经济压力和对更可持续发展实践的推动正在推动下一代自动化技术的发展，使农民、监管者和消费者都能从中受益。
农业面临压力。投入品和劳动力成本的大幅上涨正在危及农民的盈利能力。据全球农民报告，在过去几年中，化肥和作物保护化学品等投入品的价格上涨了 80% 至 250%。气候变暖导致天气变异性增加、急性天气事件更频繁、干旱时间更长以及新的入侵作物和虫害，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 年来最为干旱的时期。
为了应对这些挑战并保持经济效益，农民必须找到创新的解决方案。自动化技术在减少农业对气候变化的影响和帮助种植者适应气候变化的经济影响方面大有可为。自主耕作解决方案的范围很广，需要不同程度的操作人员支持。从目前广泛采用的半自动化技术（如辅助转向）到全自动系统（如除草机器人），不一而足。下一代技术综合利用传感器、分析技术、机器人技术和设备，帮助农民在田间做出更明智的决策，实现事半功倍。此外，生成式人工智能的最新发展也为未来利用已有的庞大数据集自动决策提供了机会。
潜在的例子包括帮助农民制定战略计划，确定在什么时间、以什么比例施用什么投入（肥料、作物保护和种子），以最好地支持农场的盈利能力和可持续实践。自动化技术可为连作和特种作物种植者带来巨大价值。例如，果园和葡萄园中完全自主的使用案例每年每英亩可带来 400 多美元的价值，使农民在自动化方面的投资回报翻一番到两番。
目前，自主化仍处于初期阶段。麦肯锡的《2022 年农民全球洞察力调查》显示，在亚洲、欧洲、北美和南美，只有不到 5% 的农民在使用这种新一代技术，而使用农场管理软件的比例则为 21%。在本文中，我们将深入探讨这些趋势，以及它们将如何改变农用设备和农场运营的未来。
农场经济是农民的当务之急
农业自动化有助于解决几年来一直困扰农民的两个问题：不断上涨的化学品成本和劳动力挑战。
投入成本
供应链中断和地缘政治挑战导致广泛使用的化肥（如尿素、磷酸二铵和钾肥）价格在过去五年中每年上涨 15% 以上。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头号风险，其中化肥和作物保护化学品的价格涨幅最大。
自动化可以帮助农民更有效地使用杀虫剂和化肥，从而降低成本。例如，利用传感器和田间数据（包括存储数据和实时数据）实现的自动精准喷洒，可以感知作物之间的间隙，并相应地调整化学品的喷洒量和时间，从而减少化学品的使用。一些除草剂喷洒技术利用计算机视觉选择性地喷洒杂草，避开作物。在美国的大型玉米农场，这些解决方案已被证明可将除草剂成本降低 80%，每英亩可创造 30 美元的价值，投资回收期为两年。同样，装有传感器的施肥机器人可以控制在播种过程中直接施到每粒种子上的肥料量。仅此一项，美国玉米农场每年就可节省超过 9,300 万加仑的起始肥料。
劳动力挑战
劳动力也是农民长期面临的痛点。 例如，在英国，由于缺少采摘工人，2022 年有超过 2200 万磅的水果和蔬菜被浪费掉。这种劳动力短缺以及工人要求对不利工作条件进行补偿的呼声，加速了农民工工资的增长。在美国，2015 年至 2022 年 1 月期间，工资年增长率为 4%，而 2000 年至 2014 年期间，年增长率不到 1%。
自动化可以在多个方面帮助缓解这些挑战。它可以改善农场的工作条件，降低对工人操作技能的要求，减少农场的劳动力成本。例如，半自动化技术（如辅助转向系统）可引导拖拉机减少通过时的重叠，从而减轻设备操作对体力的消耗。全自动设备则更进一步。机器操作员不必坐在驾驶室里从事喷洒等危险活动，而是可以充当车队经理，监管多台机器。
这也提高了工人的生产率，降低了劳动力成本。在自动化使美国玉米农场的一名工人能够管理四台机器的情况下，每英亩可节省 15 到 20 美元，每年可为所有美国玉米农场创造约 15 亿美元的价值。例如，在一名工人管理四台机器的相同情况下，仅自动除草和割草一项就可为美国葡萄园节省每英亩 30 美元的劳动力。由于对劳动力的要求降低，自动化除草可以更频繁地完成，因此还有助于降低除草剂成本，同时保持产量（每英亩可节省 100 美元）。
可持续性有望成为未来变革的催化剂
投入成本是采用可持续发展技术的直接推动力，但与此不同的是，可持续发展的压力尚未完全显现，预计将在不久的将来成为重要因素。不过，几年后，监管机构和消费者这两方面的行动可能会成为自动化技术的更大推动力。
监管机构
在全球范围内，许多国家的政府都制定了雄心勃勃的目标，以实现更环保的可持续发展。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 年的水平相比减少 50% 的杀虫剂使用量。此外，该计划还力求将四分之一的农业用地转型为有机农业，以减少合成肥料和除草剂的使用。同样，加拿大希望到 2030 年，农民的化肥使用量比 2020 年减少 30%。加拿大的种植者如果达不到目标，将有可能失去 11 亿美元的政府援助和赠款，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手段。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量，甚至完全不用。此外，由于自动化设备以数字方式记录作物的施用情况，农民可以无缝地收集数据并保存操作记录。这样，农民就可以更轻松地参与有机认证和 GLOBALG.A.P.等现有计划。今后，它还可以帮助农民遵守欧洲绿色交易等计划的报告要求。
消费者
消费者对更可持续的食品体系的兴趣与日俱增，积极的购物者对农民施加下游压力，迫使他们改变食品生产方式。麦肯锡 2023 年的一项美国消费者研究发现，由于消费者的兴趣增加，可持续品牌已经在市场上取得了进展。在过去五年中，宣称与环境、社会和治理（ESG）相关的产品平均累计增长了28%，而未作此类宣称的产品平均增长了20%。作出多种 ESG 声明的产品（如环境可持续性和有机种植方法）的增长速度是只作出一种声明的产品的两倍。
为响应消费者的需求，消费包装品（CPG）公司一直在积极做出一系列环境承诺，包括产品原材料和配料的来源和种植方式。例如，雀巢公司承诺到 2050 年实现净零排放，提高原材料的可追溯性，到 2030 年减少农场的化学品使用量。
