Tendances à l'origine de l'automatisation agricole

L'industrie agricole est sous pression. Les augmentations spectaculaires des coûts des intrants et de la main-d'œuvre mettent en péril la rentabilité des agriculteurs. À l'échelle mondiale, les agriculteurs signalent que les prix des intrants tels que les engrais et les produits chimiques de protection des cultures ont augmenté de 80 à 250 % au cours des dernières années1. Un climat plus chaud entraîne une variabilité climatique accrue, des phénomènes météorologiques aigus plus fréquents, des sécheresses plus longues et de nouvelles cultures et ravageurs envahissants, qui réduisent tous les rendements. Dans le sud-ouest américain, par exemple, une méga-sécheresse continue est si grave que les deux dernières décennies ont été les plus sèches de la région depuis au moins 1 200 ans.

Pour relever ces défis et rester économiquement viables, les agriculteurs doivent trouver des solutions innovantes. L'automatisation est très prometteuse pour réduire l'impact de l'agriculture sur le changement climatique et aider les producteurs à s'adapter à son impact financier. Les solutions d'agriculture autonome existent sur un spectre, nécessitant divers niveaux de soutien de l'opérateur. Cela va de la technologie semi-automatisée largement adoptée aujourd'hui (par exemple, la direction assistée) aux systèmes entièrement automatisés (par exemple, les robots de désherbage). Les technologies de nouvelle génération utilisent une combinaison de capteurs, d'analyses, de robotique et d'équipements pour aider les agriculteurs à prendre des décisions plus intelligentes sur le terrain et à faire plus avec moins. De plus, les développements récents de l'IA générative offrent de futures opportunités d'automatisation de la prise de décision à l'aide de vastes ensembles de données qui existent déjà. Les exemples potentiels incluent aider les agriculteurs à élaborer des plans stratégiques sur les intrants (engrais, protection des cultures et semences) à appliquer, à quels moments et à quels taux, pour mieux soutenir la rentabilité et les pratiques durables d'une ferme. La technologie automatisée peut offrir une valeur significative aux producteurs de cultures en lignes et de spécialités. Par exemple, des cas d'utilisation entièrement autonomes dans des vergers et des vignobles peuvent rapporter plus de 400 $ par acre et par an en valeur, doublant voire quadruplant les retours sur investissement des agriculteurs dans l'automatisation. EBITDA de 400 $ par acre basé sur des hypothèses d'augmentation de rendement et d'économies de coûts sur les vignobles californiens couvrant les cas d'utilisation de l'automatisation (par exemple, la pulvérisation, la récolte, l'élagage et le désherbage) ; Calcul du retour sur investissement basé sur le potentiel d'augmentation de l'EBITDA et les coûts déclarés des solutions d'automatisation (package Automate de Monarch 699 $/mois et machines GUSS 298 000 $).

Ce sont encore les premiers jours de l'autonomie. L'enquête 2022 Farmers Global Insights Survey de McKinsey révèle que moins de 5 % des agriculteurs d'Asie, d'Europe, d'Amérique du Nord et d'Amérique du Sud utilisent cette technologie de nouvelle génération, contre 21 % utilisant un logiciel de gestion agricole. deux tendances susceptibles de stimuler l'adoption : les pressions sur l'économie agricole et la poussée vers des pratiques agricoles plus durables. Dans cet article, nous examinons plus en profondeur ces tendances et comment elles sont positionnées pour changer l'avenir de l'équipement agricole et des opérations agricoles.

L'automatisation agricole peut aider à résoudre deux problèmes qui affligent les agriculteurs depuis plusieurs années : la hausse des coûts des produits chimiques et les problèmes de main-d'œuvre.

Les perturbations de la chaîne d'approvisionnement et les défis géopolitiques ont fait grimper les prix des engrais largement utilisés (par exemple, l'urée, le phosphate diammonique et la potasse) de plus de 15 % par an au cours des cinq dernières années (Figure 1). Dans une enquête McKinsey l'année dernière, les agriculteurs américains ont classé les coûts des intrants comme le risque numéro un pour leur rentabilité, le prix des engrais et des produits chimiques de protection des cultures augmentant le plus (Figure 2).5McKinsey US Farmer Insights Survey, été 2022, n = 222.

L'automatisation peut contribuer à réduire ces coûts en permettant aux agriculteurs d'utiliser plus efficacement les pesticides et les engrais. Par exemple, la pulvérisation de précision automatisée activée par des capteurs et des données de terrain (à la fois stockées et en temps réel) peut détecter les écarts entre les cultures et ajuster le volume et le moment du produit chimique pulvérisé en conséquence, en utilisant moins de produits chimiques. Certaines technologies d'application d'herbicides utilisent la vision par ordinateur pour pulvériser sélectivement les mauvaises herbes et éviter les cultures. Dans les grandes exploitations de maïs aux États-Unis, il a été démontré que ces solutions réduisaient les coûts des herbicides de 80 %, créant une valeur de 30 $ par acre et une période de récupération de deux ans. De même, les robots d'application d'engrais équipés de capteurs peuvent contrôler la quantité d'engrais qui est directement appliquée sur les semences individuelles pendant le processus de plantation. Cela peut permettre d'économiser plus de 93 millions de gallons d'engrais de démarrage par an dans les seules fermes de maïs américaines.7 "John Deere lance une nouvelle technologie de plantation et une pelle électrique lors du discours d'ouverture du CES 2023", John Deere, 5 janvier 2023.

Le travail est également un point douloureux persistant pour les agriculteurs. Les travailleurs agricoles sont exposés à un risque élevé de blessures et ont le taux le plus élevé d'accidents du travail mortels aux États-Unis.8 « Census of fatal occupation persons summary, 2021 », US Bureau of Labor Statistics, 16 décembre 2022. L'exposition prolongée aux produits chimiques et au soleil ajoute également à la perception du travail agricole comme difficile et dangereux. gaspillé en 2022 en raison d'une pénurie de travailleurs pour cueillir les récoltes. Aux États-Unis, les salaires ont augmenté de 4 % par an entre 2015 et janvier 2022, contre moins de 1 % par an entre 2000 et 2014 (figure 3).

L'automatisation peut aider à relever ces défis de plusieurs manières. Il peut améliorer les conditions de travail à la ferme, réduire les compétences d'exploitation requises par les travailleurs et réduire les coûts de main-d'œuvre d'une ferme. Par exemple, une technologie semi-automatisée telle que les systèmes de direction assistée guide les tracteurs pour réduire le chevauchement entre les passages, ce qui rend le fonctionnement de l'équipement moins éprouvant physiquement. Un équipement entièrement autonome va encore plus loin. Au lieu de rester assis dans une cabine à effectuer des activités dangereuses telles que la pulvérisation, les opérateurs de machines peuvent servir de gestionnaires de flotte qui supervisent plusieurs machines. Cela améliore également la productivité des travailleurs et réduit les coûts de main-d'œuvre. Dans un scénario dans lequel l'automatisation permet à un travailleur d'une ferme de maïs aux États-Unis de gérer quatre machines, les économies s'élèvent à 15 à 20 $ par acre, ce qui peut débloquer jusqu'à environ 1,5 milliard de dollars de valeur par an dans toutes les fermes de maïs aux États-Unis. Pour en savoir plus, voir « Superficie plantée en maïs en baisse de 4 % par rapport à 2021, superficie en soja en hausse de 1 % par rapport à l'année dernière », Service national des statistiques agricoles, 30 juin 2022 ; sur environ 82 millions d'acres de maïs récolté : voir Ganesh C. Bora, John F. Nowatzki et David C. Roberts, "Energy saving by adopting precision agriculture in rural USA," Energy, Sustainability and Society, 2012, Volume 2, Numéro 22. Pour les cultures spéciales américaines, pour lesquelles la main-d'œuvre est un facteur de coût plus important, le potentiel de valeur pour les producteurs est encore plus grand. Par exemple, dans le même scénario dans lequel un travailleur gère quatre machines, le désherbage et la tonte automatisés pourraient à eux seuls générer 30 $ par acre d'économies de main-d'œuvre dans les vignobles américains. L'automatisation pourrait également aider à réduire les coûts des herbicides tout en maintenant les rendements grâce à la possibilité d'effectuer le désherbage mécanique plus fréquemment compte tenu des exigences de main-d'œuvre réduites (économies de 100 $ par acre).

Contrairement aux coûts des intrants, qui sont un vent arrière immédiat pour l'adoption, les pressions en matière de durabilité doivent encore être pleinement réalisées et devraient devenir importantes dans un proche avenir. Dans quelques années, cependant, une action sur deux fronts - les régulateurs et les consommateurs - pourrait être un accélérateur encore plus important pour les technologies d'automatisation.

Partout dans le monde, de nombreux gouvernements ont fixé des objectifs ambitieux pour des pratiques plus respectueuses de l'environnement (Figure 4). Le Green Deal européen, par exemple, appelle à une transformation de l'agriculture européenne d'ici 2030, y compris une réduction de 50 % de l'utilisation des pesticides, par rapport aux niveaux de 2020. En outre, le plan vise à faire passer un quart de toutes les terres agricoles à l'agriculture biologique afin de réduire l'utilisation d'engrais synthétiques et d'herbicides. De même, le Canada veut que les agriculteurs utilisent 30 % moins d'engrais d'ici 2030 qu'ils ne l'ont fait en 2020. Les producteurs canadiens qui n'atteignent pas l'objectif risquent de perdre l'accès à 1,1 milliard de dollars d'aide gouvernementale et de subventions pour l'achat d'équipement agricole plus écologique.

L'automatisation représente un levier important pour répondre à ces exigences. En utilisant un équipement de pulvérisation de précision automatisé combiné à des solutions de désherbage ou de fauchage automatisés, les agriculteurs peuvent réduire considérablement leur utilisation de pesticides et d'engrais, voire les éliminer complètement. De plus, étant donné que l'équipement automatisé enregistre numériquement ce qui a été appliqué sur les cultures, les agriculteurs peuvent collecter des données de manière transparente et conserver des enregistrements sur leurs opérations. Cela facilite la participation des agriculteurs aux programmes actuels tels que la certification biologique et GLOBALG.AP. À terme, cela pourrait également aider les agriculteurs à se conformer aux exigences de déclaration de programmes tels que le Green Deal européen.

L'intérêt des consommateurs pour un système alimentaire plus durable augmente, les acheteurs motivés exerçant une pression en aval sur les agriculteurs pour qu'ils changent leur façon de produire les aliments. Une étude de consommation McKinsey aux États-Unis de 2023 a révélé que les marques durables connaissent déjà des progrès sur le marché, en raison d'un intérêt accru des consommateurs. Les produits faisant des déclarations environnementales, sociales et de gouvernance (ESG) ont enregistré une croissance cumulée moyenne de 28 % au cours des cinq dernières années, contre 20 % pour les produits qui ne font pas de telles déclarations. Les produits faisant plusieurs types d'allégations ESG, telles que la durabilité environnementale et les méthodes d'agriculture biologique, ont augmenté environ deux fois plus vite que les produits qui n'en faisaient qu'une seule.

En réponse à la demande des consommateurs, les entreprises de biens de consommation emballés (CPG) ont activement pris une série d'engagements environnementaux, y compris la manière dont les matières premières et les ingrédients qui entrent dans leurs produits sont obtenus et cultivés (Figure 5). Nestlé, par exemple, s'est engagée à atteindre zéro émission nette d'ici 2050, à améliorer la traçabilité de ses matières premières et à réduire l'utilisation de produits chimiques dans les exploitations agricoles d'ici 2030.

Les solutions logicielles, y compris les plates-formes de mesure, de rapport et de vérification (MRV) des exploitations agricoles ainsi que les systèmes de gestion agricole, offrent déjà aux agriculteurs des moyens de commencer à fournir aux consommateurs une traçabilité de la ferme à l'assiette. Cela comprend l'agrégation et le stockage des données sur les emplacements de plantation, le temps de croissance et l'utilisation d'engrais et de produits chimiques de protection des cultures. Des équipements autonomes avec des caméras et des capteurs peuvent aller plus loin en collectant et en transmettant des données riches et standardisées avec un minimum d'effort de la part des agriculteurs. Cela peut aider les agriculteurs à justifier les pratiques agricoles durables que les entreprises de CPG souhaitent de plus en plus, notamment des applications chimiques réduites, une irrigation plus efficace et de meilleures conditions de récolte.

L'adoption d'équipements agricoles automatisés sera influencée par de nombreux facteurs, notamment la maturité et les performances technologiques, les conditions macroéconomiques, la dynamique géopolitique, les décisions réglementaires et les changements environnementaux. Pour façonner leurs offres, les entreprises agricoles peuvent envisager plusieurs leviers :

Si l'économie agricole et la durabilité continuent d'exercer une pression sur les agriculteurs, nous prévoyons que l'adoption de la technologie automatisée s'accélérera considérablement. Au fur et à mesure que de plus en plus de producteurs réalisent la triple victoire que l'automatisation agricole peut représenter - une productivité et des bénéfices agricoles accrus, une sécurité agricole améliorée et des progrès vers les objectifs de durabilité environnementale - l'enthousiasme suscité par ces technologies se répandra.

Rob Blandest un associé principal du bureau de McKinsey dans la région de la baie,Vasanth Ganesanest un associé du bureau de New York, etEvania HongetJulia Kalanicksont consultants au bureau de Chicago.

Les auteurs tiennent à remercier Ryan Lee et Sarah Lee pour leurs contributions à cet article.