スマート農業のメリット・デメリットは？導入のポイントを徹底解説！

スマート農業とは？

まずは、スマート農業とは一体何なのかを解説します。

スマート農業の定義と概要

スマート農業とは、AIやIoT、ロボット技術などの先端技術を農業分野に導入し、生産性と効率性を高める新しい農業の形です。

従来の農業は、人手に頼る作業が多く、熟練した技術と経験を要していました。 スマート農業では、以下のような先端技術を活用することで、作業の自動化や最適化を図ります。

このように、スマート農業は生産から出荷、販売に至る一連の農業プロセスに先端技術を導入することで、持続的な農業を実現する新しい取り組みです。

先端技術を活用した新しい農業の形

スマート農業は、AIやIoT、ロボット技術などの先端技術を取り入れ、農業の生産性を飛躍的に高める新しい農業の形です。

例えば、以下のような技術が導入されています。

このように、スマート農業では農業にITやデジタル技術を取り入れ、人手に頼らずに農作業の自動化や最適化を図ることができます。また、生産から出荷・販売までをデータ化してトレーサビリティを高め、より安全・安心な農産物の提供が期待できます。

スマート農業のメリット

ここからは、スマート農業のメリットを紹介します。

農作業の効率化・省力化

スマート農業の大きな目的の一つに、農作業の効率化と省力化があります。従来の農業では、人手に頼らざるを得ない重労働が多く存在しており、作業者の高齢化が進む中で、担い手不足が深刻な問題となっています。

スマート農業では、無人農機やロボット技術を活用することで、こうした重労働を大幅に軽減できます。例えば、自動操舵機能付きのトラクターや自動草刈り機、自動収穫ロボットなどにより、次のような作業を自動化・無人化できます。

【自動化できる主な作業例】

このように、スマート農業の導入により、人手を介さずに農作業を行えるようになり、限りある人的資源を有効活用できるようになります。また、AIやIoTの活用で作業の最適化も図れ、さらなる省力化が期待できます。

生産コストの削減

スマート農業の導入により、農業の生産コストを大幅に削減できます。

まず、無人農機や自動化施設の導入で人件費を抑えられます。人手不足が深刻な農業分野において、AIやロボット技術を活用することで省力化が図れるのです。

例えば、以下のような作業の自動化が可能になります。

加えて、センシングとAI解析によるピンポイント農薬・肥料の施用で、資材コストの削減にもつながります。過剰な薬品散布は避けられ、環境にも優しい農業が実現できるでしょう。

このように、スマート農業の技術を取り入れることで、人件費や資材費の大幅な削減が期待できます。コストダウンは農業経営を支援し、食料の安定供給と価格抑制にも寄与するでしょう。

生産性と品質の向上

スマート農業では、センサーやカメラ、AIなどの先端技術を活用することで、作物の生育状況を詳細に計測・分析できます。例えばセンサーで土壌の水分量や養分濃度をモニタリングし、適切な時期に適切な量の水や肥料を与えることができます。

また画像解析AIを使えば、作物の生育ステージや病害虫の発生を早期に検知できます。そうした情報に基づき、スマート農機による自動的な防除作業などを行えば、手作業に比べ大幅に効率が上がります。

このように、データに基づく最適な栽培管理を行うことで、収量の増加や農薬・肥料の使用量削減が期待できます。つまり、生産性が向上すると同時に、高品質な農作物の生産が可能になるのがメリットです。

技術・ノウハウの継承

農業従事者の高齢化が進む中で、長年培った貴重な技術やノウハウを次世代に確実に引き継ぐことが課題となっています。スマート農業の導入により、熟練農家の知見をデータ化して蓄積・共有することが可能になります。

例えば、以下のような取り組みが考えられます。

このようにデジタル化された農業ノウハウは、若手農家への円滑な技術継承に役立ちます。また、地域を越えた広範な共有も可能になり、我が国の農業の持続的発展に寄与するでしょう。

食料自給率向上への貢献

スマート農業の導入により、農業生産性が大幅に向上することが期待されています。AIやIoTなどの先端技術を活用して、最適な栽培管理が可能になるため、収穫量の増加や品質の向上が見込まれます。

例えば、センサーで土壌や気象データを収集し、AIが最適な水やり・施肥のタイミングを判断すれば、省力化と共に収穫量アップにつながります。また、無人の自動運転トラクターやドローンによる効率的な作業も生産性向上に貢献します。

このように、スマート農業の普及は国内生産を伸ばし、食料自給率の改善に大きく寄与すると考えられています。

環境負荷の低減と持続可能性

スマート農業は、農業分野における環境負荷を大幅に低減し、持続可能な農業を実現するための有力な手段と期待されています。

例えば、無人農機やドローンの活用により、以下のような環境負荷の低減が見込まれます。

さらに、センサーやAIによる生育モニタリングを行うことで、以下のような持続可能な農業が可能となります。

このように、スマート農業は農業の持続可能性を高め、地球環境との調和を目指す新たな農業の姿を示しています。

スマート農業のデメリット・課題

ここからは、スマート農業のデメリットや課題について紹介します。

高額な導入コスト

スマート農業を導入するには、農機や各種センサー、ICT機器などの初期投資が必要となります。例えば、自動運転の農業機械1台の価格は数千万円から億単位の高額になることがあり、個人経営の農家には大きな負担となります。

さらに、収穫後の生産物の選別や出荷管理などにIoTやAIシステムを導入する場合、環境計測用センサー類の設置費やデータ管理ソフトウェア開発費などの追加コストが発生します。

このように、スマート農業の導入には多額の初期投資が必要であり、コストの問題が大きな課題となっています。そのため、政府による補助金制度の活用や、複数農家での共同購入など、様々な工夫が求められます。

人材の不足と育成の難しさ

スマート農業の導入には、高度な知識とスキルを持った人材が必要不可欠です。しかしながら、現状では農業従事者の高齢化が進み、新規就農者が減少していることから、スマート農業に対応できる人材が慢性的に不足しています。

スマート農業の現場では、以下のような高度な人材が求められます。

このように、従来の農業とは異なる専門性が求められるため、人材育成には多大な時間とコストがかかります。また、地方の生産現場では、都市部に比べて人材の確保が一層困難な状況にあります。

このような課題に対処するには、農業分野への人材供給の拡大と、効果的な研修・教育プログラムの整備が急務となっています。教育機関と民間企業の連携による実践的な人材育成や、異業種からの中途採用なども有効な対策となるでしょう。

地域による通信インフラの格差

スマート農業を実現するには、クラウドシステムやIoTデバイスなどのICT機器と通信ネットワークが不可欠です。しかし、都市部と地方の通信環境には大きな格差があります。地方の農業地帯では、通信インフラの整備が遅れており、スマート農業の導入が立ち遅れがちです。

そのため、政府や自治体は地方でのブロードバンド整備や携帯電話の基地局増設に力を入れていますが、山間部などでは未だに通信環境が十分でない地域があります。今後は、通信会社と連携しつつ、農業現場のニーズに合わせた通信インフラの計画的な整備が求められます。

機器間の互換性の問題

スマート農業においては、様々な企業や団体が開発した機器やシステムを組み合わせて使用する必要があります。しかし、これらの製品は互換性が十分に確保されていないことが課題となっています。

例えば、次の表のように農機メーカーAの無人トラクターと農機メーカーBの自動草刈り機では通信規格が異なるため、連携させることが難しい場合があります。

このように、機器間で通信規格やデータ形式が統一されていないため、システム全体を効率的に運用できません。今後はオープンな規格の策定や標準化が求められ、政府や業界団体による取り組みが重要になってくるでしょう。

機器の互換性を高めることで、スマート農業をさらに発展させ、生産性の向上や労働力不足への対応が可能になると考えられます。

スマート農業の主な技術

ここからは、スマート農業の主な技術について紹介します。

無人農機(トラクター、コンバイン、ドローン等)

スマート農業では、農作業の自動化・無人化を実現するため、様々な無人農機が活用されています。

トラクターやコンバインなどの農機に自動運転システムを搭載することで、人手を介さずに畑の耕起や収穫作業を行えるようになりました。自動操縦は、GPSやセンサー、AIによる環境認識で実現しています。

収穫作業では、ドローンによる上空からの画像撮影も行われています。画像解析によりハウス内の野菜の生育状況を確認し、収穫適期を見極められます。

【主な無人農機の例】

このように、スマート農業ではIoT、AI、ロボット技術を組み合わせることで、農作業の自動化・無人化が進められています。人手不足の解消や省力化、作業の効率化が期待できます。

センサーによる環境計測とモニタリング

スマート農業では、さまざまなセンサーが活用されています。例えば、圃場に設置した土壌センサーで土の水分量や肥沃度を測定します。また、気象センサーで気温や日射量、降水量などの環境データを収集できます。

これらのセンサーデータをIoTで収集・解析することで、以下のようなメリットがあります。

例えば、以下のような表に環境データをまとめ、最適な農作業の判断材料にできます。

このように、スマート農業ではデータに基づいた科学的な農業経営が可能になります。センサーは欠かせない基盤技術の一つと言えます。

AIによる画像解析と生育管理

スマート農業では、AIによる画像解析が作物の生育状況把握に大きな役割を果たします。農場にカメラを設置し、定期的に撮影した画像をAIが解析することで、作物の生育ステージや病害虫の発生、栄養不足などを自動で検知できるのです。

従来は人手で目視確認していた作業をAIが代替することで、広大な農地でも効率的な生育管理が可能になります。また、過去の画像データと生育状況を学習させることで、AIの解析精度が高まり、より適切な農作業の指示が可能になっていきます。

このように、AIは農作物の状態を詳細に把握し、それに基づいて最適な栽培管理方法を見つけ出すことができます。人手に頼るよりも高度な分析が可能なだけでなく、大規模な農場でも同様の管理水準を保つことができるのがメリットです。

IoT・ビッグデータを活用した生産管理システム

スマート農業において、IoTやビッグデータの活用は重要な役割を果たします。農場や畑に設置されたさまざまなセンサーから、土壌環境や気象データなどが常時収集されます。これらのデータはクラウドにアップロードされ、過去のビッグデータと組み合わせて解析されます。

例えば、次のような情報が生産管理システムから得られます。

こうしたデータに基づき、農作業の自動化や最適化が図られます。結果として、農作物の収量と品質が向上し、コストも削減されるのです。生産管理システムは農業の「見える化」を実現し、これまでの経験と勘に頼っていた農業から、データに基づく新しい農業への転換を促進しています。

スマート農業の普及に向けて

ここからは、スマート農業の普及に向けて行われている取り組みについて紹介します。

政府による支援策と補助金

スマート農業の普及を後押しするため、国は様々な支援策を講じています。第一に、スマート農業技術の導入に対する補助金制度があげられます。例えば、次の表のような補助事業が実施されています。

補助金によって、高額な導入コストの負担が軽減されます。

第二に、スマート農業人材の育成支援があります。都道府県に設置された「スマート農業実証プロジェクト」では、先進的な農業者らがノウハウを共有し合う場が設けられています。また、普及指導員の研修なども実施されており、地域の農業現場へのスムーズな普及が目指されています。

このように、政府は予算措置を通じて、スマート農業の加速度的な普及に取り組んでいます。

農業従事者への教育と人材育成

スマート農業の導入には、先端技術を扱える人材の確保と育成が不可欠です。これまでの伝統的な農業と異なり、スマート農業では以下のような新しい知識とスキルが求められます。

【スマート農業に必要な知識・スキル】

このように、情報技術に関する専門性が高い水準で要求されます。そのため、農業従事者に向けたICT教育の充実が急務となっています。

具体的には、農業高校や大学における専門教育のカリキュラム改定、農業従事者を対象としたスキルアップ研修の実施などが行われています。また、ICT企業などと連携したインターンシップや人材交流も進められ、異分野の知見を取り入れる動きがあります。

若年層の担い手確保にも力が入れられ、小中学生向けのプログラミング教育や農業体験学習を通じて、関心を高める取り組みも積極的に行われています。

異業種からの参入とオープンイノベーション

スマート農業の普及には、農業分野に留まらず、異業種からの新規参入が重要な役割を果たします。ITベンチャー企業や自動車メーカー、ドローン開発企業などが、自社の技術やノウハウを農業分野に活かそうとしています。

例えば、AIやIoTの技術を応用して、作物の生育状況を常時モニタリングし、最適な営農指導を行うシステムを提供する企業が現れています。また、自動運転技術を農機に活かし、農作業の無人化に貢献する動きもあります。

このように、異分野の企業が農業に参入することで、新しいアイデアやイノベーションが生まれ、スマート農業の発展が加速されると期待されています。そのためには、産学官が連携し、オープンイノベーションを推進することが不可欠です。お互いの知見を活かし合い、新しい価値を共創していく取り組みが求められます。

地域を超えた情報通信基盤の整備

スマート農業を効果的に推進するためには、地域を超えた情報通信基盤の整備が重要です。

現状では、都市部と地方での通信インフラの整備状況に格差があります。下表のように、光ファイバ整備率の地域差が大きいことがわかります。

このような格差があると、スマート農業の導入に支障が出る可能性があります。そのため、政府による全国的な通信インフラ整備への支援が欠かせません。

また、地理的条件によっては有線回線の敷設が困難な場合もあり、そのような場所では5Gなどの無線通信網の整備が期待されています。これにより、スマート農業の恩恵を全国の農業従事者に行き渡らせることができるでしょう。

まとめ

スマート農業は、先端技術を活用した新しい農業の形です。メリットとしては、以下のようなことが挙げられます。

一方で、課題も存在します。

今後、政府による支援策や補助金、人材育成、異業種からの参入、地域を超えた情報通信基盤の整備などを進めることで、スマート農業の普及が期待されます。