Розвиток агропідприємництва на основі використання можливостей інтернет-речей

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розробленню нових і удосконаленню існуючих теоретико-методичних положень і практичних рекомендацій щодо розвитку агропідприємництва на основі використання можливостей інтернет-речей (IoT), встановлення рівня їхнього розв’язання вченими-економістами, виділення питань, які досі не знайшли достатнього висвітлення в економічній науці. У першому розділі “Теоретичні положення розвитку агропідприємництва на основі використання можливостей інтернет-речей” розкрито сутність поняття “розвиток агропідприємництва”, ідентифіковано види інтернет-речей, обґрунтовано принципи розвитку агропідприємництва на основі використання можливостей інтернет-речей. Доведено, що агропідприємництво відіграє важливу роль у забезпеченні продовольчої безпеки та сталого економічного розвитку, що обумовлює необхідність його модернізації на основі сучасних технологій, зокрема IoT. У розділі розглянуто концептуальні основи розвитку агропідприємництва, акцентовано увагу на його визначенні, складових елементах та ключових принципах функціонування. Визначено, що розвиток агропідприємництва слід розглядати як комплексний процес, що охоплює технологічні, економічні та соціальні аспекти, зокрема впровадження інновацій, підвищення ефективності використання ресурсів, забезпечення конкурентоспроможності та стійкості господарської діяльності. Особливу увагу приділено використанню можливостей IoT, що дозволяє автоматизувати процеси вирощування, здійснювати моніторинг стану ґрунту, прогнозувати врожайність та оптимізувати логістику. Визначено основні види IoT у контексті агропідприємництва, серед яких сільськогосподарський IoT, інфраструктурний IoT та промисловий IoT. Розглянуто специфічні підходи до їхнього застосування, включаючи системи точного землеробства, автоматизовані системи зрошення, моніторинг кліматичних умов та використання безпілотників для картографування полів. Виокремлено ключові принципи розвитку агропідприємництва на основі IoT, що включають автоматизацію та контроль процесів у реальному часі, інтелектуальне прогнозування урожайності, енергоефективне управління ресурсами та використання IoT для управління теплицями. Доведено, що впровадження IoT сприяє підвищенню продуктивності, зниженню витрат та мінімізації негативного впливу на довкілля. Окреслено перспективи подальшого розвитку агропідприємництва на основі IoT, зокрема інтеграцію машинного навчання та штучного інтелекту для аналізу великих обсягів даних, що дозволить підвищити ефективність прийняття рішень. Визначено, що використання IoT є стратегічно важливим напрямком для забезпечення сталого розвитку аграрного сектору, адаптації до змін клімату та зміцнення конкурентних позицій агропідприємств на глобальному ринку. Другий розділ “Аналіз та оцінювання рівня розвитку агропідприємництва на основі використання можливостей інтернет-речей” присвячено аналізу рівня розвитку агропідприємництва на основі використання можливостей інтернет-речей, а також виокремленню, оцінюванню та систематизації факторів, які впливають на рівень розвитку агропідприємництва на основі використання можливостей інтернет-речей. Аргументовано, що аналіз рівня розвитку агропідприємництва на основі використання можливостей IoT за період 2018-2023 років демонструє значне зростання впровадження цифрових технологій, які дозволяють підвищувати ефективність виробництва, оптимізувати використання ресурсів і покращувати економічні показники підприємств. У зазначений період рівень впровадження IoT серед агропідприємств зріс із 10% до 35%, що підтверджує зростання зацікавленості галузі в цифровізації. Використання IoT дозволило підвищити врожайність на 15%, знизити витрати на воду та енергію на 10%, а також збільшити валовий дохід підприємств на 20%. Окрім цього, суттєво зріс обсяг експорту агропродукції, який за п’ять років збільшився на 25 млрд грн, що свідчить про зростання конкурентоспроможності української аграрної продукції на світових ринках. Впровадження IoT сприяє не лише економічній ефективності, а й зменшенню екологічного навантаження, зокрема скороченню використання хімічних добрив і пестицидів на 12%, зменшенню викидів CO₂ на 11% та оптимізації водокористування, що особливо важливо в умовах змін клімату. Фактори, що впливають на рівень розвитку агропідприємництва на основі IoT, можна розділити на технічні, економічні, правові, соціальні та екологічні. Наявність розвиненої технічної інфраструктури, що включає високошвидкісний Інтернет, сучасні сенсорні системи та програмне забезпечення, є критичною умовою успішної інтеграції цифрових технологій у сільське господарство. Кваліфікація персоналу також відіграє значну роль, адже ефективне використання IoT вимагає відповідних навичок у сфері аналітики даних та управління інформаційними системами. Фінансовий аспект є не менш важливим, оскільки значні капіталовкладення у цифрові рішення є основною перепоною для малих і середніх агропідприємств. У країнах ЄС та США державна підтримка сприяє активному розвитку цифрового сільського господарства, тоді як в Україні необхідність удосконалення правового регулювання цифрових ініціатив залишається актуальною. Соціальна прийнятність IoT також впливає на темпи його впровадження, адже у деяких регіонах фермери продовжують дотримуватися традиційних методів господарювання, що уповільнює технологічну трансформацію галузі. Для оцінювання рівня впливу цих факторів застосовано експертний метод, що дозволяє врахувати як кількісні, так і якісні аспекти цифрової трансформації агропідприємництва. Вибірка експертів складалася з 89 фахівців різних регіонів України, що дозволило отримати репрезентативні результати дослідження. Найвищу значущість експерти відвели технологічній інтеграції, аналітиці даних та фінансуванню, що свідчить про необхідність подальших інвестицій у ці напрями. Кластеризація факторів дозволила виділити три основні групи: ключові (технічна інфраструктура, навчання персоналу, аналітика даних), підтримувальні (фінансування, правове регулювання) та другорядні (екологічна стійкість, соціальна прийнятність). Це свідчить про необхідність комплексного підходу до впровадження IoT, що включає державну підтримку, розвиток цифрових компетенцій у фермерів та стимулювання інвестицій у новітні технології. Таким чином, подальша цифровізація агропідприємництва в Україні повинна бути зосереджена на посиленні технічної бази, фінансовій підтримці підприємств та підвищенні рівня обізнаності фермерів щодо переваг цифрових технологій. У третьому розділі “Моделювання систем агропідприємництва на основі використання можливостей інтернет-речей” побудовано модель систем агропідприємництва на основі використання можливостей IoT, здійснено оцінювання ризиків розвитку системи агропідприємництва на основі IoT, а також запропоновано підхід до прогнозування розвитку агропідприємництва на основі IoT. Моделювання систем агропідприємництва на основі використання можливостей IoT є ключовим інструментом для оптимізації виробничих процесів і забезпечення сталого розвитку аграрного сектору. Впровадження IoT дозволяє здійснювати моніторинг умов навколишнього середовища, автоматизувати керування ресурсами та покращувати ефективність виробництва. Отримані дані використовуються для обґрунтованого прийняття рішень щодо зрошення, внесення добрив і прогнозування врожайності, що сприяє зниженню витрат та підвищенню продуктивності. Для точного моделювання процесів агропідприємництва застосовуються математичні підходи, що включають інтегральні та логарифмічні функції, які описують розвиток технологічної інфраструктури, кваліфікації персоналу, рівня інвестицій, політичної підтримки та інших критичних факторів. Удосконалення моделі можливе через деталізацію параметрів, використання реальних даних, впровадження інструментів симуляційного моделювання та оптимізацію ключових процесів за допомогою алгоритмів штучного інтелекту. Оцінювання ризиків розвитку системи агропідприємництва на основі IoT є необхідним для забезпечення стабільності та ефективності впроваджених технологій. Використання IoT супроводжується такими ризиками, як технічні збої, кіберзагрози, нестабільність фінансування та залежність від погодних умов. Для їхньої оцінки застосовується метод Монте-Карло, що дозволяє моделювати широкий спектр можливих сценаріїв та отримувати статистичні розподіли ризиків. Формування набору випадкових змінних, що включає технічну інфраструктуру, кваліфікацію персоналу, рівень інвестицій, соціальну прийнятність та екологічну стійкість, дає змогу проводити ймовірнісний аналіз впливу кожного з факторів на загальний результат. Аналіз отриманих результатів здійснюється через обчислення середніх значень, стандартного відхилення, квантилів та індикаторів ризику, таких як Value at Risk (VaR), що дозволяє оцінювати потенційні втрати та оптимізувати стратегії управління ризиками. Прогнозування розвитку агропідприємництва на основі IoT є необхідним для підвищення ефективності та конкурентоспроможності галузі в умовах сучасних викликів. Застосування методів часових рядів, таких як GARCH, ARIMA та VAR, дозволяє виявляти закономірності у динаміці аграрного виробництва, прогнозувати врожайність, ціни на сільськогосподарську продукцію та оптимізувати логістичні процеси. GARCH-моделі мають переваги в аналізі волатильності та оцінці впливу різних факторів на виробництво, однак вони вимагають значного обсягу даних та адаптації до нелінійних взаємозв’язків. Удосконалення моделі передбачає використання розширених версій, таких як EGARCH та GJR-GARCH, що дозволяють враховувати асиметричні ефекти та різкі коливання, а також інтеграцію з методами машинного навчання для підвищення точності прогнозів. Використання альтернативних розподілів залишків, адаптивних підходів до оновлення параметрів та інструментів візуалізації результатів сприяє покращенню інтерпретації прогнозних даних і забезпеченню стійкого розвитку аграрного сектору. Таким чином, комплексний підхід до моделювання, оцінювання ризиків та прогнозування розвитку агропідприємництва на основі IoT забезпечує підвищення ефективності виробництва, мінімізацію втрат і адаптацію до змінних умов ринку та клімату