大家好！我是Shohei。
日本的农业人口正在减少，人口正在老龄化。
面临的挑战是提高粮食自给自足并确保稳定供应。一种引起关注的解决方案是“植物工厂”，它利用尖端技术生产蔬菜和其他产品。
自动化对于提高工厂工程的生产率和降低成本至关重要。
通过引入自动化设备和机器人，可以提高传统上依赖人手的任务的效率，并显着改变植物实验室的运作。
在本文中，我们将以易于理解的方式解释植物工程中自动化和机器人引入的现状和未来前景，即使对于初学者也是如此。
工厂工程到底是什么？这么说的人可以参考下面的文章。
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植物工厂是什么？多年经验的专业人士为初学者讲解 | PlantFactory Boost
植物工厂的含义、特征、目的、机制、挑战，该教程紧凑简洁，助你轻松理解植物工厂的概况。
目次
什么是植物工厂？
植物工厂是人为控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等至最佳条件来生产蔬菜和其他蔬菜的设施。
主要优点是可以全年稳定生产，不受天气影响，减少农药使用量。
工厂工程大致可分为两种类型。
- 人造光植物工厂：使用LED等人造光源种植植物，不依赖阳光。由于它可以安装在任何地方，因此即使在城市地区或闲置土地上也可以经营植物园。
- 太阳能植物工厂：充分利用阳光在温室中种植植物。与人造光类型相比，它具有运行成本较低的优点。
为什么工厂工程需要自动化？
工厂工程需要自动化的三个主要原因：
- 解决日益严重的劳动力短缺问题：随着农业工人数量的减少和老龄化，植物实验室也出现了严重的劳动力短缺。自动化具有解决劳动力短缺、减轻每个员工负担的作用。
- 通过提高生产率来增加利润：自动化设备和机器人可以24小时运行，人为错误较少，可以高效生产质量稳定的农产品。
- 通过降低成本提高竞争力：除了降低劳动力成本外，还可以通过有效利用能源和化肥等资源来降低生产成本。
植物工厂的自动化工作
目前，植物实验室的各种任务都是自动化的。
- 环境控制：许多植物园已经引入了使用传感器测量温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等并自动调节的系统。
- 播种育苗：自动播种和移苗的机器人也正在开发并投入实际使用。均匀间隔的精确作业可抑制生长不均匀，有助于提高质量。
- 灌溉/施肥：有一个系统可以根据植物的生长阶段自动提供最佳的水和肥料量。这消除了水和肥料的浪费，也减少了对环境的影响。
- 收集：对于西红柿、草莓等一些物品，采用图像识别技术的收集机器人开始投入实际使用。除了节省浇注时的劳动力外，您还可以通过检查成熟度来提高质量。
- 运输：还开发了机器人来实现工厂内幼苗和产品运输的自动化。可以将员工从繁重的劳动中解放出来，提高工作效率。
- 生长状态的监测和诊断：已经开发出利用传感器和摄像头测量植物生长状态并根据数据诊断生长状态的技术。它对于及早发现病虫害以及调查生长不良的原因很有用。
随着生产过程自动化的进步，利用数据将变得更加容易，如下文所述。
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植物工厂改善之要！提产降本实现数据增值 | PlantFactory Boost
植物工厂提高产量与降低成本的关键在于数据分析！针对初学者，深入浅出地讲解数据利用的基础知识、分析方法和成功案例。
工厂工程自动化示例
- 光合作用蒸腾实时监测系统：可以实时测量西红柿等植物光合作用速率和蒸腾速率的系统。通过详细了解植物的生长状况，可以优化环境控制并有效地利用水和肥料。
- 叶绿素荧光图像测量机器人：通过测量植物叶子中所含叶绿素发出的荧光来诊断光合作用功能的机器人。可以检测到肉眼无法确定的早期生长缺陷，这对于提高产量和质量很有用。
- 人工智能采摘机器人：已经开发出能够通过识别西红柿和草莓等水果的颜色、形状和大小来自动采摘水果的机器人。除了节省浇注时的劳动力外，您还可以通过检查成熟度来提高质量。
此外，我在以下文章中写了有关植物工程中使用的最新技术的文章。
工厂工程自动化的挑战和前景
植物工厂的自动化仍是一项尚在发展中的技术，面临着若干挑战。
- 初期投资过高：“自动化”设备和机器人价格昂贵，成为導入成本中的主要问题。尤其是在规模较小的工厂，设备導入难度更大。
- 技术难题：对于复杂操作的自动化或研發出可应对多种品种及生长阶段的机器人，仍存在较大的技术难题。
- 运维经验不足：现阶段，“自动化”设备和机器人的高效化运维经验仍然不足。
为解决这些问题，国家和企业正在推进研究开发。今后，随着“AI”和机器人技术的进步、引进成本的降低，植物工厂的自动化将会进一步加速。
尽管如此，目前为止，仍然需要依赖人工来实现更精准、更快速的效果。
此外，蔬菜的培植需要熟练人员的观察和判断，完全无人化的植物工厂出现还需要很长一段时间。
本网站提供关于“人员技能和技巧”的专业内容。如果您对此感兴趣，请参照以下内容：
植物工厂自动化的未来
植物工厂的自动化蕴含极大的潜力，能显著改变农业的未来。
- 缓解劳动力短缺：鼓励年轻人和女性参与农业，也有助于创造就业机会。
- 实现稳定供应：不受天气影响，稳定生产农产品，为提高粮食自给率做出贡献。
- 提供高质量农产品：基于数据的精密作物管理，可向消费者提供安全、放心、优质的农产品。
- 降低环境负担：水的和化肥高效利用，减少农药用量等，有助于降低环境负担。
结论
植物工厂自动化是实现提高生产力、降低成本、稳定供应不可或缺的技术。
随着机器人技术的不断发展，自动化程度会进一步提高，并将极大改变农业的未来。
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