História

A literatura mostra que o termo "Automação" remonta a 3500 e 3200 a.C, quando o homem começou a utilizar a roda. No entanto, o conceito só se tornou familiar a partir da Revolução Industrial no século XVIII.

Na agricultura brasileira ainda é bem mais recente. É a partir do século XX que os processos passam a ser automatizados, ocupando papel fundamental no desenvolvimento agrícola do país.

Nas últimas décadas, o desempenho da agropecuária brasileira inseriu o País em posição de liderança na agricultura tropical e evidenciou a importância do seu papel no cenário de segurança alimentar internacional.

Nesse período o mundo sofreu grandes mudanças e a automação protagonizou muitas transformações. A automação industrial e a comercial avançaram em ritmos acelerados para se manter competitivas num mundo globalizado. O desenvolvimento da agricultura brasileira ocorreu de forma paralela, mas em seus espaços rurais regidas por tecnologias distintas, criadas e adaptadas às características das necessidades locais.

Alguns setores, como o agroquímico e o de máquinas agrícolas sofreram fortes influências da automação e, por sua vez, influenciaram o setor agrícola, predominantemente o exportador.

O papel da automação na agropecuária

A agricultura com abundância de mão de obra barata, não é mais a realidade. A redução da população rural e a necessidade de contingente qualificado têm sido, cada vez mais, ressaltado pelos agricultores. Manter as próximas gerações no campo é um grande desafio. Muitos setores, principalmente a de culturas e variedades tropicas, como mamona, açaí e dendê, não têm soluções a importar. Aumentar o rendimento do trabalho no campo, reduzir a penosidade e aumentar a qualidade de vida nas atividades agropecuárias é estratégico para garantir a sustentabilidade.

A automação nesse sentido vem ocupar uma posição importante para o País não apenas para a competitividade, mas essencialmente para o futuro da segurança alimentar e da agroenergia mundial.

A automação agropecuária pode ser entendida 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 do sistema e do trabalho; otimizar o uso de tempo, insumos e capital; reduzir perdas na produção; aumentar a qualidade dos produtos e melhorar a qualidade de vida dos trabalhadores da lavoura e das cadeias.

Empresta o termo tanto do ramo da automação industrial como da comercial, devido ao agronegócio estar integrado a uma gestão ampla, em elos paralelos e encadeados.

Segmentos

Além dessas indústrias, há dois segmentos que atendem a agricultura. O segmento de partes e peças e o de fabricante de implementos agrícolas. O segmento de partes e peças atua nos mais diversos mercados, traz e testa novas tecnologias, mas atende também em outros setores industriais e poucos são especializados em setores agropecuários. É fortemente dependente da demanda do mercado.

O segmento de implementos é formado por cerca de 600 fabricantes. A grande maioria se desenvolveu atendendo agricultores que tinham à disposição um número elevado de mão de obra com baixa qualificação técnica.

São estes que atuam junto aos pequenos e médios produtores agrícolas.  Poucos (menos de um por cento) têm à sua disposição equipes com capacidade para desenvolver uma eletrônica embarcada de nível tecnológico compatível com as que as indústrias de tratores possuem. Esses estão vinculados à Associação Brasileira de Máquinas e Equipamentos (Abimaq).

É um setor que gera cerca de 10 bilhões de reais ao ano, com perspectivas desse número acompanhar o aumento do desempenho da agricultura. Porém, carece de suporte para agregar ou desenvolver novas tecnologias e, portanto, potencialmente vulneráveis à competitividade das transnacionais. A sua vantagem competitiva vem da proximidade com o setor produtivo e, por esse motivo, a sua base tecnológica ainda atende muito bem às necessidades do cliente.

Nesse ponto é adequado observar que o setor produtivo agrícola, tem como propriedade um forte vínculo com as características ambientais e culturais sendo esses conhecimentos de caráter empíricos e tácitos, fazendo com que o seu domínio não prescinda de imersão de equipes de desenvolvedores nesse ambiente.

Também a pecuária brasileira tem experimentado o seu crescimento posicionando-se como setor não menos importante. A automação nesse setor, em países onde há domínio da tecnologia, como UE e EUA, estão muito diversificados. Sistemas de ordenha robotizada, sistemas de distribuição de ração autônoma, balaço nutricional destes, identificação de sanidade entre outros já estão no mercado e disponíveis aos produtores.

No Brasil, talvez ainda não tenha o seu custo benefício percebido para que os produtores invistam nesse processo, mas, assim como ocorre na agricultura, a pecuária tropical tem suas características próprias, principalmente na extensão que a atividade ocupa. A pecuária utiliza cerca de 70% da área ocupada pelas atividades rurais com mais de 200 milhões de cabeças de gado.

Nesse processo extensivo identificar, localizar e realizar um acompanhamento do animal tem seus desafios intensificados devido às distâncias envolvidas.  
Não menos importante, são setores que utilizam ambientes protegidos. Apesar de disponível, a tecnologia de automação ainda não foi absorvida pelo mercado brasileiro. Estufas e criadouros automatizados ainda não fazem parte da realidade no País.

É uma área que exige discussão, incluindo os setores de peças, de serviço e consultoria. Portanto, o desafio é, principalmente, na dimensão de mercado e, provavelmente, há necessidade de adequar custos e formar profissionais. Nesse ponto, a avicultura tem recebido maior apoio, com fornecedores de partes para automação no País.
O mercado de automação para irrigação, por exemplo, ainda não está suficientemente maduro. A informatização da tomada de decisão e a atuação no nível de gestão de uma irrigação de precisão é um desafio global, visto que 70% da água consumida no mundo é utilizada na irrigação.

A Embrapa já havia entendido essa necessidade e, desde o início da década de 90, tem desenvolvido soluções no tema automação agrícola.

Atualmente está implementando um Portfólio de Projetos de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em Automação Agrícola, Pecuária e Florestal. É um instrumento para prospectar demandas e oportunidades do mercado, necessidades de bens públicos e apresentar soluções tecnológicas para competitividade e sustentabilidade da agricultura brasileira.

Agricultura de precisão

Um exemplo de automação bem sucedida é a agricultura de precisão - um sistema de gestão que leva em conta a variabilidade espacial da lavoura para aumentar o retorno econômico e reduzir impacto ambiental - pela aplicação de ferramentas, principalmente a eletrônica embarcada em máquinas agrícolas e sistemas de informação geográfica.

Os fundamentos modernos da Agricultura de Precisão, segundo a literatura, surgiram em 1929, nos Estados Unidos, mas o ressurgimento e disseminação da técnica, ocorreram somente na década de 80, quando microcomputadores, sensores e sistemas de rastreamento terrestres ou via satélite foram disponibilizados e possibilitaram a difusão dos conceitos, de determinação e gestão da variabilidade espaço-temporal.

A agricultura de precisão tem se destacado principalmente nos Estados Unidos, mas muitos relatos têm sido divulgados sobre o desenvolvimento da tecnologia, tanto em pesquisa como na aplicação em países como Alemanha, Argentina, Austrália, Brasil e Inglaterra.

No Brasil, as primeiras ações de pesquisa na área foram realizadas na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, da Universidade de São Paulo (Esalq-USP) em 1997, onde um trabalho pioneiro com a cultura de milho resultou no primeiro mapa de variabilidade de colheita do Brasil, de acordo com o professor Luiz Antonio Balastreire. Houve também crescimento nas iniciativas de pesquisa/extensão em agricultura, com envolvimento de instituições como Esalq-USP, Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Embrapa, Fundação ABC, Instituto Agronômico do Paraná (Iapar), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), além de numerosas empresas privadas do setor agrícola e tecnológico e de cooperativas de produtores, bem como de produtores de forma isolada.

Projetos de pesquisa

Em 1998, as atividades de agricultura de precisão começaram na Embrapa, como consequência da elaboração do Programa 12 – Automação Agropecuária. Entre 1999 e 2003 foram conduzidos dois projetos de pesquisa pioneiros com recursos do Programa de Fundos Competitivos para financiamento da pesquisa agrícola do Banco Mundial (Prodetab), coordenados pela Embrapa Milho e Sorgo e pela Embrapa Solos, com foco respectivamente nas culturas do milho e da soja.

O primeiro projeto contou com a parceira da fabricante de equipamentos agrícolas AGCO e do Departamento de Engenharia Agrícola, da Universidade Federal de Viçosa, enquanto o segundo contou com o apoio da Fundação ABC (Castro, PR) e da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" da Universidade de São Paulo (USP/Esalq). Ainda em 1999 o tema Agricultura de Precisão fez parte das pesquisas realizadas no Laboratório Virtual da Embrapa no exterior (Labex), tendo como parceira e contraparte americana a United States Department of Agriculture/Agricultural Research Service (USDA/ARS), em Lincoln, Nebraska (EUA).

Em 2004, a Embrapa deu início ao primeiro projeto em rede (Macroprograma 1) no tema Agricultura de Precisão como continuidade das atividades dos projetos anteriores.
Considerando o tema estratégico para o país, a Embrapa aprovou, em 2009, o segundo projeto, envolvendo 20 Centros de Pesquisa da Empresa e mais de 50 parceiros, como empresas, instituições de pesquisa, universidades e produtores rurais. São mais de 200 pesquisadores e 15 unidades experimentais distribuídas nas regiões Nordeste, Centro-Oeste, Sudeste e Sul do país, com pesquisas em 11 culturas perenes e anuais e cerca de 100 atividades de Pesquisa, Desenvolvimento & Inovação. Os campos experimentais envolvem as culturas anuais de milho, soja, algodão, arroz e trigo, perenes e semiperenes, como silvicultura (eucalipto), fruticultura (pessegueiro, macieira, laranja e videira), cana-de-açúcar e pastagem.

Resultados de pesquisa

Alguns resultados obtidos desde que a Rede foi criada já podem ser apontados, sob a forma de tecnologias, produtos ou serviços:

  1. Robô Agrícola para coleta de dados massivos de solo e plantas;
  2. Geofielder: software para coleta de dados e imagens para tablets e smartfhones;
  3. Implemento para distribuição de calcário à taxa do padrão ISOBUS;
  4. Softwares para processamentos de imagens aéreas: mosaicamento, contagem de plantas, identificação de áreas de solo, cultura e palhada, identificação de doenças, como HLB, identificação de pragas nematoides e plantas invasoras;
  5. Sensor de diedro para medição de água disponível para planta;
  6. Sistema de medida de condutividade elétrica adaptável a diferentes implementos e para uso em culturas perenes;
  7. Software e rede de sensores sem fio para manejo de irrigação de precisão;
  8. Metodologias e equipamentos para determinação de estresses nutricionais de plantas;
  9. Equipamento para detecção precoce de HLB (greening) em citros;
  10. Bancada de testes para desenvolvimento da pulverização de precisão;
  11. Análise de risco de infestação de plantas invasoras em culturas de milho;

Em setembro de 2013, a Embrapa inaugurou, em São Carlos (SP), o Laboratório de Referência Nacional em Agricultura de Precisão (Lanapre). O espaço, inédito no Brasil, é utilizado para pesquisar e desenvolver equipamentos, sensores, componentes mecânicos e eletrônica embarcada, em um único local.

A instalação conta com sistema computacional de geoinformática para tratar os dados massivos gerados em campo e produzir informações para a gestão em Agricultura de Precisão; desenvolvimentos de unidades de controle eletrônico (ECU) e softwares para máquinas e implementos de diferentes fabricantes, compatíveis com o padrão internacional ISOBUS também estão previstos nas instalações.

O campo experimental de cinco hectares em torno do Laboratório é dotado de pequenas áreas de plantio para apoiar desenvolvimento de metodologias de avaliação, protótipos de funções de máquinas, equipamentos, sensores, atuadores e embarcar câmeras RGB e hiperespectrais em veículo aéreo não tripulado (VANT).

O Lanapre, construído com apoio de emendas parlamentares do Congresso Nacional, também traz um modelo de parceria envolvendo dois centros de pesquisa, a Embrapa Instrumentação (que há mais de duas décadas se dedica ao tema) e a Embrapa Pecuária Sudeste (que terá importante contribuição na área de Pecuária de Precisão), que cedeu o espaço físico para a implantação do laboratório, numa área da Fazenda Canchim.

Futuro

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 da 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, onde redes sociais, computação nas nuvens, Big Data, Internet das coisas, 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.

Essa integração agropecuária tem sido desenhada pela academia sob o tema "Farm Management Information System – FMIS" ou sistema de informação para a gestão de uma produção agropecuária. A ideia da conexão das informações de mercado, do clima, das tecnologias entre outros, é um modelo conceitual, mas fornece luz às possibilidades e demandas reais pontuais das cadeias agropecuárias. Torna mais claro o papel da automação e da padronização em pontos chaves da integração, incluindo a robótica.

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 deve ampliar as parcerias para aumentar o potencial de inovação.

Para assegurar às próximas gerações, é necessário reduzir a penosidade do trabalho em campo. A Embrapa e parceiros devem identificar e adaptar as tecnologias já disponíveis e criar novas aos produtores e ajudar para que estes a apropriem, principalmente os pequenos.  O desenvolvimento de soluções automatizadas para as culturas tropicais como dendê, açaí e mamona, entre muitos outros, devem ser estimulados.