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Pdj biz160823
- 3. 国際競争力のある生産システムとしても期待 広島県 8.5ha カゴメ(株) トマト 40,000 個 day-1 太陽光を利用する大規模な農作物生産システム 太陽光植物工場における食料生産
- 4. 株間LED補光 純光合成最大化 一部の企業的生産者 40-50 kg/m2に到達 CO2施用 農林水産省の取組み H25 30億円 H26 20億円 H27〜 継続 2015年生産開始 初年度実績(2.4 ha) 太陽光 (トマト) 栽培面積 1.0 ha 生産能力 70 kg/m2 初期ｺｽﾄ 3.5〜4.5 億円 収入 2.4〜3.6億円 350〜500円/kg 支出 0.95億円 光熱水費 0.18億円 人件費 0.28億円など 国内の太陽光植物工場におけるトマト生産も 世界レベルの高い生産性を達成
- 5. 「オランダ調査報告書 」((株)三菱総合研究所) http://www.jgha.com/project/sh-project/22shp-netherlands.pdf 67％ of greenhouse tomato 4大生産者 in U.S. Eurofresh, Inc. etc. 太陽光植物工場先進国オランダの経営規模の推移 超大規模化による競争力強化
- 6. 日本学術会議学術大型研究計画: 食料科学委員会 統合情報システム化によるフードイノベーション スケールメリットによるコストダウン (1) エア・サポーテッド構 ＋耐風柵 (2) 人材・設備共有 (3) 地域資源活用 (4) 人間を対象とした防災 1 km 補光装置共有 補光装置共有 人， 物 資・設備，情報の高い流動性 1 km 従来の 太陽光植物工場 (1ha規模) 本体の耐風基準の緩和 風 50ms-1→ 20ms-1 耐風柵 ① peaking plant アプローチ Sensor Grower Plant Human-in- the loop ② alking plants コンセプト Plant Damaged plant Insect 労働力ダイバー シティの許容 ③ 自律分散型労働システム A：生産統合情報 ① 食品加工流通 コンビナート 消費地へ(輸出) マーケットニーズ ③ 栽培品目の 高いフレキシビリティ ニーズを捉えた商品開発 ② 国内外 マーケット ニーズに応じた生産 B：栽培流通統合情報 D：機械化 ① 高 移動ツール ② 装置（補光など）共有化技術 ③ 生産サポート（自動追従作業台車など） 提案者 高山弘太郎 (2013/3) ④ peaking cell アプローチ 工場群 低エクセルギ工場排熱 (200℃以下) 地下水 再生可能エネルギ ② 高熱源 ④ 電力 雪氷 C：エネルギー資源統合情報 ③ 冷熱源(15℃以下) ① 太陽光 (光，熱，電力) 提案者：高山弘太郎 (日本学術会議連携会員) 産業競争力懇談会「アグリ・イノベーション・コンプレックスの構築」 統合情報を駆使したメガスケール植物工場による 国際競争力のある農作物生産
- 7. 統合情報を駆使したｽﾏｰﾄ･ﾒｶﾞｽｹｰ ﾙ植物工場による国際競争力のあ る農作物生産 全学術分野にわたる我が国の大型計画マスタープラン 日本学術会議が、科学的基準に基づく透明かつ総合的なプランを策定公開 真に、国民ならびに社会に必要とされる大型計画の実施に貢献 おおむね3年ごとに改訂 食料科学委員会 農業情報システム学分科会 委員長 澁澤 栄，副委員長 清水 浩，幹事 高山弘太郎 グリーンハウスイノベーションWG 主査 清水 浩，副査 高山弘太郎 Mother ship (100ha) Satellites (2-3ha×20sites) ｽﾏｰﾄ･ﾒｶﾞｽｹｰﾙ連絡協議会 国際競争力のある農作物生産を実現するため の産学が密に連携して現実感を持った議論を 行う 公開ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑの開催企画 2016年7月15日(東京 日本学術会議): 学術と民間が共同して商業的成功を前提と したメガスケール植物工場モデルの具体的な姿 を提案 学術大型研究計画に関するマスタープラン マスタープラン2017に向けて
- 10. 高精度植物生体情報生育診断
- 11. ある程度の自動化は早々に達成可能 人間の目・観察では把握不可 能なレベルの詳細で正確な生 育状態把握が可能 ①光合成機能の日変化・分布 の把握 ②ストレス・病虫害の早期検知 ③１日単位の成長（茎伸長， 葉量［茎径，果実着色 etc.］の正確な把握 毎日の環境調節に即時ﾌｨｰﾄﾞﾊﾞｯｸ ※栽培ノウハウのデータベース化 環境調節の知能化 実装型クロロフィル蛍光画像計測ロボット 運転支援システムは 既に受け入れられている http://www.subaru.jp ①何を，②どの程度の精 度で計測し，とりあえず ③どのような対策を講じれ ば良いのか 茎伸長が過剰なときは夜間気温を[前日-1]℃ Blue LED panel CCD camera PC in the automatic operation cart 高精度植物生体情報生育診断による 環境調節の自動化(知能化)の可能性
- 12. Chl fluorescence imaging robot for practical use 蛍光励起用LED Chl蛍光画像 防水ｶﾊﾞｰ 広角レンズ 90°90° トマト 0.5m 1.2 m 0.6m カメラ カメラ120°2.1m Blue LED panel CCD camera PC in the automatic operation cart 実装型クロロフィル蛍光画像計測ロボット
- 13. Chlorophyll fluorescence imaging for plant diagnosis クロロフィル 葉緑素(Chl a)は蛍光体 光合成反応の影響を受 けて蛍光強度が変化 Chl蛍光を正確に計測するこ とで，光合成反応系の状 態を評価可能 クロロフィル蛍光計測による植物診断
- 15. Chl蛍光ｲﾝﾀﾞｸｼｮﾝ現象 Time (s) Chlfluorescenceintensity (r.u.) 1 10 100 Light on I D P S M T Excitation light intensity インダクション画像計測例 Chl fluorescence induction imaging Chl fluorescence imaging for plant diagnosis (Omasa et al., 1987) Takayama et al., 2012 P/S ※初期光合成電 子伝達活性 光合成機能指標 インダクション法による光合成機能診断
- 16. 昼間のデモンストレーション計測 Demonstrative measurement of Chl fluorescence imaging robot クロロフィル蛍光画像計測ロボットの動作
- 18. 100m 100m 10 units ha-1 導入コスト 1〜2千万円 An example of installation of Chl fluorescence imaging robot 空間分解能 10 m 時間分解能 1 day (every night) クロロフィル蛍光画像計測ロボットの導入シナリオ
- 19. 76m 170m 自動車 商業的トマト生産植物工場(広島県) Practical use of CFI robot in a large-scale greenhouse Entrance Cultivation area Passage Cultivation area Cultivation area Target Cultivation area (1.3 ha) Office etc. 1.3 ha (5.5 ha) 30,000 plants Feb 15 2014 南北10m(7点)×東西16m間隔(10点)で計測 [合計70計測点] 太陽光植物工場における実証試験
- 20. Distribution of photosynthetic function of tomato plant in 1.3 ha 70 measuring points in 1.3ha P/S（光合成電子伝達活性） 76m 170m Low High 夜間気温分布 36 measuring points 22:00-24:00 Low High 茎伸長速度の分布 16 23 Stemelongation (cm) 1,200 plants（30,000plants/1.3ha）光合成機能(生育)のムラを見える化 大規模太陽光植物工場における光合成機能の分布
- 21. 0 4 8 12 16 20 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 5 10 15 0 4 8 12 16 20 0 5 10 15 Daily solar radiation Dailysolarradiation(MJm-2) 日積算日射量との関係 環境計測のみでは予測さえできない 植物応答の詳細なモニタリング 複数の環境要因の複合的な影響 愛媛大学植物工場研究センター 同一栽培レーン上の個体群を対象に， Feb 5~20 2014に連夜計測 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 5 10 15 P/S Day n = 6 トマト個体群の光合成機能の経日変化
- 23. 異常応答の原因として考えられる環境要因の特定 回避すべき環境条件(境界値)の把握が可能に [最高][℃] [昼平均][℃] [平均][℃] [夜平均][℃] [最低][℃] [昼平均][％] [夜平均][％] [昼平均] [kLx] [積算] [cal/cm2] 2~3dayave 2~3dayave 2daysago 1~2dayave 1~2dayave 1dayago 1dayago 1dayago 1dayago 27.8 23.5 22.0 19.3 18.0 82 84 45.5 426 27.7 23.1 21.0 19.3 17.8 76 78 41.6 390 27.1 22.6 21.0 18.9 17.7 75 78 39.2 367 27.1 22.6 20.8 18.7 16.7 73 73 38.2 361 27.0 22.3 20.0 17.0 16.0 65 70 37.3 354 27.0 22.1 19.8 16.9 15.1 62 69 30.7 287 26.6 22.1 19.8 16.9 15.1 58 65 29.5 276 26.1 21.5 19.6 16.5 15.1 53 64 23.2 219 25.9 21.4 19.2 16.4 14.7 50 60 20.3 192 25.0 21.1 18.8 16.2 14.6 45 60 15.6 145 25.0 20.9 18.6 16.2 14.6 43 55 14.5 135 24.8 20.9 18.5 15.9 14.6 43 52 12.7 118 24.4 20.8 18.4 15.9 14.6 43 52 7.7 71 23.4 20.0 17.3 15.8 14.1 39 52 5.9 55 植物環境応答の異常の原因究明
- 24. 生育スケルトン
- 27. 草勢の見える化 生育バランス把握のためのサービス提供 愛媛大学発ベンチャー PLANT DATA JAPAN (株) http://plantdatajapan.com/ 決まった曜日・時間帯に 生育調査を行い，記録 用紙に記入 記録用紙をスマホなどで 写真撮影し，PDJ宛に 送付 Eメールで送付 ｵﾍﾟﾚｰﾀによる入力 生育ｽｹﾙﾄﾝ描画 統計解析に基づいたｺ ﾒﾝﾄ自動生成 今週先週 v茎伸⻑⻑⻑減 少 v下位葉葉⾯ ⾯ 積 が 減 24時間以内に 樹勢見える化と統 計解析結果を Eメールで返信 茎伸長減少！ 葉面積指標［全長×全幅］ 茎伸長速度 茎径
- 29. 今後の技術開発の方向性
- 30. 現行温室への導入およびカスタマイズが容易な コンパクトなクロロフィル蛍光画像計測ユニット 多様な作型や作物に適用可能な 光合成機能･成長速度計測ｼｽﾃﾑ 千葉大学での実証試験の様子 小型画像計測部＋ｶｰﾃﾝﾚｰﾙ型動作部 Hanging rail Camera Stainless steel plate ハンギングレールに沿って移動 LEDs Camera LEDs PC+Software 側面 正面 小型画像計測部を用いたｶｽﾀﾏｲｽﾞ 低段密植栽培の トマト個体群 (2015/9/2~) レタス 0.5m カメラ 120° 1.2 m ブリッジ Blue LED レタス個体群を対象 電動ｶｰﾃﾝﾚｰﾙ 密植栽培 ｺﾝﾊﾟｸﾄChl蛍光 画像計測ﾕﾆｯﾄ
- 31. 検出率 50〜75％ 誤認識率 0％ Stemelongationrate (Pixelsday-1) 0 4 8 12 16 20 0 5 10 15 15 17 19 21 0 4 8 12 16 20 0 5 10 15 Manual Stemelongationrate (mmday-1) Day 人手による計測では把握できない 日単位の成長量の変化を 把握可能 草勢の維持を目的とした基本的な計測 成長速度の自動計測(画像解析) 開発中の群落画像解析ｿﾌﾄｳｪｱ
- 32. 「植物の生育状態の把握」が人間※の目視による観 察と経験に基づいた主観的判断に委ねられている 株間LED補光 超高出力 CO2施用 Semi-closed 新しい環境制御技術 環境制御のICT化 飽差制御 「植物の生育状態に合わせて環境制御戦略を 適切に更新し続ける」ことが必要条件 植物の生育状態の 見極め能力の高低 生産性の高低 直結 ※先端的環境制御ｼｽﾃﾑを完璧に使いこなすﾉｳﾊｳを持つ人間は存在し ないため､篤農家から知識を抽出する手法は適用が困難 増収･計画安定生産・高品質化 背景 目的 解決すべき技術的課題 解決手法 多元的植物生体情報を高度に 活用した施設生産技術の開発 構造的(潜在的)課題 多様な生産スタイルが混在 低コスト耐候性ハウス(養液土耕) 太陽光植物工場(ロックウール) ※ハード面での斉一的な生産性向上は困難 純光合成 最大化 kS kL kF 分配 茎 葉 果実 ※一部は根へ ①群落光合成モデル ②樹勢見える化 (生育ｽｹﾙﾄﾝ) 有効な時間分解能 固有 (不変) 季節 週 日 時分 ③高精度生体情報 (植物診断ﾛﾎﾞｯﾄなど) 根本的な課題が未解決のまま 背景と目的および技術的課題と解決手法の方向性
- 33. 生体情報計測と損益の関係
- 34. 利益（収量） 利用する生体情報の先端度 （デバイス，時間・空間分解能） ~25 kg/m2 40~60 kg/m2 60~70 kg/m2 Phase-1 Phase-2 収穫量増 ロス低減 高い時間・空間分解能情報 （リアルタイム，画像計測） week-1:分配比 ※既存ハード（環境調 節）は十分に活用 植物応答の詳細把握 （分子・遺伝子レベルでの計測） Stage-1 day-1: 分配比 min-1: 光合成 Chl蛍光画像・匂い成分 計測による植物診断，光 合成・蒸散リアルタイム モニタリング Stage-2 CO2施用コスト削減など 草勢見える化 ※高糖度化など価値付加技 術はZ軸で利益を増大 Phase-1/2 デバイド ・企業的思考の有無 限界効用逓減との戦い ・1％増益が技術導入の限界 ※ 生産者が受益者の場合 ・その他技術のイノベーションも並行 して進める 流通や小売りが，生体情 報をリスクヘッジに利用す る場合などは，生産者の 増益が技術導入のため の必要条件とならない 適正な生育バランスを維持 することより，環境調節が通 年でポジティブに作用し，収 穫量増が増益に直結 生体情報計測と損益の関係
- 36. 農業(商業的)生産で目指すべき生産管理 最高品質 クレーム発生 最低限度 過剰なコスト 生育(品質)の変動幅 学術の動向 2016年3月 As Low As Reasonably Practicable 品質向上！ 日々精進！ As Low As Commercially Profitable 栽培管理におけるリスクマネジメント
- 38. 事業性分析
- 43. 愛 媛 大 学 農 学 部 卒 、 博 士 （ 農 学 ） 愛 媛 大 学 。 井 関 農 機 （ 株 ） に て 、 農 業 プ ラ ン ト 設 計 に 従 事 。 世 羅 菜 園 （ 株 ） を 設 立 し 、 株 主 ・ 取 締 役 執 行 責 任 者 と し て 、 8 . 5h a ガ ラ ス 温 室 を 用 い た カ ゴ メ （ 株 ） 向 け の ト マ ト 生 産 事 業 を 立 上 げ る 。 オ ラ ン ダ の G r o d a n B . V . テ ク ニ カ ル ア ド バ イ ザ ー と し て 、 栽 培 技 術 ・ 事 業 立 上 げ コ ン サ ル テ ィ ン グ を 行 う 。 日 東 紡 績 （ 株 ） に て 、 プ ロ ジ ェ ク ト マ ネ ー ジ ャ ー ・ 生 産 開 発 部 長 ・ 事 業 部 長 と し て 、 コ ン サ ル 型農 業資 材 販売 事業 ・野 菜生 産 販売 事業 の立上 げ 、 研究 開発 ・営業 支 援 等 を 行 う 。 現 在 、 ア グ リ コ ン サ ル テ ィ ン グ （ 株 ） 代 表 取 締 役 、 千 葉 大 学 特 任 准 教 授 。 2 0 1 4 年 9月 P LA N T D A T A J A P A N 設 立 、 代 表 取締 役 。 代表取締役 久枝 和昇／ Kazunori Hisaeda： 東 京 大 学 農 学 部 卒業 後 、 プ ラ イ ス ウ ォ ー タ ハ ウ ス コ ン サ ルタ ン ト ( 株 ) に て 、 企 業の 業 務 と シ ス テ ム の コ ン サ ル テ ィ ン グ 。 ( 株 ) オ ー ル ア バ ウ ト に て 、 コ ン テ ン ツ 、 広 告 、 イ ベ ン ト の プ ロ デ ュ ー ス 。 ( 株 ) ラ イ ブ ド ア に て 、 Web サ ー ビ ス の 企 画 、 開 発 、 運 用 、 プ ロ モ ー シ ョ ン 、 企 業 間 タ イ ア ッ プ 。 ( 株 ) エ ム ス ク エ ア ラ ボ に て プ ロ ジ ェ ク ト マ ネ ー ジ ャ と し て事 業を 統括 。 ア グ リ ホ ー ル ディ ン グ ス( 株 ) 取 締 役 。 ( 株 ) ソ ト コ ト 総 研 取締 役 。 ( 株 ) パ ー ソ ナル ビ ジ ネス 代 表 。 2 01 5 年 12 月P L A N T D A T A J A P A N に 参 画 。 取締役執行責任者 北川 寛人／ Hiroto Kitagawa： 東 京 大 学 農 学 部 卒 、 博 士 （ 農 学 ） 東 京 大 学 大 学 院 農 学 生 命 科 学 研 究 科 。 愛 媛 大 学 農 学 部 ・ 植 物 工 場 研 究 セ ン タ ー 准 教 授 、 日 本 学 術 会 議 連 携 会 員 、 日 本 生 物 環 境 工 学 会 ・ 農 業情 報学 会 ・生 態工 学会 理事 。 植 物 に 特 徴 的 な 反 応 で あ る 光 合 成 や 蒸 散 に つ い て の 生 体 情 報 を 非 破 壊 ・ 非 接 触 で 測 定 す る 技 術 の 開 発 を 行 っ て い る 。 特 に 、 光 セ ン シ ン グ 手 法 と し て 、 ク ロ ロ フ ィ ル 蛍 光 や サ ー モ グラ フ ィ を 使用 し た 生 体画 像計 測を 行 っ て い る 。 エグゼクティブテクニカルアドバイザー 高山 弘太郎／ Kotaro Takayama： メンバー紹介