Saha yönetimi teknikleri

bitki fabrikasında veri kullanımı: yeni sensör almadan önce yapmanız gerekenler

Saha yöneticilerine yönelik makale listesi

Bir tedarikçi “Önce sensörleri çoğaltalım, veri toplayalım” diyor ve bunun doğru adım olup olmadığından emin değilsiniz. Ya da her gün özenle kayıt tutuyorsunuz ama bu kayıtlar yönetim kararlarınıza hiç yansımıyor gibi. Böyle bir sıkışmışlık hissi taşıyor musunuz?

“Veri kullanımı” denince insanlar genellikle yeni bir IoT ya da yapay zeka sistemi satın almakla başladığını düşünür. Oysa gerçek başlangıç noktası çok daha yakınızda.

Kayıtlar birikir ama ancak kaza sonrası bakılır

Günlük raporunuzu düşünün. sıcaklık, nem ve hasat miktarını kağıda ya da tabloya işleyip bunu uzun süredir sürdürüyorsunuz, bunu yapan çok. Sorun, kaydettikten sonra ne olduğu. Birileri gerçekten bakıyor mu — işte bu muğlak. hasat düştüğünde ilk kez geriye dönüp bakıyorsunuz ve “o sıra rakamlar gerçekten tuhaftı” diye sonradan anlıyorsunuz. Tanıdık geldi mi? Elektrik faturasını da her ay kaydediyorsunuz ama sadece “pahalıymış” deyip bırakıyorsunuz. Elinizde zaten bol veri var; sorun, hep bir şey olduktan sonra bakmanız. Eksik olan yeni sensör değil. Elinizdekilere kimin ne zaman bakacağı — işte asıl boşluk orası.

Bakmanın iki türü var. Kaza olduktan sonra geriye gidip bakan “geriye dönük takip / olay sonrası kovalama” ve normal zamanlarda düzenli aralıklarla bakan “periyodik kontrol.” Kovalama, “o sıra rakamlar tuhaftı” noktasında kalır. İş işten geçtiği için yalnızca nedenin tespitiyle sonuçlanır.

Bu yüzden yeni bir sistem almadan önce karar verilmesi gereken tek şey şudur: kim, ne zaman bakacak. yapay aydınlatmalı bitki fabrikasında yaprak sebze üretiminde sürdürdüğüm bir uygulamayı paylaşayım: her sabah on beş dakika, bir kişi önceki günün raporunu sesli okur. sıcaklık, nem, hasat miktarı — her sabah, hiçbir şey olmasa bile. Böylece “bu normalden yüksek” duygusu, bir kaza haline gelmeden önce küçük bir sezgi olarak yakalanır. Elektrik faturasına da ayda bir değil her hafta kısaca bakınca “bu hafta neden yüksek” diye sorulur ve iklimlendirmenin fazla çalışması ya da kapının açık unutulması görünür hale gelir — aydınlatma ve iklimlendirmenin sürekli çalıştığı kapalı bir ortam olan yapay aydınlatmalı bitki fabrikasında, benim sahamda en erken belirtiler hep oradan çıktı.

Aynı rakam, sonradan bakılırsa sadece bir kayıttır; normal zamanlarda her gün bakılırsa “olağanla fark” ölçen bir ölçüt haline gelir. Veri kullanımı yalnızca bu geçişle bile büyük ölçüde ilerler. Yeni sensör eklemek, bu ölçütle bile yakalanmayanlar çıktığında yeterlidir.

Araştırma dünyasında da benzer bir çarpıklık dile getirilmektedir. Akıllı tarım literatürünü geniş çaplı inceleyen bir araştırmaya göre, bir teknolojinin çalıştığını gösteren raporlar çok olsa da bu teknolojiyi kurulduktan sonra verimin veya yatırım getirisinin ne kadar değiştiğini analiz eden çalışmalar neredeyse hiç yok (bkz. 1). Aynı inceleme, en yaygın kullanılan teknolojinin sensör olduğunu da belirtiyor. Konuşmaların “önce al” yönünde akması anlaşılır; ama asıl önemli olan etki, şaşırtıcı biçimde hâlâ ölçülmemiş.

Elektrik faturasını normal zaman ölçütü olarak kullanma fikri araştırmalarda da tutarlı. Güneş ışığı kullanan bir bitki fabrikasıyla ilgili vakada, birim alan başına aylık elektrik tüketiminin bir enerji yönetimi göstergesi olarak kullanılabileceği belirtilmekte (bkz. 2). Bu bir sera vakası; orada elektrik tüketiminin büyük bölümü dış sıcaklığa bağlı bir ısı pompasından geçtiği için mevsimleri yansıtır. Buna karşın yapay aydınlatmalı bitki fabrikasında aydınlatma yükü baskın, dış sıcaklıkla bağlantısı çok zayıf ve tüketim ortalaması neredeyse sabittir. Dolayısıyla buradan alınacak olan “dış sıcaklığı ve mevsimleri yansıtır” içeriği değil, “birim alan başına elektriği bir ölçüt olarak benimse” fikridir. yapay aydınlatmalı bitki fabrikasında bu ölçüt uygulandığında görünen şey mevsimler değil, iklimlendirmenin fazla çalışması veya kapının açık unutulması gibi işletme sapmalarıdır demek daha doğru olur.

Peki tutulması gereken asgari kayıt seti nedir? Yönetim kararına zemin hazırlayan kayıtlar açısından bakıldığında üç tür öne çıkıyor: üretim (günlük hasat miktarı ve mümkünse verim oranı), maliyet (elektrik faturası ile işgücü ve malzeme kullanımı), kalite (sevkiyat sınıflandırması ve standart dışı çıkış oranı). Bunlar muhtemelen ayrı defterler ve makbuzlar halinde dağınık duruyor. Yeni ölçüm başlatmak değil, elinizdekileri aynı yerde yan yana sıralamak — asgari set oluşturma buradan başlar. Hangi kalemleri nasıl sıralayacağınızı sıfırdan düşünmek zaman alıyorsa, sahada kullandığım kayıt formatını saha operasyonları yönetimi şablonları 13 adet olarak olduğu gibi paylaşıyorum. Olduğu gibi tümünü uygulamak için değil, kendi sahanızda neyin eksik neyin fazla olduğunu ortaya koyan bir kontrol listesi olarak kullanmanızı öneririm.

Normal aralığı ölçüt yapın, kararı tek kişiye yüklemeyin

Her sabah on beş dakikalık sesli okumayı sürdürürseniz, bir süre sonra okuma bir ritüele dönüşür. Alışkanlık yerleşir, rakamlar gözden kaçar. Gördüğüm kadarıyla bu neredeyse kaçınılmaz. Bu yüzden iki önlem gerekir.

Birincisi, ilk ölçütü nasıl oluşturacağınız. Başlangıçta kimse “olağandan farklı” olanı bilmez. Bu yüzden ilk aşamada karar vermeyeceğinizi kabul edip yalnızca rakamları sıralayın. Her sabah aynı saatte, aynı noktadaki sıcaklığı sıralayınca “bizde genellikle bu civarda” diye doğal bir aralık belirir. O aralığı kağıda tek satıra yazın. Örneğin “sabah sıcaklığı bu civarda” şeklinde, kendi sahanızın gerçek değerleriyle. Normal aralığı bir kez yazıya döktüğünüzde ölçüt kişisel sezgiden çıkar, kim okursa okusun aynı anlama gelir. Baştan doğru standardı belirlemeye çalışmamak bu yöntemin püf noktasıdır.

İkincisi, tek kişi bakınca değerlendirme kayar. Okumayı bir kişi yapsın ama kararı tek kişiye yüklemeyin. Okuyan her gün aynı kişi olabilir. Sadece “bu olağandan farklı gibi” hissettiklerinde, o anda yanındaki kişiye “sen ne düşünüyorsun?” diye sorar. Alışkanlıkla körelmeyi önleyen de tam bu mekanizmadır. Her gün mükemmel konsantrasyonla okumak imkânsız; o yüzden yalnızca bir şey takıldığında sese dökme ve ikinci kişiyi dahil etme kuralını benimseyin. Hızlıca geçilse de bir şey takıldığında durmayı sağlayan düzenek kurulduysa yeterlidir.

Alışmak kaçınılmazdır. Alışıldıktan sonra da yakalamayı sürdürecek bir yapı kurun. Mükemmel konsantrasyona dayanan bir işleyiş uzun sürmez.

Kimin bakacağını ve kimin karar vereceğini önceden ayrıştırmak sıradan görünse de asıl kaldıraç noktasıdır. Araştırmalarda, sensör verilerini ve kontrolü birbirine bağlayan bir bilgi altyapısının bitki yönetimini ve karar almayı üst düzeye taşıyabileceği önerisi UECS ailesi çalışmalar kapsamında defalarca gündeme gelmiştir (bkz. 3, 4, 5, 6). Ancak orada önerilen esas olarak “böyle bir sistem kurulabilir” diyen uygulama hikâyesidir; o ekranın ne zaman, kimin tarafından görülüp bir sonraki hamlenin nasıl belirleneceğine dair işletim boyutuna çoğunlukla girilmemektedir. İşte tam da bu nedenle kimin bakacağını ve kimin karar vereceğini önceden netleştirmek, sistem kurulu olsun ya da olmasın, sonuçta elle inşa etmek zorunda kalacağınız bir konu olarak kalır.

Ölçüm ekleyin, ancak neden-sonuç ayrıştırma duvarına çarptıktan sonra

Yönetim gözüyle bakınca tablo yine değişir. Tedarikçi “bunu kurarsanız verim artar” diyor ve gelecek haftaki yönetim kurulunda karar verilecek. Böyle bir sahneye tanıklık ettiniz mi? “Önce kimin ne zaman bakacağını belirle” düşüncesi, yatırım yapıp yapmama kararıyla nasıl kesişiyor?

Burada belirleyici olan “ekleyip eklememe” değil, “elinizdeki ölçütle bu farkı kaynağına kadar ayrıştırabilir misiniz” sorusudur. Sabah sesli okuma ve haftalık elektrik faturası “olağandan farklı” olanı yakalamaya başladığında bir sonraki duvarla karşılaşırsınız. Fark görünür ama neden oluştuğunu elinizdeki kayıtlar çözemez. Örneğin hasat düştü ve elektrik faturası da yükseldi; ama günlük rapordaki sıcaklık normal aralıkta. “İklimlendirme mi, su mu, başka bir şey mi?” sorusunu yanıtlayamıyorsunuz. Elinizdeki kayıtlarla ayrıştırma durur. İşte o an “ölçüm eklemenin” ilk işaretidir. Tersine, o duvara çarpmadan sensör eklerseniz, bakma alışkınlığı olmadığı için yine sadece göz gezdirilir. Sıra tersine dönmüş olur.

Bu sıra, yapay aydınlatmalı bitki fabrikasında yaprak sebze gibi kapalı ortamlarda en doğal biçimde işler. Değişkenler görece azdır ve günlük rapor ile elektrik faturası çok şeyi yakalayabilir. Buna karşın dış hava ve güneş ışınımına bağlı iklim kontrollü serada ya da değişkeni çok olan meyve sebzelerinde, baştan birden fazla ölçüm olmadan iş yürümez. Anlattıklarım kapalı ortam için geçerli; lütfen bunu göz önünde bulundurarak okuyun.

Bu nedenle yönetim kurulunda tedarikçi teklifi geldiğinde önce doğrulamak istediğim “verim artar” iddiası değil. “Şu anda açıklayamadığımız ve bizi rahatsız eden fark nedir?” sorusuna yanıtımız var mı, orası asıl. Sorun önceden tanımlanmış ve bu ölçüm o sorunu ayrıştırmak için gerekli deniliyorsa, parayı harcamaya değer. Sorun henüz dile dökülmemişken “kurarsanız artar” şeklinde geliniyorsa, kurulunca kimse bakmaz ve genellikle teklifi geri çeviririm.

Yatırım kararında bir diğer bakacağım şey, “eklenen ölçümü kim ne zaman okuyacak” sorusunun işletim rutinine oturup oturmayacağıdır. Sabah on beş dakikaya tek satır eklenebilecek ölçüm devam eder. Her gün ayrı özel bir ekran açılmadan görülemeyecek bir ölçüm ise ne kadar işlevsel olursa olsun, er ya da geç kimsenin bakmadığı bir şeye dönüşür — bunu sahada defalarca gördüm. Ölçüm ekleme kararı ile bakma alışkınlığı oluşturma birbirinin devamıdır. Yeni ölçüm de ancak “kimin ne zaman bakacağı” çerçevesine girdiğinde işe yarar.

Sorun önce gelir, sonra ölçüm eklenir — bunun net rakamlarla ortaya konduğu örnekler var. Sulamada, sabit zamanlayıcıyla su vermek yerine substrat nem içeriğini sensörle izleyerek yalnızca gerektiğinde sulayan sisteme geçen bir ticari çiftliğin denemesi meyve sebzelerde raporlanmıştır. Koir substrat hidroponik, ticari sera, Kore vakası; ürünler domates ve çilek. Domateste verim neredeyse değişmeden, sulama miktarı zamanlayıcı yönteminin üçte biri ile altıda birine kadar düşürülebilmiştir (bkz. 8). Çilekte azalma o kadar büyük değil, yaklaşık yüzde altmışa indirilebilmiştir (bkz. 7). Gübre maliyeti her iki üründe de yaklaşık yüzde kırk ile altmış düştü. Ürün ve tesis okuduğunuz bitki fabrikasından farklı; ama alınacak olan rakamların kendisi değil, “görülemeyen aşırı sulama sorununu çözmek için tam o noktayı ölçen bir ölçüm eklendi ve işe yaradı” sıralamasıdır. Bu sıra yaprak sebzede de değişmez.

Sahadaki sezgiyi yönetime taşıyın, okunan kalemleri değiştirin

Bununla birlikte, ölçüm ekleyip eklememe sorusundan önce, bu kararın dayandığı “sorun” genellikle sahada küçük bir rahatsızlık sezgisinden başlar. Ne var ki “bu biraz tuhaf” diye takılan şey, bir yönetim kararına dönüşmeden önce sahada “bir bakalım nasıl gidecek” diye söner gider. Deneyimlerime göre en çok kaçan yer burası. Bu yüzden sezgiyi kaybetmemeye yarayan tek bir mekanizma kurun. Bir şey takıldığında o an sonuca varmak zorunda değilsiniz; günlük raporun kenarına yalnızca “dikkatimi çekti” diye tek satır bırakın. Karar vermeyin, yalnızca bir iz bırakın. Sabah o anda “bekle gör mü, kaza mı?” diye karar vermeye çalıştığınız için söner gidiyor. Kararsız bırakırsanız, haftalık elektrik faturasına bakarken “bu hafta birkaç kez takıldım aslında” diye noktalar birleşir. Bir kez yaşandıysa “bekle gör” yeterli. Defalarca tekrarlanıyorsa artık yönetime taşınacak bir sorun biçimine bürünmüştür. Sahadaki sezgi yönetim kuruluna olduğu gibi ulaşmaz; izler biriktikçe kelimeye dönüşür. Arada tek bir tampon koymuş olursunuz.

Bir diğer tehlike: satırlar çoğalır ve yeniden hızlı geçişe dönersiniz. Bu yaşanmaz mı? Bunu kaçınılmaz sayın. Ölçüm eklediğinizde mutlaka eski satırlardan birini düşürüp düşüremeyeceğinizi sorun. Sesli okuma dilimi on beş dakikada sabittir, satır sayısı da artmaz. Yeni rakam gerekiyorsa, her sabah okuduklarınızdan birinin ölçüt olarak görevi tamamlamış olması gerekir. Başlangıçta sıraladığınız sıcaklık uzun süredir “genellikle bu civarda” diye sabit kalıyorsa, artık her sabah sesli okunmasına gerek yoktur. Haftada bir kontrol düzeyine indirilebilir. Dilimi büyütme, içeriği değiştir. Aksi takdirde liste satır satır uzar ve kimsenin okumadığı uzun bir listeye dönüşür.

Bu yüzden ekleme kararı ile düşürme kararı bir çifttir. Ölçüm eklenmeye değer mi sorusu kadar, neyi okumayı bırakabilirim sorusu da her seferinde sorulmalıdır. Dilim sınırlı olduğu için gerçekten her sabah görülmeye değer olanlar kalır.

Buraya kadar “neden-sonuç ayrıştırması için ölçüm duvardan sonra” dedim, ancak bunun dışında baştan çalıştırılması gereken ölçümler de var. Fark edildiğinde iş işten geçmiş olan arıza ve hastalık gibi anormallikler normal zaman sesli okumasıyla yakalanamaz. Sürekli izleyip uyarı üreten ölçümler, sorun beklemeksizin yerinde tutulmalıdır. Bir de ölçütün kendisinin kalibrasyonu: sensör bozuk değer verirse, özenle yazdığınız normal aralık da bozulur ve bu yazının uzak durduğu “sonradan kovalama”yı veri tarafından üretmiş olursunuz. Ekipmanın doğru değer ürettiğinin güvencesi, işletmenin ön koşulu olarak düzenli aralıklarla yenilenmeli. Buna ek olarak: aralığın yazılı olduğu kağıt, personel değişiminde güncellenerek devredilmeli; gece veya personelin az olduğu zamanlarda insan gözünün yetişemediği durumlarda manuel operasyonla gidermek yerine sürekli izlemeye bırakılmalı. Bu ikisi de kişiye bağlı işleyişin çöktüğü tipik noktalardır, baştan belirlenmesi kolaylaştırır.

Kendi kısıtlarınıza göre neyi okuyup neyi düşüreceğinizi seçme tutumu, teknoloji seçimine ilişkin araştırmalarda da benzer biçimde dile gelir. Tarımsal IoT yönetim, izleme, kontrol gibi pek çok amaçla yaygın biçimde kullanılmaktadır; ancak tek bir teknoloji ya da konfigürasyon her durum için en iyisi değildir. Bu nedenle kullanıcı kendi kısıtlarına göre seçmek zorundadır, diye özetleniyor (bkz. 9). Dışarıdan düşen herkese uygun doğru set yoktur.

Başlangıç sensör değil, bir kağıt

“Bizde zaten sensör de IoT da yok, veri kullanımı daha uzak bir konu” — böyle hissedip girişte takılıp kalmıyor musunuz? Oysa başlangıç sensör değil, bir kağıttır. Henüz hiçbir şey kaydetmiyorsanız, IoT almaya gitmeden önce zaten önem verdiğiniz tek bir rakamı seçin ve her gün aynı saatte yazın. Çoğu sahada sıcaklık ölçer değeri ile hasat miktarı, ya da her ay gelen elektrik faturası bile yeterlidir. En kolay başlanacak olan elektrik faturasıdır. Zaten aylık olarak size fatura olarak geliyor; “göz atıp dosyaya kaldır”ı “bu ayın rakamını geçen ayın yanına, tek bir yerde yan yana yaz”a dönüştürmeniz yeter. Bu bile başlı başına bir veri kullanımıdır. “Kim ne zaman bakacak” sorusu, karşılaştırmak için iki rakam olduğu anda başlar. Sistemin hazır olmasını beklemeye gerek yok.

Girişte takılıp kalanlar aslında başlangıç çizgisinin gerisinde değil. Elektrik faturası elinizde mevcuttur; irsaliyeler ve duvar sıcaklık ölçeri de belki vardır. Yapılacak şey veri edinmek değil, atıp geçtiklerinizi yan yana sıralamak ve belirli bir günde bakmaya karar vermektir. Bir rakamla, bir sorumluyla, bir sabit saatiyle başlayın. İkinci rakamı ilki ölçüt haline geldikten sonra ekleyin.

Sıralanan rakamları okuma becerisi, kalemleri kısıtlasanız da gelişir. Örneğin yapay aydınlatmalı bitki fabrikasında sıklıkla incelediğim şey, ayıklama işleminden çıkan çöp oranıydı. “Bugün çok çöp çıktı” deyip geçerseniz geriye hiçbir şey kalmaz; ama aynı rakamdan çöpün çıkış biçimi, o günkü çalışmanın özeni, yetiştiricilik sürecindeki bir aksama, bitkilerin fazla sıkıştırılıp sıkıştırılmadığı gibi pek çok boyutu okuyabilirsiniz. Tek rakam olsa da normal aralıkla yan yana koyup “neden bugün yüksek?” diye sorduğunuzda harekete geçme alanınız genişler. Pahalı ekipmandan önce bu okuma biçimi daha fazla işe yarar.

Son olarak dürüst bir sınır çizgisi. Elinizdeki kayıtların işletilmesinin karşılayabildiği alan “farkı fark edip kendiniz müdahale edebildiğiniz” yerdir. sıcaklık olağandan farklı, kapı açık kalmış, su kesilmemiş — nedenin kendi günlük operasyonunuzun içinde olduğu ve fark göründüğünde uzanıp düzeltebildiğiniz durumlar. Bu yöntemin en güçlü olduğu yer burası; hem de çoğu kişinin düşündüğünden geniş bir alan.

El bırakılacak iki nokta var. Birincisi neden-sonuç ayrıştırma duvarı. Fark görülüyor ama elinizdeki kayıtlar nedeni bir türlü ayıramıyor ve tahminle hareket etmek gerçekten maliyetli. İşte o noktada ilk kez ölçüm eklenir ve mümkünse bu tür verileri meslek edinen bir uzmandan destek alınır. O aşamada soru artık işletim değil teknoloji meselesidir. İkincisi, güvenlik veya ekipmanın kendisiyle ilgili her şey — elektrik kapasitesi, kablo, kimyasal, yapısal mesele. Burada kendi ölçütünüzle asla deney yapmazsınız. Uzmanına bırakın ya da ekipman yatırım kararına yönlendirin. Çünkü başarısızlığın bedeli “hasat düşer” değil, telafisi olmayan bir şeydir. Kılavuz şu: rakamları okuyunca “ne yapacağım” net görünüyorsa, bu kendi çerçevenizde kalır. Rakamları okuyunca yalnızca “benden daha iyi bilen birine ihtiyacım var” anlaşılıyorsa, işte o sınır çizgisi. Ve bu sınırı erken fark etmek, her gün bakma alışkınlığının öğrettiklerinin ta kendisidir.

Hemen pahalı bir sistem almak zorunda olmadığınız söylemi sahadan gelen bir his değil. Ticari akıllı tarım sistemleri, yüksek maliyet nedeniyle yaygınlaşamamakta ve bunun yerine düşük maliyetli cihazların ve çiftçilerin kendi kurduğu düzeneklerin alternatif bir yol olarak incelendiği belirtilmektedir (bkz. 4, 10). Giriş noktasının büyük bir yatırım olmak zorunda olmadığı gerçekten seçenek olarak tartışılmaktadır.

Kârlılığı artırmaya yönelik daha kapsamlı bilgi için bitki fabrikasının kârlılığını artıran 172 ipucu da var. Elinizdeki kayıtları ölçüte dönüştürebildiğinizde, sıradaki adım olarak okuyun.