John Deere Harvester Works révèle l'avenir de l'IA dans l'agriculture

Jan 31, 2024

Ne vous laissez pas berner par les kilomètres de grain qui se fondent dans un champ doré sans fin lorsque vous passez devant la I-88. Ces tiges ne semblent interchangeables.

L'équipement agricole d'aujourd'hui peut voir chaque plante individuelle et savoir quelle est une culture, quelle est une mauvaise herbe. Une moissonneuse-batteuse John Deere secouant les fermes Gaesser à Ankeny, Iowa, peut reconnaître quel type de grain est récolté, considérer la direction du vent et la pente du sol avant de s'ajuster en conséquence, s'orientant entre le maïs et le soja avec beaucoup plus de précision que le smartphone dans votre poche ne peut vous dire où vous vous tenez.

Alors que les satellites du système de positionnement global localisent votre téléphone à moins d'un pied ou deux, ils combinent davantage la triangulation du signal GPS avec une précision incroyable, à l'aide d'une paire de tours de correction stationnaires.

"Nous appliquons tout à moins d'un pouce de l'endroit où il est censé être", a déclaré Chris Gaesser, qui exploite 5 400 acres avec son père, Ray.

Une telle précision est nécessaire si vous voulez, par exemple, pulvériser de l'herbicide sur les mauvaises herbes mais pas sur la saleté entre elles. Ou rappelez-vous qu'une section d'un champ est plus humide qu'une autre. Une ferme génère des données plus rapidement qu'elle ne génère de la luzerne après une pluie. Les deux doivent être manipulés correctement pour que tout fonctionne correctement.

"Je dirais que le travail à la ferme consiste à gérer les données à 50-50 et à travailler sur le terrain", a déclaré Chris Gaesser. "Toutes ces données sont importantes car elles affectent de nombreuses décisions que vous prenez."

UN BUREAU ROULANT

Parfois, l'effet de ces données est immédiat : un agriculteur conduisant une moissonneuse-batteuse fera une pause, au milieu du champ, vérifiera l'écran de son ordinateur et réinitialisera ses paramètres d'optimisation, en modifiant la vitesse du rotor de la batteuse, le dégagement, la vitesse du ventilateur et les ouvertures de tamis, en fonction de ce qu'il voit sa machine ramasser, en essayant, par exemple, de minimiser la saleté dans sa trémie à grains.

Aujourd'hui, un agriculteur est susceptible de passer des appels téléphoniques et de vérifier le nombre de likes sur son dernier message #FarmTok pendant que la moissonneuse-batteuse se conduit sur une ligne de 20 minutes. Il n'a vraiment pas beaucoup de choix.

"Vous êtes assis dans cette chose 16 heures par jour; plusieurs fois à l'automne, c'est le bureau de l'agriculteur", a déclaré Jason Abbott, responsable de la réalisation de la valeur chez John Deere Harvester Works. "Pensez-y de cette façon. Vous devez non seulement faire fonctionner votre machine de manière efficace et productive, mais dans de nombreux cas, vous devez gérer votre entreprise pendant que vous êtes dans la machine."

Et quelle machine est une nouvelle moissonneuse-batteuse.

Les citadins sont tellement éblouis par la reconnaissance des panneaux de signalisation et la vue à 360 degrés de leurs nouvelles automobiles hybrides brillantes qu'ils ne s'arrêteront peut-être jamais pour se rendre compte que la même révolution de l'intelligence artificielle qui change la façon dont nous nous rendons au centre-ville a également révolutionné à la fois l'agriculture et la façon dont l'équipement agricole est fabriqué.

"L'adoption de la technologie dans l'agriculture choquerait absolument les gens qui ne sont pas au courant", a déclaré Miles Musick, directeur de l'ingénierie d'usine chez Harvester Works, situé à environ 170 miles à l'ouest de Chicago à East Moline, Illinois.

TRAVAUX À L'INTÉRIEUR DE LA MOISSONNEUSE

Passez une matinée au Harvester Works de 3 millions de pieds carrés et vous commencerez à voir à quel point tout cela est devenu high-tech. Lorsqu'une usine Deere a ouvert ici en 1912, c'était déjà vers la fin du premier siècle d'activité de l'entreprise. Il a été lancé à Grand Detour, dans l'Illinois, en 1837 par John Deere, un forgeron du Vermont qui a transformé une vieille lame de scie en une charrue en acier auto-récurante qui a mieux réussi à couper la terre noire collante de l'Illinois.

Pendant le siècle et quart suivant, Deere était plus connue pour sa tradition que pour son innovation, ses moteurs de tracteur 2 cylindres distinctifs "Poppin' Johnny" un son familier dans les fermes qui n'avaient pas fait le saut vers des machines plus puissantes. La Seconde Guerre mondiale a commencé à changer cela, alors que les agriculteurs devenus soldats rentraient chez eux et se demandaient pourquoi leurs tracteurs ne pouvaient pas être aussi puissants que leurs Jeeps et leurs camions outre-mer l'avaient été.

Le changement a commencé sérieusement en 1960 - annoncé au Neiman Marcus à Dallas, de tous les endroits - lorsque Deere a fait un argument de vente en étant tourné vers l'avenir, d'abord avec le style, puis avec l'équipement. En 1999, il a commencé à connecter ses moissonneuses-batteuses au GPS.

Aujourd'hui, Deere emploie plus d'ingénieurs en logiciel que d'ingénieurs en mécanique. La haute direction peut même tressaillir au mot « combine ».

"Je les appellerais des suites de capteurs mobiles qui ont une capacité de calcul", a déclaré le directeur de la technologie de Deere, Jahmy Hindman, au podcast The Verge. "Ils diffusent continuellement des données."

Il n'y a rien de rétro dans aucune partie du processus de fabrication, à l'exception de la couleur utilisée pour peindre l'équipement agricole Deere. Tout comme la vieille blague sur la Ford Model T disponible dans la couleur de votre choix, tant qu'elle est noire, vous pouvez faire peindre votre nouvelle moissonneuse-batteuse dans une gamme de couleurs, toutes Pantone 364C, une teinte communément appelée vert John Deere. (Même ici, cependant, l'innovation s'impose, car il existe en réalité deux verts John Deere : le vert John Deere "classique" d'avant 1989 et la couleur plus vive utilisée depuis lors, connue sous le nom de vert John Deere "Ag and Turf".)

LE CLUB CLE D'OR

Arrivez à 8 heures précises un matin ce printemps et vous serez déjà derrière un groupe d'hommes portant des bottes de travail, des jeans, des chemises en flanelle à carreaux et des casquettes de baseball, originaires du Texas, de la Géorgie, de la Caroline du Nord et du Mississippi. Ils sont ici pour leurs tournées Gold Key, un rituel presque quotidien chez Harvester Works. Chaque moissonneuse-batteuse de plus d'un million de dollars est faite sur mesure pour un client spécifique - comme Tesla, Deere s'est rendu compte qu'ils économisaient beaucoup d'argent si, plutôt que de construire des machines puis d'essayer de les vendre, ils vendaient d'abord leurs moissonneuses-batteuses, puis les construisaient sur commande. Les clients décident s'ils veulent choisir l'option de tapis de sol chauffant ou toute autre variable - à l'exception de la couleur - qui totalisent jusqu'à 3 millions de combinaisons théoriques différentes. Les unités partiellement construites ont un morceau de papier collé dessus avec un nom, tel que "Kevin R., North Platte, NE" et un code à barres.

"C'est plutôt chouette de venir le voir se construire", a déclaré Brant Voss, agriculteur du centre de l'Iowa, à Missouri Farmer Today après sa tournée Gold Key en 2015.

Lorsque vient le temps de démarrer pour la première fois le moteur d'une moissonneuse-batteuse neuve, le propriétaire est invité à tourner la clé, qui est en effet de couleur or. Parfois, le timing n'est pas tout à fait le bon, alors certains agriculteurs de Gold Key doivent se contenter de conduire leur nouvelle moissonneuse-batteuse sur la piste d'essai de Harvester Works.

Avant que cela ne se produise, cependant, Harvest Works doit rassembler ou fabriquer plus de 18 000 pièces - trois fois plus que nécessaire pour construire une voiture - des vis minuscules aux rotors de battage de mille livres, et les assembler dans un véhicule qui peut peser 50 000 livres avec une vitesse maximale de 25 miles à l'heure - plus important que vous ne l'imaginez, car se rendre d'un champ à un autre permet de brûler un temps de récolte précieux. L'ensemble du processus d'assemblage prend environ une semaine.

Tout d'abord, un peu de nomenclature. Si tout ce que vous savez sur l'agriculture vient du fait de guider des vaches et des poulets en plastique sur un tapis de salle de jeux, vous avez utilisé des tracteurs - une paire de grosses roues à l'arrière, deux minuscules à l'avant, tirant divers outils. Les tracteurs sont toujours importants - tirant les planteuses, les motoculteurs et les chariots à grains qui récupèrent le grain récolté. Mais la récolte proprement dite est exclusivement effectuée par des moissonneuses-batteuses, appelées « moissonneuses-batteuses » car elles cumulent plusieurs fonctions : faucher la récolte, la battre pour séparer les grains de grain des enveloppes de graines et des tiges, et andainer les restes de paille. L'extrémité commerciale d'une moissonneuse-batteuse est la "tête", un agencement frontal spécialisé et modifiable - disons 12, 14 ou 16 cônes en plastique pour diviser et couper les rangées de maïs, ou une bande roulante destinée à ramasser la paille coupée.

The Harvester Works se targue d'être la plus grande usine de moissonneuses-batteuses au monde - Deere fabrique également des moissonneuses-batteuses à Horizontina, au Brésil, pour le marché sud-américain, et à Zweibrucken, en Allemagne, pour l'Europe, où les petites moissonneuses-batteuses ont tendance à être utilisées dans les petites exploitations. Et oui, leurs affaires européennes ont été affectées par la guerre en Ukraine. "Notre usine allemande a pris un coup parce que la Russie et l'Ukraine sont sur leur marché", a déclaré Musick.

REBOND POST-COVID

Alors que Deere s'est étendu aux équipements de construction et même aux véhicules tout-terrain de loisirs, son cœur de métier monte et descend au rythme des hauts et des bas de l'agriculture.

Au plus fort de la pandémie, l'usine était encombrée de machines à moitié construites qui ne pouvaient pas être terminées car les pièces nécessaires attendaient dans des semi-remorques garés à des milliers de kilomètres. Certaines semaines, Harvester Works avait 40 % d'absentéisme. Les travailleurs étaient si rares que Deere a commencé à former lui-même des soudeurs par centaines dans des cours intensifs 24 heures sur 24. Sans oublier la grève de cinq semaines qui a fermé l'usine à l'automne 2021.

"La chaîne d'approvisionnement a été massivement perturbée l'année dernière", a déclaré Jim Leach, directeur d'usine à East Moline. "Nous avions des centaines de machines qui étaient partiellement terminées. Nous n'avons toujours pas encore vu de retour à la normale."

Mais ils y arrivent, avec environ 2 100 employés travaillant désormais en trois équipes.

"Nous avons essentiellement doublé nos effectifs au cours des 24 derniers mois", a déclaré Leach. Et le 19 mai, le dernier rapport sur les résultats trimestriels de Deere a dépassé les attentes de Wall Street concernant les fortes ventes de ses tracteurs et de son équipement agricole de précision. La société a relevé ses prévisions de bénéfice net pour le reste de l'année, les commandes enregistrées restant robustes. Le nouvel objectif pour l'exercice 2023 : un bénéfice net de l'ordre de 9,25 à 9,50 milliards de dollars, supérieur aux prévisions précédentes de 8,75 à 9,25 milliards de dollars.

L'USINE INTELLIGENTE

Une façon de minimiser l'attente des pièces est de les fabriquer vous-même. The Harvester Works dispose de huit stations laser à fibre optique Trumpf industrielles transformant la tôle en pièces de moissonneuse-batteuse, composants de châssis et côtés de réservoir à grains, qui sont ensuite moulés sur 10 presses plieuses – de grandes presses industrielles – dans un processus presque totalement automatisé. Les seules mains humaines sont nécessaires pour transférer les composants des lasers aux presses. L'usine transforme 60 000 tonnes de tôles d'acier par an en pièces de moissonneuses-batteuses.

"Nous fabriquons beaucoup de ce dont nous avons besoin", a déclaré Musick.

Un défi aussi important que la fabrication des pièces est de savoir où elles vont, réparties sur les 71 acres de surface au sol de Harvest Works. Il y a deux ans, les employés procédaient manuellement à l'inventaire quotidien des pièces et de l'emplacement des moissonneuses-batteuses. Maintenant, un grand robot mobile autonome blanc de la taille d'un réfrigérateur que les ouvriers de l'usine surnomment affectueusement Ruth ronronne dans l'installation, scannant les puces RFID dans divers composants pour cartographier l'inventaire, jusqu'à chaque bac de boulons et de boîte-pont.

"Nous avons mis des trackers sur chaque machine", a déclaré Musick. "Avant, nous payions des gens avec un presse-papiers pour écrire quelle machine était là. Dès que vous aviez terminé, vous deviez recommencer parce que tout bougeait toujours."

Comment donner un sens au processus tentaculaire de fabrication de moissonneuses-batteuses impliquant des milliers de pièces, des centaines de travailleurs réalisant des milliers de soudures, fixant des rivets et serrant des boulons dans des dizaines de stations au cours d'une solide semaine de 24 heures sur 24 ? La meilleure façon d'imaginer ce qui se passe chez Harvester Works est peut-être de diviser la création de la moissonneuse-batteuse en deux tâches : attacher les pièces ensemble, puis vérifier ce qui vient d'être assemblé pour s'assurer que tout a été fait correctement. La deuxième tâche prend deux fois plus de temps que la première, transpirant sur deux lignes de moissonneuses-batteuses différentes et six lignes d'en-tête frontales. (Une moissonneuse-batteuse sans en-tête, comme l'a dit un employé de Deere, "n'est qu'un trajet lent".)

Dans la mesure du possible, le montage et le contrôle sont effectués simultanément. Michael Churchill utilise un pistolet à clé à chocs contenant une puce RFID qui communique avec le système informatique central de production de Deere - connu en interne sous le nom de SCF, ou Smart Connected Factory - un programme qui sait quand Churchill a suffisamment serré un boulon donné et lui dit d'arrêter.

"Nous avions l'habitude d'utiliser des pistolets qui n'étaient pas liés à l'ordinateur - vous verriez beaucoup plus de matériel lâche, des boulons manquants", a déclaré Churchill, 34 ans, qui travaille chez Deere depuis 16 ans. "De nos jours, l'ordinateur vous dit si vous avez raté un couple de serrage, ou s'il manque un boulon ou une pièce. Les machines sont plus anti-erreur. Vous ne pouvez pas passer à l'étape suivante - l'ordinateur vous dira : 'Hé, arrête, tu as raté quelque chose.'"

Bien que près de 10 miles de voies aériennes transportent des composants plus petits suspendus aux chaînes autour de l'usine jusqu'aux lignes centrales, où ils sont assemblés en moissonneuses-batteuses finies sur des convoyeurs Strothmann jaunes - des plates-formes roulantes de fabrication allemande qui n'avanceront pas vers le prochain point d'assemblage le long d'une voie en retrait tant que toutes les fonctions d'une station particulière n'auront pas été exécutées correctement.

Certaines stations construisent et vérifient; d'autres vérifient juste. Un sous-assemblage s'arrête afin que le SCF puisse examiner des centaines de critères, y compris le comptage du nombre de filets sur les boulons exposés pour déterminer si une rondelle cachée est en place ou manquante.

Il y a deux ans, cette vérification était effectuée par un employé de Deere avec un presse-papiers et prenait 20 minutes. Maintenant, cela est fait par un quatuor de caméras montées sur de grands poteaux et prend 1,5 seconde.

L'EXPÉRIENCE CONSOMMATEUR

Comme de nombreux consommateurs, les agriculteurs ont une relation tendue avec la technologie qui transforme leur vie. D'une part, ils adoptent la technologie parce qu'elle fonctionne généralement mieux. Un agriculteur du Mississippi testant en version bêta la technologie "See and Spray" introduite par Deere en 2020 rapporte qu'elle réduit l'utilisation d'herbicides de 85 %. Steve Pitstick, qui cultive 5 000 acres de soja à Maple Park, dans l'Illinois, estime que les rendements ont augmenté de 50 % depuis qu'il a commencé à cultiver il y a 45 ans.

"Une combinaison de tout : une meilleure génétique des entreprises semencières, un meilleur travail de notre part en tant qu'agriculteurs, un meilleur équipement d'entreprises comme John Deere", a déclaré Pitstick.

D'un autre côté, plus il y a de systèmes informatisés sur une moissonneuse-batteuse, moins un agriculteur a de chances de résoudre un problème avec une pince et une boîte de WD-40. Les prix des moissonneuses-batteuses pré-GPS ont fortement augmenté ces dernières années par ceux qui ne veulent pas s'embarrasser de toute la technologie.

Si vous avez déjà été frustré par la perte de votre signal téléphonique, imaginez que vous conduisiez une moissonneuse-batteuse de 25 tonnes à travers un champ lorsque ses systèmes s'éteignent.

"Certaines de ces choses, vous perdez votre signal et cela ne fonctionnera tout simplement pas", a déclaré Chris Gaesser, admettant que cela n'arrive que rarement et pas pour longtemps – parfois une partie d'un champ est une zone morte. C'est pourquoi Gaesser Farms maintient ses marqueurs de champ visuel en place, "juste au cas où" ils doivent guider leurs moissonneuses-batteuses à l'ancienne.

Comme pour les smartphones, le "droit de réparation" est une question très débattue parmi les agriculteurs, qui pousse certains propriétaires de Deere à poursuivre l'entreprise, affirmant que cela entravait leur capacité à réparer les moissonneuses-batteuses coûteuses qu'ils avaient achetées.

"Deere interdit également aux agriculteurs de faire leurs propres réparations sur l'équipement Deere", a écrit l'American Economic Liberties Project. « La machinerie agricole est maintenant tellement technologique que même un travail de réparation de base nécessite une interaction avec le logiciel que Deere possède. Il est zélé pour ses droits d'auteur sur ce code, ce qui oblige les agriculteurs à payer un concessionnaire Deere pour réparer les choses plutôt que d'entretenir leur équipement par eux-mêmes. »

Pour sa part, Deere soutient qu'il n'empêche pas les agriculteurs de réparer leur équipement. "John Deere soutient la décision d'un client de réparer ses propres produits, d'utiliser un service de réparation indépendant ou de faire effectuer les réparations par un concessionnaire agréé", a déclaré la société dans un communiqué. "John Deere fournit en outre des manuels, des pièces et des outils de diagnostic pour faciliter l'entretien et les réparations."

Cela dit, le procès se poursuit et, en février, le gouvernement fédéral a publié une déclaration cinglante aux côtés des plaignants accusant l'entreprise d'utiliser sa domination pour monopoliser les réparations.

"Pendant la saison des récoltes, le temps presse", a fait valoir le DOJ, soulignant que des retards pourraient provenir d'ateliers de réparation indépendants chassés de leurs activités et de systèmes informatiques Deere refusant de reconnaître la présence d'une pièce de rechange jusqu'à ce qu'un technicien autorisé les "déverrouille", ou une série d'autres obstacles inutiles.

Les agriculteurs ne paieraient pas plus d'un million de dollars pour une machine s'ils ne voulaient pas des fonctionnalités qu'elle offre, et les défenseurs de Deere diraient qu'on ne peut pas s'attendre à ce que l'entreprise honore la garantie d'une machine qui a été chargée de pièces hors marché et malmenée par n'importe quel mécanicien disponible à Eufaula, Ala.

FIDÉLITÉ À LA MARQUE

Malgré le procès, la marque Deere est une synecdoque pour la vie à la ferme en général, de la même manière que la Bible représente la foi. "Elle est un peu là-haut, ici-bas", chante Jake Owen. « Met un peu de King James dans mon John Deere.

Lorsque Darren Bailey s'est présenté au poste de gouverneur de l'Illinois, sa campagne a diffusé une vidéo de sa tournée Gold Key, sur l'hymne de Joe Diffie, "John Deere Green". Peindre le vert emblématique lui-même prend une aile de Harvester Works - un processus de revêtement électrolytique en 13 étapes de réservoirs de trempage, de bains de revêtement et de bras de pistolet de pulvérisation robotisés.

Les pièces sont nettoyées dans du solvant en étant trempées dans des réservoirs de 50 000 gallons, apprêtées, séchées dans un four, puis peintes électrostatiquement - les particules de peinture reçoivent une charge positive, tandis que les pièces métalliques sont chargées négativement, permettant à la peinture de se lier au métal dans une épaisseur uniforme et une dureté particulière. Chaque moissonneuse-batteuse prend environ 20 gallons de peinture.

Les travailleurs en combinaison spatiale doivent toujours entrer par la suite avec des pulvérisateurs portatifs et retoucher les endroits où les robots ne peuvent pas atteindre.

Harvester Works produit deux "familles" de moissonneuses-batteuses : quatre modèles de l'ancienne série S et la nouvelle série X. L'un des facteurs pris en compte dans la conception de la série X était la facilité d'assemblage : une fabrication plus rapide signifie un prix inférieur. Cela inclut d'essayer de concevoir des erreurs potentielles, par exemple en réduisant le nombre de soudures. Bien que le soudage soit une tâche qui peut être effectuée rapidement par des robots - l'usine dispose de 115 bras de soudage robotisés et la moitié des soudures sont effectuées par des robots, l'autre moitié par des humains - une soudure implique de la chaleur, qui peut déformer le métal. La dernière chose que Deere veut faire est de désaligner une tarière de 33 pieds. Donc moins de soudures, plus de rivets.

Les nouvelles machines roulent sur des pneus d'usine spéciaux; à la fois pour réduire le dégagement en hauteur et pour que les pneus ne montrent pas d'usure lors des tests lors de la livraison de la moissonneuse-batteuse. Les machines sont allumées - par le propriétaire, s'il est là lors de sa tournée Gold Key - conduites sur une piste d'essai de ralentisseur pour la secouer un peu et s'assurer que rien ne tombera la première fois que la nouvelle moissonneuse-batteuse de 1 million de dollars tombera dans une ornière. Les agriculteurs n'aiment pas ça.

TRACTEURS AUTONOMES

Personne ne peut deviner combien de temps cet agriculteur sera au volant d'une moissonneuse-batteuse. L'année dernière, Deere a dévoilé un tracteur complètement autonome, le R8, qui s'oriente à l'aide d'un "geofence" et permet à l'agriculteur de consulter ses e-mails dans le confort de la ferme.

Deere envoie déjà des tracteurs autonomes pour pulvériser des herbicides, et les agriculteurs s'attendent à ce que des moissonneuses autonomes fonctionnent au cours de la prochaine décennie. Ou plus tôt.

"Je pense que c'est la direction dans laquelle nous allons, c'est sûr", a déclaré Gaesser. "En ce moment, tout est plus grand et plus rapide. Je dirais que d'ici 10 ans, et probablement plus tôt que cela, nous verrons des pièces plus petites qui fonctionnent tout le temps au lieu d'équipements plus gros actionnés par l'homme qui fonctionnent pendant la journée."

Bien qu'à l'heure actuelle, souligne-t-il, vous avez toujours besoin d'un conducteur qualifié pour, par exemple, vous adapter à une rangée de cultures qui ont été battues par une brise, plus rapidement qu'une machine ne le peut.

"Si vous vous lancez dans du bon maïs, vous pouvez vous lancer dans du maïs en bas, et au moment où il s'adapte au maïs en bas, vous êtes de retour dans le bon maïs", a déclaré Gaesser. "Vous avez toujours besoin que cette personne sache ce qui s'en vient."

Un rappel qu'en ce moment, sur le terrain comme en usine, la technologie ne va pas très loin. Avant que chaque nouvelle moissonneuse-batteuse John Deere ne quitte East Moline Harvester Works pour ses 17 ans de vie en moyenne dans les champs, répartis entre une moyenne de quatre futurs propriétaires, il y a une étape qui n'est pas célébrée dans la pile technologique de l'entreprise, mais qui est néanmoins vitale. "La dernière ligne de défense", comme on l'a décrit : un employé s'allonge sur la liane d'un mécanicien, roule sous la nouvelle moissonneuse-batteuse et vérifie son dessous avec une lampe de poche.

Neil Steinbergest un écrivain de Chicago et chroniqueur pour le Chicago Sun-Times.

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