不管是種植或養殖，農業的生產成本都有很大一部分是用來對抗風險。在趨避高風險成為重點訴求的同時，研究人員開發出了許多技術來防範這些風險對農業生產、獲利的影響，像是農藥、肥料、溫室或自動灌溉系統等，甚至透過基因改造讓農作物可對抗環境或提高收獲，都是為了讓農業的生產獲得如工業般的穩定性。

最基礎的農業自動化設計，應該可說是「機械化耕作」設施。早在十九世紀末，美國便開始推動農業機械化，當時已開發出大型的牽引機，來因應大規模耕作的需求；而在 1920 年代起，農業機械開始普遍推行到各地農場，加上農業科技的發展，大幅提高了美國的農業生產力。在此同時，由於蘇聯也開始推行「農業集體化」運動，也開始大量進口美國的農業機械，同時請了許多美國工程師到蘇聯指導，提供農業機械的製造技術。

圖一

當然在此同時，農業自動化的潮流也吹向台灣。早在日據時代，部分製糖株式會社已開始從美國引進農業機械，並在糖廠的自營農場內進行實驗，但當時尚未向外推展一般的稻作農戶。

這主要原因來自於農業機械的成本問題。一方面由於投資農業機械設備需要大量資本，普通農家根本沒有能力購買，另外一方面則在於當時主要使用農業機械的美國，與台灣的農業環境可說大不相同，自然在設備設計上也不符使用成本。美國地廣人稀，農場土地多超過數十公頃以上，因此農業機械的設計也較適合大規模經營的農場使用；相較來說，台灣農戶的耕作面積都過於狹小且零碎化，加上平原、盆地及丘陵地形交錯，田地坵塊不夠勻整，也造成農業機械的阻礙，這也是當時農業機械應用發展的最大阻礙。

二次大戰後，在農復會的主導下，台灣農業機械化的大門才又再度開啟。1950 年代中期，農復會自日本引進原先是由美國設計製造，但經日本人改良後更適合小農戶使用的 Merry Tiller 耕耘機。這款耕耘機進入國內後，大家都通稱為「美利鐵牛」耕耘機或「快樂農夫」耕耘機，自此各類農業自動化設備也跟著導入一般農家。

接著進入 1970 年代，台灣由於急速起飛的工業化浪潮，農村人口大量移入工業部門，勞力不足現象開始出現，而農業自動化也從傳統取代勞力的農業機械，開始進入整合型的架構。從過去的鐵牛、育苗中心，逐步導入各類自動化資源，建立包括耕種自動化、花卉及蔬菜生產自動化等設施農業，以及自動化品管、檢測及生產履歷系統，甚至是高集約的植物工廠或講求「體驗式」的觀光農業設施不一而足，讓農業自動化系統呈現多元而精緻化發展。

從台灣的發展經驗可以看出，農業自動化的系統發展主要仍是因應「勞動力」與「環境」兩項需求出發。過去的農業機械到現代的設施農業，一方面是透過自動化設備來解決耕作勞動力的問題，另一方面則是透過環境控制，來解決農業上包括耕地、生產力與環境的挑戰。

這樣的發展模式也讓農業自動化系統走向兩個不同的需求模式，一邊是取代勞力的大規模農業，另一邊則是從「地盡其利」的集約思維發展的精緻農業，而這兩者所應用的自動化設備，似乎也有些不盡相同。

大規模農業所需求的自動化項目，多屬與取代勞力的農作產銷設施，像是農業直接生產及經營的「農業產銷設施」、農械機械等「農機具設施」及農田灌溉排水設施與生產、農事管理等「農業管理設施」，以及協助農作物集貨、包裝、儲存及加工等設備及作業場所等「農產運銷加工設施」等，均是大規模農業需求下的自動化應用模式。

這些設備基本上與一般工業化設備差異並不明顯，最大的差異來自於部分耕作設備需要在戶外運作，在使用地點上包括防水、耐候性等先天限制的要求較高；此外，在無人管理的環境中，這類設備因價值較高，其防盜、偽裝的要求也跟著提升，這類設備在安全需求上，也與安全監控設備整合的做法也跟著提升。至於農產品加工設備部分，由於涉及食品安全要求，部分設備可能也必須經由食品安全主管機關認證後，才能裝設。

立體化 爭地養利

另一個走向，則是為了解決耕地不足及因應都市化發展，像是人們從鄉村走入都市時住進高樓的公寓，新世代的農業可能會進駐都市，躋身商業區的大樓樓層中。而其中，在台灣和日本被稱為「植物工廠」的農業設施化生產，被視為最能降低農業生產風險的「終極設備」，不過在西方國家，通常稱之為垂直農業（vertical farming）、都會農業（urban farming），或者直接稱呼「溫室農業」，其實談的幾乎都是靠科技化的設備及技術，協助農作物抵擋外來風險，同時利用集約式的耕作方式，建構耕作面積的極大化。

層層堆疊的概念可解決耕地不足的問題，除了提供實用的耕作功能外，垂直型的農業景觀也可同時提供都市綠化功能。相較於現在所稱的植物工廠，這種摩天樓化的農業耕作方式主要目標仍在透過增加樓板面積來擴張耕地，其餘作法仍與傳統自然農耕技術的差異不大。在理想的情況下，垂直農業的模式可帶來許多優點，包括：

1. 產量增加

垂直農業透過精密調控，可提供全年生產，使一般作物的產量可達到陸地栽培的 4 至 6 倍，而草莓的產量甚至可達到 30 倍。

2. 免於環境災害

垂直農業和外界隔離，可避免水旱災及病蟲害的發生。

3. 減少農業逕流

垂直農業將水的回收再利用，可避免慣行農業中充滿化學農藥肥料的廢水，排入河川及地下水而引起污染。

4. 促進農地復育

由於垂直農業取代慣行農業，大面積的農場植物可停止耕作，或轉作林業，使土地回復自然生態功能。

許多不同的垂直農業自動化系統，也發揮別出心裁的創意。如瑞典由 Plantagon 設計的球型垂直溫室，設計呈螺旋狀的樓層設置，蕃茄在一樓播種，樓層配合番茄生長期旋轉提升，並提供其所需的生長要素，30天後當樓層轉到頂時即可收成；或是比利時建築師設計、預計於美國紐約州建造的摩天垂直農場Dragon?y，這座外型如蜻蜓翅膀的摩天立體農場高約 600 公尺、共132 層，建築內的水、能源及生物肥料皆可自給自足。建築空間可供人居住、辦公，同時也可種植蔬果玉米等28 種不同種類的作物，並飼養乳牛或家禽。

自動化 掌握環境