美國百年農業公司上雲端，顛覆傳統農業打造資料驅動新產業

用更少做更多，這幾乎是IT主管經常得面對的考驗，可是，對農夫而言，農作物生長有其固定成熟周期，想要打破植物先天侷限，用更少的地，收成更多的穀物，是一個非常困難，甚至幾乎是不可能的挑戰。但這卻是美國百年農業公司Land O'Lakes旗下WinField事業群IT副總裁Teddy Bekele心中念念不忘的課題。

2015年全美5百大營收排名203的Land O'Lakes（藍多湖）公司，是一家以合作社聯盟形式經營的百年老牌穀物和酪農業公司，是全美最大黃油和乳製品供應商之一，也擁有多項飼料品牌（如Purina貓食），並在2007年成立了一個從事農作保護和精緻農業的WinField事業部門，利用各種科技來協助聯盟會員或合作社提高農產收穫。

早在2013年，Land O'Lakes砸下重金併購了衛星影像公司Geosys，讓WinField部門來開發出一套Web版農業決策系統，要協助農民透過地圖監控農地。WinField事業群旗下IT團隊多達300人，Teddy Bekele就是率領這個團隊的資訊長。

難題：如何在50年後餵飽全球100億人？

Teddy Bekele最想解決的一個難題就是，如何在50年後餵飽100億人？他解釋，根據估算，2050年時全球將有102億人，全球食物需求，比現在還要多70％才夠吃，但是，現在還能用來開墾的土地，只剩下12％，甚至有些土地水源不足，或得投資灌溉系統或大量基礎建置，實際還能運用的農地只剩下5％。「想要多開墾5%的土地，卻能提高70%的糧食產量，還要減少對環境的衝擊，這幾乎是不可能的挑戰。」

儘管，在1950年代出現了生化技術來提高農作物的產量，但是這樣的技術應用並不普及。

Teddy Bekele以玉米生產為例，全美平均一英畝可生產170蒲式耳（約6,182公升）的玉米，但是產量最高的玉米田卻可以達到每英畝530蒲式耳，甚至在高度控制的溫室或實驗室中，產量可以達到1,000蒲式耳。

為何落差這麼大？Teddy Bekele解釋：「因為美國農業仍然是大量依靠農夫的直覺。」為了解決這個問題，WinField發展出了一個輔助農夫種植作物的決策工具稱為R7 Tool。

因為美國玉米田採大規模種植，動輒是以100英畝為單位來計算種植面積，想要監控這麼大規模的玉米田不是一件容易的事。R7 Tool可以利用衛星所拍攝的農地照片，計算玉米田不同區域的光線反射率來判斷作物健康狀態。

Teddy Bekele解釋，健康玉米因為站得直，來自植物葉片的光反射率比較低，玉米越不健康，枝幹越彎曲，反射率就越高。他們會將玉米田上每塊區域的反射率分級，例如1到10分，不同分數的區域用不同深淺的綠色來呈現，顏色越深代表越不健康，若是沒有種植的空地則用紅色呈現。

將農夫直覺和經驗判斷，轉換成科學

如此一來，農夫就可以在R7 Tool上看到自己田地的玉米健康情況分布，再搭配最後收成量的資訊，就可以作為明年種植密度的決策參考，Teddy Bekele表示，這就是參數化的種植方法，可以針對不同區域來進行不同的種植策略，例如健康又收成高的區域，明年可以灑下更多的種子來提高收成。「可以將農夫單靠直覺和經驗判斷的種植藝術，轉換成科學。」他說。

R7 Tool不是市面上唯一的農業決策工具，而且想要有效幫助種植決策，還得匯入來自其他2、3種工具軟體的資料輔助。

過去美國農夫的作法就是帶著隨身碟，到處取得可用的參考資料，例如大型地理圖資或是抽樣實驗種植的報告，再帶回家匯入家中的軟體來進行分析，使用門檻相當高，導致普及率不高。

「想要人人都能使用，就得提供一套集中式的解決方案，串接各種工具提供的數據，而且非上雲端不可，因為美國有30萬名農夫，未來才不用煩惱越來越大的使用者規模。」Teddy Bekele表示。

所以，在2015年初時，Teddy Bekele找來SI公司協助開發，使用Google雲端服務平臺，來打造一套整合式的農業決策系統。

Land O'Lakes公司IT副總裁Teddy Bekele說，IT開始改變農業，不只可用更少產出更多，還能將農業變成資料驅動的新產業。

60人團隊用4階段打造整合式農業決策系統

WinField派出10名內部IT人員和50名SI公司的人員組成開發團隊。花了近1年時間，分4個階段完成了這套名為資料穀倉（Data Silo）系統。

去年2月，WinField展開第一階段的探索，還找來總部人員、零售合作社成員、第一線農夫和組成一個20人的腦力激盪小組，盡可能想像各種功能，甚至還在白板上畫出了想像的UI介面。

列出想要的功能後，WinField先從設計資料模式開始，他們決定建立一個標準化的資料模式，一方面有助於長期累積資料，也能用來建立一個標準化的API和標準工作流程。

不過，一開始，WinField團隊仍沿用傳統農夫處理資料的模式來設計新系統，也就是「檔案導向式（File approach）」的思維，以檔案為單位來設計新系統的資料模式。

接著，WinField選擇先從一個關鍵功能開始做起：「農田邊界視覺化」。技術門檻不高，因為使用Google雲端平臺時，已有現成的Google Map函式庫可套用，也不用擔心網路建置或伺服器等基礎架構的建置，WinField還使用真實的農地資料來建立雛形系統，在第一個衝刺（Sprint）階段的第二周末時，他們就做出雛形系統了。

為了加快部署，也直接使用App Engine來打造應用，讓開發人員專注於撰寫業務邏輯的程式碼。

另外，還找來總公司Land O'lakes資安團隊幫忙設計權限架構，進行資安評估，確保資料架構和系統架構可以提供足夠的安全保護和權限控管。

WinField實際找來合作社零售商和農場主人實測，也提出功能優先順序的建議，尤其是哪些原本以為想要，但實測後才發現不需要的功能。雛形系統頗受好評，但是，開發團隊接著開始打造正式系統時，卻發現出了大問題。

以檔案為單位來處理資料的方式，尤其不同工具或用途的檔案還得符合不同的產業標準，導致資料不易從檔案中抽取，不只影響了資料品質，還拖慢了程式效率。後來，WinField團隊退一步思考，農夫真的需要「檔案」嗎？其實農民需要的是農作資訊、種植情報而非「檔案」的形式。

所以，在第二階段，WinField重新設計資料模式，以GIS空間資訊為主要參考，來串接不同類型的資訊。將農夫資料、農地資料、農作資料都串接在地圖圖資上。如此一來，反而還簡化了第一階段設計的資料庫架構複雜性。

另外，WinField從農夫回饋中得知，其實農夫在農地現場大多使用手機或平板，回到家中後才會使用PC，而不像零售商以PC操作為主。因此，第二階段時UI設計也改以行動優先策略，先完成手機App的設計。

建立API來實現大規模自動化資料整合

去年5月開始進入第三階段，也就是發展API架構。這是最關鍵的一步，因為完成API之後，來自其他農業決策工具的資料，就可以自動匯入大量資料到Data Silo系統中，第三方的外部系統也能夠透過API來存取這些資料。

為了善用更多GIS功能，WinField決定改將應用系統部署到Google Compute Engine上，利用VM來執行應用系統和API引擎，取代了App Engine上的部署，另一方面也更容易藉助Google雲端平臺來擴充架構。

Data Silo系統的功能架構分成前端展現層、存取層和資料層共3層。前端展現層功能如展示資料、上傳下載資料、稽核報表、空間檢視、登入、首頁、安全控管、使用者模擬功能、搜尋等。

尤其是使用者模擬功能，可以立即呈現出使用者正在看的畫面。這麼做的好處是，若有農夫尋求協助時，後臺客服人可以同時看到這位農夫正在看的畫面，來提供更準確的協助。存取層則包括了資料轉換API、資料交換引擎，也特別重視法規的遵循，例如OADA。資料層則可支援美國常見3大農業決策工具等不同類型的資料。

這套Data Silo系統的前端介面使用了PHP和HTML，API層和商務邏輯後端同樣也使用PHP和Zend開發框架來開發，另外還使用了Python來處理檔案的拆解和資料擷取，再將資料儲存到Postgres SQL資料庫中。

例如要處理某一畝田過去種植了哪些農作物，因為農地上的每一個GIS點都要處理，多達上百萬筆資料，因此另外使用了Python來處理檔案，將圖資檔案中的資料轉換成可寫入資料庫的形式。

透過這套整合式的資料穀倉，可以將農夫需要的資料都集中到他手機或平板上，也因穀倉就是農夫儲放所有收成的地方。

Teddy Bekele表示，這套系統才以Data Silo為名，讓使用者一看就知道這是所有農業情報資料的集中之處。

「IoT、軟體開發、雲端技術這類資訊科技已經開始改變農業，不只可以幫助我們用更少資源產出更多，還可以將農業變成資料驅動的新產業。」Teddy Bekele表示，「小時候，我有個夢想是解決全球飢荒，因為雲端，我現在正在實現它。」

 CIO小檔案 

Teddy Bekele

Land O'Lakes公司WinField部門IT副總裁

學經歷：2000年取得北卡羅來納州立大學機械工程學位，2010年再回到學校在印第安納大學布魯明頓校區進修取得MBA學位。曾在空壓機設備商任職多年，於2013年進入Land O'Lakes公司旗下WinField事業部門擔任資深IT主管，2015年升任IT副總裁負責WinField事業部門所有IT業務。

 公司檔案 

Land O'Lakes公司

●      成立時間：Land O'Lakes創立於1921年，WinField事業部門則成立於2007年

●      業務介紹:以合作社聯盟形式經營的百年老牌穀物公司Land O'Lakes旗下有三大事業群，包括了飼料事業群、酪農業事業群以及從事農作保護和精緻農業的WinField事業部門。

●      總部：美國明尼蘇達州

●      組成成員：4,331名會員如1,273名生產者和799家合作社會員等

●      員工人數：1萬人

●      年營收：130億美元，其中WinField事業群年營收48億美元。

●      總公司網址：www.landolakesinc.com

●      WinField資訊部門主管職稱：IT副總裁

●      WinField資訊部門主管姓名：Teddy Bekele

●      資訊部門人數：300人

IT部門大事紀：

●      2007年：種子事業加入農作保護聯盟，成立WinField事業部門，提供農作保護業務。

●      2013年：Land O'Lakes併購衛星影像公司Geosys，供WinField開發Web版農業決策系統，協助農民透過地圖監控農地。

●      2015年：利用Google Cloud Platform服務平臺，打造資料穀倉系統（Data Silo），可統整多種農業情報和資料報表，來提供跨平臺的整合式農業決策系統，讓農民或管理者透過手機、平版或PC來查詢各類農作種植參考資訊和自家農地產能。