増加とコスト削減の仮定に基づいた 1 エーカーあたり 400 ドルの EBITDA。 ROI の計算は、EBITDA 上昇の可能性と自動化ソリューションの報告コスト (Monarch の Automate パッケージは月額 699 ドル、GUSS マシンは 298,000 ドル) に基づいています。

自治権はまだ初期段階にあります。 マッキンゼーの 2022 年農家グローバル インサイト調査では、アジア、ヨーロッパ、北米、南米の農家の 5% 未満がこの次世代テクノロジーを使用しているのに対し、21% が農場管理ソフトウェアを使用していることが明らかになりました。4David Fiocco、Vasanth Ganesan、Maria Garcia de la Serrana Lozano、Hussain Sharifi、「アグテック: 農家の養子縁組のジレンマを打破する」、マッキンゼー、2023 年 2 月 7 日。私たちは、養殖の導入を促進する可能性のある 2 つの傾向を観察しました。それは、農業経済に対する圧力と、より持続可能な方向への推進です。農業の実践。 この記事では、これらの傾向と、それらが農機具と農場経営の将来をどのように変えるのかを詳しく見ていきます。

農場の自動化は、ここ数年農家を悩ませてきた 2 つの問題、つまり化学薬品コストの上昇と労働力の問題の解決に役立ちます。

サプライチェーンの混乱と地政学的課題により、広く使用されている肥料（尿素、リン酸二アンモニウム、カリなど）の価格が過去 5 年間で年間 15% 以上上昇しています（図表 1）。 昨年のマッキンゼーの調査では、米国の農家は投入コストを収益性に対する最大のリスクとしてランク付けしており、肥料と農薬の価格が最も上昇しています（図表 2）。5マッキンゼーの米国農家洞察調査、2022 年夏、n = 222.

自動化により、農家が農薬や肥料をより効率的に使用できるようになり、これらのコストの削減に役立ちます。 たとえば、センサーと圃場データ（保存されたものとリアルタイムの両方）によって実現される自動精密散布は、作物間の隙間を感知し、それに応じて化学物質を散布する量とタイミングを調整し、使用する化学薬品の量を減らすことができます。 除草剤散布技術の中には、コンピュータービジョンを使用して雑草を選択的に散布し、作物を回避するものもあります。 米国の大規模なトウモロコシ農場では、これらのソリューションにより除草剤コストが 80% 削減され、1 エーカーあたり 30 ドルの価値が生まれ、回収期間は 2 年になることが証明されています。6バーンスタイン: 「長期的な展望: グリーンバイト – 精密農業がトウモロコシ農場に与える影響化学および機械をカバーします。」 同様に、センサーを搭載した肥料散布ロボットは、植え付けプロセス中に個々の種子に直接散布される肥料の量を制御できます。 これにより、米国のトウモロコシ農場だけでも年間 9,300 万ガロン以上のスターター肥料を節約できます。7「ジョンディア、CES 2023 基調講演中に新しい植栽技術と電動掘削機をデビュー」、ジョンディア、2023 年 1 月 5 日。

労働力は農家にとって永続的な悩みの種でもあります。 農場労働者は負傷のリスクが高く、米国では死亡労働災害の発生率が最も高い。8「2021 年死亡労働災害調査概要」、米国労働統計局、2022 年 12 月 16 日。 化学物質や太陽光への長時間の暴露また、農作業は困難で危険であるという認識をさらに強めます。9「農業作業」、米国労働省、2023 年 3 月 16 日アクセス。たとえば英国では、2,200 万ポンドを超える果物と野菜が廃棄されています。 10ミーガン・ドゥリシン、「英国の労働者不足により、6,000万ポンドの食料が畑で腐る」、ブルームバーグ、2022年8月15日。このような労働力不足と労働者からの不利な労働に対する補償の要求こうした状況により、農場労働者の賃金上昇が加速している。 米国では、2000 年から 2014 年までの賃金上昇率は年間 1% 未満であったのに対し、2015 年から 2022 年 1 月までは年間 4% 増加しました (図表 3)。

自動化は、いくつかの方法でこれらの課題を軽減するのに役立ちます。 これにより、農場での労働条件が改善され、労働者に必要な操作スキルが低下し、農場の人件費が削減されます。 たとえば、ステアリング補助システムなどの半自動技術は、トラクターがパス間のオーバーラップを減らすようにガイドし、機器の操作の物理的な負担を軽減します。 完全自律型機器はこれをさらに一歩進めます。 機械オペレーターは、タクシーに座ってスプレーなどの危険な作業を行う代わりに、複数の機械を監督するフリート管理者としての役割を果たすことができます。 これにより、作業者の生産性も向上し、人件費も削減されます。 自動化によって米国のトウモロコシ農場で 1 人の労働者が 4 台の機械を管理できるようにするシナリオでは、1 エーカーあたり 15 ～ 20 ドルの節約となり、米国のトウモロコシ農場全体で年間最大約 15 億ドルの価値を生み出すことができます。11 米国のトウモロコシのデータによると、シーズンを通じて約 1,200 時間の設備が使用され、トウモロコシの設備稼働費は 1 エーカーあたり平均約 24 ドルになります (1 時間あたり 15 ドル、農場あたり 725 エーカーと仮定)。 詳細については、「トウモロコシの作付面積は2021年から4%減少、大豆の作付面積は昨年から1%増加」、国家農業統計局、2022年6月30日を参照。 収穫されたトウモロコシの面積は約 8,200 万エーカーに及びます。Ganesh C. Bora、John F. Nowatzki、David C. Roberts の「米国田舎における精密農業の導入によるエネルギー節約」、エネルギー、持続可能性、社会、2012 年、第 2 巻を参照してください。 22. 米国の特殊作物では、労働力がより大きなコスト要因となるため、生産者にとって潜在的な価値はさらに大きくなります。 たとえば、1 人の作業者が 4 台の機械を管理する同じシナリオでは、自動化された除草と草刈りだけでも、米国のブドウ園で 1 エーカーあたり 30 ドルの労働力の節約を生み出す可能性があります。 自動化は、労働要件が緩和されると、より頻繁に機械除草を完了できるため（エーカーあたり 100 ドルの節約）、収量を維持しながら除草剤のコストを削減するのにも役立ちます。

導入の即時的な追い風となる投入コストとは異なり、持続可能性への圧力はまだ完全に実現されておらず、近い将来に深刻になることが予想されます。 しかし、数年後には、規制当局と消費者という 2 つの面での行動が自動化テクノロジーをさらに加速させる可能性があります。

世界中で、多くの政府が、より環境的に持続可能な実践に向けた野心的な目標を設定しています（図表 4）。 例えば、欧州グリーンディールは、2020年レベルと比較して農薬使用量の50パーセント削減を含む、2030年までの欧州農業の変革を求めている。 さらに、この計画では、合成肥料や除草剤の使用を削減するために、全農地の4分の1を有機農業に移行することを目指しています。 同様に、カナダは、2030 年までに農家が使用する肥料を 2020 年より 30% 削減することを望んでいます。目標を達成できないカナダの生産者は、より環境に優しい農機具の購入のための 11 億ドルの政府援助や補助金を利用できなくなるリスクがあります。12Jim Wiesemeyer , 「新しい政策により、カナダの生産者は肥料の削減を強いられる」、ファーム・ジャーナル、2022年8月22日。

自動化は、これらの要件を満たすための重要な手段となります。 自動精密噴霧装置と自動除草または草刈りソリューションを組み合わせて使用​​することにより、農家は農薬や肥料の使用を大幅に削減するか、場合によっては完全に排除することができます。 さらに、自動化された装置が作物に適用された内容をデジタル的に記録するため、農家はシームレスにデータを収集し、作業の記録を保持できます。 これにより、農家は有機認証や GLOBALG.AP などの現行プログラムに参加しやすくなります。将来的には、農家が欧州グリーンディールなどのプログラムの報告要件に準拠するのにも役立つ可能性があります。

より持続可能な食品システムに対する消費者の関心は高まっており、意欲的な買い物客が下流の農家に食品の生産方法を変えるよう圧力をかけています。 2023年のマッキンゼー米国消費者調査によると、消費者の関心の高まりにより、サステナブルブランドはすでに市場で進歩を遂げていることがわかりました。 環境、社会、ガバナンス（ESG）関連の主張を行っている製品は、過去 5 年間で平均累積成長率が 28% であったのに対し、そのような主張を行っていない製品の累積成長率は 20% でした。 環境の持続可能性や有機農法など、複数の種類の ESG 主張を行っている製品は、1 つの主張のみを行っている製品に比べて約 2 倍の速さで成長しました。13Sherry Frey、Jordan Bar Am、Vinit Doshi、Anandi Malik、Steve Noble、「消費者」持続可能性を重視し、それを財布でバックアップします」、マッキンゼー、2023 年 2 月 6 日。

消費者の需要に応えて、消費者向けパッケージ製品 (CPG) 企業は、製品に使用される原材料や成分の調達方法や栽培方法など、さまざまな環境への取り組みを積極的に行っています (図表 5)。 たとえば、ネスレは、2050 年までにネットゼロ排出量を達成し、原材料のトレーサビリティを向上させ、農場での化学物質の使用を 2030 年までに削減することを約束しています。14「共通価値と持続可能性レポート 2021 の作成」、ネスレ、2022 年 3 月。消費者の持続可能性のさらなる導入志向の製品は、企業の ESG への取り組みを加速する可能性があります。

農場測定、報告、検証 (MRV) プラットフォームや農場管理システムなどのソフトウェア ソリューションは、農家が農場からフォークまでのトレーサビリティを消費者に提供し始める手段をすでに提供しています。 これには、植栽場所、栽培時間、肥料や作物保護化学物質の使用に関するデータの集約と保存が含まれます。 カメラとセンサーを備えた自律型機器は、農家の最小限の労力で豊富な標準化されたデータを収集および送信することで、これをさらに一歩進めることができます。 これは、化学薬品の使用量の削減、より効率的な灌漑、より良い収穫条件など、日用品企業がますます求めている持続可能な農業実践を農家が実証するのに役立ちます。

自動化された農機具の導入は、技術の成熟度や性能、マクロ経済状況、地政学的な力学、規制上の決定、環境の変化など、多くの要因の影響を受けます。 農業企業は、自社の製品を形作る際に、いくつかの手段を検討する必要があるかもしれません。

農業の経済性と持続可能性が農家に圧力をかけ続ければ、自動化テクノロジーの導入が劇的に加速すると予想されます。 より多くの生産者が、農業の生産性と収益の向上、農場の安全性の向上、環境の持続可能性目標に向けた前進という、農業自動化がもたらす三重の利点を認識するにつれて、これらのテクノロジーに対する興奮が広がるでしょう。

ロブ・ブランドマッキンゼーのベイエリアオフィスのシニアパートナーです。ヴァサント・ガネサンニューヨークオフィスのパートナーであり、エバニア・ホンそしてジュリア・カラニックシカゴオフィスのコンサルタントです。

著者らは、この記事への貢献について、Ryan Lee 氏と Sarah Lee 氏に感謝の意を表します。