自动化有助于农民降低成本、提高效率、减少对环境的影响，并应对劳动力短缺问题。
人工智能、机器人技术和传感器等领域的技术进步，正使自动化更加可行且更加经济实惠。
未来几年，全球农场自动化市场预计将显著增长，为开发和销售农业自动化技术的企业创造机遇。
农业行业正承受压力。投入品和劳动力成本大幅上涨，使农民的盈利能力面临风险。在全球范围内，农民表示，化肥和作物保护化学品等投入品的价格在过去几年中上涨了80%至250%。
气候变化也在挤压利润。气候变暖导致天气变化加剧、极端天气事件更加频繁、干旱持续时间更长，以及新的入侵作物和害虫出现，所有这些都会降低产量。例如，在美国西南部，持续的特大干旱非常严重，过去二十年是该地区至少1200年以来最干燥的时期。
为应对这些挑战并保持经济可持续性，农民必须寻找创新解决方案。自动化在减少农业对气候变化的影响以及帮助种植者适应其财务影响方面展现出巨大潜力。自主农业解决方案呈现出一个光谱，需要不同程度的操作人员支持。其范围从目前广泛采用的半自动化技术（例如辅助转向）到全自动化系统（例如除草机器人）。
新一代技术结合了传感器、分析工具、机器人技术和设备，帮助农民在田间做出更明智的决策，并以更少的投入实现更多产出。此外，生成式人工智能的最新发展为利用现有的海量数据集实现决策自动化提供了未来机遇。
潜在的应用示例包括帮助农民制定战略计划，明确在何时、以何种用量施用哪些投入品（化肥、作物保护剂和种子），以最大限度地支持农场的盈利能力和可持续发展实践。
自动化技术可为行播作物和特色作物种植者带来显著价值。例如，果园和葡萄园中的全自动化应用场景每英亩每年可创造超过400美元的价值，使农民在自动化上的投资回报增长一倍至三倍。
自主化目前仍处于早期阶段。麦肯锡的2022年农民全球洞察调查显示，亚洲、欧洲、北美洲和南美洲的农民中，使用这一新一代技术的比例不足5%，而使用农场管理软件的比例为21%。
我们观察到两种可能推动采用的趋势：农业经济压力，以及向更可持续农业实践转型的推动。在本文中，我们将深入探讨这些趋势，以及它们如何有望改变农业设备和农场运营的未来。
农业经济是农民当前面临的迫切痛点
农场自动化有助于解决困扰农民多年的两个问题：化学品成本上涨和劳动力挑战。
投入成本
供应链中断和地缘政治挑战使广泛使用的化肥（例如尿素、磷酸氢二铵和钾肥）的价格在过去五年中每年上涨超过15%。在麦肯锡去年的一项调查中，美国农民将投入成本列为影响其盈利能力的首要风险，其中化肥和作物保护化学品的价格涨幅最大。
自动化有助于降低这些成本，使农民能够更高效地使用杀虫剂和化肥。例如，借助传感器和田间数据（包括已存储数据和实时数据）实现的自动化精准喷洒，能够感知作物之间的空隙，并相应调整化学品的喷洒量和时机，从而减少化学品用量。
一些除草剂施用技术利用计算机视觉，有选择性地对杂草喷洒，同时避开作物。在美国大型玉米农场，这些解决方案已被证明可将除草剂成本降低80%，每英亩创造30美元的价值，投资回收期为两年。同样，配备传感器的化肥施用机器人可以在播种过程中控制直接施用于单粒种子上的化肥用量。仅在美国玉米农场，这一技术每年就可节省超过9300万加仑的starter化肥。
劳动力挑战
劳动力短缺同样是农民长期面临的痛点。农业工人受伤风险很高，并且是美国职业伤亡率最高的群体。长期接触化学品和阳光暴晒，也加剧了人们对农业工作艰苦且危险的认知。
例如，在英国，2022年因采摘作物的工人短缺，超过2200万磅水果和蔬菜被浪费。此类劳动力短缺，以及工人对不良工作条件要求获得补偿的诉求，加速了农业工人工资的上涨。在美国，2015年至2022年1月期间，工资年均增长4%，而2000年至2014年期间年均增长不足1%。
自动化可通过多种方式帮助缓解这些挑战。
它可以改善农场的工作条件，降低工人所需的操作技能，并减少农场的人工成本。例如，辅助转向系统等半自动化技术可引导拖拉机，减少行程之间的重叠，使设备操作在体力上的负担更小。
全自动化设备则更进一步。机器操作人员无需坐在驾驶室内从事喷洒等危险作业，而可以担任管理多台机器的车队经理。
这也提高了工人的生产力，并降低了人工成本。在一种情景中，自动化使美国一名玉米农场工人能够管理四台机器，每英亩可节省15至20美元，这可在美国所有玉米农场中释放约15亿美元的价值。对于人工成本占比更大的美国特色作物而言，种植者的价值潜力更大。例如，在同样一名工人管理四台机器的情景中，仅自动化除草和割草就可为美国葡萄园每英亩节省30美元的人工成本。自动化还有助于在保持产量的同时降低除草剂成本，因为在劳动力需求放宽的情况下，机械除草可以更频繁地进行（每英亩节省100美元）。
可持续发展有望成为未来推动变革的催化剂
与投入成本不同，后者是推动采用的即时顺风因素，可持续发展压力尚未完全显现，预计将在不久的将来变得显著。然而，几年之内，监管机构和消费者这两方面的行动，可能会成为推动自动化技术发展的更强催化剂。
监管机构
世界各国政府纷纷设定了更环保可持续做法的宏伟目标。例如，《欧洲绿色协议》要求到2030年实现欧洲农业转型，包括与2020年水平相比减少50%的农药使用。此外，该计划还力争将四分之一的农业用地转为有机农业，以减少合成化肥和除草剂的使用。同样，加拿大希望农民到2030年的化肥使用量比2020年减少30%。未达到目标的加拿大种植者，将面临失去11亿美元政府援助和补助金的风险，这些资金原本用于购买更环保的农业设备。
自动化是满足这些要求的重要抓手。通过使用自动化精准喷洒设备，并结合自动化除草或割草解决方案，农民可以大幅减少杀虫剂和化肥的使用，甚至有可能完全摒弃它们。此外，由于自动化设备以数字方式记录施用于作物的物质，农民可以无缝收集数据，并保存其运营记录。这使农民更容易参与当前的各类计划，例如有机认证和GLOBALG.A.P.。从长远来看，它还可以帮助农民遵守《欧洲绿色协议》等计划的报告要求。
消费者
消费者对更可持续食品体系的兴趣日益增长，有购买意愿的消费者正对农民施加下游压力，促使其改变食品生产方式。麦肯锡2023年美国消费者研究发现，由于消费者兴趣增加，可持续品牌已经取得市场进展。带有环境、社会和治理（ESG）相关宣称的产品，在过去五年中平均累计增长28%，而未做此类宣称的产品增长为20%。带有多种ESG宣称（例如环境可持续性和有机农业方法）的产品，其增长速度约为仅带有一种宣称的产品的两倍。
为回应消费者需求，消费品（CPG）企业积极作出了一系列环境承诺，包括其产品所用原材料和配料的采购与种植方式。
例如，雀巢已承诺到2050年实现净零排放，提高原材料的可追溯性，并到2030年减少农场化学品的使用。消费者对可持续导向型产品的进一步接纳，可能会加速企业的ESG进程。
软件解决方案，包括农场测量、报告与核查（MRV）平台以及农场管理系统，已经为农民提供了向消费者展示从农场到餐桌可追溯性的途径。这包括汇总和存储种植地点、生长时间以及化肥和作物保护化学品使用情况等数据。
配备摄像头和传感器的自主设备可以更进一步，以农民极少的付出收集并传输丰富、标准化的数据。这有助于农民证实消费品企业日益需要的可持续农业实践，包括减少化学品施用、提高灌溉效率以及改善收获条件。
对自动化的热情很可能持续增长
自动化农业设备的采用将受到多种因素影响，包括技术成熟度和性能、宏观经济状况、地缘政治动态、监管决策以及环境变化。在调整其产品和服务时，农业企业可考虑以下几个方面的举措：
在价值主张、销售推介和销售材料中，清晰传达自主设备的投资回报率及近期价值驱动因素。
不仅提供自动化设备，还提供一整套软件和服务，构建数字生态系统，用于测量、跟踪和优化田间发生的一切，从而重塑农业体验。
转变商业模式，降低与新型自动化设备相关的前期资本成本。例如，若农民定期支付订阅费，或与供应商分享部分成本节约（如通过按绩效付费），这些模式将有助于使新技术对农民更具吸引力、更经济实惠。
与消费品企业更紧密地合作，为农业带来更多透明度和可追溯性，同时为农民提供工具和能力，使其能够便捷地收集和共享数据。
若农业经济和可持续发展持续对农民施压，我们预计自动化技术的采用将显著加速。随着越来越多的种植者认识到农场自动化可带来的三重收益——更高的农业生产力和利润、更好的农场安全，以及在环境可持续发展目标方面取得进展——这些技术引发的热情将进一步扩散。
