不管是种植或养殖，农业的生产成本都有很大一部分是用来对抗风险。在趋避高风险成为重点诉求的同时，研究人员开发出了许多技术来防范这些风险对农业生产、获利的影响，像是农药、肥料、温室或自动灌溉系统等，甚至透过基因改造让农作物可对抗环境或提高收获，都是为了让农业的生产获得如工业般的稳定性。

最基础的农业自动化设计，应该可说是「机械化耕作」设施。早在十九世纪末，美国便开始推动农业机械化，当时已开发出大型的牵引机，来因应大规模耕作的需求；而在1920 年代起，农业机械开始普遍推行到各地农场，加上农业科技的发展，大幅提高了美国的农业生产力。在此同时，由于苏联也开始推行「农业集体化」运动，也开始大量进口美国的农业机械，同时请了许多美国工程师到苏联指导，提供农业机械的制造技术。

图一

当然在此同时，农业自动化的潮流也吹向台湾。早在日据时代，部分制糖株式会社已开始从美国引进农业机械，并在糖厂的自营农场内进行实验，但当时尚未向外推展一般的稻作农户。

这主要原因来自于农业机械的成本问题。一方面由于投资农业机械设备需要大量资本，普通农家根本没有能力购买，另外一方面则在于当时主要使​​用农业机械的美国，与台湾的农业环境可说大不相同，自然在设备设计上也不符使用成本。美国地广人稀，农场土地多超过数十公顷以上，因此农业机械的设计也较适合大规模经营的农场使用；相较来说，台湾农户的耕作面积都过于狭小且零碎化，加上平原、盆地及丘陵地形交错，田地丘块不够匀整，也造成农业机械的阻碍，这也是当时农业机械应用发展的最大阻碍。

二次大战后，在农复会的主导下，台湾农业机械化的大门才又再度开启。 1950 年代中期，农复会自日本引进原先是由美国设计制造，但经日本人改良后更适合小农户使用的 Merry Tiller 耕耘机。这款耕耘机进入国内后，大家都通称为「美利铁牛」耕耘机或「快乐农夫」耕耘机，自此各类农业自动化设备也跟着导入一般农家。

接着进入 1970 年代，台湾由于急速起飞的工业化浪潮，农村人口大量移入工业部门，劳力不足现象开始出现，而农业自动化也从传统取代劳力的农业机械，开始进入整合型的架构。从过去的铁牛、育苗中心，逐步导入各类自动化资源，建立包括耕种自动化、花卉及蔬菜生产自动化等设施农业，以及自动化品管、检测及生产履历系统，甚至是高集约的植物工厂或讲求「体验式」的观光农业设施不一而足，让农业自动化系统呈现多元而精致化发展。

从台湾的发展经验可以看出，农业自动化的系统发展主要仍是因应「劳动力」与「环境」两项需求出发。过去的农业机械到现代的设施农业，一方面是透过自动化设备来解决耕作劳动力的问题，另一方面则是透过环境控制，来解决农业上包括耕地、生产力与环境的挑战。

这样的发展模式也让农业自动化系统走向两个不同的需求模式，一边是取代劳力的大规模农业，另一边则是从「地尽其利」的集约思维发展的精致农业，而这两者所应用的自动化设备，似乎也有些不尽相同。

大规模农业所需求的自动化项目，多属与取代劳力的农作产销设施，像是农业直接生产及经营的「农业产销设施」、农械机械等「农机具设施」及农田灌溉排水设施与生产、农事管理等「农业管理设施」，以及协助农作物集货、包装、储存及加工等设备及作业场所等「农产运销加工设施」等，均是大规模农业需求下的自动化应用模式。

这些设备基本上与一般工业化设备差异并不明显，最大的差异来自于部分耕作设备需要在户外运作，在使用地点上包括防水、耐候性等先天限制的要求较高；此外，在无人管理的环境中，这类设备因价值较高，其防盗、伪装的要求也跟着提升，这类设备在安全需求上，也与安全监控设备整合的做法也跟着提升。至于农产品加工设备部分，由于涉及食品安全要求，部分设备可能也必须经由食品安全主管机关认证后，才能装设。

立体化 争地养利

另一个走向，则是为了解决耕地不足及因应都市化发展，像是人们从乡村走入都市时住进高楼的公寓，新世代的农业可能会进驻都市，跻身商业区的大楼楼层中。而其中，在台湾和日本被称为「植物工厂」的农业设施化生产，被视为最能降低农业生产风险的「终极设备」，不过在西方国家，通常称之为垂直农业（vertical farming） 、都会农业（urban farming），或者直接称呼「温室农业」，其实谈的几乎都是靠科技化的设备及技术，协助农作物抵挡外来风险，同时利用集约式的耕作方式，建构耕作面积的极大化。

层层堆叠的概念可解决耕地不足的问题，除了提供实用的耕作功能外，垂直型的农业景观也可同时提供都市绿化功能。相较于现在所称的植物工厂，这种摩天楼化的农业耕作方式主要目标仍在透过增加楼板面积来扩张耕地，其余作法仍与传统自然农耕技术的差异不大。在理想的情况下，垂直农业的模式可带来许多优点，包括：

1. 产量增加

垂直农业透过精密调控，可提供全年生产，使一般作物的产量可达到陆地栽培的 4 至 6 倍，而草莓的产量甚至可达到 30 倍。

2. 免于环境灾害

垂直农业和外界隔离，可避免水旱灾及病虫害的发生。

3. 减少农业径流

垂直农业将水的回收再利用，可避免惯行农业中充满化学农药肥料的废水，排入河川及地下水而引起污染。

4. 促进农地复育

由于垂直农业取代惯行农业，大面积的农场植物可停止耕作，或转作林业，使土地回复自然生态功能。

许多不同的垂直农业自动化系统，也发挥别出心裁的创意。如瑞典由Plantagon 设计的球型垂直温室，设计呈螺旋状的楼层设置，蕃茄在一楼播种，楼层配合番茄生长期旋转提升，并提供其所需的生长要素，30天后当楼层转到顶时即可收成；或是比利时建筑师设计、预计于美国纽约州建造的摩天垂直农场Dragon?y，这座外型如蜻蜓翅膀的摩天立体农场高约600 公尺、共132 层，建筑内的水、能源及生物肥料皆可自给自足。建筑空间可供人居住、办公，同时也可种植蔬果玉米等28 种不同种类的作物，并饲养乳牛或家禽。

自动化 掌握环境