ВПРОВАДЖЕННЯ ПРИНЦИПІВ ІНДУСТРІЇ 4.0 У РОЗВИТОК СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА ЯК ІНСТРУМЕНТУ КАПІТАЛІЗАЦІЇ

УДК 658.5

Впровадження принципів Індустрії 4.0 у розвиток сільського господарства як інструменту капіталізації

 

https://doi.org/10.36994/2707-4110-2024-12-39-09

 

Пашинський А.О., здобувач освіти доктора філософії, 051 «Економіка»,

Шинкарьова Л.С., магістрантка 281 «Публічне управління та адміністрування», ЗВО «Університет «Україна»[1]

 

Анотація. У статті розглянуто питання впровадження принципів Індустрії 4.0 у розвиток сільського господарства як інструменту капіталізації. Автори наголошують, що впровадження принципів Індустрії 4.0 у сільське господарство відкриває нові перспективи для підвищення капіталізації сільськогосподарських підприємств. Адже використання таких технологій, як автоматизація, великі дані, штучний інтелект, робототехніка, інтернет речей (IoT) та системи точного землеробства, дозволяє аграріям знижувати витрати, оптимізувати використання ресурсів та підвищувати продуктивність. Ці технології забезпечують точний моніторинг та адаптацію до змінних умов на полі, знижують витрати на добрива та енергетичні ресурси, покращуючи не лише ефективність виробництва, а й екологічний ефект сільськогосподарських процесів. В процесі проведення дослідження, авторами підкреслено, що інтеграція інноваційних технологій дозволяє аграрним підприємствам збільшити додану вартість продукції, що підвищує їх інвестиційну привабливість і сприяє сталому розвитку регіонів. Приріст капіталізації завдяки високотехнологічному виробництву також створює нові робочі місця та покращує рівень життя на сільських територіях, що є важливим фактором для підтримки стабільного розвитку національної економіки. Доведено, що для ефективного впровадження Індустрії 4.0 в аграрний сектор необхідні значні капіталовкладення, що включають розвиток інфраструктури для цифровізації, стимулювання інвестицій та науково-дослідницької діяльності. Важливим є створення сприятливих умов для малого та середнього бізнесу через державну підтримку і фінансові програми, що забезпечать технологічний прогрес на всіх рівнях сільськогосподарського виробництва. Таким чином, необхідність капіталізації сільськогосподарських підприємств через впровадження принципів Індустрії 4.0 є ключовим фактором для їх успішного розвитку, підвищення конкурентоспроможності на міжнародних ринках та зміцнення економічних позицій України на глобальній арені.

Ключові слова: сільськогосподарські підприємства, Індустрія 4.0, новітні технології, капіталізація, штучний інтелект, робототехніка, системи точного землеробства.

 

Implementation of Industry 4.0 principles in the development of agriculture as a tool for capitalization

Pashinsky A.O., candidate for the degree of Doctor of Philosophy, 051 "Economics",

Shynkareva L.S., master's student 281 "Public Management and Administration", "University "Ukraine"

Abstract.The article deals with the issue of implementing the principles of Industry 4.0 in the development of agriculture as a tool for capitalization. The authors emphasize that the implementation of Industry 4.0 principles in agriculture opens up new prospects for increasing the capitalization of agricultural enterprises. After all, the use of technologies such as automation, big data, artificial intelligence, robotics, the Internet of Things (IoT), and precision farming systems allows farmers to reduce costs, optimize resource use, and increase productivity. These technologies provide precise monitoring and adaptation to changing field conditions, reduce the cost of fertilizers and energy resources, improving not only production efficiency but also the environmental impact of agricultural processes. In the course of the study, the authors emphasized that the integration of innovative technologies allows agricultural enterprises to increase the added value of their products, which increases their investment attractiveness and contributes to the sustainable development of the regions. The increase in capitalization due to high-tech production also creates new jobs and improves living standards in rural areas, which is an important factor in maintaining the stable development of the national economy. It is proved that the effective implementation of Industry 4.0 in the agricultural sector requires significant investments, including the development of infrastructure for digitalization, stimulation of investment and research activities. It is important to create favorable conditions for small and medium-sized businesses through government support and financial programs that will ensure technological progress at all levels of agricultural production. Thus, the need to capitalize agricultural enterprises by implementing the principles of Industry 4.0 is a key factor for their successful development, increasing their competitiveness in international markets and strengthening Ukraine's economic position on the global stage.

Keywords: agricultural enterprises, Industry 4.0, latest technologies, capitalization, artificial intelligence, robotics, precision farming systems.

Постановка проблеми.Сільське господарство України займає одне з провідних місць у національній економіці, визначаючи її стратегічний потенціал та вплив на міжнародній арені. У сучасних умовах ця галузь зіштовхнулася з критичними викликами, зокрема зі значним скороченням обсягів виробництва та масштабними руйнівними наслідками, спричиненими російською агресією. Сьогодні ключовим завданням є не лише забезпечення сталого розвитку аграрного сектору, а й його збереження як основи економічної стабільності. Надзвичайно важливо, щоб уряд визначив ефективні антикризові заходи та стратегічні напрями для відновлення галузі, які здатні забезпечити її стабілізацію та сприяти зростанню суміжних секторів економіки й фінансової системи.

У національній стратегії розвитку до 2030 року акцентується, що в найближчі роки світова економіка зазнає остаточного формування нових глобальних балансів сил із появою нових центрів економічного, цифрового та технологічного впливу. За таких умов Україна повинна бути готовою до трансформацій, використовуючи сучасні інструменти для адаптації до нових реалій та формування держави як високотехнологічного й інноваційного лідера.

Сучасна глобалізація сільськогосподарського виробництва зумовлює нагальну необхідність впровадження цифрових технологій у виробничі процеси. Основною метою є підвищення ефективності роботи підприємств через можливість оперативного обміну інформацією в режимі реального часу. Інтеграція інноваційних технологій Індустрії 4.0 відкриває нові можливості для автоматизації складних управлінських і виробничих процесів, скорочення строків переробки, оптимізації логістичних ланцюгів і підвищення якості продукції. Це, у свою чергу, сприяє зміцненню конкурентоспроможності аграрних підприємств та інтеграції українського аграрного сектору у світову економічну систему.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Питання нарощування капіталізації сільськогосподарських підприємств та її значення для розвитку сільських територій вже давно викликає жваві обговорення у наукових колах. Значний внесок у дослідження джерел формування фінансового капіталу сільськогосподарських підприємств зробили такі вчені-економісти, як І.О. Бланк, В.В. Ковальов, Є.С. Стоянова та Т.В. Теплова.

Наукові праці А. Барановського, О. Бородіної, О. Гудзь, Н. Давиденко, А. Кадацької, Н. Куровської, О. Могильного та П. Стецюка дозволяють розглядати капіталізацію сільськогосподарських виробників як ключовий фактор, що сприяє соціальному, економічному та екологічному розвитку сільських територій у рамках сталого розвитку.

Проте, більшість існуючих досліджень недостатньо висвітлює особливості застосування принципів Індустрії 4.0 у сільському господарстві як дієвого інструменту для нарощування капіталізації. Цей аспект залишається важливим і потребує детального аналізу з огляду на сучасні виклики та перспективи розвитку аграрного сектору.

Мета статті - формування пропозицій що стосуються особливостей впровадження принципів Індустрії 4.0 у розвиток сільського господарства як інструменту капіталізації.

Виклад основного матеріалу дослідження. Застосування принципів Індустрії 4.0 у сільському господарстві відкриває нові можливості для підвищення капіталізації сільськогосподарських підприємств. Інноваційні технології, такі як автоматизація виробничих процесів, використання великих даних (BigData), штучного інтелекту, робототехніки, інтернету речей (IoT) та систем точного землеробства, стають ключовими інструментами, що дозволяють підприємствам ефективніше управляти ресурсами, знижувати витрати та підвищувати продуктивність. Зокрема, використання цих технологій дозволяє аграріям здійснювати моніторинг в реальному часі, адаптувати стратегії управління в залежності від змінних умов на полі та оптимізувати витрати на ресурси.

Впровадження таких технологій сприяє збільшенню доданої вартості продукції, що, у свою чергу, підвищує інвестиційну привабливість аграрного сектору. Наприклад, цифрові системи управління фермерськими господарствами дозволяють забезпечити точний контроль за станом посівів, раціональне використання добрив, водних та енергетичних ресурсів. Це не лише підвищує ефективність господарювання, але й забезпечує стійкий екологічний ефект, знижуючи екологічний слід сільськогосподарського виробництва.

Крім того, інтеграція розробок Індустрії 4.0 сприяє посиленню ролі сільськогосподарських підприємств у розвитку сільських територій. Зростання прибутковості та капіталізації дозволяє створювати нові робочі місця, розвивати соціальну інфраструктуру та підвищувати рівень життя місцевих громад. Це є важливим фактором у стримуванні міграції сільського населення та підтримці сталого розвитку регіонів, що вимагає цілеспрямованої політики урядів для створення ефективних програм розвитку територій.

У контексті глобальної конкуренції впровадження принципів Індустрії 4.0 також забезпечує українським аграрним підприємствам кращі позиції на міжнародних ринках. Зростання якості продукції, прозорість виробничих процесів та відповідність міжнародним стандартам відкривають нові перспективи для експорту та залучення іноземних інвестицій. Водночас важливою є адаптація до глобальних тенденцій, таких як підвищення вимог до сталого виробництва та зниження викидів, що також має сприятливий вплив на конкурентоспроможність.

Однак для ефективного впровадження інновацій потрібна цілеспрямована державна підтримка, що включає створення сприятливих умов для цифровізації аграрного сектору, стимулювання інвестицій та впровадження сучасних технологій. Зокрема, важливими є програми фінансової підтримки для малих і середніх підприємств, створення технологічних кластерів, навчання фахівців та розвиток науково-дослідницької бази. Це дозволить не лише досягти ефективного технологічного переходу, а й сприятиме зростанню науково-технічного потенціалу країни.

Таким чином, інтеграція принципів Індустрії 4.0 у сільське господарство є стратегічно важливим напрямом для підвищення капіталізації сільськогосподарських підприємств, забезпечення сталого розвитку сільських територій та зміцнення позицій України в глобальному економічному просторі. Враховуючи глобальні виклики, орієнтація на розвиток сільськогосподарського сектору без інтеграції новітніх технологій не є достатньою для досягнення значного економічного зростання. Тільки поєднання високотехнологічного агропромислового комплексу з індустріальним виробництвом дозволить країні зміцнити свої економічні позиції на світовому ринку.

Дослідження впливу Індустрії 4.0 на розвиток сільського господарства дозволяє прогнозувати подальші тенденції цієї галузі, формуючи гіпотези щодо її перспектив під впливом сучасних технологій. Інтеграція розробок Індустрії 4.0 у діяльність сільськогосподарських підприємств забезпечує суттєве підвищення прибутковості, ефективності, безпечності та екологічності виробництва. Це, у свою чергу, може відіграти вирішальну роль у розв'язанні проблеми зростаючого глобального попиту на продовольство. Виявлення ключових особливостей, аналіз причин, визначення цілей і оцінка результатів впровадження новітніх технологій у сільське господарство сприятиме підвищенню ефективності цього процесу.

У контексті дослідження варто також звернути увагу на вплив попередніх промислових революцій на розвиток аграрної галузі (табл. 1). Перша промислова революція стала етапом переходу від ручної праці до машинної, трансформуючи аграрне суспільство в індустріальне. Друга промислова революція ознаменувала перехід до використання нафти, електрики та електродвигунів, а також стала періодом винайдення телефону й популяризації конвеєрного типу виробництва. Третя промислова революція внесла значні зміни завдяки впровадженню електронних інформаційних технологій, спрямованих на автоматизацію виробництва. Винахід Інтернету суттєво вплинув на світову економіку, відкривши перед малими підприємствами можливості виходу на міжнародний ринок. Інтернет-технології зробили виробничі процеси більш прибутковими та екологічними, що також позитивно позначилося на сільському господарстві. Таким чином, Індустрія 4.0, як етап сучасної технологічної еволюції, здатна забезпечити революційні зміни у сільському господарстві, сприяючи зростанню його ефективності, екологічності та стійкості до глобальних викликів.

Таблиця 1.

Ключові характеристики промислових революцій

Назва	Часові межі	Характеристика
Перша промислова революція	Середина XVIII століття – початок XIX століття	Перехід від традиційної ручної праці до механізованого виробництва, створення нової економічної системи, інтенсивний розвиток усіх аспектів соціально-економічного життя. Помітна урбанізація в країнах Європи. Різке зростання рівня народжуваності на глобальному рівні.
Друга промислова революція	Друга половина XIX століття – друга половина XX століття	Час інновацій, що значно підвищували ефективність виробництва. Виникнення нових економічних секторів, відкриття електричної енергії, освоєння виробництва сталі та нафтопродуктів. Розробка двигуна внутрішнього згорання. Збільшення темпів виробництва завдяки впровадженню конвеєрних технологій.
Третя промислова революція	Друга половина XX століття	Широке впровадження інформаційно-комунікаційних технологій у виробничі процеси. Цифровізація всіх аспектів суспільного життя (створення Інтернету, комп'ютерів, електронних пристроїв), що стало ключовим фактором переходу до постіндустріальної епохи. Пріоритет науки над технологіями та виробництвом.
Четверта промислова революція	Початок XXI століття	Еволюція «розумної промисловості», «промислового Інтернету», «Інтернету речей» та індивідуалізованого виробництва. Розробка штучного інтелекту, прогрес у галузі кібернетики, впровадження екологічних практик у всіх виробничих секторах, зростання ролі цифрових технологій у виробничих процесах.

Джерело: Складено авторами на основі узагальнення досліджень

 

У своїй науковій роботі М. І. Копитко та Д. А. Заверуха [11] відзначають, що хоча Третя промислова революція справила значний позитивний вплив на розвиток економіки, вона також принесла низку негативних наслідків. Однією з основних проблем цього періоду стало надмірне інформаційне навантаження, яке уповільнює виробничі процеси. Це пояснюється тим, що для обробки та організації великих обсягів даних витрачається значний час і ресурси. Спроби удосконалення виробництва призвели до початку нової етапу в історії людства – Четвертої промислової революції [11, с. 120].

Термін «Четверта промислова революція» або «Індустрія 4.0» вперше був представлений на Міжнародній виставці високих технологій у Ганновері в 2011 році. Там «Індустрія 4.0» була визначена як процес інтеграції штучного інтелекту в промислове виробництво та створення розумних фабрик на основі кіберфізичних систем [1].

Концепція Четвертої промислової революції, або «Індустрії 4.0», була розроблена німецьким економістом, засновником і президентом Всесвітнього економічного форуму К. Швабом. У своїй праці [2] він описує цей процес як масове впровадження кіберфізичних систем у виробництво та обслуговування потреб людини в усіх сферах життя, включаючи побут, роботу і відпочинок. Шваб підкреслює, що характер змін є настільки глибоким, що суспільство повинно бути готове до нових викликів, які принесуть як великі можливості, так і потенційні загрози.

На сучасному етапі розвитку економіки терміни «Четверта промислова революція» та «Індустрія 4.0» мають різні значення. Перший термін описує впровадження нових технологій 4.0 і їхній вплив на всю економіку та соціальні сфери, такі як сільське господарство, енергетика, фінанси, охорона здоров'я, освіта тощо. Другий термін більш вузько пов'язаний із виробництвом матеріальних продуктів [3, с. 4].

М. І. Копитко та Д. А. Заверуха в науковій статті [11, с. 120] визначають основні завдання впровадження технологій Індустрії 4.0 у господарську діяльність підприємств:

– максимальна автоматизація виробництва та виробничих процесів;

– зменшення взаємодії людини з виробничим процесом через усунення розриву між фізичними та цифровими системами, так що люди контролюють фізичні системи через цифрові команди;

– забезпечення обміну інформацією між машинами і прийняття рішень на основі даних через Інтернет;

– перенесення контролю за виробничим процесом на окремі машини, які приймають автономні рішення і можуть працювати локально;

– поліпшення використання моделей даних із замкнутим циклом, які оптимізуються на основі зворотного зв'язку від попередніх результатів;

– збільшення персоналізації та кастомізації продукції відповідно до потреб клієнтів.

У сільському господарстві застосування новітніх технологій значно спрощує роботу підприємств, дозволяючи не лише підвищувати врожайність і задовольняти великий попит на продукти харчування, а й робити процеси більш ефективними та доступними для кінцевих споживачів. Протягом кількох десятиліть сільськогосподарські виробники шукали вдосконалені методи підвищення продуктивності, зменшення відходів та негативного впливу на навколишнє середовище. Результатом численних експериментів стало відкриття, що інструменти, які використовуються для оптимізації промислового виробництва, можуть бути застосовані і в сільському господарстві, що сприяє підвищенню конкурентоспроможності, зростанню та забезпеченню сталого розвитку.

У результаті численних досліджень та випробувань виникло поняття «Сільське господарство 4.0», яке вперше з'явилося у звіті Всесвітнього урядового саміту під назвою «Сільське господарство 4.0 – майбутнє сільськогосподарських технологій» [10, 12], підготовленому у співпраці з міжнародною компанією з управління «OliverWyman». Автори звіту трактують концепцію Сільського господарства 4.0 як систему управління, яка передбачає використання новітніх технологій і збору відповідних даних для збільшення виробництва та покращення ефективності галузі. У звіті також підкреслюється, що основними чинниками, які створюють тиск на сільське господарство, є демографічні зміни, дефіцит природних ресурсів, зміни клімату та харчові відходи [12, с. 11].

У останні роки відзначається постійне зростання темпів цифровізації на великих сільськогосподарських підприємствах. Все більше фермерів усвідомлюють цінність можливості оцінювати свою ефективність, включаючи контроль за рівнем рН ґрунту, змінними нормами живлення та висіву, а також відбір зразків для перевірки якості. Важливу роль у сприянні інноваційному розвитку сільськогосподарського сектора сьогодні відіграє державна підтримка досліджень і розробок, а також інвестиції як внутрішніх, так і міжнародних партнерів. Уряд і приватні інвестори зацікавлені у підвищенні ефективності с/г виробництва, оскільки ця галузь є однією з основних складових державного бюджету багатьох країн світу.

Розширена взаємодія між глобальною сільськогосподарською мережею приносить численні переваги на різних етапах ланцюга постачання: фермери можуть використовувати свої дані для точного внесення правильних продуктів у потрібних дозах і в необхідний час; дистриб'ютори можуть отримувати вхідні дані та оптимізувати свої позиції для досягнення максимальних переваг на ринку; виробники здатні покращити свої виробничі процеси та ефективніше орієнтуватися на потреби клієнтів [4].

У науковій праці [13, с. 4323] автори визначають основні технології Індустрії 4.0, які найбільше впливають на сільське господарство: Інтернет речей (IoT), робототехніка, штучний інтелект, аналітика великих даних та блокчейн (табл. 1.3).

Запровадження технологій Індустрії 4.0 у сільське господарство має позитивний вплив на розвиток галузі та підвищення конкурентоспроможності країни на світовому ринку. Інноваційні технології значно покращують прибутковість, ефективність і екологічність сільськогосподарської діяльності. Використання IoT дозволяє уникнути багаторазового введення однакових даних у різні системи, що знижує фінансові та часові витрати. Безпілотники-скаути виконують роль «ока в небі», допомагаючи виявляти шкідників або сухі ділянки, що потребують додаткової уваги. Дрони використовують різні довжини хвиль світла для оцінки стану посівів, виявлення бур'янів і хворих культур з повітря. Точне землеробство дозволяє аграріям досягати більшого з меншими витратами, ідентифікуючи найбільш вигідні ділянки ферми для інвестицій або раніше виявляючи загрози від шкідників та несприятливих погодних умов. Технологія блокчейн трансформує ланцюжок поставок, створюючи новий рівень довіри між сторонами через консенсус і усуваючи потребу в посередниках. Блокчейн може зменшити неефективність і значно підвищити безпеку харчових продуктів, а також поліпшити відстеження товарів, дозволяючи регуляторам швидко перевіряти джерело продуктів і виявляти проблеми з їх забрудненням [4].

Основними перевагами сільського господарства 4.0 є:

• Підвищення продуктивності та врожайності (можливість моніторити та аналізувати посіви в режимі реального часу. Точне визначення, коли і де потрібно застосовувати зрошення та добрива, веде до кращих показників врожайності);
• Поліпшене управління витратами (ефективні дані дозволяють краще контролювати витрати. Компанії можуть регулювати посіви та скорочувати виробничі витрати, аналізуючи потребу в ресурсах, таких як вода, добрива та пестициди, для кожної ділянки);
• Зменшення відходів (цифрові технології в рамках Сільського господарства 4.0 дозволяють скоротити на 30% використання води, палива, добрив і гербіцидів. Покращене прогнозування потреб у ресурсах сприяє збільшенню врожайності і знижує витрати часу, праці та ресурсів);
• Зменшення вуглецевого сліду (точне внесення добрив та розуміння їх потреби на кожній ділянці знижує вуглецевий слід. Автономні системи та ефективне обладнання також зменшують споживання викопного палива).

 

Таблиця 2.

Ключові технології Індустрії 4.0, застосовувані в сільському господарстві

Назва	Характеристика
Штучний інтелект	Штучний інтелект дає можливість машинам збирати дані, оцінювати ситуації та надавати інформацію в реальному часі. У сільському господарстві він сприяє поліпшенню якості врожаю, виявленню хвороб і шкідників на рослинах, а також визначенню, який гербіцид слід застосовувати в кожному регіоні. Крім того, штучний інтелект відкриває можливості для використання інноваційних методів ведення господарства, таких як вертикальне землеробство, що є передовою технологічною системою, яка оптимізує використання ресурсів і підвищує виробництво продуктів харчування на менших площах порівняно з традиційними методами обробітку землі.
Безпілотники	Безпілотники знаходять застосування в спостереженні, картографії, контролі руху, геодезії та навіть у доставці. На фермах, де є великі площі землі, дрони значно зменшують необхідність у виконанні робіт вручну. Вони можуть забезпечити дані про стан ґрунту, наявність хвороб, зрілість рослин тощо в реальному часі. Отриману інформацію можна порівнювати з архівними даними для покращення процесу прийняття рішень.
Датчики	Датчики здатні визначати, коли культури потребують зрошення, чи необхідно застосувати додаткову притискну силу, а також надавати рекомендації щодо вибору хімікатів та їхнього точного розташування. Їхні можливості вимірювати швидкість вітру, тиск і потік розпилення, а також зміни рельєфу, дають аграріям точне уявлення про стан кожної ділянки ферми. Завдяки цим пристроям можна відстежувати зміни на полі та приймати обґрунтовані рішення.
IoT	Інтернет речей (IoT) охоплює групу підключених пристроїв, таких як датчики, зонди, дрони та інші, а також програмне забезпечення, мережі й інші технології. Ці елементи взаємодіють через Інтернет для збору та передачі даних. Це дозволяє системам управління полями інтегрувати інформацію, отриману в реальному часі від дронів, оснащених GPS, супутників, датчиків та інших сучасних інструментів. IoT-системи можуть автоматично адаптуватися до змін погоди та коригувати плани зрошення відповідно до нових умов.
Великі дані	Дані можуть надходити з різних джерел. Ключовим є їх коректне збирання, очищення та узгодження за допомогою штучного інтелекту та вдосконаленої аналітики, щоб забезпечити отримання інсайтів для прийняття практичних і ефективних рішень у сільському господарстві.
Автоматизація	Автоматизація суттєво збільшила обсяги виробництва та знизила витрати на ручну працю, скорочуючи кількість людино-годин і зменшуючи трудомісткість процесів у галузі. Роботизовані технології здатні висаджувати насіння, контролювати та аналізувати стан посівів, а також здійснювати збір врожаю.

Джерело: складено авторами на основі узагальнення досліджень

 

Для реалізації розробок у сфері Індустрії 4.0 сільськогосподарським підприємствам необхідний певний капітал для забезпечення їх діяльності. Системне накопичення та збільшення капіталу підприємства, або його капіталізація, є критично важливими для успішного функціонування та стабільності на конкурентних ринках. Це потребує як внутрішніх, так і зовнішніх джерел фінансування.