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農業知識管理的應用與推展

企劃處資訊科 葉執東

一、前言

  近年來,我國經濟結構加速轉變,已由傳統的農工產業逐漸朝向商業及服務業發展,造成農村青年持續外流,農村勞動力高齡化,以及農業所得偏低等問題。此外,由於全球經濟趨向自由化與國際化,而我國亦已加入世界貿易組織(WTO),國內各項農產品將面臨市場進一步開放與關稅降低的壓力。

  為因應當前農業所面臨的困境,使我國農業能持續穩定發展,政府除繼續推動各項農業建設外,並自民國79年7月起積極推動農漁牧產業自動化計畫,以提昇國內農業產業的自動化程度。推動10來,已有多項具體成果,惟國內經濟持續發展,國人對於農產品品質水準及其他加值服務的要求亦日益提高,現階段的農業發展,更須致力於農業知識經濟的發展,以生產更高品質、高附加價值的精緻農產品,以迎合消費型態的改變,並期能因應加入WTO後之市場競爭。

  由於知識經濟時代的來臨,經濟發展已由過去追求技術、價格效率為導向的生產力模式轉型為以創新運用資訊技術、導入知識管理為核心的競爭力模式。台灣地區的農業部門體認此一發展趨勢,積極將傳統農業組織及交易模式轉型成為架構在以網路為基礎的新興經營環境上,並逐步充實農業試驗單位及改良場所、農漁民團體、產銷班、農漁會資訊共用中心、農產品批發市場及縣市政府農政單位之農業資訊基礎建設與農業知識管理體系之建立,使成為一個整體的農業資訊社群,整合並充實社群內相關農業生產技術、人才及產銷資料庫,建立農業專家資訊系統及知識管理系統,以建構完整的農業資訊體系,此即為「發展農業知識管理應用」計畫主要精神。

  農業維繫著農漁畜生產,促進農民生活,以及扮演著維護生態與環境平衡等角色。農業在未來不但沒有減輕它的份量,更因為農業角色的多面向,使得農業對新科技的仰賴日益加深。新世紀農業產銷的創新發展,與網路通訊科技已產生了密切互動關係,透過數位科技創新農業產銷新價值的時代已來臨。對於農業體系而言,產銷過程中之農業產銷資訊管理、組織結構、交易模式、品質標準化、產品商品化、供應鏈物流管理與消費市場通路結構等等,乃至於在農產品產銷過程中之相關種苗、用藥安全、檢疫、植物保護、土地與水利資源、動植物生態與產銷資料庫等等資訊,均將因資訊科技的發展可加以管理、統計、妥善使用與保護,以促成農業永續發展。

  由於過去農業產業受限於時空環境、生物歧異特性、管理及市場等不確定因素之故,缺乏適當的環境與條件應用知識經濟於農業產業。但是近年資訊科技發展,過去之種種障礙因素已逐漸消除,應用知識經濟於農業產業已指日可待。例如:美國、加拿大、中國大陸、印度等皆曾發展一些專家系統應用在作物施肥管理、灌溉、氣象預報與病虫害診斷與防治等,這些專家系統專用於提供地區推廣專家之諮詢利用;特別是美堪薩斯州曾發展將專家系統與GIS合併應用於農田施肥管理,以達環控農耕之目標。我國農業發展亦應師法應用知識經濟,適時引進相關資訊技術與人才,並整合農業生產、銷售與管理專業人才及相關知識與技術,規劃農業資訊體系發展所需的各項農業資訊標準規格與協定,訂定降低各項農業電子化推行障礙的可行方案;並結合農業產銷上、中、下游產業與國內外銷售與管理資訊,統合發展各類專業資料庫與資料交換介面,規範農業資訊發展硬軟體平台,訂定適於農業特質的使用者介面,建立我國農業知識管理系統,促進我國農業知識擴散與競爭力之提昇。

  農業產業知識庫的建立,可提供大眾使用農業資訊與知識獲得的便利,然而眾多的農業資訊需求者常常也是資訊的提供者與知識的創新來源,因此,舉凡農、林、漁、牧生產者及其服務業、公民營機構、農漁民團體、學術團體及研究機構等,均為相關農業資訊之提供者,故本計畫目標更以整合國內農業相關單位已建立之資料庫,建構整體農業資料倉儲(Data Warehouse)與資料探勘(Data mining)技術,以為農業知識創新與探索之基礎應用。

二、構想及範圍

  由於不同農業產業之性質差異大,也各有其專業領域,因此規劃建立各產業知識庫時,乃分別由各農業試驗單位及改良場所就其專業負責不同農業作物生產、運銷及服務等相關核心知識之探索與知識庫建立。

  本計畫之初始目標,即以彙整歷年來農業環境資料庫與研發成果,配合各農業環境資料庫之應用,提供農民查詢其所管理之農田與作物類別管理資訊,落實推動農業知識的開發、應用與管理,將農業生產導入知識經濟時代。過去農委會已陸續擴充與建置土壤資料庫、農業氣象資料庫,初步建立『農業環境管理專家雛形系統』,並在各地區巡迴解說,接受農民的建議與改進,該系統之發展目標頗受農民之歡迎,皆表示期能繼續發展成為提供各重要農業產業之管理資訊的重要管道。

  本計畫將以六年為期(91~96年),結合各場所農業環境管理專家,擴大農業管理知識庫與專家系統建置,力求其完整性與實用性,並運用網際網路與資訊科技等工具,與各農業試驗單位及改良場建構完整的農業環境管理專家系統,並持續有效累積各項農業專家知識,配合農業環境管理資料庫之應用,提供農民、農業專家與農業管理決策者使用。另外,本計畫更延伸至知識管理與商品行銷設計之結合,研擬一套可行的農業產業知識應用方法,藉此檢視本計畫所累積之知識的應用效益。僅就計畫之作業範圍、規劃之系統特色、系統架構及計畫進行方式簡述如下:

(一)作業範圍

  1. 各試驗所與改良場就其研究重點與轄區內發展重點產業組成農業產業知識顧問團。
  2. 彙集歷年各農業試驗單位及改良場之區域內重點產業之研究技術知識,建立知識推論規則與邏輯檢核作業,完成重點產業作物管理之知識庫。
  3. 開發農業知識管理之整體資訊應用系統,開放於網路上供民眾查詢瀏覽。
  4. 建立農業資料倉儲系統之應用,落實於農民可應用之層面,並於網際網路提供線上分析(OLAP),提供農產品商品化之市場行銷分析資料。

(二)系統特色

  1. 由各試驗所及改良場分工,建置單一農業產業知識庫,再橫向以資料倉儲系統整合農業資料庫與知識庫,避免資源浪費,節省人力與物力,達到資源共享目標。
  2. 建立農業相關生產、加工製造、倉儲、運銷等作業流程之標準化,使跨領域資料交換與知識累積較為容易。
  3. 計畫採全程需求之規畫,分階段建置擴充系統軟、硬體。
  4. 評估主要糧食與具市場競爭力之作物生產,以合理利用土地資源、加工、包裝與行銷之市場導向的知識應用,增加農產品附加價值。
  5. 產業資料庫管理作業可採分散處理,現有相關系統整合介面,避免資料重複建檔。資料經萃取後轉入資料倉儲則採集中儲存管理,並提供具高效能、可容錯、擴充性及彈性化之軟、硬體架構,俾利未來分階段建置知識庫與檢索系統。
  6. 提供使用者線上分析工具,以Web_Based操作方式查詢瀏覽,系統不需安裝,維護簡單容易。

(三)計畫系統架構

  系統採跨網連結資料庫,集中建置資料倉儲與知識庫,並分使用者端、應用軟體伺服器及資料庫伺服器三層次系統架構如圖1:

圖1 農業知識管理應用系統系統架構示意圖
圖1 農業知識管理應用系統系統架構示意圖

(四)計畫進行方式(如圖2)

  1. 規劃系統發展架構
  2. 資料彙整與需求分析
  3. 農業環境及產銷資料庫建置
  4. 訂定土地利用評估分析項目
  5. 規劃、設計作物栽培管理知識庫
  6. 設計系統作業模型與使用效益評估

圖2 農業知識管理進行方式示意圖
圖2 農業知識管理進行方式示意圖

(五)系統使用者

  農民、農業推廣人員、消費者、學術研究單位及政府機關相關人員。

三、推動措施及執行規劃

(一)推動組織

  由農委會為主要籌畫整合單位,透過本會所屬試驗所與改良場蒐集資料,建置完成農業重要產業知識庫與專家系統。藉由各機關專家及資訊人員之共同推動全國農業知識管理計畫。

(二)主要工作項目

  發展農業產業知識管理應用計畫是應用資訊與通訊科技,建立數位內容管理與推廣農業知識之擴散與累積,因此計畫的主要工作可分為農業知識管理應用平台之規劃建置、知識管理之應用輔導及產業知識庫之建置三大類,如圖3所示:

圖3 發展農業產業知識管理應用計畫
圖3 發展農業產業知識管理應用計畫

  依據上述三類工作,本計畫相關細部工作可逐項說明如下:

  1. 召集各試驗所與改良場就其研究重點與轄區內發展重點產業組成農業產業知識發掘團隊。
    (1)提供各項重點產業資訊整合與知識庫建置單一窗口,扮演農業領域之知識長(CKO)的角色。
    (2)提供分享過去的經驗與知識、學習未來的趨勢與知識、分享試驗所與改良場內部的組織知識、引入外部的專家知識、分享農民內隱的技術經驗及外顯的研究報告,帶領與刺激國內農業知識廣泛討論與知識團隊交流。
  2. 彙集歷年各農業試驗單位及改良場之區域內重點產業之技術知識,建立知識推論規則與邏輯檢核作業。
  3. 開發農業知識管理之整體資訊應用系統
    (1)農業專家知識庫建立與發展知識檢核工具:以「果樹栽培管理專家系統」之雛形系統為基礎,配合農田環境基本資料庫,建立作物栽培管理、天然災害機率預估、病蟲害防治知識庫與農田環境管理推論引擎。
    (2)開發農業知識管理之整體資訊應用系統,建立功能模組化的專家系統:依據各農業單位發展之農業知識庫,開發知識庫檢索系統,擷取不同知識項目。另外,農業單位陸續建置之作物土地利用評估、農田栽培管理、病蟲害診斷、土壤及水分管理、作物營養管理等各類專家系統,皆可透過知識庫網絡連結,設計親和性高的使用者介面,提供農民或農業推廣人員使用。
  4. 建立重點產業管理專家系統及其驗証、推展與反饋機制。
      以選定之重點產業目標作物分布圖與栽培環境圖,由各試驗所或改良場專家依據上述資料與現場查驗,建立作物變異環境與作物生長反應之關係式,驗証「知識推論規則與邏輯檢核作業」,於各地區巡迴解說,接受農民的建議與改進,提高『重點產業管理專家系統』系統之親合性,加強農業科技研究之實用性及帶動未來農業研究之方向。
  5. 建立農業資料倉儲系統及線上分析(OLAP)等應用。
    (1)建立未來資料流通管道,讓各資料源的新增資料都可以正確的轉入資料倉儲系統。
    (2)建立農業統計分析的應用模式
      針對資料進行線上查詢統計分析或資料探勘(Data Mining)的應用研究,並將與相關專家學者進行合作,開發出適合的農業統計應用分析功能,如國人農產品網路消費行為分析等。
  6. 建立農業知識管理之應用實例。
      以本計畫選定之重點產業之目標作物,利用已彙整之產銷知識庫,配合消費行為研究分析,擬定商品化市場行銷策略與實施方法,運用網站技術與目前本會各項產銷通路,來提高農業科技研究與知識應用之實用性。

四、目標與願景

(一)發展農業核心知識,提昇台灣農業之競爭優勢

  我國農業正面臨知識經濟時代與加入WTO小農經營調適不易等問題,為紓緩市場開放之衝擊,應推動知識管理,整合行銷農業既有核心知識與競爭優勢,提升農業整體競爭力,建構農業的安全防護網與經濟軟堤防。

  發展農業核心知識,應由農民組織篩選核心知識著手,採取新觀念與新思維,利用資訊與網路工具,進行知識管理,以提高效率與競爭力。核心知識或競爭能力是一條貫通農業部門的線,甚至於是一條貫穿農業與其他部門的線,藉此讓農業更具有競爭力的不二法門,其是將農業特有的三生(生產、生活、生態)六覺(視覺、嗅覺、味覺、聽覺、觸覺及感覺)等非貿易財及地方文化特色結合農業生產科技、農村生活體驗與生態景觀之知識與能力,充分運用非貿易財之特質,以與進口品產生區隔,並創造在地就業機會及農民持續永久之收益。

(二)推動農業產銷策略創新

  以策略創新重新界定農產品價值鏈中各產銷活動所產生之新價值,利用創新手法建立新的商業模式與新的做法,針對核心競爭能力進行策略創新,提高產品附加價值與創造新的消費需求。策略性創新應朝向研發產品創新與服務創新,如發展螢光觀賞魚、米酒純化機、含生薑之洗髮精及洗顏乳等均屬產品創新;其他如利用網路行銷農產品且於便利超商取貨則屬服務創新。

(三)透過策略聯盟,以專業分工共創雙嬴

  當前臺灣農業發展的戰略布局,要利用農業生產科技、生活體驗、生態景觀及地方文化特色等農業的核心知識或競爭能力,並利用資訊與網路,推動知識管理與行銷,發展休閒農漁業,活絡農漁村經濟,創造在地就業機會及永續收益。使農業由以往的一級產業,推向二、三級產業,以建立一利用非貿易財、具有特色、高度競爭力的優勢產業。惟由於國內個別農場生產規模小,加以農民年齡相對偏高,教育程度則偏低,因此,必須透過策略聯盟的方式,才能達成上述農業發展願景。而透過策略聯盟可使農民與農民、農民組織與農民組織,甚至於非農民組織彼此結成盟友,交換互補性資源,以達成階段性成長或雙贏目標,以維持市場的長期競爭優勢。

  「發展農業知識管理應用」計畫師法企業經營之知識管理應用於我國農業發展是世界首創,透過農業網路社群之協同合作,整合農業生產、銷售與管理專業人才及相關知識與技術,評估資訊科技進步對世界農業發展的影響與適宜我國農業的應用方向,規劃農業資訊體系發展所需的各項農業資訊標準規格與協定,訂定降低各項農業電子化推行障礙的可行方案。並結合農業產銷上、中、下游產業與國內外銷售與管理資訊,統合發展各類專業資料庫與資料交換介面,規範農業資訊發展硬軟體平台,訂定適於農業特質的使用者介面,建立我國農業知識管理系統,以成就數位農業之願景。

  應用農業知識管理主要目標是依據成就數位農業之發展願景而規劃,並希望在農業生產方面能整合農業核心知識、提高生產效率與發展環空農業;在需求消費方面能提供即時性農產品資訊、提高產銷效率與保障消費者權益;在決策支援方面能提供正確即時農業資訊,強化決策效率等多元目的。

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