บทคัดย่อ: ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการสำรวจเทคโนโลยีการเกษตรสมัยใหม่อย่างต่อเนื่อง อุตสาหกรรมโรงงานเพาะเลี้ยงพืชก็พัฒนาอย่างรวดเร็วเช่นกัน บทความนี้จะนำเสนอสถานการณ์ปัจจุบัน ปัญหาที่มีอยู่ และมาตรการรับมือในการพัฒนาเทคโนโลยีและอุตสาหกรรมโรงงานเพาะเลี้ยงพืช ตลอดจนมองไปยังแนวโน้มการพัฒนาและโอกาสของโรงงานเพาะเลี้ยงพืชในอนาคต

1. สถานะปัจจุบันของการพัฒนาเทคโนโลยีในโรงงานผลิตพืชในประเทศจีนและต่างประเทศ

1.1 สถานการณ์ปัจจุบันของการพัฒนาเทคโนโลยีจากต่างประเทศ

นับตั้งแต่ศตวรรษที่ 21 การวิจัยเกี่ยวกับโรงเรือนเพาะปลูกได้มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพแสง การสร้างอุปกรณ์ระบบการเพาะปลูกสามมิติหลายชั้น และการวิจัยและพัฒนาการจัดการและการควบคุมอัจฉริยะเป็นหลัก ในศตวรรษที่ 21 นวัตกรรมแหล่งกำเนิดแสง LED ทางการเกษตรได้ก้าวหน้าไปมาก ซึ่งเป็นการสนับสนุนทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้แหล่งกำเนิดแสง LED ประหยัดพลังงานในโรงเรือนเพาะปลูก มหาวิทยาลัยชิบะในประเทศญี่ปุ่นได้สร้างนวัตกรรมมากมายในด้านแหล่งกำเนิดแสงประสิทธิภาพสูง การควบคุมสภาพแวดล้อมที่ประหยัดพลังงาน และเทคนิคการเพาะปลูก มหาวิทยาลัยวาเกนิงเงนในประเทศเนเธอร์แลนด์ใช้เทคโนโลยีการจำลองสภาพแวดล้อมพืชและการเพิ่มประสิทธิภาพแบบไดนามิกเพื่อพัฒนาระบบอุปกรณ์อัจฉริยะสำหรับโรงเรือนเพาะปลูก ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและเพิ่มผลผลิตแรงงานได้อย่างมาก

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โรงงานเพาะปลูกได้ค่อยๆ ตระหนักถึงการนำระบบกึ่งอัตโนมัติมาใช้ในกระบวนการผลิต ตั้งแต่การหว่านเมล็ด การเพาะต้นกล้า การย้ายปลูก และการเก็บเกี่ยว โดยญี่ปุ่น เนเธอร์แลนด์ และสหรัฐอเมริกาเป็นผู้นำในด้านนี้ ด้วยระดับการใช้เครื่องจักรกล ระบบอัตโนมัติ และระบบอัจฉริยะที่สูง และกำลังพัฒนาไปในทิศทางของการเกษตรแนวตั้งและการทำงานแบบไร้คนควบคุม

1.2 สถานะการพัฒนาเทคโนโลยีในประเทศจีน

1.2.1 อุปกรณ์แหล่งกำเนิดแสง LED เฉพาะทางและเทคโนโลยีประหยัดพลังงานสำหรับการให้แสงประดิษฐ์ในโรงงาน

แหล่งกำเนิดแสง LED สีแดงและสีน้ำเงินพิเศษสำหรับการผลิตพืชหลากหลายชนิดในโรงงานเพาะเลี้ยงพืชได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง กำลังไฟอยู่ในช่วง 30 ถึง 300 วัตต์ และความเข้มของแสงอยู่ที่ 80 ถึง 500 ไมโครโมล/(ตร.ม.•วินาที) ซึ่งสามารถให้ความเข้มของแสงในช่วงเกณฑ์ที่เหมาะสมและพารามิเตอร์คุณภาพแสงที่ดี เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในการประหยัดพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงและปรับให้เข้ากับความต้องการในการเจริญเติบโตและการให้แสงสว่างของพืช ในด้านการจัดการการระบายความร้อนของแหล่งกำเนิดแสง ได้มีการนำการออกแบบการระบายความร้อนแบบแอคทีฟของพัดลมแหล่งกำเนิดแสงมาใช้ ซึ่งช่วยลดอัตราการเสื่อมสภาพของแสงจากแหล่งกำเนิดแสงและยืดอายุการใช้งานของแหล่งกำเนิดแสง นอกจากนี้ ยังมีการเสนอวิธีการลดความร้อนของแหล่งกำเนิดแสง LED ผ่านการหมุนเวียนสารละลายธาตุอาหารหรือน้ำ ในด้านการจัดการพื้นที่ของแหล่งกำเนิดแสง ตามกฎการเปลี่ยนแปลงขนาดของพืชในระยะต้นกล้าและระยะต่อมา โดยการจัดการการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของแหล่งกำเนิดแสง LED สามารถให้แสงสว่างแก่ทรงพุ่มของพืชในระยะใกล้และบรรลุเป้าหมายการประหยัดพลังงานได้ ในปัจจุบัน การใช้พลังงานจากแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ในโรงงานผลิตพืชอาจคิดเป็น 50% ถึง 60% ของการใช้พลังงานทั้งหมดในการดำเนินงานของโรงงาน แม้ว่าหลอด LED จะสามารถประหยัดพลังงานได้ถึง 50% เมื่อเทียบกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ แต่ก็ยังมีศักยภาพและความจำเป็นในการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการประหยัดพลังงานและการลดการใช้พลังงาน

1.2.2 เทคโนโลยีและอุปกรณ์การเพาะปลูกสามมิติแบบหลายชั้น

ช่องว่างระหว่างชั้นของการเพาะปลูกแบบสามมิติหลายชั้นลดลงเนื่องจากการใช้หลอด LED แทนหลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พื้นที่สามมิติในการเพาะปลูกพืช มีการศึกษามากมายเกี่ยวกับการออกแบบพื้นด้านล่างของแปลงเพาะปลูก มีการออกแบบแถบยกสูงเพื่อสร้างการไหลแบบปั่นป่วน ซึ่งสามารถช่วยให้รากพืชดูดซับสารอาหารในสารละลายธาตุอาหารได้อย่างสม่ำเสมอและเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจนละลาย การใช้แผ่นรองเพาะเลี้ยงมีสองวิธี คือ การใช้ถ้วยเพาะเลี้ยงพลาสติกขนาดต่างๆ หรือวิธีการใช้ฟองน้ำล้อมรอบ ระบบแปลงเพาะปลูกแบบเลื่อนได้ปรากฏขึ้นแล้ว โดยสามารถเลื่อนแผ่นปลูกและพืชบนนั้นจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งได้ด้วยมือ ทำให้สามารถผลิตแบบปลูกที่ปลายด้านหนึ่งของแปลงเพาะปลูกและเก็บเกี่ยวที่ปลายอีกด้านหนึ่งได้ ปัจจุบัน เทคโนโลยีและอุปกรณ์การเพาะปลูกแบบไร้ดินหลายชั้นสามมิติหลากหลายชนิดที่ใช้เทคโนโลยีฟิล์มของเหลวธาตุอาหารและเทคโนโลยีการไหลของของเหลวในระดับลึกได้รับการพัฒนาขึ้น และเทคโนโลยีและอุปกรณ์สำหรับการเพาะปลูกสตรอว์เบอร์รี การเพาะปลูกผักใบเขียวและดอกไม้แบบพ่นละอองก็เกิดขึ้นมากมาย เทคโนโลยีที่กล่าวถึงได้พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว

1.2.3 เทคโนโลยีและอุปกรณ์การหมุนเวียนสารละลายธาตุอาหาร

หลังจากใช้สารละลายธาตุอาหารไปสักระยะหนึ่งแล้ว จำเป็นต้องเติมน้ำและแร่ธาตุ โดยทั่วไป ปริมาณสารละลายธาตุอาหารที่เตรียมใหม่และปริมาณสารละลายกรด-ด่างจะถูกกำหนดโดยการวัดค่า EC และ pH อนุภาคขนาดใหญ่ของตะกอนหรือเศษรากในสารละลายธาตุอาหารจำเป็นต้องกำจัดออกโดยใช้ตัวกรอง สารคัดหลั่งจากรากในสารละลายธาตุอาหารสามารถกำจัดได้ด้วยวิธีการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงเพื่อหลีกเลี่ยงอุปสรรคในการปลูกพืชอย่างต่อเนื่องในระบบไฮโดรโปนิกส์ แต่ก็มีความเสี่ยงบางประการเกี่ยวกับความพร้อมของธาตุอาหาร

1.2.4 เทคโนโลยีและอุปกรณ์ควบคุมสภาพแวดล้อม

ความสะอาดของอากาศในพื้นที่การผลิตเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดที่สำคัญของคุณภาพอากาศในโรงงาน ความสะอาดของอากาศ (ตัวชี้วัดอนุภาคแขวนลอยและแบคทีเรียที่ตกค้าง) ในพื้นที่การผลิตของโรงงานภายใต้สภาวะไดนามิกควรได้รับการควบคุมให้อยู่ในระดับสูงกว่า 100,000 การฆ่าเชื้อวัสดุขาเข้า การบำบัดอากาศสำหรับบุคลากรขาเข้า และระบบกรองอากาศหมุนเวียน (ระบบกรองอากาศ) ล้วนเป็นมาตรการป้องกันพื้นฐาน อุณหภูมิและความชื้น ความเข้มข้นของ CO2 และความเร็วลมในพื้นที่การผลิตเป็นอีกส่วนสำคัญของการควบคุมคุณภาพอากาศ จากรายงานระบุว่า การติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ เช่น กล่องผสมอากาศ ท่ออากาศ ช่องอากาศเข้า และช่องอากาศออก สามารถควบคุมอุณหภูมิและความชื้น ความเข้มข้นของ CO2 และความเร็วลมในพื้นที่การผลิตได้อย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้ได้ความสม่ำเสมอสูงและตอบสนองความต้องการของโรงงานในพื้นที่ต่างๆ ระบบควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น และความเข้มข้นของ CO2 และระบบอากาศบริสุทธิ์นั้นถูกบูรณาการเข้ากับระบบหมุนเวียนอากาศอย่างลงตัว ระบบทั้งสามจำเป็นต้องใช้ท่ออากาศ ช่องอากาศเข้า และช่องอากาศออกร่วมกัน และจ่ายพลังงานผ่านพัดลมเพื่อให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศ การกรองและการฆ่าเชื้อโรค และการปรับปรุงและรักษาคุณภาพอากาศให้สม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยให้การผลิตพืชในโรงเรือนปลอดจากศัตรูพืชและโรค และไม่จำเป็นต้องใช้สารกำจัดศัตรูพืช ในขณะเดียวกันก็รับประกันความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ ความชื้น การไหลเวียนของอากาศ และความเข้มข้นของ CO2 ในสภาพแวดล้อมการเจริญเติบโตของพืช

2. สถานะการพัฒนาของอุตสาหกรรมโรงงานแปรรูปพืช

2.1 สถานการณ์ปัจจุบันของอุตสาหกรรมโรงงานปลูกพืชต่างประเทศ

ในญี่ปุ่น การวิจัยและพัฒนาและการผลิตโรงงานปลูกต้นไม้ด้วยแสงประดิษฐ์เป็นไปอย่างรวดเร็วและอยู่ในระดับแนวหน้า ในปี 2553 รัฐบาลญี่ปุ่นได้ทุ่มเงิน 50,000 เยนเพื่อสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีและการสาธิตเชิงอุตสาหกรรม โดยมี 8 สถาบันเข้าร่วม รวมถึงมหาวิทยาลัยชิบะและสมาคมวิจัยโรงงานปลูกต้นไม้แห่งญี่ปุ่น บริษัทเจแปนฟิวเจอร์ได้ดำเนินโครงการสาธิตเชิงอุตสาหกรรมโรงงานปลูกต้นไม้แห่งแรก โดยมีกำลังการผลิตวันละ 3,000 ต้น ในปี 2555 ต้นทุนการผลิตของโรงงานอยู่ที่ 700 เยน/กิโลกรัม ในปี 2557 โรงงานปลูกต้นไม้ที่ทันสมัยในปราสาททากะ จังหวัดมิยากิ สร้างเสร็จสมบูรณ์ กลายเป็นโรงงานปลูกต้นไม้ LED แห่งแรกของโลกที่มีกำลังการผลิตวันละ 10,000 ต้น ตั้งแต่ปี 2559 เป็นต้นมา โรงงานปลูกต้นไม้ LED ได้ก้าวเข้าสู่เส้นทางการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็วในญี่ปุ่น และมีวิสาหกิจที่ทำกำไรหรือคุ้มทุนเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในปี 2018 โรงงานเพาะต้นกล้าขนาดใหญ่ที่มีกำลังการผลิตวันละ 50,000 ถึง 100,000 ต้น ผุดขึ้นมาอย่างต่อเนื่อง และโรงงานเพาะต้นกล้าทั่วโลกกำลังพัฒนาไปสู่การผลิตขนาดใหญ่ ระดับมืออาชีพ และการพัฒนาอย่างชาญฉลาด ในขณะเดียวกัน บริษัทต่างๆ เช่น โตเกียวอิเล็กทริกพาวเวอร์ โอกินาวาอิเล็กทริกพาวเวอร์ และบริษัทอื่นๆ ก็เริ่มลงทุนในโรงงานเพาะต้นกล้า ในปี 2020 ส่วนแบ่งการตลาดของผักกาดหอมที่ผลิตจากโรงงานเพาะต้นกล้าของญี่ปุ่นจะคิดเป็นประมาณ 10% ของตลาดผักกาดหอมทั้งหมด ในบรรดาโรงงานเพาะต้นกล้าแบบใช้แสงประดิษฐ์กว่า 250 แห่งที่กำลังดำเนินการอยู่ 20% อยู่ในภาวะขาดทุน 50% อยู่ในระดับคุ้มทุน และ 30% อยู่ในระดับที่ทำกำไรได้ โดยโรงงานเหล่านี้เกี่ยวข้องกับพันธุ์พืชที่ปลูก เช่น ผักกาดหอม สมุนไพร และต้นกล้า

เนเธอร์แลนด์เป็นผู้นำระดับโลกอย่างแท้จริงในด้านเทคโนโลยีการประยุกต์ใช้แสงอาทิตย์และแสงประดิษฐ์ร่วมกันสำหรับโรงงานปลูกพืช โดยมีระดับการใช้เครื่องจักรกล การทำงานอัตโนมัติ ความชาญฉลาด และการทำงานแบบไร้คนควบคุมในระดับสูง และปัจจุบันได้ส่งออกเทคโนโลยีและอุปกรณ์ครบชุดในฐานะผลิตภัณฑ์ที่แข็งแกร่งไปยังตะวันออกกลาง แอฟริกา จีน และประเทศอื่นๆ ฟาร์ม AeroFarms ของอเมริกาตั้งอยู่ที่เมืองนวร์ก รัฐนิวเจอร์ซีย์ สหรัฐอเมริกา มีพื้นที่ 6500 ตารางเมตร ปลูกผักและเครื่องเทศเป็นหลัก โดยมีผลผลิตประมาณ 900 ตันต่อปี

การทำฟาร์มแนวตั้งใน AeroFarms

โรงงานผลิตพืชแบบแนวตั้งของบริษัท Plenty ในสหรัฐอเมริกา ใช้ไฟ LED และโครงปลูกแบบแนวตั้งสูง 6 เมตร พืชจะเจริญเติบโตจากด้านข้างของกระถาง วิธีการปลูกแบบนี้อาศัยแรงโน้มถ่วงในการรดน้ำ จึงไม่จำเป็นต้องใช้ปั๊มเพิ่มเติม และประหยัดน้ำมากกว่าการทำเกษตรแบบดั้งเดิม Plenty อ้างว่าฟาร์มของเขาสามารถผลิตผลผลิตได้มากกว่าฟาร์มแบบดั้งเดิมถึง 350 เท่า ในขณะที่ใช้น้ำเพียง 1% เท่านั้น

โรงงานผลิตพืชแบบปลูกแนวตั้ง บริษัท เพลนตี้

2.2 สถานการณ์ปัจจุบันของอุตสาหกรรมโรงงานแปรรูปพืชในประเทศจีน

ในปี 2552 โรงงานผลิตพืชแห่งแรกในประเทศจีนที่ใช้ระบบควบคุมอัจฉริยะเป็นแกนหลัก ได้ถูกสร้างขึ้นและเปิดใช้งานในอุทยานแสดงสินค้าเกษตรฉางชุน อาคารมีพื้นที่ 200 ตารางเมตร และสามารถตรวจสอบปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น แสงสว่าง คาร์บอนไดออกไซด์ และความเข้มข้นของสารละลายธาตุอาหารภายในโรงงานได้โดยอัตโนมัติแบบเรียลไทม์ เพื่อให้สามารถบริหารจัดการได้อย่างชาญฉลาด

ในปี 2010 โรงงานผลิตต้นกล้าตงโจวถูกสร้างขึ้นในกรุงปักกิ่ง โครงสร้างหลักใช้โครงสร้างเหล็กเบาชั้นเดียว มีพื้นที่ก่อสร้างรวม 1289 ตารางเมตร มีรูปทรงคล้ายเรือบรรทุกเครื่องบิน ซึ่งเป็นสัญลักษณ์แสดงถึงการที่เกษตรกรรมของจีนก้าวล้ำนำหน้าด้วยเทคโนโลยีการเกษตรสมัยใหม่ที่ทันสมัยที่สุด มีการพัฒนาระบบอัตโนมัติสำหรับขั้นตอนการผลิตผักใบเขียวบางส่วน ซึ่งช่วยเพิ่มระดับการทำงานอัตโนมัติและประสิทธิภาพการผลิตของโรงงาน โรงงานแห่งนี้ใช้ระบบปั๊มความร้อนจากใต้ดินและระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งช่วยแก้ปัญหาต้นทุนการดำเนินงานที่สูงของโรงงานได้ดียิ่งขึ้น

ภาพภายในและภายนอกของโรงงานผลิตพืชตงโจว

ในปี 2013 บริษัทเทคโนโลยีการเกษตรหลายแห่งได้ก่อตั้งขึ้นในเขตสาธิตเทคโนโลยีการเกษตรขั้นสูงหยางหลิง มณฑลฉานซี โครงการโรงงานผลิตพืชส่วนใหญ่ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างและดำเนินการตั้งอยู่ในอุทยานสาธิตเทคโนโลยีการเกษตรขั้นสูง ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการสาธิตวิทยาศาสตร์เพื่อประชาชนและการท่องเที่ยวพักผ่อนหย่อนใจ เนื่องจากข้อจำกัดด้านฟังก์ชันการใช้งาน ทำให้โรงงานผลิตพืชเพื่อประชาชนเหล่านี้ยากที่จะบรรลุผลผลิตสูงและประสิทธิภาพสูงที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรม และจะเป็นเรื่องยากที่พวกมันจะกลายเป็นรูปแบบหลักของการพัฒนาอุตสาหกรรมในอนาคต

ในปี 2558 ผู้ผลิตชิป LED รายใหญ่ในประเทศจีนได้ร่วมมือกับสถาบันพฤกษศาสตร์แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีนเพื่อริเริ่มจัดตั้งบริษัทโรงงานเพาะปลูกพืชขึ้น ซึ่งเป็นการก้าวข้ามจากอุตสาหกรรมอิเล็กโทรออปติกไปสู่อุตสาหกรรม "ชีววิทยาเชิงแสง" และกลายเป็นแบบอย่างสำหรับผู้ผลิต LED ของจีนในการลงทุนสร้างโรงงานเพาะปลูกพืชในระดับอุตสาหกรรม โรงงานเพาะปลูกแห่งนี้มุ่งมั่นที่จะลงทุนด้านอุตสาหกรรมชีววิทยาเชิงแสงที่กำลังเติบโต โดยบูรณาการการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การผลิต การสาธิต การบ่มเพาะ และฟังก์ชันอื่นๆ ด้วยทุนจดทะเบียน 100 ล้านหยวน ในเดือนมิถุนายน 2559 โรงงานเพาะปลูกแห่งนี้ซึ่งมีอาคาร 3 ชั้น ครอบคลุมพื้นที่ 3,000 ตารางเมตร และพื้นที่เพาะปลูกมากกว่า 10,000 ตารางเมตร ได้สร้างเสร็จและเริ่มดำเนินการ ภายในเดือนพฤษภาคม 2560 กำลังการผลิตต่อวันจะอยู่ที่ 1,500 กิโลกรัมของผักใบเขียว หรือเทียบเท่ากับผักกาดหอม 15,000 ต้นต่อวัน

มุมมองของบริษัทนี้

3. ปัญหาและมาตรการแก้ไขที่ส่งผลต่อการพัฒนาโรงงานแปรรูปพืช

3.1 ปัญหา

3.1.1 ต้นทุนการก่อสร้างสูง

โรงงานเพาะปลูกจำเป็นต้องผลิตพืชผลในสภาพแวดล้อมปิด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างโครงการและอุปกรณ์สนับสนุนต่างๆ รวมถึงโครงสร้างบำรุงรักษาภายนอก ระบบปรับอากาศ แหล่งกำเนิดแสงเทียม ระบบการเพาะปลูกหลายชั้น ระบบหมุนเวียนสารละลายธาตุอาหาร และระบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างค่อนข้างสูง

3.1.2 ต้นทุนการดำเนินงานสูง

แหล่งกำเนิดแสงส่วนใหญ่ที่จำเป็นสำหรับโรงงานเพาะเลี้ยงพืชมาจากหลอดไฟ LED ซึ่งใช้ไฟฟ้าจำนวนมากในขณะที่ให้สเปกตรัมที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโตของพืชแต่ละชนิด อุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องปรับอากาศ ระบบระบายอากาศ และปั๊มน้ำในกระบวนการผลิตของโรงงานเพาะเลี้ยงพืชก็ใช้ไฟฟ้าเช่นกัน ดังนั้นค่าไฟฟ้าจึงเป็นค่าใช้จ่ายที่สูงมาก จากสถิติพบว่า ในต้นทุนการผลิตของโรงงานเพาะเลี้ยงพืช ค่าไฟฟ้าคิดเป็น 29% ค่าแรง 26% ค่าเสื่อมราคาของสินทรัพย์ถาวร 23% ค่าบรรจุภัณฑ์และการขนส่ง 12% และวัสดุการผลิต 10%

รายละเอียดต้นทุนการผลิตสำหรับโรงงานผลิตพืช

3.1.3 ระดับการทำงานอัตโนมัติต่ำ

โรงงานผลิตพืชที่ใช้ในปัจจุบันมีระดับการทำงานอัตโนมัติต่ำ และกระบวนการต่างๆ เช่น การเพาะต้นกล้า การย้ายปลูก การปลูกในแปลง และการเก็บเกี่ยว ยังคงต้องอาศัยการทำงานด้วยมือ ส่งผลให้ต้นทุนแรงงานสูง

3.1.4 พันธุ์พืชที่สามารถปลูกได้มีจำกัด

ในปัจจุบัน ชนิดของพืชที่เหมาะสมสำหรับการปลูกในโรงงานแปรรูปพืชมีจำกัดมาก ส่วนใหญ่เป็นผักใบเขียวที่เจริญเติบโตเร็ว รับแสงได้ดี และมีทรงพุ่มเตี้ย ไม่สามารถปลูกในปริมาณมากได้เนื่องจากมีความต้องการในการปลูกที่ซับซ้อน (เช่น พืชที่ต้องการการผสมเกสร เป็นต้น)

3.2 กลยุทธ์การพัฒนา

เมื่อพิจารณาถึงปัญหาที่อุตสาหกรรมโรงงานผลิตพืชกำลังเผชิญอยู่ จำเป็นต้องทำการวิจัยจากหลากหลายแง่มุม เช่น เทคโนโลยีและการดำเนินงาน เพื่อตอบสนองต่อปัญหาในปัจจุบัน มาตรการแก้ไขมีดังต่อไปนี้

(1) เสริมสร้างการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีอัจฉริยะของโรงงานและปรับปรุงระดับการจัดการที่เข้มข้นและละเอียดขึ้น การพัฒนาระบบการจัดการและการควบคุมอัจฉริยะช่วยให้สามารถจัดการโรงงานได้อย่างเข้มข้นและละเอียดขึ้น ซึ่งสามารถลดต้นทุนแรงงานและประหยัดแรงงานได้อย่างมาก

(2) พัฒนาอุปกรณ์ทางเทคนิคโรงงานพืชที่เข้มข้นและมีประสิทธิภาพเพื่อให้ได้ผลผลิตคุณภาพสูงและสูงในแต่ละปี การพัฒนาอุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกทางการเพาะปลูกที่มีประสิทธิภาพสูง เทคโนโลยีและอุปกรณ์แสงสว่างประหยัดพลังงาน ฯลฯ เพื่อปรับปรุงระดับความอัจฉริยะของโรงงานพืช เอื้อต่อการบรรลุผลผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงในแต่ละปี

(3) ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการเพาะปลูกเชิงอุตสาหกรรมสำหรับพืชที่มีมูลค่าเพิ่มสูง เช่น พืชสมุนไพร พืชเพื่อสุขภาพ และผักหายาก เพิ่มชนิดของพืชที่ปลูกในโรงงานพืช ขยายช่องทางผลกำไร และปรับปรุงจุดเริ่มต้นของผลกำไร

(4) ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับโรงงานพืชสำหรับใช้ในครัวเรือนและเชิงพาณิชย์ เพิ่มประเภทของโรงงานพืช และบรรลุผลกำไรอย่างต่อเนื่องด้วยฟังก์ชันต่างๆ

4. แนวโน้มการพัฒนาและโอกาสของโรงงานผลิตพืช

4.1 แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยี

4.1.1 การประมวลผลเชิงปัญญาแบบเต็มรูปแบบ

โดยอาศัยการผสานรวมระหว่างเครื่องจักรและศิลปะ รวมถึงกลไกการป้องกันความเสียหายของระบบหุ่นยนต์ทางการเกษตร ควรสร้างหุ่นยนต์อัจฉริยะและอุปกรณ์สนับสนุนต่างๆ เช่น เครื่องปลูก เครื่องเก็บเกี่ยว และอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ ที่มีความยืดหยุ่นสูงและไม่ทำลายพืชผล รวดเร็ว และสามารถระบุตำแหน่งได้อย่างแม่นยำในพื้นที่หลายมิติแบบกระจาย และวิธีการควบคุมร่วมกันระหว่างเครื่องจักรหลายแบบหลายโหมด ตลอดจนการเพาะปลูกแบบไร้คนควบคุม มีประสิทธิภาพ และไม่ทำลายพืชผลในโรงงานปลูกพืชสูง เพื่อให้การดำเนินงานทั้งหมดเป็นไปโดยอัตโนมัติ

4.1.2 ปรับปรุงระบบควบคุมการผลิตให้ชาญฉลาดขึ้น

โดยอาศัยกลไกการตอบสนองของการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชต่อรังสีแสง อุณหภูมิ ความชื้น ความเข้มข้นของ CO2 ความเข้มข้นของธาตุอาหารในสารละลายธาตุอาหาร และค่าการนำไฟฟ้า ควรสร้างแบบจำลองเชิงปริมาณของปฏิกิริยาตอบกลับระหว่างพืชกับสิ่งแวดล้อม ควรสร้างแบบจำลองหลักเชิงกลยุทธ์เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลอายุขัยของผักใบเขียวและพารามิเตอร์สภาพแวดล้อมการผลิตแบบไดนามิก ควรสร้างระบบการวินิจฉัยและการควบคุมกระบวนการแบบไดนามิกออนไลน์ของสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ ควรสร้างระบบการตัดสินใจด้วยปัญญาประดิษฐ์แบบร่วมมือกันหลายเครื่องสำหรับกระบวนการผลิตทั้งหมดของโรงงานเกษตรแนวตั้งขนาดใหญ่

4.1.3 การผลิตคาร์บอนต่ำและการประหยัดพลังงาน

การจัดตั้งระบบการจัดการพลังงานที่ใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม เพื่อการส่งกระแสไฟฟ้าและควบคุมการใช้พลังงานเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการจัดการพลังงานอย่างเหมาะสม การดักจับและนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมากลับมาใช้ใหม่เพื่อช่วยในการผลิตพืชผลทางการเกษตร

4.1.3 พันธุ์พรีเมียมที่มีมูลค่าสูง

ควรดำเนินกลยุทธ์ที่เป็นไปได้ในการพัฒนาพันธุ์พืชที่มีมูลค่าเพิ่มสูงหลากหลายชนิดสำหรับการทดลองปลูก สร้างฐานข้อมูลผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีการเพาะปลูก ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการเพาะปลูก การคัดเลือกความหนาแน่น การจัดเรียงตอพืช ความเหมาะสมของพันธุ์และอุปกรณ์ และจัดทำข้อกำหนดทางเทคนิคมาตรฐานสำหรับการเพาะปลูก

4.2 แนวโน้มการพัฒนาอุตสาหกรรม

โรงงานปลูกพืชสามารถขจัดข้อจำกัดด้านทรัพยากรและสิ่งแวดล้อม บรรลุการผลิตทางการเกษตรแบบอุตสาหกรรม และดึงดูดแรงงานรุ่นใหม่ให้เข้ามามีส่วนร่วมในการผลิตทางการเกษตร นวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการพัฒนาอุตสาหกรรมที่สำคัญของโรงงานปลูกพืชของจีนกำลังก้าวขึ้นเป็นผู้นำระดับโลก ด้วยการประยุกต์ใช้แหล่งกำเนิดแสง LED การแปลงเป็นดิจิทัล ระบบอัตโนมัติ และเทคโนโลยีอัจฉริยะอย่างรวดเร็วในด้านโรงงานปลูกพืช โรงงานเหล่านี้จะดึงดูดการลงทุน การสรรหาบุคลากร และการใช้พลังงานใหม่ วัสดุใหม่ และอุปกรณ์ใหม่มากขึ้น ในลักษณะนี้ จะสามารถบูรณาการเทคโนโลยีสารสนเทศและสิ่งอำนวยความสะดวกและอุปกรณ์ได้อย่างลึกซึ้ง ปรับปรุงระดับความอัจฉริยะและไร้คนควบคุมของสิ่งอำนวยความสะดวกและอุปกรณ์ ลดการใช้พลังงานของระบบและต้นทุนการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องผ่านนวัตกรรมอย่างต่อเนื่อง และค่อยๆ พัฒนาตลาดเฉพาะทาง โรงงานปลูกพืชอัจฉริยะจะเข้าสู่ยุคทองของการพัฒนา

จากรายงานการวิจัยตลาด พบว่าขนาดตลาดฟาร์มแนวตั้งทั่วโลกในปี 2020 มีมูลค่าเพียง 2.9 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และคาดว่าภายในปี 2025 ขนาดตลาดฟาร์มแนวตั้งทั่วโลกจะสูงถึง 30 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยสรุปแล้ว โรงงานปลูกพืชมีโอกาสในการใช้งานและพื้นที่การพัฒนาที่กว้างขวาง

ผู้แต่ง: Zengchan Zhou, Weidong ฯลฯ

ข้อมูลอ้างอิง:สถานการณ์ปัจจุบันและแนวโน้มการพัฒนาอุตสาหกรรมโรงงานพืช [J]. เทคโนโลยีวิศวกรรมเกษตร, 2022, 42(1): 18-23.โดย Zengchan Zhou, Wei Dong, Xiugang Li และคณะ