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農漁業與前瞻技術乘效加值 數位轉型認證拓銷國際
[作者 陳復霞]   2021年04月14日 星期三 瀏覽人次: [1333]

運用AI、IoT、區塊鏈、數位分身等技術來即時掌握現場資訊、協助生產管理、維護產品品質與新應用,或是循序漸進取得專業驗證等方法,都已成為未來農漁業拓展國際市場的著力點。


「看天吃飯」是一般人對於農漁業的既有印象,因為農漁民面臨太多環境、生態充滿不可預期的變數,必須為了求溫飽努力耕耘捕獲,昔日進行種植、養殖決策多半得仰賴農漁民的資深經驗判斷決策,而今在人口老化和少子化的影響下,還得面對嚴重缺少接班人的問題,藉由導入跨領域的資通訊技術(ICT)、人工智慧(AI)、物聯網(IoT)、大數據(Big Data)分析、區塊鏈(Block Chain) 等前瞻技術,在目前的生產管理作業流程加入自動化設備、科技輔具及感測元件的研發應用,減輕整體作業的負擔和降低勞動力需求,以期為農漁民撐起一片天。


近年來全球氣候變遷導致自然資源驟減已成為各國皆無法迴避的難題,以水產養殖業為例,隨著自然資源逐漸短缺,不久的將來糧食等價格勢必昂貴且不易取得,而持續發展人工水產養殖將成為日後滿足全球漁產品所需的重要途徑。最佳水產養殖規範(Best Aquaculture Practices;BAP)是全球水產養殖聯盟(Global Aquaculture Alliance;GAA)制定和管理的標準,也是針對水產養殖產業鏈制定統一標準的第三方驗證體系,水產品市場上最主要、最廣泛的驗證制度。


BAP驗證標準強調食品安全、環境保護、社會責任、動物福利及可溯源性,這五大方面能讓業者在佈建設施廠房與生產過程中有所依據,可參照確保水產養殖和加工方式符合最高標準規範永續經營。BAP 驗證範圍涵蓋孵化場、養殖場、飼料廠及加工廠,當符合納入各類廠房設施標準規範的水產養殖供應鏈,星級評等會隨之增加,由一星級(加工廠)、二星級(加工廠及養殖場)、三星級(加工廠、養殖場及孵化場)至四星級(加工廠、養殖場、孵化場及飼料廠)。


目前全球加入BAP驗證的養殖場逾600家,而取得BAP驗證的加工廠所生產的水產品年產總量已達到140萬噸,觀察美國市場,獲得BAP認證的水產品為沃爾瑪(Walmart)、好市多(Costco)等歐美大型連鎖超商採購供應商的必要條件。水產養殖業龍頭廠商口湖漁類加工合作社於110年2月成功取得台灣首張BAP認證,協助台灣打入國際漁產市場供應鏈,拿到進軍美國大型連鎖量販及餐飲市場的門票,預計增加2.4億元產值,未來更可透過此成功經驗協助同業快速取得國際認證。


口湖漁類生產合作社成立於1997年,由雲林縣口湖地區45家台灣鯛養殖業者的聯盟而成。該合作社社員包括南台灣200家以上的養殖戶,社員的養殖池超過2,300公頃,約等於全島1/4的台灣鯛養殖戶。口湖漁類加工合作社總經理王益豐表示,2年前已投入區塊鏈技術研發,去年在工研院運用系統協助將前端IoT與後端產品資料統整,亦能結合工廠節能省電的綠能資料,資料運用控管更安心和更有保障。王益豐身為水產養殖專業經驗第三代職人,他表示該合作社目前外銷以台灣鯛為主,2021年預計完成14個水產養殖池,產出1千萬台斤,相對地產出等量的綠電。未來口湖漁類加工合作社的目標在於成為台灣與全球的首座室內智能養殖場,取得BAP最高四星級國際認證。


產業永續發展已刻不容緩 國際認證標準為品質把關

隨著COVID-19疫情演變迄今,基於對於消費者的保護,全球各地對於農漁產品的品質要求提高,彰顯國際認證標準的重要性,也產生農漁產品行銷全球時必須先跨越門檻的難題。由於各國對於農漁產品的認證程序不一,導致農漁民要取得國際認證出現三大痛點:一是產業外銷的國際標準認證資料繁瑣且多元,收集整理困難,二是業者不熟悉流程,導致重新驗證而錯失商機,三是疫情造成遠距國際認證不易。


台灣以出口為導向,2020年農林漁畜產外銷產值超過49.1億美元,為了協助農漁業者解決上述的痛點,藉由數位轉型以提升國際競爭力,數位科技成為促使產業進展的力道。工研院研發的「智慧國際預認證創新服務」除了促成口湖漁類加工合作社取得國際認證以外,日前也協助台灣最大的香蕉集銷中心藝隆農產在半年內快速取得全球優良農業規範(GLOBAL Good Agricultural Practice;GGAP),突破傳統貿易代理模式,成功打入國際市場供應鏈。


與前述的BAP驗證相似,GGAP屬於國際公認的農業生產規範,比優良農產品標準(GAP) 的區域更廣泛,主要側重分析生產過程中風險出現的原因並化解排除風險,以確保食品或農產品安全供給、可追溯,除了制定標準化嚴格的食物衛生管理程序,對員工的健康福利、環境污染、動物福祉、生物多樣性皆有保護機制,促進良好農業操作發展,確保農產品品質。


此外,GGAP也是大型超市採購農產品時的評價標準,不但在歐洲零售商業內受到青睞,也有越來越多的政府部門重視。不過,GGAP只對專門的農產品和經營設施作要求,至於食物加工和外包裝工序皆不屬於此標準範疇。


藝隆農產總經理余致榮表示長途運輸與國際認證是農產品外銷的兩大難題,智慧國際預認證創新服務系統如同轉譯平台,能將整體流程簡化和具體輔導,而透過物聯網協助能取代個人經驗累積的傳承更精準有效,相比於工業4.0運用物聯網技術已多時,在農業操作上應用更見成效。


余致榮提到台灣蕉主要外銷是日本市場,目前也積極開發新加坡高端市場,因應東南亞各國競爭對手的興起,並將國際認證視為銷售時的基本要件,為保持台灣蕉的競爭優勢,必須將國際認證層級從TGAP(台規)到JGAP(日規),擴大到GGAP(全球規範),才能夠維持產品的高價值,且具有國際競爭力。他認為未來若提升冷鏈保鮮技術將現今約一個月的保存期延伸至45天期時,當農產品長途運送時能夠持續保鮮到更遠端的國家城市,就會增加外銷總數量。


跨產業、跨認證的數位創新服務

「智慧國際預認證創新服務」為跨產業、跨認證的數位創新服務,首創遠端稽核成功典範,協助不同產業外銷加速轉型,促進外銷經濟贏面。智慧國際預認證創新服務除了帶動業者數位化,建立農漁日常資料庫,也能透過AI分析國際認證文件,一鍵得知是否符合國際認證規章,降低33%人力成本;此外,結合區塊鏈不可更改的特性,與國際驗證單位合作,打造遠端線上稽核(Remote-audit)機制與模式,降低稽核人員審查認證困難度及縮短50%時間,跨國驗證服務模式不受疫情影響到時效性。


工研院服務系統科技中心執行長鄭仁傑表示,「智慧國際預認證創新服務」在蒐集完業者相關文件後,即會自動分析,辨識繁雜資料,並處理成必要的資訊,這些資訊接著會被歸納與分類,依相關性鏈結,產生認證資料的規範,並快速檢查業者是否已符合各種需求不一的國際認證,將多個繁複的手續簡化為一鍵完成,提高MIT產品搶攻全球市場,協助更多台灣優質企業走上國際舞台。未來「智慧國際預認證創新服務」的服務層面將擴大到化妝品業、製造業、保健食品業與電子業等產業的國際認證,進一步協助不同產業搶攻全球市場。



圖1 : 工研院開發智慧國際預認證創新服務,以AI技術建置智慧認證資料分析引擎,透過知識圖譜及深度學習,讓業者可降低國際認證時間及人力成本。(攝影/陳復霞)
圖1 : 工研院開發智慧國際預認證創新服務,以AI技術建置智慧認證資料分析引擎,透過知識圖譜及深度學習,讓業者可降低國際認證時間及人力成本。(攝影/陳復霞)

助精準決策 人機跨智協作優化效能

目前台灣農業的小農比例約占80%,面臨從事農業人口流失與老化,新科技導入成本高昂又難以負擔,如何因應實際需求慎選與導入適當的智能解決方案是轉變的契機。


「智慧農業」是運用IoT技術在農場的實體物(如農機具、土壤、作物等)導入生物感測、環境感測及影像辨識等感測元件,並結合無線通訊科技,將蒐集與擷取到的感測數據(如溫溼度、光照度、二氧化碳、土壤濕度及病蟲害等)上傳至雲端資料庫。



圖2 : 大數據分析平台是能夠在智慧農業各階段結合多樣化技術的共通資訊平台。(source:行政院農委會農業試驗所)
圖2 : 大數據分析平台是能夠在智慧農業各階段結合多樣化技術的共通資訊平台。(source:行政院農委會農業試驗所)

蜂巢數據科技公司執行長林泰佑表示,「阿龜微氣候」感測IoT設備結合軟硬體與資料分析,包括產地分析平台、在地氣象站、土壤感測器及縮時攝影機,尤其是土壤感測器能夠為農民蒐集完整的環境數據掌握適當農作的時機,縮時攝影機可以看見作物的生長過程,阿龜微氣候透過由設備所得的數據資料發展出作物產期預測服務,經由平台進行即時監測、逆境警示(以LINE發送警示)及產期預測,充分結合IoT裝置、雲端管理系統及農業數據分析的效益,用數據輔助經驗來優化種植模式,以及有效管控風險,藉由農民經驗加上科學數據自動化設備的輔助,除了降低不必要的耗損,還能夠為產品加值來提升價值與產值。


相較於智慧農業使用於溫室實施明確,蜂巢數據的團隊則選擇露天農田,對於有哪些族群會採用先進設備及措施來推動農業科學化管理進展的疑慮,擁有電子產業背景的林泰佑根據具體觀察說明,他指出大型農企業(例如主婦聯盟、台灣農林等)、小農(無法負擔昂貴的科技設備成本,需要靠政府非營利組織來補助相關的經費)及學研單位(例如大專院校相關學科系所、農業試驗所等研究單位)為採購微氣候感測IoT設備的主要族群,在符合大場域、低成本的前提之下,會運用自動化設備來即時掌握現場資訊、協助記錄管理、優化決策和解決問題。



圖3 : 蜂巢數據科技公司執行長林泰佑表示,「阿龜微氣候」感測IoT設備結合軟硬體與資料分析,提供農業科學化管理的整合性解決方案。(攝影/陳復霞)
圖3 : 蜂巢數據科技公司執行長林泰佑表示,「阿龜微氣候」感測IoT設備結合軟硬體與資料分析,提供農業科學化管理的整合性解決方案。(攝影/陳復霞)

數位轉型的重要環節:數位分身

數位分身(Digital Twin)技術是邁向工業4.0在數位轉型過程中重要的環節之一,而今逐漸在其他領域多元應用,例如醫療、農業及物流等。在現行農業物聯網(IoT)應用中,多以數據視覺化為主,提供適當的決策建議為智慧農業系統的進階目標。透過數位分身技術能夠建立虛擬農場,同步紀錄、反應模擬真實環境、農民收成、作物生長狀況等,數位分身以動態學習將傳統農漁民的現場操作、決策行為建置成為知識模型,並以AI分析IoT數據,配合共通資訊大數據平台整合的各領域數據資料進行行為預測,以數位化方式傳承農漁民的經驗與知識,提供管理操控的建議,協助有效精準的數位決策,提高生產管理的效率。


在經濟部技術處「數位分身計畫」及行政院農委會農業試驗所「智慧農業計畫」研發計畫下,資策會團隊利用數位分身技術協助智慧漁民進行精準數位決策生產管理,結合人工智慧(AI)與人類智慧(HI)相輔相成,例如以養殖場AI+漁民HI人機跨智協作,運用AI強邏輯來協助人採取最佳化決策,打造智慧化監控、精準化生產的能力,以數位化方式傳承,協助養殖漁業提升生產效率。在未來協助業者建立自己的產業領域技術門檻,提升台灣農業整體向外擴展的競爭優勢。



圖4 : 利用數位分身技術協助智慧農漁民進行精準數位決策生產管理,成為未來數位轉型的助力。(source:經濟部技術處;2019/10)
圖4 : 利用數位分身技術協助智慧農漁民進行精準數位決策生產管理,成為未來數位轉型的助力。(source:經濟部技術處;2019/10)

此外,透過佈建感測器量測、建置系統操作管理及數據收集分析自動化、視覺化等,將所得數據轉換為有用的資訊,加速農漁業在環控預測及整體作業時的能力,讓農漁業者日常管理化繁為簡,並且降低人力、減少原(飼)料、節省水電等成本。經由優化農漁業的產業結構,讓經營管理模式更有效率,生產符合消費者需求,安全、安心及可追溯的農產品。


產業發展與環保兼顧 漁電共生開啟綠能機制

產業發展與環境保護方面要達到兼容並蓄的目標,妥善運行提升成效至關重要,採用綠電及再生能源也成為全球許多產業積極發展的趨向。以漁電共生為例,台灣漁業結合綠能、科技及養殖生產設備之模組化,發展再生能源;包括太陽光電整合新型態養殖模組開發、水產太陽光電養殖新模式開發、綠能開發水產養殖新應用模式等相關技術,並可輔助養殖模場營運。例如台灣一條龍生產的水產養殖商力佳綠能、首創造流增氧機智慧監測系統的寬緯科技等,就結合了創新科技發揮產業加值化效應。


此外,為了配合農業綠能政策,建立農業與綠能共生經營模式,鼓勵農漁業者及光電業者積極參與,農委會在12月底前提供「百億農業綠能貸款專案」100億元的優惠貸款,其中30億元由農委會「農業節能減碳貸款」支應另外70億元由全國農業金庫「農業綠能設置貸款」支應,挹注農業綠能資金活水。


導入智能加值化 與全球商機接軌


圖5 : 科技農民透過智慧化監控和精準化生產,將得以提升傳統農漁產業的生產力,並且達成永續經營。(source:Medium)
圖5 : 科技農民透過智慧化監控和精準化生產,將得以提升傳統農漁產業的生產力,並且達成永續經營。(source:Medium)

不論是藉由AI、IoT、區塊鏈及數位分身等新興科技,追蹤掌握資源、維護品質及創新應用,或透過數位化管理及國際驗證等方法,皆已成為未來農漁業搶攻國際市場的著力點。以智慧農業計畫為例,其主軸定位為「智慧生產」與「數位服務」兩大面向,希望透過智慧化生產管理,突破小農單打獨鬥的困境,提升農業整體生產效率;智慧農業推動措施在於建構跨域關鍵技術—從智慧生產與數位服務產業應用架構可見整合資通訊技術打造多元化數位農業便捷服務與價值鏈整合應用模式,以及軟硬體及系統平台的重要性。


唯有帶動產業數位轉型,加速擴展智慧農漁業的整體成效,藉此強化產業的韌性與競爭力,大幅提升其產值與產能,才能符合國際認證標準發展達成永續經營,促成台灣業者與海外廠商技術交流與媒合機會。展望未來,跨領域的技術聚合引領農漁業在高科技與自動化下數位轉型,帶來產業精進升級的新價值,讓台灣農漁業在國際市場建立專業優質的品牌形象。


**刊頭圖(source:da.gov.ph)


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