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苗栗區農業改良場 呂秀英場長(水稻推動小組召集人)

臺灣稻作產業智慧化發展

臺灣農藝學會專題演講 (107年4月26日)

農業: 農業試驗所、農業藥物毒物試驗所、7個區農業改良場 (桃園、苗栗、台中、台南、高雄、花蓮、台東)、茶業改良場、種苗改良繁殖場

林業: 林業試驗所

漁業: 水產試驗所畜產: 畜產試驗所、家畜衛生

試驗所保育: 特有生物研究保育中心

農業委員會所屬試驗研究機構

農委會所屬7個區改良場

國內水稻產業主管機關為農糧署，農業試驗所及各區農業改良場皆肩負水稻的研究及輔導推廣工作

台中場

台南場

苗栗場

桃園場

高雄場

台東場

花蓮場

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召集人：呂秀英 (苗栗場場長)林傳琦 (農糧署糧食產業組組長)

執行秘書：賴明信 (農試所作物組研究員)蘇荷婷 (農糧署糧食產業組技正)張素貞 (苗栗場研究員)

核心成員：農委會農糧署稻作產業主管人員、農委會所屬各試驗場所稻作栽培及育種研究人員

擴大成員：• 農委會所屬各試驗場所參與稻作相關研究之病蟲害、土壤肥料

、生物技術等其他領域專家• 台灣大學、中興大學、嘉義大學等從事稻作研究之教授

【科技】【產業】

【產業】【科技】

【行政】

整合議題及研提計畫

育種程序作業合作分工

資源及經驗交流分享

發掘產業問題並提供支援

國際合作

水稻推動小組

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經歷：行政院農業委員會農業試驗所/研究員、農業經濟組代理組長、技術服務組組長、主任秘書、副所長國立嘉義大學農學所/兼任副教授私立朝陽科技大學生物技術研究所/兼任副教授

學歷：國立台灣大學農藝所生物統計組博士

專長：生物統計與試驗設計，生物資訊、作物遺傳與栽培，生態學、作物系統模擬與分析，資訊管理與電腦科技規劃，科技管理

著作：近兩百篇

呂秀英 Hsiu-Ying Lu (Angel)

場長行政院農業委員會苗栗區農業改良場

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大 綱

一、迎接全球浪潮－農業4.0

二、國內智慧農業4.0計畫執行策略及架構

三、國內水稻產業4.0計畫研發核心

四、 結語

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一、迎接全球浪潮－農業4.0

工業1.0工業1.0 工業2.0工業2.0 工業3.0工業3.0 工業4.0工業4.0

蒸氣機械化 電力規模化 資訊化自動化 物聯網智慧化

商業1.0商業1.0 商業2.0商業2.0 商業3.0商業3.0 商業4.0商業4.0

超級市場 大型量販店 電子商務 智慧零售

農業1.0農業1.0 農業2.0農業2.0 農業3.0農業3.0 農業4.0農業4.0

？ ？ ？ ？勞力密集

+經驗密集

技術密集+

機械密集

知識密集+

自動化密集預期的是

….6

農業1.0 農業2.0 農業3.0 4.0樣態 傳統菇寮 菇類簡易環控生產 菇類全環控生產/人工採收 ?

露地育苗 人工嫁接及機械化育苗

環控設施自動化育苗/人工操作

?

露天(果樹)栽培慣行農法

簡易網室機械化輔助栽培

感測器適性管理/人工採收 ?

蘭花趣味栽培 蝴蝶蘭簡易溫室種苗生產

蝴蝶蘭標準化環控生產/人工換盆

?

粗放型養殖 設施集約養殖 自動化養殖/人工監測 ?人工撿拾收集 禽蛋機械化集蛋 家禽自動化生產與屠宰 ?人工餵飼與擠乳

乳牛機械化餵飼與擠乳

乳牛自動化擠乳/人工監測 ?

產業人均產值

28.1萬元*(1X)

41.1萬元*(1.5X)

145.1萬元*(5.2X)

臺灣農業1.0~3.0的代表產業

*資料來源：行政院主計總處(2013)主力農家經營概況調查、台灣經濟研究院生物科技產業研究中心(2014) 農業生技相關廠商調查；台灣經濟研究院生物科技產業研究中心推估

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發展特色 關鍵特色

德國 推動農耕4.0 推動網宇實體系統化結合，M2M(機器對機器)及IoT(物聯網)導入，推動農耕4.0先導計畫

日本 以科技加值農業 應用AI(Agriculture Informatics, 農業資訊)技術，積極開發人機協同作業輔具，提升生產效率

紐西蘭 以小農打遍世界 農民組成合作企業、重視資源整合、產銷一體全球佈局，利用ICT(資通訊技術)進行生產管理、品質控制與追溯

荷蘭 國際化農業 重視自動化科技創新，落實農工合作，農業生產支援體系完善

以色列 用科技打造農業整廠輸出

整合跨域工程科技解決先天資源不足，以滴灌成就沙漠農耕

國外標竿國家現況觀察

8

9

農業4.0的情境思維

藉由感測技術、智能機器裝置(IR)、物聯網(IoT)、大數據(Big Data)分析等前瞻技術，建構智慧農業產銷與數位服務體系

講求效率/效能、安全與風險控管的時代追求高質、便捷與人性化的時代

農業4.0是現代科技農業的延伸

智慧生產數位服務

產品優質化

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物聯網

迎接新時代來臨•產業翻轉新契機

大數據(Big data, 巨量資料)

機器人(Robotics,智能機械)

+ +

(Internet of Things, 簡稱IoT)

萬物都可連網 =全面感知+可靠傳遞

+智慧處理

特性: 資料量、多樣性、時效性

數字煉金 分析現況還不夠，預測

未來更重要

全球傳遞訊息量預估在下一個10年增加50倍

提高作業效能，降低風險

不再是拖拉機那樣又笨又重的外形，而是成隊作業的輕型自動機器人

物聯網及大數據之處理架構

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物聯網及大數據在農業生產之應用範例-1

資料來源: 水利署簡報 12

資料來源: 研華科技公司網頁

物聯網及大數據在農業生產之應用範例-2

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物聯網及大數據在農業生產之應用範例-3(作物生長智能影像辨識系統)

資料來源:部落格「一級嘴砲技術士」

日本富士通的自走式蔬果生長自動監測車以安裝紫外線LED照明搭配視訊監控攝影機，能在溫室內部走道移動拍攝植物生長情況，再利用影像辨識技術自動判斷農作物感染病蟲害病變的情況。

日本新瀉的巡水田無人機可在 30~ 50公尺高度進行多光譜攝影，針對稻葉的葉綠素多寡和稻穗的含水量，搭配水溫、氣象數據進行水田病害的預警(目標在早期發現稻熱病)，以及稻米收穫量的預測。

植株生長異常狀況影像辨識系統 (示意圖)直接透過移動式裝置(如手機或平板電腦)拍攝植體，透過智能系統進行診斷並提供及時防治資訊。

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資料來源: 溫州網

物聯網及大數據在農業生產之應用範例-4

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無人插秧機小型水田除草機器人

(鴨子機器人)

蔬果採摘機器人採菇機器人

裝卸重物穿戴式機器人

玉米噴農藥機器人

農業機器人範例(1/2)

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奈米機器人-微觀檢測和消除病原體的承載體

哈佛工程師發明了宛如蜜蜂的功能多元化小型機器人，可像蜜蜂一樣授粉並展開災後搜查和救助工作

鳥形機器人-可嚇退農田害蟲和鳥(荷蘭私人公司用3D列印打造)

水分管理機器人

合理化施肥機器人

農業機器人範例(2/2)

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新智慧型農業-日本Agriculture Informatics

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二、國內智慧農業4.0計畫執行策略及架構

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目標

選題原則：

產業升級需求高/導入機會大/產業接受度高

確保產業競爭優勢 （品種＋技術＋系統）

有機會整廠輸出，擴大市場規模

築底

稻作產業-414億元

溯源農產品*-180億元

生乳產業-95億元

海洋漁產業-400億元

拔尖

菇類產業-133億元

蝴蝶蘭產業-36億元

種苗產業-82億元

農業設施產業-21億元

養殖漁產業-368億元

家禽(水禽)產業-745億元

1. 選擇農業領航產業，優先示範推動

智慧農業4.0推動措施

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環境調控營養管理病蟲辨識風險控管產量預估

整合防治生產排程產銷策劃彈性供銷

QR-code冷鏈監控物流履歷資訊揭露消費趨勢網購通路

IoT物聯網

共通資訊平台/巨量資料解析

智能機具

農業技術專家系統

產銷調配決策模組

溯源履歷產消互動

GIS定位土壤水分溫溼度生長感測病蟲監測

露地生產 設施生產

省力輔具省工搬運智慧分級…

生產 管理 消費

智農聯盟場域

感測元件

2. 智慧生產與數位服務產業應用架構智慧農業4.0推動措施

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23

1

2

3

4

5

6

農業設施產業

7

8

910

溯源農產品產業

家禽(水禽)產業

養殖漁產業

蝴蝶蘭產業

稻作產業

菇類產業

種苗產業

生乳產業

海洋漁產業

十大領航重點產業

4.0專案推動小

組

『智慧生產與人機輔具開發』SIG

『農業技術專家系統建置』SIG

『數位服務與溯源資料交換與應

用』SIG

主管機關 大專院校 農業研究機關 資策會 台經院 中衛中心

『經營管理與營運支援』SIG

示範場域技術導入

輔導重點產業擴大運用

技術諮詢

妥適性檢視

共用元件開發

技術諮詢

妥適性檢視

共用平台建置

技術諮詢

妥適性檢視

共用資訊介接

產業趨勢

智財布局

發展營運模式

產業服務團 SIG

工研院

業界/公協會代表

CPC

技術擴散

智慧農業4.0執行架構

SIG小組與產業服務團矩陣運作以矩陣型分工合作，負責各示範場域之技術/系統導入輔導

外，並提供技術支援與客製化服務

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各領航產業負責單位組成產業服務團，依據產業需求，結合產官學各界專家成立跨域執行團隊共同研究，並將技術導入業者示範場域，擴散成果產業應用

農試所委託資策會，結合資訊界業者共同開發

科技處補助業者依客製化需求自行組成研發團隊進行相關技術之開發與應用

智慧農業4.0 -【技術研發與應用】計畫研提架構

十大領航產業 共通資訊平台

業界參與計畫 共通技術平台

農委會智慧農業4.0計畫

科技處委託學術研究單位開發

農委會業界科專計畫

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稻作產業現況與問題(1/3)

一、優勢： 水稻是我國栽培面積最大的單一作物，民國103-105年的水稻

平均栽培面積為26.7萬公頃。

稻米是我國國民的主要糧食，是文化的一部分，關係著社會安定與國家安全。

多樣化的生產模式、精良的農業栽培技術、最具實驗精神的小農及全世界網路覆蓋率最高的農村。

台灣氣候環境極度適宜水稻生產，而且在面對氣候變遷，承載環境衝擊的能力也是最強的作物之一。

產業機械化程度高，具有完整的系統性產業鏈。26

三、國內水稻產業4.0計畫研發核心

臺灣水稻產業為最早從傳統農耕發展到機械化之現代科技農業

過去

牛耕整地

現在

人工插秧機械化插秧

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人工採收 曬穀場曬稻穀 機械化收穫

機械化整地

大型稻穀乾燥機

臺灣水稻產業為最早農業資訊數位化、行動化之知識型農業

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過去 現在

農業資訊來源主要為農民曆

作物優質生產整合資訊平台(提供品種、栽培管理專家資訊及數位化栽培曆)

http://kiscrop.tari.gov.tw/kiscrop/

病蟲害 農藥肥料資訊服務

APP

田間好幫手APP(提供即時產銷資訊)

育苗育苗

整地、插秧整地、插秧

田間栽培管理田間栽培管理

收穫收穫

調製倉儲調製倉儲

包裝銷售行銷包裝銷售行銷

秧苗綠化缺工及多勞力、秧苗產銷失衡、秧苗搬運缺工及多勞力

耗水、操作時間集中，搶農機

農戶經營面積小，產業化能力弱、田間管理缺工嚴重

時間明顯集中，搶收穫機、烘乾機器呈隱性不足

稻米收購、加工缺少鏈結、稻穀品質缺少監測與維護

消費與供應缺少鏈結、缺少大數據

稻種稻種國內稻作產業分工

稻種繁殖缺勞力

二、劣勢：稻作產業現況與問題(2/3)

水稻育苗中心

代耕中心

農戶

代耕中心

碾米廠/小農

碾米廠/糧商/小農

三級繁殖

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三、威脅： 隨著經貿全球化趨勢，臺灣農業也面臨向全世界開放

市場。 生產成本高，生產效率低，無法因應未來貿易自由化

之衝擊。四、機會： 面臨全世界開放市場的潮流，我國擁有深厚的3C產業

，運用科技可以加值農業，提高產值，並可以達到利潤分配合理，實現農業世代人才承接，提昇臺灣農業的競爭力。

稻作產業現況與問題(3/3)

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新興代播農事服務產業

新興農產品產銷、設計及資訊分析顧問公司

新興田間委託管理服務公司

新興施肥與防治顧問公司

智能機械設計與維修公司

推動新創事業導入4.0技術導入4.0技術

稻種披衣滲調技術

糧倉防蟲及環控智能監控系統

生產/消費鏈結互動系統

施肥、噴藥、除草、驅蟲等智能機具

水稻生產專家系統

水稻產業現況水稻產業現況

1.倉儲管理未全面自動化

2.生產資訊不夠及時/消費行為不易掌握

田間管理及病蟲害防治：人工

監測辨識、人工或簡易機具操作

育苗插秧作業：出秧壓力、耗工費力、耗費土方介質及需大面機農地培育秧苗

研發育苗場人機輔具/建置

直播系統

研發智能栽培管理體系

整合串聯生產/消費資訊

病蟲與營養診斷影像辨識系統

稻作產業智慧化生產

智慧農業稻作產業：第一階段(106-109年)發展目標

直播稻品種推薦與栽培管理系統

田間智能感測監測器

種苗生產配撥交易/農機商務調度平台

水稻育苗輕量化秧苗盤卸取機械

31

106 107 108 109

人機協同智能農機改良與研發

智能省工技術建置

生產與消費資訊系統整合串聯

智能化栽培管理體系建立

直播水稻(中、南部)品種推薦與栽培管理系統建立

稻種披衣技術與滲調資材研發

病蟲害智能化監測系統研發

水稻田間智能監測感測器開發及其水份管理應用

水稻育苗輕量化秧苗盤卸取機械開發

智能防蟲糧倉管理系統建置

稻作產業推動與示範輔導

田間福壽螺智能清除機具之開發

水稻生產專家系統建置

營養診斷智能化影像辨識系統研發

智慧農業稻作產業：第一階段技術研發進程

• 壽米屋：稻穀智慧低溫倉儲品質管理之ICT與自動化裝置應用(106-107)• 池上多力米：雲端技術應用於倉儲與稻作品質分級管理系統之開發(106-107)

• 弘昌：水稻健康管理與倉儲資訊服務平台建置(106-107)

業界參與計畫

業界科專計畫 32

600位契作農民組成稻米產銷專業區

消費者

技術應用示範場域壽米屋

育苗中心或直播稻栽培

稻作領航產業應用情境及關鍵技術

【技術】

育苗場省工搬運機械 稻種披衣技術與滲調資材 直播水稻品種推薦與栽培管理系統

糧倉管理

【技術】 田間管理智能感測器開發 蟲害智能化監測系統 福壽螺清除機具 無人飛行載具對水稻病害監測辨識技術之研發(共通技術) 水稻生產專家系統建置 營養診斷智能化影像辨識系統研發

科學化田間管理資訊田間管理建議

生產與消費資訊系統整合串聯:

生產/消費鏈結互動系統建置

農機商務雲端調度交易平台建置

種苗生產配撥交易平台建置

藍色虛線及黑色字體: 108-109年會導入紅色字體:為106-107年正在進行

生產追溯

田間智能栽培管理

水稻栽種體系多樣化

【技術】

智能防蟲糧倉管理系統

稻穀智慧低溫倉儲品質管理之

ICT與自動化裝置應用 (業參)

田間調查行動應用

智農專案辦公室提供33

106年11月7日智能防蟲糧倉示範觀摩會吸引了5家業者、16家媒體到現場採訪報導，報導電視報章網路等共6項。

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現況現況

人工搬運秧苗盤苗 水稻育苗輕量化秧苗盤卸取機械

未來

研發育苗場人機輔具

建置直播系統

直播水稻品種推薦與栽培管理系統建立

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現況現況環境經驗判斷田間人工操作

未來

研發智能栽培管理體系

病蟲害辨識系統作物營養診斷系統

現況現況 未來

整合串聯生產/消費資訊

種苗/農機：電話調度

產品行銷：門市／網路(單向販售，缺乏雙向溝通)

糧倉管理：溫濕度面板監視調控

生產端/消費端：資料個別建檔，缺乏聯結

生產/消費鏈結互動系統種苗生產配撥交易/農機商務調度平台

糧倉防蟲及環控智能監控系統

智慧農業產銷雲端資訊平台 大數據分析

大數據分析

大數據分析

：

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農事服務公司

種稻業者

代耕、代播作業者

數據資料庫田間狀態感測

即時監測 狀態預測 管理建議

農機、種苗、資材等雲端調度

智慧農業4.0稻作產業的研發核心，以使用者所需資訊呈現為目標，推導出農事服務公司必須建構的職能、工具及資料庫。

推動新創事業

新興農事服務、委託管理、施肥與防治、產銷設計及資訊分析顧問等公司

實例

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「智慧農業」未來有無限可能!

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