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智能化机器人在奶业中的应用

中国食品报 2016-05-17 09:51:19

[导读] 在前不久举办的中国国际乳业合作大会上,“智能化机器人在奶业中的应用”专场吸引了与会者的注意,可以说,这个话题是第一次在中国奶业类型的会议上提出来。随着科技的进步,机器人的应用在很多产业和领域已非常普遍,再加上“中国制造2025”中国强国战略的第一个十年行动纲领的出台,农业、畜牧业乃至奶业的生产方式将被重新定义。未来10年,在全世界牧场机器人或将会逐步进入奶牛业,且使用量将会快速增加。

在前不久举办的中国国际乳业合作大会上,“智能化机器人在奶业中的应用”专场吸引了与会者的注意,可以说,这个话题是第一次在中国奶业类型的会议上提出来。随着科技的进步,机器人的应用在很多产业和领域已非常普遍,再加上“中国制造2025”中国强国战略的第一个十年行动纲领的出台,农业、畜牧业乃至奶业的生产方式将被重新定义。未来10年,在全世界牧场机器人或将会逐步进入奶牛业,且使用量将会快速增加。

哈尔滨工业大学机器人研究所副所长李瑞峰说,机器人的发展处于非常火热的阶段。各个国家目前都在思考全球智能化制造的问题,如美国、日本、欧洲,其中以德国为首提出了工业4.0的概念。中国针对这样的形势也提出了自己的“中国制造2025计划”。

农业机器人作为机器人领域的一个重要分支,应该具有非常大的应用市场。无论是针对植物还是动物,都是非常复杂的,因为作物的种植收获过程不像工业产品那样可以以一个固定的形状进行处理,而动物是活的,因此需要更多地加入一些人工智能技术,如自动化行动识别、位置识别等。

全球挤奶机器人的发展现状与趋势

利拉伐亚太区机器人业务经理洲寇泰尼(JoukoTiainen)介绍,挤奶机器人不是一项非常新的技术,最早出现的时间是1982年,商品化的机器人制造和使用已经有20年左右的时间。挤奶机器人在使用时有很多挑战,如需要在高湿度的环境当中运行,经常接触化学品,而且还有灰尘和沙石,环境非常的恶劣。供电和成本也是很大的挑战。

使用机器人挤奶可节省劳动力和降低管理难度,这里包括几个方面:首先是节省了现有的劳动力,然后是劳动力的质量、监控和管理。有了更加好的控制,我们就可以提供更加有能力的扩张方式。最重要的一点是,机器人可以改善牛群的健康,实现奶牛的长寿。

机器人如何实现对牛群更好的控制?首先是识别,传统挤奶机也可以识别奶牛和进行奶量计量,但是机器人是分乳区进行计量的监测,每个乳区的奶量都有监测,而且是分乳区计量、监测牛奶的颜色,这些监测都是全自动的。我们也可以通过机器人自动发料给奶牛,通过机器人监测奶牛的饲料消耗,同时我们也监测奶牛的活动量,并且提供在线的体细胞检测技术,装配有牛群导航仪的机器人还能够监测牛奶当中的乳酸脱氢酶。

如此多的信息应该如何来管理呢?我们可以通过智能手机或者平板电脑上的APP来管理,这样可以实现移动办公。你可以通过Windows上面的应用程序进行入场管理,然后在牧场里面装一台电脑,这样可以多终端地进行访问,同时VMS也可以内置触摸屏。秉承的就是后端复杂、前端简单,提供一个傻瓜式的操作。

机器人挤奶会给牧场带来哪些变化?以1000头牧场的运作方式为例,研究表明,通过使用机器人挤奶系统,可以从19个员工减少为7个员工。真正本质的目标并不是单纯地为了减少操作工的数量,而是想让在牧场当中工作的人,把精力集中到真正需要关注的牛群的管理和牧场的管理当中。良好的牧场管理可以赢得更好的生意赚更多的钱。

牧场机器人会带来经济性。机器人可以针对不同的奶牛提供不同频次的挤奶,以增加产奶量。因此,如果从传统挤奶转到综合挤奶,效率会有一定程度的提高。

挤奶机器人不仅仅是挤奶机器,而是针对整个牧场、整个牛舍的全套解决方案,但在购买前是需要考虑规划和设计的。

为什么奶牛会去机器人那里挤奶呢?唯一的动力就是饲料。如果我们能够有一个比较连贯的方式来给料,奶牛自然而然地就会动起来。因此,如果饲喂做得比较好的话,这头奶牛能够更好地移动,整个系统的挤奶能力就可以提升,奶牛劳动力的需求就会降低,乳房也会更加健康。

未来会是什么样的愿景呢?期望全球范围内机器人的数量会在未来的五年内翻一番,过去的二十年发生的事会在未来五年实现。未来机器人将会集成更多功能。由于系统的优化设计,预防性维护时间也大大缩短,也就是服务时间大大缩短。

机器人技术在中国牧场的实践与成果

牧场在日常运行当中存在的问题:饲料成本居高不下、奶牛体况难以控制、高峰产奶量上不去;乳房炎发病率居高不下、药浴液大量使用但效果却难以保障;人力成本逐年增加。这些问题如果得不到良好的解决,将会导致恶性循环,直接影响牧场的盈利能力。而解决这些问题唯一的出路,就是采取自动化的方式来处理繁琐且受主观影响很大的工作,保证牧场标准化操作流程的彻底执行,同时降低人力成本和增加牧场管理工作的吸引力。事实上,以上问题只需通过简易的自动化方案就可以一步解决。

奶牛体况评分是用来评价个体奶牛、一群奶牛乃至整个牛群的体况的一种方法,一般采用5分制,主要作用是用来调整饲喂水平,优化饲喂策略、改善奶牛健康、增加奶产量和提高繁殖率。现在大部分的牧场在做体况评分时,是按照一个胎次为周期,做三次体况评分,刚产犊时做一次,高峰产量时做一次,干奶时做一次。但人为地靠体况评分员来做这项工作,工作量非常大,1个体况评分员1小时可以评分30头牛,一天240头牛,5000头的牧场单做一次体况评分,就需要1个月的时间,耗费大量的人力,并且靠人工来做体况评分会有很多人为的因素和主观因素,难以控制精准度。而有些小型牧场甚至不会做体况评分,或者非常不规律。

药浴机器人是专门针对转台系统的自动化解决方案,它安装在转台的外侧,独立于转台运行。药浴机器人可以节省人力、标准化药浴操作流程且始终如一、工作效率高达400头/小时、节省药浴液。具体计算,可以节省3—3.5个全职工人,3.5个人的成本就是25万元。同时药浴机器人可以节省药浴液,每头牛只需要12—13毫升,而人工药浴操作的消耗量是13—25毫升。同时使用机器人就不用担心有员工更替以及管理的问题了,药浴工作质量的提高也可为牧场带来额外收益。

机器人技术并不遥远。有国外公司在中国的第一个挤奶机器人项目在四川,该牧场2009年投产,一直运行得非常良好,特别是牛奶质量控制得特别好。第二个项目属华北一家大型央企,该项目前期安装了2台机器人挤奶系统,设备运行后,大幅削减牧场人力成本约50%,牛奶质量亦得到了很好的控制,并且大大提升了企业的品牌形象。该企业于2016年追加投资,额外采购16台机器人。第三个项目是南方的一家私人牧场,运用16台机器人挤奶系统。由于地理位置靠近长三角,所以人工成本特别高,合格的人员也很难招,好不容易召到的员工又很难留住,该牧场主最终选择挤奶机器人系统。第四个项目是天津的一家科研单位,采用草地放牧式牛群管理系统,这个在国内尚属首例。该牧场采用了牛群导航仪和在线体细胞检测仪,通过机器人系统收集奶牛的很多数据和信息,包括奶牛的乳房炎监测指标,分乳区产奶信息,奶牛核心生理指标的实时监测和饲料的精准饲喂。通过以上大数据及其分析结果,来支撑该单位的科研需求,并最终用来指导生产转化为牧场的实际收益。故机器人系统可以满足不同客户的不同需求,从各个方面来满足牧场的实际需求。

挤奶机器人是如何保证奶牛健康的?首先是奶牛标准化挤奶操作流程的彻底执行。其次,从三个不同维度上监控奶牛健康,并根据检测结果自动生成预警报告,在出现临床症状之前有发病风险的奶牛进行正确处理。乳房炎检测指数MDi是挤奶机器人里面最基本的一个功能,通过监测奶牛的电导率、牛奶颜色,结合挤奶间隔,通过数据模型得出该乳房炎指数。当这个指数大于1.2时会出现黄色预警,提醒牧场人员注意;大于2.5时会出现红色预警,意味着奶牛有乳房炎的风险了;当指数小于1.2时,奶牛图标显示为绿色,即奶牛处于安全的状态。在线体细胞测试仪OCC通过在线监测奶牛牛奶中的体细胞数,直接找出有乳房炎风险的牛只和临床发病牛只。通过牛群导航仪HN,机器人系统可以在线监测奶牛的核心生理指标,其中乳酸脱氢酶LDH可以预先指示有乳房炎患病风险的牛只,一般可以在出现临床症状之前的3—5天发出预警。

因为挤奶机器人系统是一套全新的系统,所以牧场需要全新的管理方式和管理理念,常言道:改变牧场主的理念比改变奶牛的习惯要困难得多,所以从牧场设计到设备安装以及后期的牧场运行,机器人挤奶系统的牧场需要有专业的团队来进行支持。

[整理编辑:中国测控网]
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