John Deere Harvester Works が AI による農業の未来を明らかにする

Sep 14, 2023

州間高速道路 88 号線を爆走しているときに、何マイルにもわたる穀物が無限の金色の畑にぼやけていくのに騙されないでください。 これらの茎は交換可能にしか見えません。

今日の農機具は、個々の植物を確認して、どれが作物でどれが雑草であるかを知ることができます。 アイオワ州アンキニーのゲーサー農場をガタガタと音を立てて横切るジョンディアのコンバインは、どのような種類の穀物が収穫されているかを認識し、それに応じて調整する前に風の向きと地面の傾斜を考慮し、トウモロコシと大豆の間で方向を定めます。ポケットの中にあるスマートフォンよりも正確に、自分の立っている位置を知ることができます。

全地球測位システム衛星が 1 ～ 2 フィート以内で携帯電話の位置を特定する一方で、一対の固定補正タワーを使用して、驚くべき精度で GPS 信号をさらに三角測量します。

「私たちはすべてを、あるべき場所から1インチ以内に適用します」と、父親のレイと一緒に5,400エーカーの農業を営むクリス・ゲーサー氏は語った。

たとえば、除草剤を雑草には散布するが、雑草と雑草の間の土には散布したくない場合には、このような精度が必要です。 あるいは、畑のあるセクションが他のセクションよりも湿っていることを思い出してください。 農場は、雨が降った後にアルファルファを生成するよりも速くデータを生成します。 すべてをスムーズに進めるためには、両方を適切に扱う必要があります。

「農場での仕事は、データ管理と実際の現場での作業が五分五分だと思います」と Chris Gaesser 氏は言います。 「これらのデータはすべて重要です。なぜなら、それは多くの意思決定に影響を与えるからです。」

ローリングオフィス

場合によっては、そのデータの効果が即座に表れることがあります。コンバインを運転する農家は、中盤で一時停止し、コンピュータ画面をチェックして最適化設定をリセットし、機械の目で見たことに基づいて、脱穀機のローター速度、クリアランス、ファン速度、ふるいの開口部を変更します。たとえば、穀物箱の汚れを最小限に抑えるために収集を試みています。

今日の農家は、コンバインが 20 分かけて自動運転する間、電話をかけたり、最新の #FarmTok 投稿への「いいね！」の数をチェックしたりしていることでしょう。 彼には本当に選択肢があまりありません。

ジョン・ディア・ハーベスター・ワークスの価値実現マネージャー、ジェイソン・アボット氏は「1日16時間、この中に座っていることになる。秋になると、何度もここが農場のオフィスになる」と語った。 「そのように考えてください。マシンを効率的かつ生産的に稼働させるだけでなく、多くの場合、マシンの中にいる間もビジネスを運営しなければなりません。」

そして、新しいコンバインはなんと素晴らしい機械なのでしょう。

都市のドライバーは、ピカピカの新しいハイブリッド自動車の交通標識認識と 360 度の鳥瞰図に目がくらみ、ダウンタウンへの行き方を変えた同じ人工知能革命が、農業と農業のあり方の両方にも革命をもたらしたことに決して気付かないかもしれません。設備が製作されます。

シカゴから約270マイル西にあるイリノイ州イーストモリーンにあるハーベスターワークスの工場エンジニアリングマネージャー、マイルズ・ミュージック氏は、「農業におけるテクノロジーの導入は、その情報を知らない人々に絶対に衝撃を与えるだろう」と語った。

ハーベスター工場内

300 万平方フィートのハーベスター工場で朝を過ごすと、すべてがどれほどハイテクになっているかがわかります。 1912 年にディア工場がここに開設されたとき、すでに会社の創業 1 世紀の終わりに近づいていました。 1837 年にイリノイ州グランド ディツアーで、バーモント州の鍛冶屋ジョン ディアによって、古い鋸刃を自己研磨鋼鋤に変え、イリノイ州の粘着性のある黒土をよりよく切断できるようになったのが始まりでした。

次の 1 世紀と 4 半の間、ディア社は革新性よりも伝統で知られ、その特徴的な「ポッピン ジョニー」 2 気筒トラクター エンジンは、より強力な機械に移行していない農場でよく知られた音でした。 第二次世界大戦が状況を変え始めた。兵士となった農民が帰国し、なぜ自分たちのトラクターが海外のジープやトラックほど強力ではないのか疑問に思ったからだ。

この変化は1960年に本格的に始まり、それが発表されたのは何よりもダラスのニーマン・マーカスであったが、そのときディアは、まずスタイリング、次に装備で先進的であることをセールスポイントとした。 1999 年にコンバインに GPS を接続し始めました。

現在、ディアでは機械エンジニアよりもソフトウェア エンジニアの方が多く雇用されています。 経営トップは「結合」という言葉にたじろぐことさえある。

「私はそれらを、計算能力を備えたモバイルセンサースイートと呼んでいます」とディア社の最高技術責任者、ジャーミー・ハインドマン氏はポッドキャストThe Vergeに語った。 「彼らは継続的にデータをストリーミングしています。」

Deere 農機具の塗装に使用される色を除いて、製造プロセスのどの部分にもレトロな要素はありません。 フォード モデル T は黒であれば好きな色で選べるという古いジョークと同じように、新しいコンバインをさまざまな色で塗装することができます。そのすべてがパントン 364C、一般にジョン ディア グリーンとして知られる色合いです。 (ただし、ここでもイノベーションが入り込んでいます。実際には 2 つのジョンディア グリーンが存在します。1989 年以前の「クラシック」ジョンディア グリーンと、それ以降使用されているより明るい色で、「Ag and Turf」ジョンディア グリーンとして知られています。)

ゴールドキークラブ

この春のある朝、午前 8 時にすぐに到着すると、すでにテキサス、ジョージア、ノースカロライナ、ミシシッピ州から来た、ワークブーツ、デニム、チェック柄のフランネル シャツ、ベースボール キャップを着た男性のグループの後ろにいるでしょう。 彼らは、ハーベスター ワークスでほぼ毎日行われているゴールド キー ツアーのためにここに来ています。 100 万ドルを超えるコンバインは、それぞれ特定の顧客向けにカスタムメイドされています。テスラのように、機械を製造してから販売するのではなく、最初にコンバインを販売してから製造すれば、多額の費用を節約できることにディア氏は気づきました。注文する。 顧客は、床暖房マットのオプションを選択するか、色を除くその他の変数を選択するかを決定します。理論上の組み合わせは最大 300 万通りにもなります。 部分的に建設されたユニットには、「Kevin R.、North Platte、NE」などの名前とバーコードが記載された紙が貼られています。

アイオワ州中央部の農家、ブラント・ヴォスさんは、2015年のゴールド・キー・ツアー後、「ここに来て、建設されていく様子を見られるのは、なんだか素敵だ」とミズーリ州ファーマー・トゥデイに語った。

新しいコンバインのエンジンに初めて火を入れるとき、オーナーはキーを回すように促されます。キーはまさに金色です。 タイミングが合わないこともあり、ゴールド キーの農家の中にはハーベスター ワークスのテスト トラックを新しいコンバインで走行することに甘んじなければならない人もいます。

しかし、それが起こる前に、ハーベスト・ワークスは、小さなネジから数千ポンドの脱穀ローターに至るまで、18,000 個以上の部品 (自動車を製造するのに必要な量の 3 倍) を集めて、または製造し、それらを組み立てて車両を組み立てる必要があります。体重は5万ポンド、最高速度は時速40キロです。畑から畑への移動は貴重な収穫時間を無駄にするので、想像以上に重要です。 組み立てプロセス全体には約 1 週間かかります。

まず、少し命名法について説明します。 あなたが農業について知っているすべてが、プラスチックの牛や鶏を遊び場のカーペットの上で誘導することから来ているとしたら、あなたはトラクターを使用したことになるでしょう。トラクターは、後ろに一対の大きな車輪、前に2つの小さな車輪があり、さまざまな道具を引っ張っていました。 トラクターは依然として重要で、プランター、耕耘機、収穫された穀物を受け取る穀物運搬車を牽引します。 しかし、収穫自体はもっぱらコンバインによって行われます。コンバインは、作物を切る、脱穀して種子カバーや茎から穀粒を分離する、残ったわらを巻き取るなど、いくつかの機能を組み合わせているため「コンバイン」と呼ばれます。 コンバインの最終的な役割は「ヘッダー」です。これは特殊で変更可能なフロントエンドの配置です。たとえば、トウモロコシの列を分割して切断するための 12 個、14 個、または 16 個のプラスチック製のコーン、または切り取ったわらを拾い上げるためのローリング ベルトです。

Harvester Works は、世界最大のコンバイン工場であることを誇りにしています。Deere は、ブラジルのホリゾンティーナでも南米市場向けにコンバインを製造しており、ヨーロッパ向けにはドイツのツヴァイブリュッケンでもコンバインを製造しています。欧州では小規模なコンバインが小規模農場で使用される傾向があります。 そして確かに、彼らの欧州事業はウクライナ戦争の影響を受けている。 「ロシアとウクライナが市場に参入しているため、当社のドイツ工場は打撃を受けている」とムジク氏は語った。

新型コロナウイルス感染症後のリバウンド

Deere は建設機械やレクリエーション用全地形万能車にまで事業を拡大していますが、その中核事業は農業の浮き沈みに合わせて浮き沈みします。

パンデミックの真っ只中に、工場には完成できなかった組み立て途中の機械が詰め込まれていた。必要な部品が千マイルも離れた場所に駐車されているトラクター・トレーラーの中に待機していたためだ。 ハーベスター工場では欠勤率が 40% だった週もありました。 労働者が非常に不足していたため、ディア氏は、24 時間体制の集中クラスで数百人規模の溶接工を自ら訓練することに取り組みました。 2021年秋に工場を閉鎖した5週間のストライキも忘れてはならない。

イーストモリーンの工場長、ジム・リーチ氏は「昨年、サプライチェーンは大規模に混乱した」と語った。 「部分的に完成したマシンが数百台ありました。まだ正常な状態に戻った様子はありません。」

しかし、その目標は達成されつつあり、現在約 2,100 人の従業員が 3 交代で働いています。

「当社は過去 24 か月で従業員を基本的に 2 倍にしました」とリーチ氏は述べました。 そして5月19日、ディア社の最新の四半期決算報告書は、同社のトラクターと精密農業機器の好調な売上を背景にウォール街の予想を上回った。 同社は予約注文が依然として堅調なことから、今年残りの純利益予想を引き上げた。 2023会計年度の新たな目標は、純利益が92億5000万ドルから95億ドルの範囲で、従来予想の87億5000万ドルから92億5000万ドルを上回った。

スマートファクトリー

部品の待ち時間を最小限に抑える 1 つの方法は、部品を自分で作ることです。 Harvester Works には、8 台の工業用Trumpf 光ファイバー レーザー ステーションがあり、板金をコンバイン部品、シャーシ コンポーネント、グレン タンク側面に加工し、その後、ほぼ完全に自動化されたプロセスで 10 台のプレス ブレーキ (大型工業用プレス) で成形されます。 人間の手が必要なのは、コンポーネントをレーザーからプレスに移すことだけです。 この工場では年間 60,000 トンの鋼板がコンバインの部品に加工されます。

「私たちは必要なものをたくさん作っています」とムジク氏は語った。

部品の製造と同じくらい大きな課題は、ハーベスト ワークスの 71 エーカーの床面積に広がる部品がどこに行くのかを追跡することです。 2 年前、従業員は毎日、どの部品やコンバインがどこにあるかを手動で棚卸ししていました。 現在、工場労働者が愛情を込めてルースと呼んでいる大きな白い冷蔵庫ほどの大きさの自律移動ロボットが施設内を喉を鳴らしながら進み、さまざまなコンポーネントのRFIDチップをスキャンして、ボルトやトランスアクスルのすべての箱に至るまで在庫をマッピングします。

「私たちはすべてのマシンにトラッカーを搭載しています」と Musick 氏は言います。 「以前は、そこにあるマシンを書き留めるためにクリップボードを持った人々にお金を払っていました。すべてが常に動いていたため、完了するとすぐに最初からやり直さなければなりませんでした。」

コンバイン製造の広大なプロセスには、何千もの部品が含まれ、何百人もの労働者が何千もの溶接を行い、数十のステーションでリベットを取り付け、ボルトを締めるという、週 24 時間体制の広大なプロセスをどのように理解すればよいでしょうか? おそらく、Harvester Works で何が起こっているかを想像する最良の方法は、コンバインの作成を 2 つのタスクに分割することです。1 つは部品を結合する作業、もう 1 つは、組み立てられたばかりのものが正しく行われたことを確認する作業です。 2 番目のタスクは最初のタスクの 2 倍の時間がかかり、2 つの異なる結合ラインと 6 つのフロントエンド ヘッダー ラインで実行されます。 (ディア社の従業員の一人が言うように、ヘッダーのないコンバインは「ただのゆっくりとした乗り心地です。」)

可能な場合、組み立てと検査は同時に行われます。 マイケル・チャーチルは、ディア社の中央生産コンピュータ システム (社内では SCF (スマート コネクテッド ファクトリー) として知られている) と通信する RFID チップを搭載したインパクト レンチ ガンを使用しています。このプログラムは、チャーチルが特定のボルトを十分に締めた時点を認識し、停止するように指示します。

ディア社で16年間働いているチャーチルさん（34歳）は、「以前はコンピューターに接続されていない銃を使用していました。もっと緩んだハードウェアやボルトの欠落が見られました」と語った。 「最近のコンピューターは、トルクを忘れたかどうか、ボルトや部品が欠けているかどうかを教えてくれます。機械にはエラー防止機能がさらに強化されています。次のステップに進むことはできません。コンピューターは、『おい、やめて、何かを見逃したね。」

16マイル近くの頭上線路が、工場の周りのチェーンに吊り下げられた小さな部品を中央ラインまで運び、そこで黄色いストロスマンコンベヤーの上で完成したコンバインに組み立てられる。このコンベヤーはドイツ製の背の低いローリングプラットフォームで、途中で次の組み立てポイントに進むことはない。特定の駅のすべての機能が適切に実行されるまでは、埋込み線路に留まります。

いくつかのステーションは構築してチェックします。 他の人はチェックするだけです。 サブアセンブリは一時停止し、SCF が露出したボルトのねじ山の数を数えて、隠れたワッシャーが所定の位置にあるかないかを判断するなど、何百もの基準を検査できるようにします。

2 年前、このチェックは Deere 従業員がクリップボードを使って実行しており、20 分かかりました。 現在では、高いポールに取り付けられた 4 台のカメラによって行われ、所要時間は 1.5 秒です。

消費者体験

多くの消費者と同様に、農家も生活を変えるテクノロジーと厄介な関係にあります。 一方で、彼らがテクノロジーを受け入れるのは、一般にテクノロジーの方がより効果的であるためです。 Deereが2020年に導入した「See and Spray」技術をベータテストしているミシシッピ州のある農家は、除草剤の使用量が85％削減されたと報告している。 イリノイ州メープルパークで 5,000 エーカーの大豆を栽培しているスティーブ・ピットスティック氏は、45 年前に農業を始めて以来、収量が 50% 増加したと推定しています。

「種子会社の優れた遺伝学、農家としての私たちの仕事の改善、ジョンディアのような企業の優れた設備など、すべての組み合わせです」とピットスティック氏は語った。

一方、コンバインのシステムがコンピュータ化されると、農家がペンチや WD-40 の缶を使って問題を解決できる可能性が低くなります。 GPS 以前のコンバインの価格は、あらゆるテクノロジーに煩わされたくない人々によって近年急激に値上がりしています。

電話の信号が途絶えてイライラしたことがあるなら、システムが停止したときに 25 トンのコンバインを運転して畑を横切ることを想像してみてください。

「このようなことの中には、信号を失い、まったく機能しなくなることもあります」と Chris Gaesser 氏は言い、それはまれにしか起こらず、長くは続かないことを認めています。フィールドの一部がデッドゾーンになることもあります。 だからこそ、Gaesser Farms は、昔ながらの方法でコンバインを誘導しなければならない「万が一」に備えて、視覚フィールドマーカーを所定の位置に置いているのです。

スマートフォンと同様に、「修理権」は農家の間で激しく議論されており、ディア社のオーナーの中には、購入した高価なコンバインを修理する能力が妨げられているとしてディア社を訴訟する者もいる。

「ディアはまた、農民がディアの設備を自分で修理することも禁止している」とアメリカ経済自由プロジェクトは書いている。 「現在、農機具は非常にテクノロジー化されており、基本的な修理作業ですら、ディア社が所有するソフトウェアと対話する必要がある。ディア社はそのコードの著作権に熱心であり、農家は機器を自分でメンテナンスするのではなく、修理のためにディア社のディーラーにお金を払わなければならない」 。」

一方、ディア氏は、農家が設備を修理する邪魔にはならないと主張している。 同社は声明で「ジョンディアは、自社製品を修理するか、独立した修理サービスを利用するか、正規ディーラーに修理を依頼するかという顧客の決定を支持する」と述べた。 「John Deere は、メンテナンスと修理を容易にするマニュアル、部品、診断ツールも提供しています。」

そうは言っても訴訟は続いており、連邦政府は2月に原告側に立って、同社がその優位性を利用して修理を独占していると非難する激しい声明を発表した。

司法省は、「収穫期には時間が非常に重要である」と主張し、独立した修理工場が廃業に追い込まれていることや、ディア社のコンピュータシステムが認定技術者が到着するまで交換部品の存在を認識しないことが遅延の原因となる可能性があると指摘した。それらやその他のさまざまな不必要な障害のロックを解除します。

農家は、その機械が提供する機能を望まなければ、その機械に100万ドル以上も払わないだろうし、ディア氏の擁護者らは、市場外の機能を搭載した機械の保証を同社が遵守することは期待できないと主張するだろう。部品は、アラバマ州ユフォーラで利用できる整備士によって処理されます。

ブランド・ロイヤルティー

訴訟にもかかわらず、ディアのブランドは、聖書が信仰を表しているのと同じように、農場生活全般を象徴するものである。 「彼女はあそことここの少し上にいます」とジェイク・オーウェンが歌います。 「私のジョン・ディアにキング・ジェームスを少し入れます。」

ダレン・ベイリーがイリノイ州知事に立候補したとき、彼の陣営はジョー・ディフィーの国歌「ジョン・ディア・グリーン」に合わせてゴールド・キー・ツアーのビデオを公開した。 象徴的なグリーンの塗装には、ハーベスター ワークスの 1 つの部門がかかります。浸漬タンク、コーティング バス、ロボット スプレー ガン アームによる 13 段階の電着塗装プロセスです。

部品は 50,000 ガロンのタンクに浸漬して溶剤で洗浄され、下塗りされ、炉で乾燥されてから静電塗装されます。塗料の粒子にはプラスの電荷が与えられ、金属部品にはマイナスの電荷が与えられ、塗料が表面に付着します。均一な厚さと特定の硬さの金属。 各コンバインには約 20 ガロンの塗料が必要です。

宇宙服を着た作業員はその後も手持ち噴霧器を持って入り、ロボットが届かない箇所を補修する必要がある。

Harvester Works は、古い S シリーズの 4 つのモデルと新しい X シリーズの 2 つの「ファミリー」コンバインを生産しています。 X シリーズの設計で考慮された要素の 1 つは組み立ての容易さでした。つまり、より迅速な製造はより低い価格を意味します。 これには、溶接の数を減らすなど、潜在的なミスを排除する設計を試みることも含まれます。 溶接はロボットによって迅速に実行できる作業ですが、工場には 115 個のロボット溶接アームがあり、溶接の半分はロボットによって行われ、半分は人間によって行われます。溶接には熱が伴い、金属が変形する可能性があります。 ディアが最もやりたくないことは、33フィートのオーガーを位置をずらして投げることです。 したがって、溶接が減り、リベットが増えます。

新しい機械は特別な工場製タイヤで回転します。 これは、高さのクリアランスを減らすためと、コンバインの納入時のテストでタイヤが摩耗しないようにするためです。 100万ドルの新しいコンバインが最初にわだちにぶつかるときに、マシンに火を入れて、オーナーがゴールドキーのツアーに参加している場合は、スピードバンプのテストトラックを走り回って少しガタガタさせ、何も落ちないことを確認する。 農家はそれを好みません。

自律走行トラクター

その農夫がいつまでコンバインのハンドルを握ることになるのかは誰にも分からない。 昨年、ディア氏は完全自律型トラクター R8 を発表しました。これは、「ジオフェンス」を使用して方向を調整し、農家が快適な農家の中で電子メールをチェックできるようにします。

ディア社はすでに除草剤を散布するために自律型トラクターを派遣しており、農家は今後10年以内に自律型収穫機が稼働することを期待している。 あるいはもっと早く。

「確かに、それが私たちが進む方向だと思います」とゲーサー氏は語った。 「現在、すべてがより大規模かつ高速になっています。おそらく 10 年以内に、あるいはおそらくそれよりも早く、日中人間が操作する大型の装置の代わりに、小型の装置が常時動作するようになるでしょう。」

とはいえ、現時点では、たとえば、風にさらされた作物の列に機械よりも早く適応するには、依然として熟練したドライバーが必要だと同氏は指摘する。

「良いトウモロコシに行こうと思えば、ダウントウモロコシにも入ることができ、ダウントウモロコシに適応する頃には、また良いトウモロコシに戻ることができる」とゲーサー氏は語った。 「これから何が起こるかを知るためには、その人が必要です。」

現時点では、現場でも工場でも、テクノロジーの進歩には限界があるということを思い出させてくれます。 新しいジョン・ディア・コンバインがイースト・モリーン・ハーベスター工場を離れる前に、平均して 17 年間畑で働き、平均して 4 人の将来の所有者に分かれて働きますが、会社の技術スタックでは祝われていないステップがあります。それでも重要です。 「最後の防衛線」と表現されているように、従業員が整備士のクリーパーの上に横たわって、新しいコンバインの下に潜り込み、懐中電灯でその下面をチェックしている。

ニール・スタインバーグシカゴのライターであり、シカゴ・サンタイムズのコラムニストです。

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