当农业与自动化相遇:食品的垂直未来
随着城市人口增长,传统农业面临气候变化、土地稀缺和供应链中断等日益严峻的挑战,垂直农业正迅速从概念走向现实。曾经被视为未来科技的理念——在多层建筑中种植作物——如今正成为现代食品体系中切实可行的一部分,某些作物的生产周期从数月缩短至数周。
垂直农业的核心在于利用水培、LED照明和气候控制系统等技术,在可控的室内环境中,以垂直堆叠的方式种植作物。通过将生产与自然环境脱钩,这些农场可以全年运营,不受天气、土壤质量或地理位置的影响。
为什么这很重要
到2050年,预计全球近70%的人口将居住在城市地区,这将增加对本地生产食品的需求(*1)。与此同时,耕地面积不断减少,水资源面临压力,近期发生的各种中断也暴露了全球食品供应链的脆弱性。垂直农业提供了一种将生产更靠近消费、同时减少对外部因素依赖的途径。
它的优势显而易见:
- 生产密度更高,多层种植系统每平方米产量显著提高。
- 用水量更低,在某些系统中,垂直农业可减少高达 98% 的用水量(*2)
- 受控环境确保了全年持续稳定的产量
- 由于种植环境封闭,化学投入量减少。
- 更短的供应链,提高产品新鲜度,减少运输距离
这些因素使得垂直农业对绿叶蔬菜、香草和特色农产品等高价值作物尤为具有吸引力(*3)。尽管垂直农业正在全球范围内扩张,但能源利用、成本和作物适宜性等方面的挑战依然存在。因此,在土地、水资源或气候限制大于能源需求的地区,例如新加坡或中东,垂直农业往往能创造最大的价值。
自动化的作用:农业与Intralogistics交汇点
许多现代垂直农场的核心是先进的自动化技术。它的运作方式与传统农业截然不同,更像是一个自动化生产环境。作物在严格管理的流程中受到监控、控制和输送,使农业生产更接近于物流系统,而非传统的田间作业。
这种程度的控制不仅提高了产量和一致性,而且实现了操作的可重复性,使农业生产从纯粹的生物过程转变为高度工程化的过程。自动化是实现大规模生产的关键。
在自动化领域,高密度存储和检索是重要的推动因素之一——这一概念在内部物流中并不陌生。自动化存储和检索系统(自动仓库)通常用于处理仓库中的托盘和箱子,但它也是垂直农业运营的理想工具。
自动仓库作为垂直农场的骨干网络
在先进的垂直农业作业中,自动化存储和检索系统(自动仓库)可以发挥核心作用:
- 高密度作物储存:种植托盘可以紧密排列在垂直结构中,从而在有限的空间内容纳成百上千个托盘。这种方式与自动化仓库一样,最大限度地利用了空间,这在土地资源宝贵的城市环境中尤为重要。
- 自动化搬运:自动化立体仓库自动仓库的起重机和穿梭车在种植区、收割区和包装区之间运送托盘,形成可控且连续的物流流。该系统在多个楼层设有存储和检索点,作为一个中央枢纽,能够按需精准地运送托盘,从而确保农作物按时收割和加工。
- 减少人工操作:自动化通过最大限度地减少人为干预,提高了卫生水平、产品一致性和劳动效率。在劳动力持续短缺的市场环境下,这种方法能够让企业在人员减少的情况下扩大规模并保持生产力。
设计要注重流程,而不仅仅是增长。
规模化垂直农业的成功不仅取决于作物的种植效率,还取决于作物的搬运和运输效率。从发芽到收获,每个阶段都需要精准的时间把控和操作。集成自动化立体仓库系统自动仓库能够有效支持这些环节。
- 种植、收获和包装阶段之间的流畅衔接
- 在不影响农作物获取的前提下实现高密度存储
- 更稳定的产量,以满足客户和市场需求
结论
垂直农业在短期内不会取代传统农业(*4),但它在城市和资源匮乏的环境中正发挥着越来越重要的作用。在土地、水资源或供应链韧性比能源成本更重要的地区,垂直农业可以成为一种可行的生产模式。
当垂直农业大规模部署时,挑战不再仅仅在于种植作物,而是要管理整个运营过程中的流程、时间安排和可靠性。在这种情况下,自动化立体仓库自动仓库等内部物流技术可以在支持稳定、可重复的生产方面发挥重要作用。
实际应用
以新加坡的Greenphyto为例,该公司拥有吉尼斯世界纪录最高的室内垂直农场,这凸显了基于自动仓库的系统已经在垂直农业环境中得到应用,展示了大规模自动化、高密度生产的潜力。
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来源
李国贤
大福机电(新加坡)私人有限公司Intralogistics高级项目经理
李国贤于1996年加入大福新加坡公司,担任助理工程师,现任Intralogistics业务高级项目经理,负责新加坡市场。他拥有机械工程文凭,后获得网络计算学位。作为一名认证项目管理专业人士(PMP),李国贤在物料搬运行业拥有超过二十年的经验,自加入大福以来一直积极参与项目交付工作。
