Meccanica

Meccanizzazione dei processi agricoli

Definizioni e numeri

Attualmente si producono 6000 kg/ha per un ammontare di ore di lavoro pari a 15 (prima 300 kg con 1000 ore di lavoro). Questo è dovuto sicuramente alla crescita demografica che ha portato a maggiori esigenze alimentari, inoltre sempre più persone si sono spostate a lavorare nelle industrie e hanno abbandonato la campagna, da qui la necessità di aumentare la produzione per unità di lavoro.

• Prima tappa: sostituzione della trazione animale con la trazione meccanica.
• Seconda tappa: studio dell’accoppiamento del cantiere trattore-macchina operatrice.
• Terza tappa: analisi dei cantieri di lavoro (con l’aggiunta dei contoterzisti).
• Quarta tappa: analisi dei sistemi di meccanizzazione.
• Quinta tappa: agricoltura di precisione.

Non si massimizza più la produzione ma il rapporto benefici/costi e la sostenibilità ambientale.

Meccanica agraria ≠ meccanizzazione agricola, la prima si riferisce alla macchina mentre la seconda al contesto in cui si trova.

La meccanizzazione agricola studia gli effetti dell’impiego delle macchine nell’ambito di specifici contesti produttivi agricoli (le prestazioni riguardano i costi, le rese, il tempo e l’ambiente).

Invenzioni importanti

Inizio ‘800, motore a vapore; 1875 Barsanti e Matteucci, motore a scoppio; 1892 Rudolph Diesel, omonimo motore; 1927, f.lli Cassani primo trattore diesel; 1952 Same primo trattore moderno a trazione integrale.

Primo trattore prodotto in serie al mondo: Fordson Model F (USA), 1917.

Primo trattore italiano: Fiat 702, 21 agosto 1918.

Attacco a tre punti: Harry Ferguson, 1925.

Pneumatici per trattori: 1932.

Nascita di problemi sociali legati alla perdita di posti di lavoro.

Sviluppo in Italia

Prima fase: 1945-1955 motorizzazione dell’agricoltura (utilizzo medio annuo trattore 1000 ore/anno ovvero il periodo di tempo adatto per i giorni d’oggi).

Seconda fase: 1955-1975 monocolture, adattamento delle strutture aziendali, primi studi sull’organizzazione del lavoro, aiuti statali in sostegno dei prezzi, addetti da 7 a 3 milioni (utilizzo medio annuo trattore 500 ore/anno).

Terza fase: 1975-oggi sicurezza e confort, contoterzismo, esigenze di qualificazione del personale, internazionalizzazione dei mercati, sensibilità alle problematiche ambientali, sviluppo di nuove tecnologie tra cui l’agricoltura di precisione e 1 milione di impiegati (utilizzo medio annuo trattore meno di 400 ore/anno, molto negativo).

In Italia ci sono 4 ha per trattore, in Germania 12 così come in tante altre realtà… siamo esagerati (fonti: ISTAT, UNACOMA, UMA).

Chiaramente oltre a comprare tante macchine agricole ne produciamo altrettante, contribuisce al PIL.

➔ L’età media dei trattori è circa 20 anni (vecchio!!!!!!), questo vuol dire che in un’azienda agricola convivono trattori molto nuovi e molto vecchi. Le aziende più piccole hanno chiuso a favore di quelle grandi.

Conclusioni: ha senso in questo contesto?

L’agricoltura di precisione e il contesto aziendale

L’agricoltura di precisione è solo una piccola parte della gestione automatizzata del campo. Noi ci concentreremo solo sulla coltivazione di precisione che comprende i sistemi erbacei, ortivi e arborei (di cui la viticoltura è il più importante), i quali sono anche più diffusi al momento. Non ci occuperemo della zootecnia di precisione anche se sta prendendo sempre più piede.

➔ Azienda agricola = campi + siti funzionali.

La azienda agricola può essere definita, in prima approssimazione, come il complesso di beni organizzati dall'imprenditore agricolo per l'esercizio della sua attività. Ed è quindi con riferimento al concetto di attività di impresa agricola che trova la sua definizione.

L'articolo 2135 del codice civile qualifica attività agricole la coltivazione del fondo, la selvicoltura, l'allevamento di animali e le attività connesse, precisando che «per coltivazione del fondo, per selvicoltura e per allevamento di animali si intendono le attività dirette alla cura ed allo sviluppo di un ciclo biologico o di una fase necessaria del ciclo stesso, di carattere vegetale o animale, che utilizzano o possono utilizzare il fondo, il bosco o le acque dolci, salmastre o marine.

➔ A differenza dell’industria dover gestire un ciclo biologico implica l’incapacità di poter gestire tutto nel minimo dettaglio.

Si intendono comunque connesse le attività, esercitate dal medesimo imprenditore agricolo, dirette alla manipolazione, conservazione, trasformazione, commercializzazione e valorizzazione che abbiano ad oggetto prodotti ottenuti prevalentemente dalla coltivazione del fondo o del bosco o dall'allevamento di animali, nonché le attività dirette alla fornitura di beni o servizi mediante l'utilizzazione prevalente di attrezzature o risorse dell'azienda normalmente impiegate nell'attività agricola esercitata, ivi comprese le attività di valorizzazione del territorio e del patrimonio rurale e forestale, ovvero di ricezione ed ospitalità come definite dalla legge [c.d attività di agriturismo], la produzione e la cessione di energia elettrica e calorica da fonti rinnovabili agroforestali e fotovoltaiche nonché di carburanti ottenuti da produzioni vegetali provenienti prevalentemente dal fondo.

➔ Attività di diversificazione, offerta di servizi secondari o produzione di energia – espansione delle opportunità che l’azienda può fornire.

➔ Per fare ciò è necessario simulare e valutare tenendo presente che interagiscono risorse umane, tecnologie e sistemi viventi.

➔ Il dominio in modellistica è il sistema di riferimento (es. dominio dell’agricoltura di precisione = azienda agricola) – nello specifico abbiamo entità controllabili (es. merci, azioni e risorse) e non controllabili (es. clima, prezzi, politiche e terreni).

➔ L’output dell’azienda sono le prestazioni (es. se produce granella le prestazioni saranno le tonnellate di granella) = qualsiasi output dell’azienda che sia misurabile.

L’attività produttive riguardano quindi ciò che l’azienda produce (beni e servizi).

• Risorse = manodopera e fattori a logorio parziale (es. trattori + vacche).
• Merci = fattori a logorio totale (es. semi, concime, ecc + polli).
• Azioni = processi che combinano risorse e attività produttive, consumano e generano merci.

R = risorse / a = azioni / m = merci / p = prestazioni / ap = attività produttive / f = fattori.

Risorse

• Entità assimilabili a fattori a logorio parziale.
• La loro adozione comporta investimenti o profonde modifiche nelle strutture aziendali.
• Dotazione di beni biologici (animali e vegetali), strumentali ed umani necessari al conseguimento delle produzioni (anche i trattori e le macchine operatrici).
• Quindi anche l’agronomo è una risorsa aziendale.

Merci

• Entità assimilabili a fattori a logorio totale.
• Prodotti e sottoprodotti animali e vegetali.

Azioni

• Modalità dinamiche (ogni cosa si può modificare in ogni momento, es. clima, e bisogna gestire in maniera dinamica le situazioni che ci si trovano davanti) con cui risorse e merci vengono utilizzati e combinati nell'ambito dei processi.
• Sono la cinghia di trasmissione tra merci e risorse.

Tupla = metodo per scrivere le entità che concorrono all’identificazione dell’azienda, tra due apici – ogni elemento omogeneo va poi scomposto nelle sottocategorie (è una rappresentazione formale).

Linguaggio da inserire nel software.

Ecc…

Indirizzo produttivo = categoria di beni verso cui è orientata la produzione aziendale (ogni AP può avere diversi IP – es. aziende risicole che producono anche latte).

Categorie di indirizzi produttivi

• SA = seminativi annuali (cerealicolo, ortivo, industriale, foraggero (erbai inclusi)).
• SP = seminativi poliennali (generalmente di tipo foraggero).
• AF = alberi da frutta.
• AL = alberi da legna.
• ZL = zootecnia da latte (bovini, caprini, ovini, etc.).
• ZC = zootecnia da carne (ruminanti e suini).
• TF = trasformazione (integrale: enolificio, caseificio, oleificio, macello, salumificio, …; parziale: essiccazione, conservazione a freddo, …).
• SZ = servizi (contoterzismo, agriturismo, spaccio, …).

Esempi

Foto 1) - 3 sistemi monodirezionali, tutti e 3 parte dello stesso contesto aziendale, ma uno ha un rimpiego (M) – es. sovescio o residui al suolo.

Foto 2) - Esempio di connessione tra sottoinsiemi (ovviamente F/M sono diversi nei due sottoinsiemi).

Foto 3) - Tipica azienda zootecnica.

Analisi delle risorse (R)

• Fondo agrario (Rfag) = < AP = superficie aziendale, RV = rete viaria, RI = rete idrica >.

È una risorsa fondamentale perché ci spiega dove è organizzato il lavoro (substrato) – variabilità spaziale, bisogna quindi conoscere le caratteristiche di ciascun luogo = Attributi (pH, NPK, caratteristiche chimico-fisiche, logistiche-strutturali, ecc) – La carta è reperibile come CTR.

Catastale appezzamento = Ci sono delle linee colorate che determinano il catasto (proprietario).

• Risorsa manodopera (Rman) = {MN1, MN2,…} – non c’è la tupla perché è un’unica categoria e quindi tutti i fattori sono allo stesso livello.
• Reparto macchine (Rmac) = < TR = trattori, MO = macchine operatrici, SM = semoventi >.
• Strutture (Rstr) = < RM = ricoveri, ST = stalle, SM = sala mungitura, SL = silos, ES = impianti essiccazione, SR = stoccaggio reflui >.
• Impianti arborei frutta e legna (Rcar) = graffe {}.
• Bestiame (Rbes) = graffe {}.

GIS

Software principale di qualunque gestione informatica dell’azienda.

Un sistema informativo geografico (GIS) è un sistema informativo che contiene oggetti grafici (punti, linee, aree) georeferenziati (con assegnate coordinate spaziali congruenti con la base cartografica di riferimento) associati a tabelle alfanumeriche.

È un utile strumento gestionale per l’Azienda Agricola.

A differenza delle mappe cartacee, nei GIS si possono collegare i dati spaziali e le tabelle di attributi con le informazioni relative agli elementi spaziali.

Un GIS:

• Collega elementi cartografici a tabelle attributo.
• Localizza elementi della mappa o degli attributi.
• Gestisce insiemi di elementi e attributi come layers.

Un GIS è uno strumento di tipo relazionale, usa le relazioni spaziali (=rispettiva posizione) tra gli elementi.

Il G.I.S. è una semplificazione del mondo reale.

Attenzione! Occorre assegnare agli elementi geografici in mappa la loro posizione corretta sulla superficie terrestre (WGS84 = sistema più utilizzato).

Per l’agricoltura di precisione è importante la conoscenza dell’azienda agricola attraverso un sistema informativo che consente la gestione delle informazioni.

Agricoltura di precisione e informatica gestionale

Definizione agricoltura di precisione

• L’Agricoltura di Precisione è un sistema integrato di gestione della produzione agricola e forestale che impiega strumenti e tecnologie per fare la cosa giusta, nel posto giusto, al momento giusto.
• Il termine Agricoltura di Precisione indica quell’insieme di concetti di gestione agronomica basati sull’osservazione e la risposta alle variazioni che esistono all’interno di aree coltivate (es. suolo, umidità, sostanza organica) e le azioni mirate alla ottimizzazione della gestione delle stesse.
• L'Agricoltura di Precisione può essere descritta come una gestione aziendale - agricola, forestale e zootecnica – che si basa sull'osservazione e l'analisi delle variabili che intervengono nella produzione per supportare le decisioni delle imprese in modo da contribuire all'aumento dei rendimenti e della sostenibilità ambientale, economica, produttiva e sociale.
• Utilizzo di tecnologie, tecniche e metodiche di lavoro in pieno campo che consentono la coerente e non ambigua possibilità di trattare in modo differenziato singole aree omogenee di terreno delle quali si conoscono le reali proprietà, fabbisogni e caratteristiche produttive.
• Utilizzo di tecnologie, tecniche e metodiche di lavoro in pieno campo che consentono la coerente e non ambigua possibilità di trattare in modo differenziato singole aree omogenee di terreno delle quali si conoscono le reali proprietà, fabbisogni e caratteristiche produttive (Site-specific farm management).

L’automazione delle informazioni è solo un primo passo verso l’agricoltura di precisione: bisogna considerare la qualità della gestione, avere informazioni mirate e prendere le corrette decisioni.

• “Strategia gestionale che utilizza tecnologie informatiche per raccogliere dati da fonti multiple in vista di un loro successivo utilizzo nell’ambito di decisioni riguardanti le attività produttive di campo” (NRC USA, 1999) – è la definizione più completa che abbiamo, l’obiettivo sono i dati che poi sosterranno l’operatore nelle scelte.

Tecnologie informatiche

➔ Informatica (1962) = informazione automatica = trattamento dell’informazione con mezzi automatici.

Formata da:

Scienza dell’informazione = principi di rappresentazione ed elaborazione elettronica dell’informazione.

Scienza dei calcolatori (computer science) = studio delle tecnologie hardware e software utilizzate per la raccolta, l’archiviazione e l’elaborazione dei dati e la conseguente produzione di informazione.

Quindi per concludere la tecnologia deve essere a servizio dell’informazione.

Acronimi

ITC = information and communication technologies (somma di IT + TLC) = Insieme delle tecnologie riguardanti l’informatica e le telecomunicazioni finalizzate al trattamento e allo scambio di informazioni in formato digitale.

IT = information technologies.

TLC = telecommunications – una volta era solo il telefono.

Strumenti utili

Smartphone = Telefono cellulare con elevata capacità di calcolo, memoria e con capacità di connessione dati ad alta velocità (5G). Necessita di un sistema operativo per dispositivi mobili.

APP = Applicazioni mobili destinate ai dispositivi tipo tablet e smartphone.

Web application = Applicazione accessibile/fruibile via web per mezzo di una rete Intranet o attraverso la Rete Internet, ovvero in un’architettura tipica di tipo client-server.

Cloud/Big data = Archivi virtuali sovra-aziendali. Intelligenza artificiale e reti neurali.

Si individua un nuovo contesto applicativo in cui le conoscenze e competenze dell’informatica si integrano a quelle specifiche dell’ambito del termine cui si accompagna (es. informatica medica o contabilità informatica).

Informatica aziendale

Branca dell’informatica che applica l’informatica ai sistemi produttivi e quindi influenza le diverse categorie di elementi che costituiscono il sistema aziendale.

Definire il quadro metodologico e applicativo dell’informatica aziendale in imprese che è indispensabile operano nel settore agroambientale e agro territoriale.

L’informatica aziendale influenza:

• Supporti operativi = semplificazione delle procedure operative, compiti esecutivi guidati e facilitati, controlli automatici dei dati, automazione dei processi.
• Organizzazione = rilascio di risorse da vecchie procedure, richiesta di nuove competenze e formazione professionale, messa in luce di nuove esigenze gestionali.
• Monitoraggio e controllo = eventi aziendali in costante monitoraggio, creazione di memorie storiche aziendali “oggettive”, tempestività di intervento con controlli real-time, nuove politiche di controllo.
• Documentazione attività = facilitata la creazione, la consultazione e l’aggiornamento degli archivi aziendali, possibilità di automazione nella creazione dei report.
• Strategie = favorita l’introduzione di innovazioni di processo e di prodotto, nuove politiche di investimento.

Monitoraggio = osservazione finalizzata alla raccolta di dati inerenti il processo produttivo in vista della loro successiva elaborazione (osservi e basta – lo fa anche un drone).

Controllo = Azione, intervento sul processo a partire dai dati raccolti nelle azioni di monitoraggio (quindi è prevista anche l’azione dell’uomo in seguito a decisioni che dipendono dal monitoraggio).

(Monitoraggio vs controllo = esame).

Astrazione = sinonimo di una semplificazione, si passa dall’azienda con contorni sfumati a un sistema “semplificato” che però ha dei contorni chiari.

1. Raccolta dati = messaggio, relativo ad aspetti specifici del sistema reale, estraibile dal sistema semplificato determinato dal dominio di interesse; detto anche dato grezzo, può avere natura sia quantitativa sia qualitativa (il dato grezzo non mi dice niente così com’è).
2. Informazione = dato elaborato che assume un ruolo all’interno dell’azienda (ovvero che trova una sua forma di utilizzo) – se all’azienda non serve è inutile, deve avere un senso all’interno del processo decisionale.

A. Trasformare i dati misurati in dati grezzi – devono dirci qualcosa e non essere numeri fini a sé stessi.

B. Trasformare i dati grezzi in dati elaborati.

C. Operare sui dati elaborati: analisi, interrogazioni, reportistica.

Come funziona il processo decisionale?

1. Devo avere un problema (o un fine), altrimenti raccolgo dati senza uno scopo – ricognizione problema.
2. Definizione degli scopi + scelta dei criteri di valutazione (ovvero: posso o non posso sopportare il problema e fino a che punto?).
3. Raccolta dati.
4. Elaborazione dati.
5. Ottenimento informazioni.
6. Identificazione delle possibili alternative.
7. Processo di valutazione.
8. Selezione tra le alternative e decisione esempio: quale strumento usare per distribuzione reflui: impatto ambientale, efficienza, costo.. devo capire quale di questi elementi è la mia priorità dando un peso agli indici.

L’informazion