Nơi nông nghiệp giao thoa với tự động hóa: Tương lai thẳng đứng của ngành thực phẩm

Tại sao điều đó lại quan trọng

Đến năm 2050, gần 70% dân số toàn cầu dự kiến sẽ sống ở khu vực đô thị, làm tăng nhu cầu về thực phẩm sản xuất tại địa phương (*1). Đồng thời, đất canh tác đang bị thu hẹp, nguồn nước đang chịu áp lực và những gián đoạn gần đây đã bộc lộ sự mong manh của chuỗi cung ứng thực phẩm toàn cầu. Nông nghiệp thẳng đứng mang đến một cách để đưa sản xuất đến gần hơn với người tiêu dùng đồng thời giảm sự phụ thuộc vào các biến số bên ngoài.

Ưu điểm của nó rất rõ ràng:

• Mật độ sản xuất cao hơn, với hệ thống trồng nhiều tầng mang lại sản lượng cao hơn đáng kể trên mỗi mét vuông.
• Lượng nước sử dụng thấp hơn, với canh tác thẳng đứng giúp giảm mức tiêu thụ lên tới 98% trong một số hệ thống (*2)
• Sản lượng ổn định quanh năm, nhờ môi trường được kiểm soát.
• Giảm lượng hóa chất sử dụng nhờ điều kiện trồng trọt khép kín.
• Chuỗi cung ứng ngắn hơn, cải thiện độ tươi ngon và giảm khoảng cách vận chuyển.

Những yếu tố này khiến canh tác thẳng đứng trở nên đặc biệt hấp dẫn đối với các loại cây trồng có giá trị cao như rau lá xanh, thảo mộc và các sản phẩm đặc sản (*3). Mặc dù canh tác thẳng đứng đang mở rộng trên toàn cầu, nhưng những thách thức liên quan đến việc sử dụng năng lượng, chi phí và tính phù hợp của cây trồng vẫn còn tồn tại. Do đó, nó có xu hướng tạo ra giá trị lớn nhất ở những khu vực mà các hạn chế về đất đai, nước hoặc khí hậu vượt trội hơn nhu cầu năng lượng, chẳng hạn như Singapore hoặc Trung Đông.

Vai trò của tự động hóa: Nơi nông nghiệp giao thoa với Intralogistics

Cốt lõi của nhiều trang trại thẳng đứng hiện đại là hệ thống tự động hóa tiên tiến. Nó hoạt động ít giống với nông nghiệp truyền thống và giống với môi trường sản xuất tự động hơn. Cây trồng được giám sát, kiểm soát và di chuyển thông qua các quy trình được quản lý chặt chẽ, đưa nông nghiệp đến gần hơn với một hệ thống hậu cần hơn là một hoạt động canh tác trên đồng ruộng.

Mức độ kiểm soát này không chỉ cải thiện năng suất và tính ổn định mà còn cho phép thực hiện các hoạt động lặp đi lặp lại, biến nông nghiệp thành một quy trình được thiết kế kỹ thuật cao thay vì chỉ đơn thuần là sinh học. Tự động hóa là yếu tố thiết yếu để sản xuất hàng loạt trở nên khả thi.

Trong lĩnh vực tự động hóa, một trong những yếu tố quan trọng là hệ thống lưu trữ và truy xuất mật độ cao — những khái niệm quen thuộc trong hậu cần nội bộ. Thường được hình dung như một hệ thống xử lý pallet và thùng hàng trong kho, Hệ thống Lưu trữ và Truy xuất Tự động (AS/RS) là một công cụ hoàn hảo cho các hoạt động nông nghiệp thẳng đứng.

Hệ thống AS/RS làm xương sống cho các trang trại thẳng đứng

Trong các hoạt động canh tác thẳng đứng tiên tiến, Hệ thống Lưu trữ và Thu hồi Tự động (AS/RS) có thể đóng vai trò trung tâm:

• Kho chứa cây trồng mật độ cao: Các khay trồng có thể được lưu trữ trong các cấu trúc thẳng đứng được xếp chặt chẽ, cho phép chứa hàng trăm đến hàng nghìn khay trong một không gian nhỏ gọn. Điều này tối đa hóa không gian khối tương tự như các kho tự động, đặc biệt quan trọng trong môi trường đô thị nơi đất đai khan hiếm.
• Vận chuyển tự động: Cần cẩu và xe vận chuyển AS/RS di chuyển khay giữa các khu vực trồng trọt, thu hoạch và đóng gói, tạo ra một luồng vận chuyển được kiểm soát và liên tục. Với các điểm lưu trữ và lấy hàng ở nhiều tầng, hệ thống hoạt động như một trung tâm điều phối, cung cấp khay chính xác khi cần thiết và giúp đảm bảo cây trồng được thu hoạch và chế biến đúng thời gian.
• Giảm thiểu thao tác thủ công: Bằng cách giảm thiểu sự can thiệp của con người, tự động hóa giúp cải thiện vệ sinh, tính nhất quán và hiệu quả lao động. Trong một thị trường đang đối mặt với tình trạng thiếu hụt lao động liên tục, phương pháp này cho phép các hoạt động mở rộng quy mô trong khi vẫn duy trì năng suất với số lượng nhân viên ít hơn.

Thiết kế để tối ưu hóa sự vận hành, chứ không chỉ đơn thuần là tăng trưởng.

Ở quy mô lớn, thành công của nông nghiệp thẳng đứng không chỉ được quyết định bởi hiệu quả trồng trọt mà còn bởi hiệu quả xử lý và vận chuyển sản phẩm. Từ khi nảy mầm đến khi thu hoạch, mỗi giai đoạn đều đòi hỏi thời gian và thao tác chính xác. Việc tích hợp hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động AS/RS hỗ trợ điều đó.

• Quy trình diễn ra suôn sẻ giữa các giai đoạn trồng trọt, thu hoạch và đóng gói.
• Lưu trữ mật độ cao mà không ảnh hưởng đến khả năng tiếp cận cây trồng.
• Sản lượng ổn định hơn để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và thị trường.

Phần kết luận

Nông nghiệp thẳng đứng sẽ không thay thế nông nghiệp truyền thống trong tương lai gần (*4), nhưng nó đang đóng vai trò ngày càng quan trọng trong môi trường đô thị và những nơi hạn chế về tài nguyên. Ở những khu vực mà đất đai, nguồn nước hoặc khả năng phục hồi chuỗi cung ứng quan trọng hơn các cân nhắc về chi phí năng lượng, nó có thể trở thành một mô hình sản xuất khả thi.

Khi triển khai nông nghiệp thẳng đứng trên quy mô lớn, thách thức chuyển từ việc đơn thuần trồng trọt sang quản lý dòng chảy, thời gian và độ tin cậy trong toàn bộ hoạt động. Trong những trường hợp như vậy, các công nghệ hậu cần nội bộ như hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động AS/RS có thể đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ sản xuất ổn định và có thể lặp lại.

Ứng dụng thực tế

Ví dụ như Greenphyto có trụ sở tại Singapore, đơn vị nắm giữ Kỷ lục Guinness Thế giới về trang trại thẳng đứng trong nhà cao nhất thế giới, cho thấy các hệ thống dựa trên AS/RS đã được ứng dụng trong môi trường canh tác thẳng đứng, chứng minh tiềm năng của sản xuất tự động, mật độ cao trên quy mô lớn.

Bạn đang mong muốn đạt được thành công trong nông nghiệp thẳng đứng? Hãy liên hệ với chúng tôi qua trang Liên hệ để bắt đầu hành trình tự động hóa của bạn và khám phá sức mạnh của hệ AS/RS.

Lee Kok Hsien

Quản lý dự án cấp cao về Intralogistics, Daifuku Mechatronics (Singapore) Pte Ltd
Ông Lee Kok Hsien gia nhập Daifuku Singapore năm 1996 với vị trí Kỹ sư Trợ lý và hiện là Quản lý Dự án cấp cao cho mảng kinh doanh Intralogistics, phụ trách thị trường Singapore. Ông có bằng Cao đẳng Kỹ thuật Cơ khí và sau đó lấy bằng Cử nhân Tin học Mạng. Là một chuyên gia PMP được chứng nhận, ông Kok Hsien có hơn hai thập kỷ kinh nghiệm trong ngành công nghiệp xử lý vật liệu, đã tích cực tham gia vào việc thực hiện dự án kể từ khi gia nhập Daifuku.