The use of IoT technologies to the small-scale cabbage farmers in South Africa

技術要約：南アフリカの小規模キャベツ農家におけるIoT技術

問題提起
本研究は、南アフリカ共和国フリーステイト州の小規模キャベツ農家における、農業生産性と食料安全保障（国連の持続可能な開発目標2に合致）の向上という極めて重要な課題に取り組んでいる。IoT（モノのインターネット）が自動化、データ分析、資源の最適化を通じて伝統的な農業を革命的に変える可能性を秘めているにもかかわらず、この地域における小規模農業ビジネス（SSABs）のパフォーマンスに対し、IoT技術が具体的にどのような影響を与えるかについては、重大な知識の空白が存在する。本研究は、人的資本の不足、テクノロジーのギャップ、および技術的スキルの欠如が、作物の収穫量とコミュニティの食料安全保障を阻害していることを特定している。さらに、農業におけるIoTに関する文献は存在するものの、デバイスのアクセシビリティ、ネットワーク接続、収量モニタリング、播種（種まき）、および水利用といった特定の次元に関して、IoTと小規模キャベツ栽培の間の相互作用全体を定量的に調査した研究はほとんどない。

方法論
本研究は、演繹的アプローチおよび破壊的イノベーション理論（DIT）に基づいた定量的研究手法を採用している。DITは理論的レンズとして機能し、IoTのような新興技術が既存の慣行を破壊することで、小規模農業の競争環境を根本的に変容させ得ることを示唆している。

• データ収集: 5段階のリッカート尺度を用いた構造化質問票を、フリーステイト州の5つの自治体（マンガング大都市圏、ジャリエプ、タボ・モフツァニャネ、レジェレプツワ、フェジレ・ダビ地区）の小規模キャベツ農家の所有者および経営者372名に対して実施した。代表性を確保するために割当サンプリングを用いた。
• 変数: 本研究では、以下の5つの主要な次元を測定した：
  1. アクセス可能なデバイス（センサー、スマートフォン、モバイルコンピュータ）。
  2. ネットワーク接続性（ゲートウェイ、ルーター、Bluetooth、Wi-Fi、Zigbee）。
  3. 高度な収量モニタリング（土壌水分、温度、湿度）。
  4. 最適な播種（種子の選択および列間隔）。
  5. 最適な水利用（灌漑の自動化および漏水検知）。
• データ分析: データは、記述統計のためにSPSSバージョン28を、信頼性と妥当性の検証のためにLISREL 8.80を使用して分析された。本研究では厳格な項目分析が行われ、修正項目合計相関が低い（0.30未満）項目が削除され、いくつかのサブスケール（例：「デバイスへのアクセス」および「ネットワーク接続性」のサブスケール）のクロンバックのアルファ係数が改善された。

主な結果
調査結果は、IoT技術が生産性を向上させ事業を継続させることで、キャベツ産業を強化する能力を有していることを示しているが、依然として重大な課題も残っている。

• パフォーマンスの向上: 本研究は、IoT技術がデバイスへのアクセシビリティとネットワーク接続性を向上させ、それがデバイスの接続管理や情報の交換に不可欠であることを裏付けている。農家は、ビジネスコミュニケーションを強化し、ステークホルダーとの関わりを深めるために、IoTアプリケーションやアプリのインターフェースを活用していると報告している。
• 運用の改善:
  • 収量モニタリング: センサーとデータ分析を活用した高度な収量モニタリングシステムにより、水分量、温度、湿度、降水量、風速の評価が可能となり、持続可能な慣行が促進される。
  • 播種: IoT技術は、特定の土壌に適した種子を特定し、列間隔を最適化することで、二重播種によるコスト増を最小限に抑え、最適な播種を支援する。
  • 水利用: IoTシステムは、自動メーター読み取り、リアルタイムのデータ交換、およびスマートな漏水検知（アラーム通知の送信）を通じて、水消費量を大幅に削減する。気象予報の統合により、農家は悪天候による被害を軽減することができる。
• 課題: 本研究は、ソフトウェアの複雑さ、データセキュリティへの懸念、不十分な支援インフラ、および農家の技術的スキルの欠如を含む、かなりの障壁を浮き彫りにしている。多くの小規模農家は、高度な電気センサーや制御システムを操作する専門知識を欠いており、多くの場合、サービスプロバイダーに依存している。
• 信頼性の問題: 初期の信頼性分析では、いくつかのサブスケールで低いクロンバックのアルファ値（例：「デバイスへのアクセス」で0.513、「最適な播種」で0.478）が示された。特定の項目を除去することで、「デバイスへのアクセス」および「ネットワーク接続性」のスケールの信頼性は許容レベル（それぞれ0.701および0.691）まで改善されたが、いくつかのサブスケールは依然として0.70の閾値を下回っており、測定ツールのさらなる改良が必要な領域であることを示している。

意義と貢献
本論文は、これまで研究が進んでいなかった南アフリカの小規模キャベツ栽培という文脈において、IoTと小規模キャベツ栽培の間の具体的な関連性を定量的に調査することで、既存の文献に貢献することを主張している。

• 理論的貢献: 本研究は、農業分野における破壊的イノベーション理論の適用を検証し、小規模企業がいかにしてIoTを活用して競争優位性を獲得し、プロセスを改善し、市場シェアを高められるかを実証している。
• 実務的示唆:
  • 政策立案者に対して: 本研究は、IoTサービスプロバイダーへの補助金を出し、コストを削減し、スキルギャップを埋めるためのトレーニングセンターをフリーステイト州に設立するための、政府とNGOの連携の必要性を提案している。
  • 技術開発者に対して: 小規模農家が直面している特定の技術的・認識的なハードルに対処するため、簡便でコスト効率の高いIoTソリューションの開発を求めている。
  • マーケターに対して: 本研究は、IoTの利点を実証するための社会的啓発キャンペーンやケーススタディの必要性を強調しており、それによって導入を促し、データセキュリティに関する懸念を緩和することを目指している。

限界
著者らは、本研究の一般化可能性がフリーステイト州に限定されており、南アフリカの他の州の小規模農家を完全には代表していない可能性があることを認めている。また、定量的アプローチと自己記入式アンケートへの依存により、質的手法が捉えることのできる農家の微妙で主観的な経験が見落とされる可能性があることも指摘している。さらに、限定的なサンプルサイズや、質問票の回答における社会的望ましさバイアスの可能性も制約事項として挙げられている。

結論
本研究は、IoT技術は資源を最適化し収量を向上させることで、南アフリカの小規模キャベツ農家に変革をもたらす潜在能力を持っているものの、その展開は現在、インフラの欠陥と技術的な人的資本の不足によって妨げられていると結論付けている。地域における食料安全保障と農業生産性を達成するためにIoTの潜在能力を最大限に引き出すには、ターゲットを絞った教育、インフラ整備、およびコスト削減戦略を通じたこれらのギャップへの対処が不可欠である。