スマート農業とは? 普及が加速する現状や今後の課題、導入事例も紹介

農業従事者の減少や高齢化が深刻化する中、この状況を打開する方法として「スマート農業」が昨今注目を集めています。本記事では、スマート農業の概要や政府や民間の取り組み状況などを具体的な事例も紹介しながら解説します。

テクノロジーが農業にもたらす革命的な変化についてご関心のある方はぜひご参考にしてください。

スマート農業とは、どういうもの?

スマート農業とは、コンピュータやインターネット技術を駆使して効率化された農業です。農林水産省の定義によると、特に「ロボット、AI、IoTなどの最先端技術を活用する農業」を指します。

スマート農業の目的は、これらのテクノロジーの活用を通して生産現場の課題を解決し、自動化・省力化・高品質化などを目指すことです。スマート農業の実現は、農業分野におけるDXとしても捉えられます。

スマート農業が求められる背景

スマート農業が必要とされる背景には、特に労働力の不足が挙げられます。日本の農業は高齢化に伴う人手不足が深刻化しており、これが耕作放棄地の増大にも繋がっている状況です。若年層の農業従事者が減少する一方で、彼らの技術不足も問題になっています。

従来の農業は、細やかな手作業と経験に基づく対応が重視されてきました。しかし、上記のような労働力不足・技術不足の状況では、このアプローチだけで農業経営の持続可能性を確保するのは現実的ではありません。そこで重要性を増しているのが、大規模化およびシステム化によって農業の効率化を進めることです。

スマート農業は、この農業の効率化を実現するための一手段として注目を集めています。自動化やデータ管理、AIといったスマート技術の活用によって、限られた人手で高品質な農作物を大量生産できるようになることが期待されています。

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スマート農業の市場拡大

スマート農業の市場は急速に成長しつつある状況です。

矢野経済研究所の調査によると、2022年度の国内市場規模は約303億円に達する見込みで、前年度比122.4％の成長率を示しています。

特にこの伸び率を牽引しているのは、ほ場の水を遠隔管理できるシステムをはじめとする栽培支援ソリューションです。また、ドローン技術や、衛星画像を活用したセンシング技術なども利用者が増えています。今後はロボット農機の販売も予定されており、これがさらにスマート農業を加速させる見込みです。矢野研究所の試算によると、2028年度にまでにスマート農業市場の規模は、さらに624億円にまで拡大すると予想されています。

参照元：スマート農業に関する調査を実施（2022年）| 市場調査とマーケティングの矢野経済研究所
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スマート農業の技術革新と普及

技術面からその発展に目を向けた場合、スマート農業は「Society 5.0」の農業分野における一展開として注目されており、技術開発とデータ共有が進展しています。農林水産省が「スマート農業実証プロジェクト」を実施するなど、国が音頭を取って成長と普及を促進している状況です。

このプロジェクトは、スマート農業技術を実際に生産現場へ投入して、その技術検証と経営効果を明らかにし、スマート農業の活用を広げていくことを目的にしています。

参照元：農林水産技術会議「スマート農業実証プロジェクト」について
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「スマート農業実証プロジェクト」はすでに全国217地区で実施されており、いくつかの技術はすでに生産現場で実用化されています。前述でも触れた衛星データの活用や、ドローン技術もまたその一例です。衛星データは農機の直進制御技術に活用されており、非熟練者の作業改善に寄与しています。また、ドローンは農薬散布作業の効率化に有用であり、その農薬散布面積は、2020年時点ですでに11万9,500haに及んでいます。

参照元：農林水産省スマート農業の推進について.pdf（p.4-7）

農林水産省は、スマート農業の開発と実装をさらに加速すべく、「スマート農業推進総合パッケージ」の拡充も進めています。これはスマート農業技術の開発・現場検証をはじめ、その技術の担い手となる人材の創出強化、実践環境の整備、生産者への導入支援、海外展開などをひとまとめにした戦略です。

先のスマート農業実証プロジェクトも、このパッケージの一部に組み込まれており、こうした総合的な施策によって、スマート農業がさらに成長・定着していくことが期待されます。国は、2025年までにほぼすべての農業従事者がデータ活用による農業を実践することを目標にしており、スマート農業は今後、標準的な手法として広く展開されていく見込みです。

参照元：農林水産省スマート農業推進総合パッケージ

スマート農業で用いられている技術

スマート農業を支えるのは、ロボット技術や情報通信技術（ICT）ですが、その中でも特に活躍を期待されているのがIoTやAI、ドローンなどです。

IoT技術は、農場内の様々な機器やセンサーをインターネットに接続し、リアルタイムのデータ収集・分析を実現する役割を果たします。具体的には、土壌の状態や作物の生育状況などをIoTカメラやIoTセンサーでモニターし、そこで収集されたデータを基にAIが最適な収穫時期を予測するといった活用が可能です。農業用ロボットが普及すれば、AIの指示にしたがってロボットが作物を収穫するなど、農作業の多くの部分が自動化されることも期待できます。

その他では、ロボットトラクターや農業用ドローンなどもスマート農業技術の代表例です。ロボットトラクターは、GPSを用いて自動で畑を耕し、労働力不足を補う役割を果たします。農業用ドローンは、広い範囲の農地に対して均一に農薬を散布できるため、作業効率の大幅な向上が可能です。

そのほか、ロボットやICTはさまざまな活用法が検討されており、大きな可能性を秘めています。農業の持続可能性を高めていくには、従来の固定観念に縛られず、こうした先進技術を積極活用していくことが求められます。

スマート農業の導入事例

スマート農業の導入によって大きな成果を上げた導入事例を3つ紹介します。

例1. 自動給水装置付き水田センサーの導入による省力化

北海道恵庭市の農園では、自動給水装置付きの水田センサーを導入し、水田の管理に大きな変革をもたらしました。導入の背景には、経営の多角化と水田面積の拡大による労働負担の増加があります。この課題に対して農園が着手したのが、水田の水管理作業の省力化でした。

2020年、スマートフォン上で水位や水温の確認および遠隔調整が可能なシステムを部分的に導入したところ、労働負担の軽減を大きく実感できました。そこで、翌年にシステムの全面導入に踏み切ります。

システム導入により、水管理にかかっていた労働時間が従来の1.4時間/10aから0.04時間/10aへと大幅に削減されました。その結果、これまで水管理に割いていた労働力を、水稲の規模拡大や高収益作物の投入などへ振り向けることに成功しています。

例2. ほ場管理システム・ドローン導⼊による作業効率化

山形県高畠町の農園では、経営面積の拡大に伴って、農作物生産状況の見える化と農作業の効率化を目指すために、ほ場管理システムとドローンの導入をしました。

ほ場管理システムの利用により、水稲と大豆の作付けほ場の決定や機械作業の管理がスマートフォンやパソコンで行えるようになります。これにより、日々の作業日誌の入力や出荷時の栽培履歴の作成が大幅に効率化されています。

さらに、2種類のドローンを導入しました。ひとつめは空撮用ドローンで、作物の生育状態や病害虫の発生状況や作業跡など、広範囲を確認するために活用されました。ふたつめは農薬散布用ドローンで、農薬の散布作業の省力化を実現しました。

これらのドローンは、ほ場管理システムと連携しており、経営陣はそこで得られたデータを分析することで、情報共有や経験の浅い従業員への的確な指示出しを行えるようになっています。

例3. クラウド活用によるデータ駆動型農業の推進

高知県では施設園芸の生産効率を高めるために、産学官連携のプロジェクトでAWS（アマゾンウェブサービス）を活用したクラウドベースのデータ連携・共有基盤を構築しました。

高知県は山が多く、農地が限られています。そこでこのプロジェクトでは、限られた土地での収量増加をテーマに、従来は個々の農家の経験に依存していた温室内の環境管理を、温度・湿度・CO2濃度・日射量などの総合的なデータ管理によって効果的に制御することに挑戦しました。

AWSで構築されたデータ連携基盤は2021年からプロトタイプとして運用が開始され、現在、環境データを共有する農家は約300戸、集出荷データを共有する農家は約1500戸に上ります。このシステムを通して複数農家のデータを比較分析することで、高知県では生産効率の向上が可能になりました。また、データ共有は営農指導などを行う体制の強化にも寄与しています。

参照元：AWS｜高知県導入事例

スマート農業を導入する農家のメリット

上記の導入事例からもわかるように、スマート農業は、現代農業が直面する多くの課題に対して有効な解決策を提供できます。ここでは、その中でも特に重要なメリットを紹介します。

作業の自動化による労働力不足への対応

現代の農業は、高齢化や若者の農業離れによる深刻な人手不足に直面しています。スマート農業は、作業の自動化や省力化を通じてこうした労働力不足を補うことが可能です。

たとえば、ロボットトラクターは、耕作作業を自動で行い、農作業にかかる時間と労力を大幅に削減できます。これは単に労働力不足を緩和するだけでなく、高齢化する農業従事者の体力的負担を軽減するためにも有効です。

また、スマート農業ではセンサーやドローンを利用して作物の成長状態を監視し、最適な水や肥料の量を判断できます。このような管理は、従来ならば大量の時間と労力を投じなければいけませんでした。しかし、スマート農業技術を導入すれば、こうした作業は自動化され、大幅に作業効率や生産性の向上が期待できます。

情報共有による技術継承の促進

スマート農業の導入は、若年層の農業従事者に対する技術継承の課題を緩和する上でも重要な役割を果たします。従来の農作業においては、個々人の属人的な技術やノウハウに頼る部分が多く、それが作業効率や作物の品質に不均一を生む一因になっていました。

スマート農業では、農作物のデータを集めるだけでなく、熟練の農業従事者がどのように農作業を行っているのかもデータベース化し、共有することを可能にします。これにより、熟練の農業従事者が有している知識や技術、ノウハウを次世代の農業従事者へ効果的に伝えることが可能です。このデータ化されたノウハウを活用することで、若手や新規の農業従事者でも、経験豊富な先輩農家が培った知識を基に、効率的かつ科学的に生産活動を行えるようになります。

データ活用による高度な農業経営の実現

スマート農業の導入によって、データ活用による高度な農業経営の実現ができるのも大きなメリットです。たとえば、衛星やドローンを使ったリモートセンシング技術、AIによるデータ解析は、農作物の生育や病害虫の発生を予測し、これに基づいた適切な栽培管理や防除策を講じることに役立ちます。

こうした技術を使えば、農業従事者は作物の生育状態や環境条件をリアルタイムで把握し、必要な対策を迅速かつ正確に行うことが可能です。その結果、農作物の品質の向上や収穫量の増加へと繋げ、最終的にはより効率的で高度な農業経営を実現できます。

スマート農業を導入する農家の注意点

スマート農業の導入には多くのメリットがありますが、成功するためにはいくつかの点に注意が必要です。ここでは、スマート農業をよりスムーズかつ効果的に導入するための注意点について解説します。

通信環境などを整備する

スマート農業では、新たな技術や機器の導入が不可欠です。多くの場合、これらの技術は安定したインターネット接続を必要としますが、地域によっては農場やほ場において十分な通信環境が整っていないことがあります。その場合、機器の導入に先立って、まずは通信環境の整備をしなければいけません。

通信環境の整備には機材の用意やコストがかかるので、導入ハードルが上がってしまいます。ただし、国や地方自治体から援助が受けられる場合もあるので、そうした支援情報を積極的に検索・活用することが大切です。

機器間の互換性や能力差を考慮する

長期的にデータを保存・管理していくことを考えると、各機器から収集されるデータ形式は標準化することが望ましいです。そのため、スマート農業の導入にあたって、さまざまな機器を購入する際は、機器間やシステム間の互換性を重視する必要があります。

しかし、現状では多くの機器が独自の規格や方式で開発されており、互換性の確保が困難な場合があります。また、同じ用途の機器でも性能差があることにも注意が必要です。そのため、購入前には各機器の機能や性能、互換性などの情報を入念に情報収集し、比較検討することが重要です。

スマート農業に詳しい人材を確保する

スマート農業の導入には、スマート農業ないしはデジタル技術に精通した人材の確保も重要です。コストを投じてさまざまな機器を導入しても、使いこなせなければ無駄になってしまいます。機器の操作やデータ活用に熟達するには、適切な訓練や操作方法のレクチャーが必要です。

しかしその一方で、デジタル人材はどの業界でも不足しがちであり、その確保は容易ではありません。

こうした課題をもつ農家を支援する仕組みとして、「スマートサポートチーム」の派遣事業があります。これはスマート農業の普及指導員が産地に赴き、実地でデータ活用の方法などを支援してくれるものです。デジタル人材の確保が難しい場合は、積極的に活用することをおすすめします。

参照元：農林水産省スマート農業の推進について（p.7,p.9）

費用を確保する

スマート農業の導入・運用に必要な費用の確保も欠かせません。高度な技術が搭載されたスマート農業機器は、通常の農機具と比較して割高な傾向にあります。また、生産管理システムなどのソフトウェア導入をするためにも一定の費用が必要です。

最近では低コストのサービス開発や農業支援サービスの充実も進められているので、こうした情報は適宜チェックしましょう。農林水産省は、スマート農業を日本に広く浸透させるために、新たな農業支援サービスを育成・普及し、多くの人が低コストでスマート技術を導入できるように支援の強化に取り組むことを施策の方向性として打ち出しています。

参照元：農林水産省農業支援サービス関係情報