OLHARES PARA 2030

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Ricardo Inamasu

Ricardo Inamasu

Automação pode tornar o processo de produção no campo mais eficiente

Alinhamento com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS)

SDG 8 - Decent work and economic growth SDG 9 - Industry, innovation and infrastructure SDG 12 - Responsible consumption and production

A agricultura brasileira apresentou, nas últimas décadas, ganhos de produtividade que impressionam o mundo. Ao mesmo tempo em que o potencial do país o destaca no cenário internacional, aumentam-se as responsabilidades econômicas, ambientais e sociais.

Para avançar e acompanhar a demanda atual, é necessário que o país aumente significativamente a produção sobrepujando as tendências de:

  • Aparente paradoxo do aumento da produção com a redução da massa trabalhadora e restrição no aumento de área cultivada.
  • Aumento na carga de trabalho para controle e monitoramento do processo produtivo e exigências de disponibilização de dados para rastreamento do produto final.

Nesse sentido, não há como prescindir de tecnologias e conhecimentos da automação que aperfeiçoem e tornem o processo de produção no campo mais eficiente. É fundamental que o Brasil inicie o processo de domínio da automação nos diversos segmentos da produção e com isso aumente o seu desempenho tanto qualitativo como quantitativo de forma expressiva.

Portanto, a automação é também uma estratégia de construção de conhecimentos e formação de competências que promovam a mudança de patamar tecnológico da produção agrícola, pecuária e florestal.

A automação aqui descrita é compreendida como um sistema no qual os processos operacionais de produção agrícola, pecuária e/ou florestal são monitorados, controlados e executados por meio de máquinas e ou dispositivos mecânicos, eletrônicos ou computacionais para ampliar a capacidade de trabalho humano.

Desse modo, a automação exerce a sua função sobre processos agrícolas, pecuários e florestais para aumentar a produtividade; otimizar o uso de tempo, insumos e capital; reduzir perdas na produção; aumentar a qualidade dos produtos e melhorar a qualidade de vida do trabalhador rural.

A convergência e integração das ciências agrárias, animais e florestais com a física, química, matemática, engenharias e tecnologia da informação é fundamental para aumentar a eficiência de produção, qualidade e rastreabilidade do produto, minimizar o impacto ambiental, aumentar a segurança e capacidade do trabalho, bem como reduzir o seu custo.

Os processos agropecuários – desde os mais tradicionais, como uma colheita, até os mais inovadores, como a agricultura de precisão – têm suas próprias características e suas oportunidades de automação. Inúmeros aspectos devem ser considerados para obter um processo sustentável tanto econômico, como ambiental e social.

Apesar de a automação parecer atuar de uma forma especializada, a automação agropecuária exige uma abordagem holística e sistêmica para alcançar o seu objetivo. Na era da internet, em que redes sociais, computação nas nuvens, Big Data, Internet das Coisas (IoT, na sigla em inglês), entre outras tecnologias que têm dominado a inovação da sociedade, a produção agropecuária, como um sistema distribuído em todo o território nacional em várias cadeias, apresenta-se como um dos maiores beneficiários potenciais dessa automação.

O Brasil deve ser um dos protagonistas da automação em agricultura tropical, porém as indústrias agrícolas nacionais, em sua quase totalidade, apesar de dominarem o processo de transformação e adaptação, dependem de um grande contingente de mão de obra sazonal e não qualificada, e não possuem histórico e experiência em desenvolvimento de processos de inovação mais radicais.

Estudos socioeconômicos mostraram que a automação em setores industriais criou mais oportunidades de emprego do que eliminou postos de trabalho, criando oportunidades mais qualificadas, mais seguras e mais especializadas (LEE et al., 2010). Com a consequente ampliação de mercado, houve melhoria de qualidade e competitividade de seus produtos.

No Brasil esse tema é incipiente, se comparado com os Estados Unidos, a Europa e o Japão. Internacionalmente, o tema tem sido organizado pela Agricultural Industry Electronics Foundation (AEF), que congrega cerca de 140 membros, majoritariamente empresas privadas, liderados pelos maiores fabricantes de máquinas agrícolas.

Os temas prioritários apontados pela AEF são a padronização: de dados de comunicação e de controle entre tratores e implementos (ISO-11783 ou ISOBUS); da potência elétrica em máquinas agrícolas; e de dados e informação para Farm Management Information System (FMIS)/Sistema de Informação para Gestão de Propriedade Agrícola.

A academia tem assistido e acompanhado o desenvolvimento das duas primeiras prioridades. Compete às indústrias buscarem consenso no ISOBUS para que seus equipamentos e softwares sejam compatíveis entre eles. No Brasil existe uma força tarefa para inserir o país no sistema internacional de padronização de comunicação entre tratores e implementos agrícolas, tema crucial para agricultura de precisão e automação.

O FMIS é um tema que vem sendo explorado inicialmente com processos de modelagem da informação. Um novo modelo conceitual de FMIS foi proposto pelo projeto formado por consórcio de 15 instituições, entre universidades e instituições de pesquisa da Europa (NIKKILÄ et al., 2010; SØRENSEN et al., 2010; BLACKMORE e APOSTOLIDI, 2013), e é definido como um sistema de espinha dorsal de todas as demais tecnologias da informação e comunicação (TIC) e da robótica no domínio da solução nos complexos agrícolas, pecuários e florestais.

Essa abordagem teve ressonância com os principais fabricantes, e a AEF a adotou para iniciar processo de adoção de padronização. No Brasil, ainda não se vê muitos movimentos das instituições de ciência e tecnologia explorando o assunto, entretanto não é difícil prever que estarão presentes à medida que sistemas informatizados avancem no campo gerando grandes quantidades de dados.

Observa-se ainda que, com o avanço da eletrônica embarcada em máquinas agrícolas, também será inevitável que a própria máquina seja fonte de dados (STEINBERGER, 2009). A automatização dos sistemas de produção animal inclui sistemas de controle ambiental, de identificação, de monitoramento e controle da alimentação. Além desses, recentemente, outros sistemas automatizados, como de pesagem, controle de saúde e bem-estar, higienização, abate e processamento, estão sendo introduzidos.

No entanto, para que os dados de monitoramento e controle, individual ou grupal, dos vários sensores disponíveis sejam efetivos e possam orientar as decisões de manejo mais adequadas, são necessários sistemas de informação avançados (EDAN et al., 2009). Já, no Brasil, existem iniciativas com foco em algumas dessas tecnologias disponíveis.

A despeito da amplitude de sistemas disponíveis, os custos podem impedir aplicações generalizadas (WHATHES et al., 2008; BANHAZI et al., 2012) e, algumas vezes, até inviabilizar a comercialização das tecnologias. Nos Estados Unidos, foi realizado o workshop Engineering Solutions for Specialty Crop Challenges, do qual participaram representantes de diversos setores de culturas especiais (fruteiras, olerícolas e ornamentais), órgãos federais, gestores de programas de pesquisa, fomento e extensão, produtores, representantes da indústria, pesquisadores, educadores e especialistas em extensão de universidades.

Os participantes identificaram que a qualidade do produto, o custo, a disponibilidade e a qualidade da mão de obra, bem como o impacto ambiental são as principais preocupações das cadeias produtivas. Definiram que os principais avanços tecnológicos necessários são: sensores para monitoramento do vigor, condições sanitárias, nutricionais da planta e qualidade do produto; sistemas automatizados para uso eficiente e redução do custo de manejo de água, nutrientes e produtos químicos e práticas culturais; e modelos econômicos e sistemas de apoio à decisão para otimizar a gestão.

Singh et al. (2010) implementaram as decisões do workshop em um projeto cujos eixos principais são: a integração da tecnologia robótica e ciência das plantas e a superação das barreiras socioeconômicas para a adoção das tecnologias pelo público-alvo.

As operações florestais, por exemplo, estão cada vez mais mecanizadas. Nelas, dois tipos de máquinas são normalmente utilizados: uma que retira galhos e realiza cortes transversais das árvores em toras, e outra que carrega e transporta as toras para as áreas externas ao talhão. Essas máquinas são tecnicamente avançadas, muito caras, e, por terem uma elevada eficiência, podem pôr em risco a segurança do operador.

Segundo Ringdahl et al. (2011), uma forma de resolver o problema consiste em desenvolver veículos autônomos. Segundo cinco estudos do ERA-Net ICT-AGRI, os tópicos em destaque são também o FMIS, a aplicação à taxa variada (variable-rate application – VRA) de insumos e sementes com base na posição geográfica e a pecuária de precisão com a identificação de animais integrada ao TIC.

A Europa também tem observado oportunidades em robótica agrícola para multiplicar a capacidade humana e substituir operações repetitivas, tediosas, insalubres e perigosas; controlar o ambiente de criação intensiva reduzindo emissão de gases de efeito estufa e uso de energia; e controlar o tráfego de máquinas em campo (controlled-traffic farming – CTF) reduzindo a compactação.

Esses temas são, portanto, convergentes e indicam tendências futuras, quando observamos o horizonte 2030. Ao olhar para as mudanças da sociedade e dos cenários, a Embrapa inseriu a automação em seu portfólio de prioridades. O papel dela nesse processo pode ser muito amplo e há grandes lacunas a serem preenchidas.

A agropecuária e suas cadeias são muito complexas. Atrair atores da automação industrial/comercial para atuar nas necessidades e nas oportunidades do setor é um papel que a Embrapa já vem realizando e, dessa forma, deve ampliar as parcerias para aumentar o potencial de inovação.

A Embrapa e os parceiros devem identificar e adaptar as tecnologias já disponíveis, bem como criar novas aos produtores e contribuir para que esses, principalmente os pequenos, as apropriem.  O desenvolvimento de soluções automatizadas para as culturas tropicais como dendê, açaí e mamona, entre outras, deve ser estimulado.

A Empresa deve explorar, de forma sistemática, parcerias entre diferentes unidades das universidades brasileiras. Porém, há que se preparar com um programa sólido e consistente como contrapartida institucional. Para que as oportunidades captadas pela Embrapa no tema sejam transformadas em inovação no setor produtivo, deve-se contar com a competência e experiência das empresas privadas.

Por outro lado, a automação é um tema amplo, com muitas interfaces em um número significativo de áreas do conhecimento e de praticamente de todas as cadeias agropecuárias. A construção da massa crítica é a chave para o sucesso do tema na Empresa.

A Embrapa deve formar e preparar uma equipe com enfoque transdisciplinar da automação e desenvolver protocolos de interação baseados em índices claros e compreensíveis para os participantes de diversas áreas, a exemplo do Tecnology Readiness Level (TRL), desenvolvido pela agência espacial americana, National Aeronautics and Space Admnistration (Nasa), para atuar na geração de bens privados e públicos de forte interesse social. Para atrair empresas privadas, é imprescindível existir sintonia com os vários valores das empresas, entretanto não se pode desconsiderar o retorno econômico.

Para cadeias de baixo valor agregado, é fundamental a participação do poder público ou de organizações não governamentais com forte inclinação para ação social, para gerar pesquisa de tecnologias, processos e serviços como bens públicos. Entende-se que o modelo de sistema de produção tão amplo como o desenvolvido pela Europa, ao ser construído para o sistema produtivo brasileiro, possa indicar melhor quais os gargalos e as oportunidades para a Embrapa priorizar ações no tema automação.

À Embrapa compete atuar de forma complementar junto às iniciativas privadas e ao poder público, apoiando o mercado a disponibilizar produtos com o objetivo de aumentar a sustentabilidade e competitividade da nossa agricultura, pecuária e floresta, nos seguintes eixos:

  • Novos conceitos de dispositivos e sistemas automatizados que apresentem potencial de avanço significativo sobre o estado da técnica de processos de produção agrícola, pecuária, florestal e agroindustrial.
  • Padronização de metodologias, procedimentos, identificação, registro/documentação de dados (rastreabilidade), amostragem, medição, detecção, monitoramento, comunicação e análise em processos agrícolas, pecuários, florestais e agroindustriais para interoperabilidade de sistemas automatizados.
  • Elementos de sistemas de automação (sensor, atuador, controlador, dispositivo, material, transmissão de dados, aplicativos, segurança da informação, etc.) que viabilizem a sua aplicação para aumento da eficiência e qualidade da produção agrícola, pecuária, florestal e agroindustrial.
  • Sistemas, procedimentos, técnicas, métodos, metodologias e softwares que viabilizem o emprego da agricultura de precisão e da automação no sistema de produção agrícola, pecuária, florestal e agroindustrial.
  • Ajuste da gestão e da tecnologia para inserção de novos sistemas e elementos de automação no processo produtivo agrícola, pecuária, florestal e agroindustrial brasileiro.
  • Sistemas de informação e de elementos para tomada de decisão em processo de produção agrícola, pecuária, florestal e agroindustrial.
  • Modelagem de sistema de produção e de fluxo de dados para estudo e análise de ambiente automatizado de produção agrícola, pecuária, florestal e agroindustrial.

Vê-se, portanto, que são vários os desafios para que a automação possa contribuir, de forma efetiva, com a agricultura e o desenvolvimento sustentável, no horizonte de 2030, à luz dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Organização das Nações Unidas (ONU).

Há de se criar sinergia, inclusive, com novos modelos de negócios para que as ferramentas da automação cheguem aos pequenos produtores a custos absorvidos pela sociedade. Não é um processo simples, mas imprescindível para avanço da automação na agricultura.

Para aumentar a produtividade agrícola e a renda dos produtores rurais por meio da automação agrícola sustentável, talvez o melhor caminho seja a construção de um empreendimento com forte investimento científico e tecnológico, que passa pelo estabelecimento de políticas públicas de incentivo e fomento.

O modelo deve ser baseado em treinamento de profissionais multidisciplinares, com competência para propor e executar projetos integrados, de alto valor científico e tecnológico, com o firme propósito para que, em 2030, as metas de aumento da produção agrícola e oferta de alimentos sejam alcançadas.

É hora de acompanhar a mudança no perfil do consumidor, ter estratégia e proposta de valor no que sairá dos laboratórios e dos campos, para que a inovação tecnológica, via automação, seja um diferencial para os sistemas de produção e para o país.

Ricardo Inamasu

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa)

Possui graduação (1984), mestrado (1987) e doutorado (1995) em Engenharia Mecânica na Escola de Engenharia de São Carlos ? USP e pós-doutorado em Biological Systems Engineering na University of Nebraska - Lincoln. Atualmente é docente colaborador da Universidade de São Paulo e é pesquisador da Embrapa Instrumentação. Tem experiência na área de Engenharia Mecânica e Mecatrônica, com ênfase em Instrumentação e Automação Agropecuária, atuando principalmente nos seguintes temas: instrumentação para Agricultura de Precisão, Robótica Agrícola, Sensoriamento de Alta Resolução e Eletrônica Embarcada em Máquinas Agrícolas. É membro da Força Tarefa ISOBUS Brasil (grupo que participa no esforço de padronização da conexão entre tratores e implementos - ISO11783 - no Brasil) e coordena a rede de Agricultura de Precisão da Embrapa.