農業のIoT化とは│スマート農業やIoT導入ステップ、課題も解説【2024年最新版】

農業の現場では、人手不足や後継者不足などの課題が浮き彫りになっています。そこで注目されている技術がIoTです。この記事では、スマート農業とは何か、背景にある導入の必要性、具体的なIoTの導入ステップ、導入時の課題について詳しく解説していきます。
スマート農業はただの流行りではなく、今後の農業の発展に欠かせない要素です。しかし、導入や適用にはまだ多くの課題が存在します。農業の未来を切り開くIoTの可能性と課題を確認していきましょう。

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IoTは、日常のさまざまなモノをインターネットに接続し、収集されたデータを活用、操作する技術のことを指します。そのIoTを農業に応用したものが「農業のIoT化」です。

具体的には、センサーを用いて農地の土壌湿度、気温、日照量などの情報をリアルタイムで収集し、データをもとに効果的な農作業の判断ができます。また、収集されたデータはクラウド上に保存され、長期的な農作業の戦略立案や効率的なリソース管理にも役立てることが可能です。これにより、収穫量の最大化や品質向上、農作物の付加価値の創出が期待されています。

スマート農業とは、ロボット技術や情報通信技術（ICT）を駆使して、労力を削減しつつ高品質な農産物を生産する新しい形の農業です。農林水産省の定義によると「ロボット技術やICTを活用して超省力・高品質生産を実現する新たな農業を実現」とされています。※

具体的には、センサーやドローンを利用した農地の状況把握や、AIを活用して最適な栽培タイミングや収穫時期を判断するなどの先進技術を農業に導入して、生産性の向上や環境への負荷低減を目指しています。

※ 出典：農林水産省 スマート農業　https://www.maff.go.jp/j/kanbo/smart/

農業の現場ではさまざまな課題があり、IoTの導入が重要視されている理由には、3つの要因が挙げられます。以下では、それぞれのポイントを詳しくまとめていきます。

農業従事者の高齢化は、先進国の多くで深刻な問題となっています。特に日本では、農業に従事する人々の平均年齢が上昇しており、多くの農家では70歳以上の高齢者が主体となって農業を営んでいます。これは、農業の厳しい労働環境や低収益、後継者不足が主な理由です。若者たちは都市部への移住や異業種への転職を選ぶ傾向があり、これも後継者の確保を難しくしています。

この問題を解消するためには、農業の生産性を向上させる必要があり、IoT技術の導入はその1つの解決策として注目されています。具体的には、IoTを活用することで農作業の効率化や作業の自動化が進められ、高齢の農業従事者でも楽に作業を進めることが可能です。

農業への新規参入は、多くの人にとって高いハードルが存在します。その理由としてまず、初期投資が必要となる点が挙げられます。具体的には、土地の購入や機械の導入、施設建設など、農業を始めるための資金が高額になりがちです。

また、専門的な技術やノウハウを習得する手段が限られていることも、新規参入を難しくする要因となっています。専門学校や研修プログラムは存在するものの、十分な知識や技術を身につけるまでには時間がかかり、即戦力として農業に従事するのは簡単ではありません。そこで、IoT技術を利用して労働時間を削減し、データをもとに効率的な農作業を行うことが、新規参入者が直面するハードルを低減する手助けとなっています。

農業は労働環境が厳しく、長時間の作業や季節や天候に左右される収入など、労働環境の不安定さも人材確保を妨げる理由となっています。また、高い初期投資や維持管理費用に対して、収益が見合わない場面もあるなど、投資と労働に対する収益率が低いことも、農業の大きな課題です。この背景から、IoT技術の導入が期待されています。導入によって、労働の自動化や効率化、データベースの活用による収益最大化を実現できるでしょう。

スマート農業におけるIoTの活用は、従来の農業にはない多くのメリットがあります。以下では、IoTを用いてスマート農業がどのように農業界に変革をもたらすのか、具体的な実現可能性を3つの視点でまとめていきます。

IoTを活用したスマート農業は、ほ場のモニタリングと自動制御の分野で画期的な進歩を遂げています。具体的には、牧場やビニールハウスの各所に配置された通信機能を持つセンサーが自動的にデータを取得・送信します。このセンサーの取得したデータは、スマートフォンなどのデバイスを通じてアクセス可能なプラットフォームに集約され、農家はリアルタイムで状況の把握が可能です。このデータ活用は、防除や施肥の最適なタイミングを予測する際にも有効です。

また、データを制御システムと連動させることで、農薬の散布や環境制御といった一連の作業を自動化することも可能となります。これにより、従来の農作業が要求する手間や時間を大幅に削減し、より効率的な農業運営を目指せるでしょう。

IoT技術の進化は、農業における農薬使用の効率化も実現できます。具体的にはIoTを活用することで、農薬の使用量を最小限に抑えつつ、病害虫の発生を予測できます。この結果、質の高い農作物の生産が実現し、農産物の価値を上昇することが可能です。

この減農薬の取り組みは、コスト削減のメリットだけでなく、環境への配慮や健康に対する意識の変化も影響しています。短期的な経済的な利益だけでなく、持続可能な農業へのシフトを促進する役割を果たしていることも特徴です。このようにIoTは、現代の農業における課題解決の鍵となる技術として注目されています。

IoT技術の導入により、スマート農業は「見える化・データ化」を実現できます。畑の状態や気象情報、土壌のデータなどがリアルタイムで把握できるため、新規参入者も情報をもとにした農業管理が可能です。また、データにもとづいて意思決定をサポートするシステムも増えてきているため、知見が不足している未経験者であってもリスクを抑えて農業に参入しやすくなっています。さらに、IoT技術を活用した自動化や効率化は、労働力の問題も緩和します。

人手不足のなか、必要な作業を自動化することで、人の役割をより戦略的なものへとシフトさせ、新たな価値を生む可能性を広げることが可能です。

農業分野でのIoT導入は段階的に分けられるため、各ステップを意識して進めることが必要です。以下では、導入までの過程を3つのステップに分けて説明していきます。

農業へのIoT導入の最初のステップは、データ収集と蓄積です。ここでは、センサーやカメラ、通信モジュールが搭載されたIoT機器を農地やビニールハウスなどの場所に設置し、実際の状況を数値や画像としてデータとして収集します。IoTセンサーは、温度、湿度、土壌の水分量やpH値など、農作物の生育に関わる情報をリアルタイムで計測することが必要です。リアルタイムのデータ収集によって、以前は手作業で計測していた作業が簡単になり、効率的な農業を実現する土台となります。

データが収集・蓄積されると、次にデータを活用するステップへと移行します。ここでは、収集したデータをAIや専門のソフトウェアを使用して分析・予測することが必要です。例えば、気象データや過去の収穫データと組み合わせることで、病害虫の発生リスクや収穫量の予測など、農業運営の予測がより緻密になります。また、データをもとにしたAIモデルを学習させることで、AIが農業の特定のパターンを認識し、より高度な予測やアドバイスを出力することも可能です。

IoT導入の最終ステップは、情報をもとに機器や設備の自動制御を行うことです。例えば、病害虫の発生予測にもとづいて自動的に農薬を散布する機器を稼働させる場合や、温度や湿度の変動に応じてビニールハウスの環境を調整するなど、AIによる分析結果をもとに制御が可能となります。また、トリガーを事前に設定しておけば、指定した状態になったときにアラートを出して知らせてくれるため、現場を頻繁に訪れる必要がなく、遠隔での作業進捗や状態の管理を実現できます。

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IoTは導入メリットが多い一方で、農業に取り入れる際に直面する潜在的な課題も存在します。以下では、農業がIoTを導入・活用する上での主な課題点について詳しくまとめていきます。

IoTを農業に導入する際、課題の1つが高額な初期費用です。センサーや通信機器、データ解析のためのクラウドサービスなど、必要となる機器やサービスの購入・設置費用は軽視できません。特に、規模が小さい農家が導入を検討する場合、初期費用が大きな負担となってしまいます。その結果、効果的なROI（投資対効果）を期待することが難しくなる場合もあり、導入を見送る農家も少なくないのが現状です。

スマート農業は、可能性を多くの人々が認識しているものの、実際に取り組む農家はまだまだ少ないことが現状です。理由の1つとして、スマート農業に関する技術や知識を持つ人材の不足があります。スマート農業の導入には、農業とITの両方の知識と経験が必要となるため、人材を育成・確保するのは時間と努力が必要です。この課題も、スマート農業の普及が遅れる要因となっています。

農業でのIoT導入時に避けられない課題が、収集するデータ形式のばらつきです。異なるメーカーや製品が提供するIoT機器やシステムでは、独自のデータ規格や形式を採用している場合が多くなっています。これにより、1つの農場内で複数の機器やシステムを連携・統合させる場合、データの変換や調整が必要です。このような状況は、導入の際のコスト増や時間的なロスを引き起こす可能性があるため、農家にとっての負担やリスクが高まってしまうでしょう。

農業のIoT化は、生産性向上などの大きな効果がある一方で、自力での導入はハードルが高くなっています。農作物や独自の課題に合わせたIoTの導入や運用を実現するためには、専門的な知識や技術が不可欠です。誤った導入は不必要なコストや時間の浪費を招くリスクもあるでしょう。そのため、失敗を防ぐためには経験豊富なプロに外注して、アドバイスを取り入れることを強くおすすめします。

つづいては、システム開発を外注した際にかかる費用相場をご紹介します。

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農業のIoT化は新しい時代に適応する大きなチャンスとなりますが、導入には深い知識と技術が必要です。誤った選択は時間とコストの浪費を招きかねません。

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