Автоматическое доение - Automatic milking

Установка Fullwood Merlin AMS из 1990-х, выставка в Немецком музее в Германии.

Автоматическое доение является доением из молочных животных, особенно молочного скота , без человеческого труда. Автоматические системы доения (AMS), также называемые системами добровольного доения (VMS), были разработаны в конце 20 века. Они были коммерчески доступны с начала 1990-х годов. Ядром таких систем, позволяющих полностью автоматизировать процесс доения, является сельскохозяйственный робот . Поэтому автоматизированное доение также называется роботизированным доением . Общие системы полагаются на использование компьютеров и специального программного обеспечения для управления стадом . Также он используется для наблюдения за состоянием здоровья коров.

Автоматическое доение

Корова и доильный аппарат - частичная автоматизация по сравнению с ручным доением
Роторный доильный зал - более высокая эффективность по сравнению со стационарным доильными, но все еще требует ручного труда с доильными машинами и т.д.

Основы - процесс доения и графики доения

Процесс доения - это набор задач, специально посвященных получению молока от животного (а не более широкой области молочного животноводства ). Этот процесс можно разбить на несколько подзадач: сбор животных перед доением, направление животных в доильный зал, осмотр и очистка сосков , прикрепление доильного оборудования к соскам и часто массаж задней части вымени для удаления задерживаемого молока. , добыча молока, удаление доильного оборудования, вывод животных из зала.

Поддержание надоев в период лактации (приблизительно 300 дней) требует постоянных интервалов между доениями, обычно два раза в день и с максимальным интервалом между доениями. Фактически, все действия должны быть запланированы вокруг процесса доения на молочной ферме . Такой режим доения налагает ограничения на управление временем и личную жизнь отдельного фермера , поскольку фермер обязан доить рано утром и вечером в течение семи дней в неделю, независимо от личного здоровья, семейных обязанностей или социального графика. Это ограничение по времени усугубляется для одиноких фермеров и фермерских семей, если дополнительная рабочая сила не может быть легко или экономически выгодна, и является фактором упадка мелкомасштабного молочного животноводства. Такие методы, как доение один раз в день и добровольное доение (см. Ниже), были исследованы, чтобы уменьшить эти временные ограничения.

Прогресс автоматизации в 20 веке

Чтобы облегчить труд, связанный с доением, большая часть процесса доения была автоматизирована в течение 20-го века: многие фермеры используют полуавтоматическое или автоматическое управление движением коров (ворота с электроприводом и т. Д.), Доильный аппарат (базовая форма была разработана в конец 19 века) полностью автоматизирован для отжима молока, и для снятия доильного оборудования после доения доступно автоматическое извлечение доильного аппарата. Доступны автоматические системы опрыскивания сосков, однако их эффективность очистки вызывает споры.

Последними задачами ручного труда, оставшимися в процессе доения, были очистка и проверка сосков и прикрепление доильного оборудования (доильных стаканов) к соскам. Автоматическая очистка и установка доильных стаканов - сложная задача, требующая точного определения положения сосков и ловкого механического манипулятора. Эти задачи были успешно автоматизированы в системе добровольного доения (VMS) или автоматической системе доения (AMS).

Автоматические системы доения (AMS)

Старая установка Lely Astronaut AMS в работе (доение)

С 1970-х годов было потрачено много исследовательских усилий на изучение методов, позволяющих уменьшить ограничения в управлении временем в традиционном молочном животноводстве, что привело к разработке автоматизированной системы добровольного доения. В научно-исследовательском институте Силсо есть видео об исторической разработке доильного робота.

Добровольное доение позволяет корове самостоятельно выбирать время и интервал доения вместо того, чтобы доить ее как часть группы в установленное время доения. AMS требует полной автоматизации процесса доения, поскольку корова может выбрать доение в любое время в течение 24 часов.

Доильный аппарат включает в себя доильный аппарат , датчик положения сосков (обычно лазер ), роботизированную руку для автоматического наложения и извлечения доильных стаканов и систему ворот для управления движением коров. Коровы могут постоянно содержаться в коровнике и проводить большую часть своего времени, отдыхая или кормясь в свободном стойле. Если коровы также должны пастись на пастбище , некоторые производители AMS рекомендуют использовать селекционные ворота, позволяющие выводить только тех коров, которых доили на внешние пастбища .

Когда корова решает войти в доильный аппарат (из-за очень вкусного корма, который она находит в доильной камере), датчик идентификатора коровы считывает идентификационную метку ( транспондер ) на корове и передает идентификатор коровы в систему управления. Если корову доили слишком недавно, система автоматических ворот выводит корову из помещения. Если корову можно доить, производится автоматическая очистка сосков, установка доильных стаканов, доение и опрыскивание сосков. В качестве стимула для посещения доильного отделения корове необходимо давать концентрированные корма в доильном отделении.

Типовая схема стойла VMS (схема принудительного движения коров )

Хлев может быть устроен так, что доступ к основной зоне кормления может быть получен только через доильный аппарат. Эта схема называется управляемым движением коров . В качестве альтернативы коровник может быть устроен так, чтобы корова всегда имела доступ к корму, воде и удобному месту для лежания, и ее мотивирует посещение доильной системы только благодаря имеющемуся там приятному на вкус корму. Это называется свободным перемещением коров .

Инновационным ядром системы AMS является робот-манипулятор в доильной установке. Этот роботизированный манипулятор автоматизирует задачи по очистке сосков и доильной насадки, а также устраняет последние элементы ручного труда из процесса доения. Тщательная конструкция манипулятора робота и связанных с ним датчиков и элементов управления обеспечивает надежную неконтролируемую работу, так что от фермера требуется только посещать коров для проверки состояния и когда корова не приходила на доение.

Типичная производительность AMS составляет 50–70 коров на доильный аппарат. AMS обычно обеспечивает частоту доения от 2 до 3 раз в день, поэтому одна доильная установка, обслуживающая 60 коров и доящая каждую корову 3 раза в день, имеет производительность 7,5 коров в час. Такая малая производительность удобна для недорогой конструкции манипулятора робота и связанной с ним системы управления, поскольку для каждой коровы доступно окно в несколько минут и высокоскоростная операция не требуется.

Установки AMS были доступны на рынке с начала 1990-х годов и оказались относительно успешными в применении метода добровольного доения. Большая часть исследований и разработок проводилась в Нидерландах . Большинство ферм с AMS находится в Нидерландах и Дании .

Новая вариация на тему роботизированного доения включает в себя аналогичную систему роботизированной руки, но в сочетании с поворотной платформой, что увеличивает количество коров, которых можно обрабатывать на одну руку робота. В Канаде используется мобильный вариант роботизированного доения, адаптированный к конфигурации стойл (стойла). В этой конфигурации AMS перемещается по центральному острову коровника, приближаясь к коровам сзади, чтобы подоить их в стойлах.

Преимущества

Блок AMS в действии (чистка сосков)
  • Устранение труда - фермер освобождается от процесса доения и связанного с ним жесткого графика, и его труд посвящен присмотру за животными, кормлению и т. Д.
  • Стабильность доения - процесс доения одинаков для каждой коровы и при каждом посещении, и на него не влияют разные люди, доящие коров. Четыре отдельных доильных стакана снимаются по отдельности, что означает, что пустая четверть не остается прикрепленной, пока остальные три заканчивают, что снижает опасность травм. Новейшие модели автоматических доильных аппаратов могут изменять частоту пульсации и уровень вакуума в зависимости от потока молока из каждой четверти.
  • Увеличение частоты доения - частота доения может увеличиваться до трех раз в день, но обычно достигается 2,5 раза в день. Это может снизить нагрузку на вымя и повысить комфорт коровы, так как в среднем сохраняется меньше молока. Более частое доение увеличивает удой на одну корову, однако большая часть этого увеличения приходится на воду, а не на твердые вещества.
  • Воспринимаемая среда с более низким уровнем стресса. Существует мнение, что выборочный график доения снижает стресс у коров.
  • Управление стадом - использование компьютерного управления расширяет возможности сбора данных. Такие данные позволяют фермеру улучшить управление путем анализа тенденций в стаде, например, реакции производства молока на изменения в кормах. Также могут быть изучены истории отдельных коров и установлены предупреждения, чтобы предупредить фермера о необычных изменениях, указывающих на болезнь или травму. Сбор информации обеспечивает дополнительную ценность для AMS, однако правильная интерпретация и использование такой информации во многом зависит от навыков пользователя или точности компьютерных алгоритмов для создания отчетов о внимании.

Соображения и недостатки

  • Более высокая начальная стоимость - системы AMS стоили приблизительно 120 000 евро (190 524 долларов США) за доильный аппарат по состоянию на 2003 г. (при условии, что в коровнике уже есть свободные помещения). Затраты на оборудование снизились со 175 000 долларов США на первую стойло до 158 000 долларов США. Затраты на оборудование снизились с 10 000 долларов на стойло для доильного зала двойной шестерки до 9000 долларов на стойло для доильного зала двойной 10 при стоимости 1200 долларов на стойло для доения по трубопроводу. Первоначальная стоимость доильного зала была увеличена на 5000 долларов за стойло, чтобы представить доильный зал с высокой стоимостью. Экономически выгодно инвестировать в AMS вместо обычного доильного зала, зависит от затрат на строительство, инвестиций в доильную систему и затрат на рабочую силу. Помимо затрат на рабочую силу, следует также учитывать наличие рабочей силы. В общем, AMS экономически выгодна для небольших ферм, а большие молочные предприятия обычно могут работать дешевле с доильным залом.
  • Повышенные затраты на электроэнергию - для работы с роботами, но это может быть более чем компенсировано снижением трудозатрат.
Сенсорный дисплей доильного робота
  • Повышенная сложность - в то время как сложность оборудования является необходимой частью технического прогресса, повышенная сложность доильного агрегата AMS по сравнению с обычными системами увеличивает зависимость от сервисных услуг производителя и, возможно, увеличивает эксплуатационные расходы. Фермер подвергается риску в случае полного отказа системы, полагаясь на быстрый ответ от поставщика услуг. На практике системы AMS доказали свою надежность, и производители предоставляют хорошие сервисные сети. Поскольку все дойные коровы должны посещать AMS добровольно, система требует высокого качества управления. Система также занимает центральное место в повседневной работе компьютера.
  • Трудно применять в пастбищных системах - поскольку постоянное животное является фронтоном для оптимального использования агрегата AMS, AMS лучше всего работает в системах с нулевым выпасом, в которых корова содержится в помещении на протяжении большей части периода лактации. Отсутствие выпаса подходит для районов (например, в Нидерландах), где земля имеет особую ценность, поскольку максимум земли может быть отведен для производства кормов, которые затем собираются фермером и передаются животным в сарае. В системах пастбищ коровы пасутся на полях и должны идти до доильного зала. Было обнаружено, что может быть сложно заставить коров поддерживать высокую частоту доения, если расстояние между пастбищем и доильной установкой слишком велико. Тем не менее, поддержание производства на пастбищах оказалось возможным, в частности, в рамках проекта AUTOGRASSMILK. В настоящее время существуют исследовательские проекты на предприятии Dexcel в Новой Зеландии , на сайте FutureDairy Сиднейского университета, на биологической станции Kellogg при Университете штата Мичиган и в исследовательском центре животноводства Lövsta в исследовательском центре животноводства Lövsta при Шведском университете сельскохозяйственных наук , где крупный рогатый скот пасется на пастбищах. и доится AMS.
  • Более низкое качество молока - при автоматическом доении увеличивается количество анаэробных спор, точка замерзания, частота сбоев в качестве молока почти удваивается, что полностью отражает качество молока, вызванное автоматическим доением. Хотя автоматический доильный аппарат очищает соски коровы и проверяет предварительно выжатое молоко, все же существует такой феномен, что инфицированное молоко не передается, и само устройство также не очищается, и молоко не обрабатывается должным образом. Эта ситуация также была подтверждена в 2002 году при обследовании почти 98 ферм в Дании с автоматическими системами доения. Автоматическое доение также влияет на общее количество бактерий в молоке (BMTBC) и количество соматических клеток (BMSCC). Эти два показателя были изучены при внедрении автоматической системы доения коров, которые ранее доились традиционным способом. Было обнаружено, что BMSCC незначительно увеличивается между установками до и после AMS, но BMTBC значительно увеличивается в первые три месяца, но затем возвращается к нормальным уровням. Было обнаружено, что BMSCC значительно улучшилась на третий год по сравнению с уровнем до внедрения.
  • Возможное усиление стресса для некоторых коров. Коровы - социальные животные, и было обнаружено, что из-за преобладания одних коров другие будут вынуждены доить только ночью. Такое поведение несовместимо с представлением о том, что AMS снижает стресс, позволяя «свободно выбирать» время доения.
  • Уменьшение контакта между фермером и стадом. Эффективное животноводство требует, чтобы фермер был полностью осведомлен о состоянии стада. При обычном доении за коровами наблюдают до того, как прикрепить доильное оборудование, и можно привлечь внимание к больным или травмированным коровам. Автоматическое доение сокращает время, в течение которого фермер находится в таком тесном контакте с животным, с возможностью того, что болезнь может оставаться незамеченной в течение более длительного периода времени, и при этом страдают как качество молока, так и благополучие коров. На практике датчики качества молока в доильном аппарате пытаются обнаружить изменения в молоке из-за инфекции, и фермеры часто проверяют стадо (фермерам по-прежнему необходимо обеспечивать коров подстилкой, оказывать услуги по охране репродуктивного здоровья, кормить их и иногда ремонтировать части коров. сарай). Однако это беспокойство означает, что фермеры по-прежнему привязаны к семидневному графику. Современные автоматические системы доения пытаются решить эту проблему, собирая данные, которые не были бы доступны во многих традиционных системах, включая температуру молока, проводимость молока, цвет молока, включая инфракрасное сканирование, изменение скорости доения, изменение времени доения или разлив молока на четверть, количество коровьего молока. вес, активность (движения) коровы, время, проведенное за пережевыванием пищи и т. д.
  • Зависимость от компании, занимающейся робототехникой - обслуживание становится более критичным по времени и может подвергнуть фермера большему риску. Например, одна ферма в Эстонии сообщила об убытках в размере более 1 миллиона евро, когда роботы BouMatic Robotics работали ниже обещанных стандартов, а компания не обеспечивала техническое обслуживание.

Производители

Блок VMS ДеЛаваль , 2007 г.
  • Lely (Нидерланды), Lely Astronaut AMS
  • ДеЛаваль (Швеция), ДеЛаваль VMS
  • Фулвуд (Великобритания), Merlin AMS
  • GEA Farm Technologies (Германия, ранее WestfaliaSurge), MIone AMS
  • Милкомакс (Канада), Tie-Stall AMS
  • SAC (Дания), купившая голландского производителя Galaxy Robot AMS в 2005 году, продавала под брендами SAC RDS Futureline MARK II , Insentec Galaxy Starline , BouMatic's ProFlex.
  • BoumaticRobotics (Нидерланды), MR-S1 , MR-D1
  • Компания Prompt Softech (Ахмедабад, Индия), производитель автоматической системы сбора молока.
  • ADF Milking (Великобритания), производитель автоматической системы погружения и промывки.
  • ЗАО Mototecha Литва, производитель мобильных доильных залов.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ "Роботизированное доение дойных коров" . Министерство сельского хозяйства, продовольствия и сельских районов Онтарио . 2012-05-16 . Проверено 7 ноября 2012 .
  2. ^ "Профиль устройства: Система добровольного доения ДеЛаваль" . LinuxDevices.com. 2005-10-21. Архивировано из оригинала на 2009-02-14.
  3. ^ "Роботизированный роторный информационный бюллетень" (PDF) . FutureDairy. Ноябрь 2010. Архивировано из оригинального (PDF) 22 марта 2012 года.
  4. ^ Ротц, Калифорния; Coiner, CU; Содер, KJ (2003). «Автоматические системы доения, размер фермы и производство молока» . Журнал молочной науки . 86 (12): 4167–4177. DOI : 10.3168 / jds.S0022-0302 (03) 74032-6 . PMID  14740859 .
  5. ^ «Результаты и материалы» . autograssmilk.dk . Проверено 26 марта 2017 .
  6. ^ Расмуссен, доктор медицины; Bjerring, M .; Justesen, P .; Джепсен, Л. (2002-11-01). «Качество молока на датских фермах с автоматическими доильными системами» . Журнал молочной науки . 85 (11): 2869–2878. DOI : 10.3168 / jds.S0022-0302 (02) 74374-9 . ISSN  0022-0302 . PMID  12487454 .
  7. ^ Кастро, Ангел (2018). «Долгосрочная изменчивость общего количества соматических клеток и бактерий в молоке, связанная с переходом молочных ферм от традиционных систем доения к автоматическим» . Итальянский журнал зоотехники . Журнал зоотехники. 17 : 218–225. DOI : 10.1080 / 1828051X.2017.1332498 .
  8. ^ Урмо Андрессоо: «Милжон васту таеваст: streikivate lüpsirobotite lugu» . Äripäev , 29.11.2017 (на эстонском языке)

использованная литература

  • Проект ЕС; Автоматическое доение
  • Hogeveen, H., W., et al., (2001), «Интервал доения, производство молока и расход молока в автоматической системе доения», Наука о животноводстве, Vol. 72. С. 157–167.
  • Хопстер, Х. и др. (2002), «Реакции на стресс во время доения; сравнение обычного и автоматического доения у первородящих молочных коров», Journal of Dairy Science Vol. 85, с. 3206–3216
  • Миллар К.М. (2000), «Уважение автономии животных в биоэтическом анализе: случай автоматических доильных систем (AMS)», Журнал сельскохозяйственной и экологической этики , Springer, Нидерланды, Vol. 12, № 1, с. 41–50
  • Россинг В. и Хогеверф PH (1997), «Современное состояние автоматических систем доения», Компьютеры и электроника в сельском хозяйстве , Vol. 17. С. 1–17.
  • Schukken, YH, Hogeveen H., and Smink, BJ, (1999), «Роботизированное доение и качество молока, опыт Нидерландов», Протоколы регионального собрания Национального совета по маститу, 1999 , стр. 64–69 [1]

внешние ссылки