A busca pela ampliação da oferta e na qualidade dos alimentos no mundo é recorrente ano após ano, motivada pelo adicional populacional previsto para as próximas décadas, com indícios de acréscimo de dois bilhões para os próximos 30 anos. No contexto da agricultura, o Brasil é hoje responsável por cultivar mais de 64 milhões de hectares, considerando cereais, leguminosas e oleaginosas, área essa 10% superior a 2015 e 26,6% maior que em 2010.
Todavia, os limites observados para a produção de alimentos decorrem da restrição de ampliar o uso das terras, considerando o processo sustentável, economicamente viável e socialmente ético. Ainda, podemos citar o incremento dos custos de investimento e custeio da lavoura, que torna o setor mais competitivo, e também a exigência dos consumidores sobre a qualidade física e sanitária dos alimentos produzidos.
Sendo assim, utilizar ferramentas tecnológicas eficazes poderá facilitar o manejo e o gerenciamento dos recursos, visando auxiliar na tomada de decisão, a fim de garantir maiores produtividades e lucratividade para o agricultor. Neste âmbito, acompanhamos atentos os grandes lançamentos e as tendências da mecanização e das novas tecnologias disponíveis, voltadas para estratégias de grandes perspectivas e no desenvolvimento tecnológico. Em alguns países e determinadas regiões do Brasil, esses processos vêm sendo implementados, tornando a mecanização uma importante aliada do agricultor que busca unir qualidade e elevada eficiência operacional.
Essa direção é baseada na trajetória da agricultura, transcrita na perspectiva da evolução industrial, sumariamente apresentada na Figura 1.
O desenvolvimento da produção agrícola mundial ocorreu graças ao uso de quatro tecnologias essenciais, sendo elas: genética em sementes, defensivos agrícolas, fertilizantes minerais e mecanização. Assim, todas as demais até então desenvolvidas, visam ao gerenciamento detalhado da atividade e/ou ao aumento da eficiência de cada etapa da produção que estas quatro principais estão envolvidas.
No atual cenário da agricultura mundial, a mecanização tem sido norteada pelo paradigma de que o aumento da produtividade com redução de custos específicos será oriundo, na grande maioria das situações, devido ao incremento estrutural dos equipamentos. Contudo, o aumento de desempenho unicamente almejado no crescimento das máquinas apresenta limitações impostas pelos sistemas agrícolas e, também, pelas próprias tecnologias embarcadas. Dessa forma, o entendimento destas exigências no projeto e na utilização dos equipamentos surge como uma alternativa viável na busca desse objetivo.
Novos projetos de máquinas agrícolas já estão sendo norteados, não mais pela magnitude, mas sim para multitude, ou seja, o compartilhamento e/ou segmentação na execução de uma função, antes destinada apenas a um, visando distribuir informações e/ou cargas de trabalho. Tal situação pode ser obtida, basicamente, a partir do compartilhamento remoto de dados e do uso de múltiplos equipamentos que desempenham uma função planejada em menor escala.
Para isso, embarcamos redes de sensores em máquinas agrícolas, sendo possível conectar a um sistema de dados que irá permitir medir uma série de parâmetros, como determinar o comportamento destas em operação, observar detalhes de consumo de combustível, velocidade da operação e até mesmo resultados de todo o trabalho das máquinas. Estes dados são coletados remotamente, e necessitam ser transmitidos para uma central de armazenamento, na qual serão monitorados e avaliados por uma base de controle. A tecnologia utilizada para este processo pode ser chamada de telemetria, que é a transferência e utilização de dados provindos de uma ou mais máquinas remotas, permitindo uma comunicação instantânea, via rede de computadores. Os elementos que compõem um sistema de telemetria podem ser agregados por um conjunto de hardware conectado a sensores embarcados nas máquinas, como sensores indutivos, capacitivos de temperatura, de umidade relativa, pressão de óleo e posição, sendo controlados por softwares específicos. Sendo possível, assim, monitorar, controlar e medir as atividades desenvolvidas por estas máquinas ou uma frota que estão conectadas.
Ademais, as tendências na utilização de tecnologias da informação (TI) estão diversificando a maneira de se produzir no Brasil e no mundo, onde passamos a reconhecer a máquina não mais como uma ferramenta de auxílio necessário em operações agrícolas, mas como meio auxiliador de decisões, de modo autônomo. Neste processo de decisão o produtor rural que antes necessitava se basear em suas experiências e intuições para cada decisão, hoje passou a se apoiar em informações precisas em tempo real, pois quando pensamos em operações de semeadura e colheita, por exemplo, qualquer decisão com a menor taxa de erro no menor tempo de resposta poderá determinar o fator exponencial de sucesso.
Justamente por esses motivos, nos últimos anos conseguimos atingir o ápice da mecanização em termos de sensores terrestres, e estamos a caminho do mesmo na utilização de sistemas de rastreamento via satélite, buscando maior conforto e qualidade de vida na redução de carga horária no trabalho. Já os operadores de máquinas passaram a promover a utilização de ferramentas digitais e outros dispositivos que estão sendo inseridos neste novo ambiente rural, visando coletar dados referentes às mais distintas variáveis que influenciam a produtividade neste ambiente tão volátil e tornando possível prever ou corrigir algumas dificuldades já previstas, como as características de solo ideal, variação climática e incidência de pragas.
Com o aumento da magnitude das máquinas, a inserção das tecnologias embarcadas visava tarefas de auxílio ao operador na visualização, regulagem ou monitoramento das atividades, através de grandes painéis informativos, luzes e avisos no interior da cabine, os quais necessitavam da intervenção do operador para decidir e realizar a tomada de decisão no ajuste ou regulagem. Logo, as exigências da multitude na agricultura atual evoluíram a concepção da tecnologia embarcada a novas proporções, através de uma experiência de aprendizado no termo máquina, onde ela mesma possa traduzir essas informações obtidas, no menor tempo possível e tomar uma decisão, podendo ter como meio redes neurais artificiais.
Este aprendizado de máquina, difundido como machine learning, pode atuar na ordem de uma regulagem automática, ou até mesmo decidir quais os níveis toleráveis, verificar se estes estão sendo respeitados e ajustar a máquina em tempo real, assim diminuindo as perdas de forma imediata. O grande benefício disso é retirar a responsabilidade da tomada de decisão baseada na opinião do operador, e promover o uso de todos os dados coletados para compor uma estrutura de decisão respaldada por critérios técnicos.
Aliada às questões anteriormente evidenciadas, destaca-se também o desenvolvimento de técnicas, ferramentas e máquinas centradas nas culturas agrícolas.
Para a primeira, ao se fazer necessário planejar as operações mecanizadas, principalmente nas que exigem um elevado tráfego na lavoura, se buscaram alternativas de minimizar estes impactos causados pela trafegabilidade por meio de técnicas de utilização de máquinas e equipamentos agrícolas. Foi então que surgiu a agricultura de tráfego controlado permanente (ATC), que delimita pequenas “estradas” de passagens (tramlines) que sustentam a carga das máquinas, desde a implantação da cultura até a sua colheita. Dessa maneira, o solo sofre uma redução de volume, ou seja, uma compactação, mas apenas nas faixas da largura dos rodados. Para uma completa aplicação em alguns casos, além da utilização de informações de posição e do gerenciamento destas, será necessário padronizar as diferentes máquinas que irão trafegar, pois será necessário adotar parte do sistema através do ajuste das bitolas e/ou emprego de extensores de eixos, com maior aptidão em tarefas de tráfego controlado, operando apenas sobre faixas da superfície do solo, deixando o resto da área para o desenvolvimento da cultura.
Sendo assim, o controle adequado do número e o local das passadas das máquinas agrícolas, permitirá a consolidação de condições adequadas de solo para o desenvolvimento das culturas ao longo de sucessivas safras, permitindo, em sistemas bem estabelecidos, a redefinição da densidade de semeadura, buscando um aumento de produtividade, também possibilitado pelo melhor aproveitamento de defensivos agrícolas e na redução dos gastos com combustível. Este último pode ser alcançado em virtude do melhor desempenho em tração das máquinas, em função do melhor coeficiente de aderência dos rodados com o solo mais compactado e menor demanda de tração pelas ferramentas na relação solo/máquina, que atuam na área não compactada.
Além disso, as tarefas poderão ser realizadas em menor tempo, pelo aumento da eficiência operacional devido ao planejamento, além da redução dos custos com a manutenção das máquinas, todavia requer um gerenciamento preciso, como monitoramento espacial, mapeamento e gestão, dentro de uma estrutura espacial precisa. As operações que envolvem semeadura, colheita, aplicação de produtos químicos e fertilizantes devem ser realizadas por métodos mais precisos, pois o tráfego não poderá ser alterado se erros forem cometidos em alguma das operações. Se estes objetivos são alcançados, poderão garantir o sucesso no monitoramento, onde se reduzirá consideravelmente a sobreposição na aplicação de insumos, diminuindo custos e aumentando o rendimento em produtividade.
Para tanto, a conectividade será essencial na aplicação dessas técnicas, sendo a tecnologia central que irá permitir as grandes mudanças de paradigmas no setor da mecanização. Ao embarcar sistemas e frotas de máquinas conectadas podemos permitir que equipes de unidades menores com formatos padronizados possam trocar dados e experiências, garantindo assim uma rede confiável.
Ademais, o emprego de soluções simplificadas tem ganhado expressiva atenção por parte dos fabricantes, visando a redução da complexidade do projeto, a facilitação na realização das regulagens no momento da utilização e a possibilidade de agilidade em processos de manutenção, preventivas ou corretivas.
Um exemplo disso são os acionamentos elétricos de dosadores em semeadoras, anteriormente comandados por relações mecânicas igualmente eficientes (ou até superiores), mas de elevada complexidade em regulagens e demandas de manutenções. Assim, uma controlabilidade ainda mais precisa nas operações, durabilidade, integração com demais processos em que a máquina está envolvida, possibilitando a conexão e o controle de forma digital e rápida, além de ganhos ergonômicos aos operadores, como redução do ruído, têm feito os fabricantes optarem por princípios de menor complexidade. No entanto, para incluir plenamente todo este potencial, será necessário repensar as oportunidades que os processos agrícolas mecanizados disponibilizam e criar novas arquiteturas de equipamentos, além da substituição de algumas unidades hidráulicas e/ou mecânicas.
A eletrificação completa é uma alternativa viável para a redução da complexidade dos projetos, mas só será uma realidade na solução em grande escala, como fonte única de energia a um sistema, quando ocorrer o desenvolvimento de baterias mais eficientes. Para que este cenário possa gerar mudanças de paradigmas, neste momento a eletrificação dos projetos deve buscar a simplificação e a facilitação do uso tecnológico, como a linha de condução, manutenção, controle e, até mesmo, da arquitetura das máquinas com base no objetivo inveterado dos fabricantes, ou seja, a redução de massa.
Assim, percebe-se que o desenvolvimento tecnológico e a superação de alguns paradigmas, apesar de ser possível elencar algumas vertentes, serão alcançados através da relação intrínseca entre eles. Dessa forma, algumas podem ser reconhecidas como técnicas que permeiam os aspectos evolutivos, sendo os processos de utilização de ferramentas de inteligência e automatizados representantes dessas perspectivas.
Sem dúvida, a tendência natural da possibilidade do “aprendizado” das máquinas permitirá o controle mais eficaz de sistemas e processos, que serão aperfeiçoados à medida que suas experiências e operações forem realizadas, por meio do retorno de informações e atualizações como uma forma de aprendizado automático, formando redes neurais artificiais.
A capacidade das futuras máquinas de autoaprendizagem será possível por meio de algoritmos de controle que permitem o aprendizado de modo virtual, onde qualquer tipo de comportamento e informação seja aproveitado. Resultando em melhores decisões imediatas, assim garantindo o manejo adequado dos solos, execução de operações em momentos apropriados baseados em estratégias métricas, redução da carga de trabalho ao operador e uso eficiente de recursos.
Um futuro promissor nos aguarda, mas ainda há algumas lacunas que somente com a pesquisa, a padronização e a certificação de equipamentos, além do desenvolvimento de pessoas, conseguiremos alcançar. Inquestionavelmente, para que haja autonomia ao incluir inteligência estratégica completa na solução, sem que haja necessidade da intervenção direta de um profissional, se faz necessária, cada vez mais, mão de obra qualificada para a adequação correta e eficaz das soluções assertivas para qualquer processo agrícola mecanizado em cada situação distinta encontrada nas propriedades rurais. Dessa forma, o papel humano permanecerá sendo o principal, que permeia a adoção de todas as soluções tecnológicas que buscam superar os paradigmas da mecanização atual.
Vitor da Silva Pinheiro Santos, Tiago Rodrigo Francetto, Rafael Sobroza Becker, Airton dos Santos Alonço, UFSM/Laserg
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