Técnicas de gestión de operaciones

Uso de datos en la granja vertical: lo que hay que hacer antes de comprar un nuevo sensor

Lista de artículos para responsables de gestión de operaciones

Diagrama que muestra los tipos de datos registrados diariamente en una granja vertical (ambiente, cultivo, equipos)

Un proveedor propone «empecemos por agregar más sensores y recopilar datos», y usted no está seguro de que sea la decisión correcta. O lleva registros cuidadosos cada día, pero nunca parece que conecten con ninguna decisión de gestión. ¿Es esa la duda con la que ha estado cargando?

Cuando la gente escucha «usar los datos», tiende a pensar que empieza comprando un nuevo sistema de IoT o IA. Pero el verdadero punto de partida está mucho más cerca.

Los registros se acumulan, pero nadie los mira hasta después del accidente

Piense en su registro diario. Muchos registran temperatura, humedad y volumen de cosecha en papel o en una hoja de cálculo, y lo han mantenido durante mucho tiempo. El problema es lo que ocurre después de escribirlo. Si alguien lo mira de verdad es otra cuestión. Cuando la cosecha cae, es la primera vez que vuelven atrás, miran y se dan cuenta a posteriori: «los números realmente estaban mal entonces». ¿Le suena familiar? La factura eléctrica también la registra cada mes, pero solo la ojeamos y nos quedamos en «qué cara». Ya tiene suficientes datos a mano, y sin embargo siempre los mira solo después de que algo ha ocurrido. Lo que falta no es un nuevo sensor. Quién mira lo que ya existe, y cuándo: eso es lo que está ausente.

Hay dos maneras de mirar. La de «mirar a toro pasado», donde se vuelve atrás una vez que ha ocurrido un accidente, y la de «revisión periódica», donde se mira en un punto fijo durante los tiempos normales, cuando no pasa nada. La mirada reactiva termina en «los números estaban mal entonces». Ya es demasiado tarde, así que lo único que puede hacer es confirmar la causa a posteriori.

Entonces, antes de comprar un nuevo sistema, lo único que hay que decidir es quién mira y cuándo. Una práctica que he mantenido en la planta de hojas verdes de una granja vertical: durante quince minutos cada mañana, una persona lee en voz alta el registro del día anterior. Temperatura, humedad, volumen de cosecha, cada mañana, aunque no pase nada. Así, «esto está más alto de lo habitual» se registra como una pequeña sensación de que algo no va bien, antes de convertirse en un accidente. Con la factura eléctrica también: solo una mirada semanal aproximada, en vez de una vez al mes, hace que «esta semana está extrañamente alta» aparezca como la climatización funcionando demasiado fuerte o una puerta que se dejó abierta. En una granja vertical, un entorno cerrado donde la iluminación y la climatización funcionan constantemente, aquí es donde las cosas aparecían antes sobre el terreno.

El mismo número es solo un registro si se mira a posteriori, pero es una vara de medir «la diferencia respecto a lo habitual» si se mira cada día en tiempos normales. Usar los datos da un gran paso adelante solo con ese cambio. Agregar un nuevo sensor está bien una vez que aparece algo que no se puede captar ni con esa vara de medir.

En el mundo de la investigación también se señala la misma distorsión. Según una revisión a gran escala de la literatura sobre agricultura inteligente, hay muchos informes de que una tecnología funciona, pero casi ningún estudio que analice cuánto cambió el rendimiento de cultivo o el retorno de la inversión tras instalarla (ver 1). Esa misma revisión también señala que la tecnología más usada es el sensor. Es comprensible que la conversación se incline hacia «primero comprar», pero el efecto que realmente importa resulta ser sorprendentemente poco medido.

La idea de usar la factura eléctrica como vara de medir en tiempos normales también se sostiene en la investigación. En un caso de una planta de producción que usa luz solar, un informe señala que el consumo mensual de electricidad por unidad de superficie puede servir como indicador de gestión energética (ver 2). Es un caso de invernadero, donde gran parte del consumo eléctrico pasa por una bomba de calor ligada a la temperatura exterior y por tanto refleja las estaciones; una granja vertical, en cambio, está dominada por la carga de iluminación, apenas sigue la temperatura exterior, y su consumo, en promedio, es casi plano. Por eso lo que se toma de ahí no es el contenido de «refleja la temperatura exterior y las estaciones», sino la idea de «establecer la electricidad por unidad de superficie como una vara de medir». Si se aplica esa vara en una granja vertical, lo que aparece no son las estaciones sino la deriva operativa, la climatización funcionando demasiado fuerte o una puerta dejada abierta. Creo que así hay que leerlo, por sustitución.

¿Cuál es entonces el conjunto mínimo de registros a mantener? Si los ordenamos según si pueden servir de base para una decisión de gestión, son tres: producción (volumen de cosecha diario, y si es posible la tasa de aprovechamiento), costo (la factura eléctrica y cómo se usan la mano de obra y los materiales), calidad (la categoría comercial y cuánto producto de descarte salió). Estos probablemente están dispersos en distintos cuadernos y recibos. No empezar a medir algo nuevo, sino poner en el mismo lugar lo que ya existe: ahí es donde empieza construir el conjunto mínimo. Si no sabe por dónde empezar a la hora de ordenar los elementos, reparto el formato de registro que he usado en la planta como las 13 plantillas de gestión de operaciones, tal y como están. En vez de algo para aplicar al por mayor, creo que es mejor verlo como una lista de verificación que arroja luz sobre qué falta y qué sobra en su propio día a día.

Use el rango normal como vara de medir, y no cargue la decisión sobre los hombros de una sola persona

Mantenga la lectura matutina de quince minutos cada día, y antes de que pase mucho tiempo, la lectura se vuelve un trámite mecánico. Uno se acostumbra y deja de registrar. En mi experiencia, esto ocurre casi sin excepción. Por eso hacen falta dos salvaguardas.

Una sola hoja de papel escrita a mano con el rango normal anotado

La primera es cómo construir la vara de medir inicial. Al principio, nadie sabe qué cuenta como «diferente de lo habitual». Por eso, acepte que al principio no va a juzgar, y simplemente alinee los números. Alinee la temperatura a la misma hora y en el mismo lugar cada mañana, y un rango de «el nuestro está normalmente por aquí» aparece de forma natural. Anote ese rango en una línea en un papel. Por ejemplo, «la temperatura matutina está por aquí», usando los valores reales de su propia planta. Una vez que haya puesto en palabras el rango normal así, la vara de medir sale de la intuición personal y cualquiera la lee igual. El truco es no intentar establecer el estándar correcto desde el principio.

La segunda es que cuando solo una persona mira, la lectura se sesga. Que una persona haga la lectura, pero que la decisión no recaiga en una sola. El lector puede ser fijo cada día. Solo cuando piensa «esto se siente diferente de lo habitual» se dirige a otra persona en ese momento y pregunta: «¿qué opinas de esto?» Esto también es, de hecho, lo que evita que uno se acostumbre y deje de prestar atención. La concentración perfecta todos los días es imposible, así que establezca la regla de que solo cuando algo llama la atención se dice en voz alta y se involucra a una segunda persona. La idea es que incluso con una lectura superficial, basta con que el sistema permita detenerse en el momento en que algo llama la atención.

Acostumbrarse es inevitable. Constrúyalo de modo que pueda seguir captando cosas una vez que se haya acostumbrado. Una forma de operar que depende de la concentración perfecta no durará.

Decidir de antemano separar quién mira de quién decide es algo sencillo, pero es donde está el apalancamiento. En la investigación, la propuesta de que una plataforma de información que enlace datos de sensores y control puede elevar el manejo del cultivo y la toma de decisiones a un nivel superior aparece repetidamente dentro de los esfuerzos de la familia UECS (ver 3, 4, 5, 6). Pero lo que se propone ahí es, en el fondo, la historia de implementación de que se puede construir ese sistema; la mayor parte no entra en la cuestión operativa de quién mira esa pantalla, y cuándo, para decidir el siguiente movimiento. Por eso decidir quién mira y quién decide, de antemano, sigue siendo un punto que hay que construir a mano al final, ya sea antes o después de incorporar un sistema.

Agregue una medición solo después de chocar contra el muro de aislar una causa

Párese en el lado de la gestión y la vista cambia de nuevo. Un proveedor trae una propuesta: «instale esto y el rendimiento de cultivo sube», y la reunión de directivos de la próxima semana decide si adoptarlo. ¿Ha estado en una escena así? En ese punto, ¿cómo encaja «primero decida quién mira, y cuándo» con la decisión de invertir o no?

Una sola factura de electricidad como punto de entrada al uso de datos

Lo que importa aquí no es si agregar o no, sino la visión de «con la vara de medir que ya tiene, ¿puede esa diferencia aislarse hasta su causa?» Una vez que la lectura matutina y la factura eléctrica semanal permiten captar «diferente de lo habitual», siempre llega el siguiente muro. La diferencia es visible, pero los registros a mano no pueden separar por qué ocurrió. Supongamos que la cosecha cayó y la factura eléctrica también subió. Pero la temperatura del registro diario está dentro del rango normal. Aquí no se puede determinar «¿es la climatización, el agua, o algo completamente diferente?» Con los registros a mano, aislar la causa se detiene. Esa es la primera señal para «agregar una medición». A la inversa, agregue un sensor antes de chocar con ese muro y, sin hábito de mirar, termina solo echándole un vistazo. El orden está al revés.

Este orden funciona limpiamente en un entorno cerrado como una granja vertical de hojas verdes. Las variables son relativamente pocas, y el registro diario y la factura eléctrica captan mucho. A la inversa, en un invernadero sacudido por el aire exterior y la luz solar, o con cultivos de verduras de fruta y sus muchas variables, hay situaciones en las que no se puede ni empezar sin varias mediciones desde el principio. Tome lo que describo como una historia de entorno cerrado.

Entonces cuando llega una propuesta de proveedor en la reunión de directivos, lo primero que quiero confirmar no es «el rendimiento de cultivo sube». Es si existe, primero, «una diferencia que actualmente no podemos explicar y con la que estamos lidiando». Si la línea es que el problema viene primero y esta medición se necesita para aislarlo, vale la pena el dinero. Si el problema todavía no se ha puesto en palabras y la propuesta llega solo como «instálelo y sube», nadie lo mirará una vez instalado, así que normalmente paso.

Una cosa más que miro en una decisión de inversión es si «quién lee la medición agregada, y cuándo» puede integrarse en la operación. Una medición lo suficientemente pequeña como para agregar una línea en el turno matutino de quince minutos durará. Cualquier cosa que solo se pueda ver abriendo una pantalla dedicada separada cada día, por muy funcional que sea, eventualmente quedará sin mirar. Esto también lo he visto muchas veces sobre el terreno. La decisión de agregar una medición y el trabajo de construir el hábito de mirar son una cosa continua. Una nueva medición también cobra vida solo cuando encaja dentro del marco de «quién mira, y cuándo».

El problema viene primero, luego agregar una medición funciona. Hay ejemplos con números claros para esto. En la irrigación, hay un informe de un ensayo en granja comercial con verduras de fruta que pasó de regar con un temporizador fijo a regar solo cuando una lectura del sensor de humedad del sustrato indicaba que era necesario. Era un caso coreano: hidroponía en sustrato de coco en un invernadero comercial, cultivando tomate y fresa. Para el tomate, el uso de agua se redujo a aproximadamente un tercio o un sexto del método de temporizador con casi ningún cambio en el rendimiento de cultivo (ver 8). Para la fresa, la reducción no fue tan grande, reduciéndose a aproximadamente el sesenta por ciento del método de temporizador (ver 7). El costo de fertilizante se redujo aproximadamente entre un cuarenta y un sesenta por ciento en ambos. Los cultivos y las instalaciones difieren de su granja vertical, pero lo que hay que tomar es menos los números en sí que el orden: «funcionó porque añadieron un punto único para medir el problema del exceso de riego que no podían ver». Ese orden no cambia para las hojas verdes.

Lleve la inquietud de la planta hasta la gestión, e intercambie lo que se lee

Dicho esto, antes de la pregunta de si agregar una medición, el «problema» en el que se basa esa decisión suele empezar a partir de una pequeña sensación de inquietud en la planta. Sin embargo, algo llama la atención como «esto está un poco raro» sobre el terreno, y antes de que pueda convertirse en material para una decisión de gestión, desaparece dentro del día a día como «bueno, esperemos y veremos». En mi experiencia, aquí es donde se pierde más. Por eso construya un solo mecanismo para evitar que esa inquietud desaparezca. Cuando algo llama la atención, no tiene que llegar a una conclusión en el momento; solo deje una línea en el margen del registro diario: «esto me preocupó». No juzgue, solo deje una marca. Desaparece porque intenta decidir esa mañana si es esperar y ver o un accidente. Déjelo sin decidir, y cuando mire la factura eléctrica semanalmente, «si lo pienso bien, llamó la atención varias veces esta semana» convierte puntos en una línea. Una vez está bien esperar y ver. Repítalo muchas veces y ya se ha convertido en un problema que vale la pena plantear a la gestión. La inquietud de la planta no llega a la reunión de directivos tal como está; se convierte en palabras solo una vez que las marcas se acumulan. Se intercala un amortiguador entre la inquietud y la decisión.

Una cosa más: las líneas crecen y uno vuelve a la lectura superficial. ¿Ocurre eso? Trátelo como inevitable. Siempre que agregue una medición, pregúntese si puede eliminar una de las líneas antiguas. El turno de lectura en voz alta está fijado en quince minutos, así que el número de líneas tampoco crece. Necesitar un número nuevo debe significar que uno de los que ha estado leyendo cada mañana ha terminado su trabajo como vara de medir. Si la temperatura que alineó al principio está ahora «por aquí», estable y sin romperse desde hace mucho, no hay necesidad de decirla en voz alta cada mañana. Puede bajarla a una verificación semanal ocasional. No agrande el turno; intercambie el contenido. De lo contrario, crece una línea a la vez y se convierte en una lectura larga que nadie mira.

Por eso la decisión de agregar y la decisión de eliminar van juntas. Tanto como si vale la pena agregar una medición, pregunte cada vez qué puede dejar de leer. Precisamente porque el turno es finito, solo sobrevive lo que realmente vale la pena ver cada mañana.

Hasta aquí la historia ha sido «la medición para aislar una causa llega después de chocar con el muro», pero en una pista separada, hay mediciones que se mantienen en marcha desde el principio. Las anomalías que ya son demasiado tarde para arreglar y están más allá de la recuperación cuando se notan, como una falla o una enfermedad, no se captarán a tiempo con la lectura matutina en tiempos normales. Las mediciones que monitorizan continuamente y emiten una alerta se mantienen en su lugar sin esperar problemas. Y luego está calibrar la vara de medir en sí. Si un sensor devuelve un valor sesgado, incluso el rango normal que se tomó la molestia de anotar se distorsiona, y termina fabricando exactamente la «mirada reactiva» que este artículo critica, en el lado de los datos. Que el equipo está emitiendo valores correctos debe reconfirmarse periódicamente, como prerequisito de la operación. Junto con eso: actualice y entregue la hoja con el rango anotado cada vez que cambia el personal, y por la noche o con poco personal, cuando no hay ojo humano que alcance, no intente llenarlo con operación manual sino déjelo en la monitorización continua. Estos dos también son lugares clásicos donde la operación dependiente de personas se rompe, así que es más fácil decidirlos desde el principio.

La postura de elegir qué leer y qué eliminar para adaptarse a las propias restricciones se hace eco en la investigación sobre elección de tecnología. El IoT agrícola se usa ampliamente para muchos propósitos, gestión, monitorización, control, pero ninguna tecnología o configuración única es óptima para todas las situaciones. Así que el usuario no tiene más remedio que seleccionar para adaptarse a sus propias restricciones, concluye la revisión (ver 9). No hay un conjunto correcto y universal que caiga desde fuera.

No con un sensor, sino con una hoja de papel

«Nosotros ni siquiera hemos instalado sensores ni IoT, así que usar los datos todavía está lejos.» ¿Siente eso y se detiene en la entrada? Empiece no con un sensor, sino con una hoja de papel. Si todavía no registra nada, antes de ir a comprar IoT, elija solo un número que ya le importe e intente anotarlo a la misma hora cada día. Para la mayoría de las plantas, la lectura del termómetro y el volumen de cosecha, o incluso solo la factura eléctrica que llega cada mes, está bien. Lo más fácil por donde empezar es la factura eléctrica. Llega como una factura cada mes, así que todo lo que hace es cambiar «echarle un vistazo y archivarla» por «escribir el número de este mes junto al del mes pasado, alineados en un solo lugar». Eso ya es un uso adecuado de los datos. La pregunta «quién mira, y cuándo» empieza en el momento en que tiene dos números para comparar. No hay necesidad de esperar a que el sistema esté listo.

Así que quienes se detienen en la entrada no están, de hecho, antes de la línea de salida. La factura eléctrica seguramente está a mano, y puede que tenga albaranes de entrega y un termómetro en la pared también. Lo que hay que hacer no es obtener datos sino alinear lo que se está tirando y decidir mirarlo en un día fijado. Empiece con un número, una persona a cargo, un horario fijado. Añada el segundo número una vez que el primero se haya convertido en una vara de medir.

La capacidad de leer los números que alinea crece incluso cuando se reducen los elementos. Por ejemplo, lo que a menudo observaba en la planta de la granja vertical era la proporción de residuos del deshoje. Terminar en «hoy hubo muchos residuos» y no queda nada; pero de ese mismo número se pueden leer varias facetas: la forma en que salieron los residuos, el cuidado puesto en el trabajo de ese día, una falla en algún punto del proceso de cultivo, si las plantas están demasiado apretadas. Incluso con un número, solo alinearlo con el rango normal y preguntar «¿por qué está alto hoy?» cambia el rango de movimientos posibles. Antes que equipos más caros, esta forma de leer es la que funciona.

Por último, una palabra honesta sobre dónde trazar la línea. Lo que gestionar los registros a mano puede cubrir es el rango de «notar la diferencia y actuar sobre ella uno mismo». La temperatura es diferente de lo habitual, la puerta estaba abierta, se dejó el suministro de agua en marcha, casos donde la causa está dentro de la propia operación diaria y, una vez que la diferencia es visible, se puede alcanzar y arreglar. Ahí es donde este método funciona mejor, y es más amplio de lo que la mayoría de la gente piensa.

Hay dos lugares donde se suelta. Uno es el muro de aislar una causa. La diferencia es visible, pero los registros a mano simplemente no pueden separar la causa, y equivocarse genuinamente cuesta dinero. Ese es el primer punto para agregar una medición y, si es posible, traer a un experto que lee esos datos de oficio. En esa etapa, la pregunta ha pasado de la operación a la tecnología. El otro es todo lo que toca la seguridad o el equipo en sí: capacidad eléctrica, cableado, productos químicos, estructura. Ahí no se hacen experimentos con la propia vara de medir. Déjelo a un experto, o diríjalo a una decisión de inversión sobre equipo. Porque el precio del fracaso ahí no es «la cosecha cae» sino algo más allá de la recuperación. La regla general es esta. Si leer los números le dice «qué hacer», mantenga eso dentro de su propio marco. Si leer los números solo le dice «se necesita alguien que sepa más que yo», eso es el límite. Y notar ese límite pronto es en sí mismo una de las cosas que el hábito de mirar cada día le enseña.

Que no hay que comprar un sistema caro de inmediato no es solo una cuestión de instinto sobre el terreno. Los sistemas comerciales de agricultura inteligente chocan con un alto costo de adopción, y en su lugar, equipos de bajo costo y configuraciones caseras que los propios agricultores ensamblan están siendo examinados como medios alternativos de difusión, señala un informe (ver 4, 10). La forma de entrar no tiene que ser una gran inversión, y eso se trata genuinamente como una opción real.

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参考文献

  1. Nabila Elbeheiry, Robert S. Balog(2022) Technologies Driving the Shift to Smart Farming: A Review. IEEE Sensors Journal. https://doi.org/10.1109/jsen.2022.3225183
  2. 海津 裕, 花形 将司, 芋生 憲司, 丸尾 達(2021) 太陽光利用型植物工場における電力エネルギー需要分析とエネルギー管理指標の設定. 農業食料工学会誌. https://doi.org/10.11357/jsamfe.83.2_105
  3. 上田 正二郎, 安場 健一郎, 渡邊 勝吉, 南石 晃明, 林 真紀夫, 星 岳彦, 大畑 亮輔(2013) UECS通信規約の拡張による作物栽培情報の記録・共有を目的にしたSNS型Androidアプリケーションの開発. 農業情報研究. https://doi.org/10.3173/air.22.96
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  1. 星 岳彦(2016) ファブ用IoT基板によるUECSが日本の施設植物生産現場にスマート農業を普及させる. 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報
  2. 星 岳彦(2011) 植物工場における環境制御と情報プラットホームの確立. 農業機械学会誌. https://doi.org/10.11357/jsam.73.92
  3. 杉原 敏昭, 梅田 大樹, 岩崎 泰永, 澁澤 栄(2016) 施設園芸における熱および湿度分布に関する計測ケーススタディ. 計測自動制御学会論文集. https://doi.org/10.9746/sicetr.52.195
  4. Ki‐Young Choi, Eun‐Young Choi, Il Seop Kim, Yong-Beom Lee(2016) Improving water and fertilizer use efficiency during the production of strawberry in coir substrate hydroponics using a FDR sensor-automated irrigation system. Horticulture Environment and Biotechnology. https://doi.org/10.1007/s13580-016-0072-2
  5. Eun‐Young Choi, Yong-Han Yoon, Ki‐Young Choi, Yong-Beom Lee(2015) Environmentally sustainable production of tomato in a coir substrate hydroponic system using a frequency domain reflectometry sensor. Horticulture Environment and Biotechnology. https://doi.org/10.1007/s13580-015-0036-y
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  7. 佐藤, 永欣, 檜山, 稔, 佐々木, 毅, 高橋 敦彦, 佐藤, 清忠, 猿舘, 貢(2023) IoT機器の自給自足的な製作による施設園芸のIoT化の検討. 第31回マルチメディア通信と分散処理ワークショップ論文集