Инновационное развитие техники для молочного скотоводства

УДК 631.223.2.01

ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ ДЛЯ МОЛОЧНОГО СКОТОВОДСТВА

Н.П. Мишуров

Приведены тенденции инновационного развития в менеджменте молочного скотоводства, техники для приготовления и раздачи кормов и доильного оборудования.

Ключевые слова: инновация, менеджмент, программа, управление, доильное оборудование, смеситель-кормораздатчик.

Одним из путей повышения эффективности производства продукции животноводства является улучшение производственных показателей: увеличение производительности, снижение затрат ресурсов и труда, увеличение продуктив -ности животных и др. Поэтому основное внимание разработчики ранее уделяли совершенствованию конструкции отдельных технических средств с целью повышения их функциональных и технико-технологических возможностей.

Однако в силу большого объема поступающей в процессе работы на ферме информации работник не в состоянии вовремя воспринять, правильно оценить и своевременно отреагировать на изменение значений поступающих показателей работы оборудования. Вследствие этого возникают отклонения от оптимальных параметров и режимов функционирования всех систем на ферме. В результате происходит увеличение затрат ресурсов на производство продукции, снижение производительности труда и продуктивности животных, ухудшение состояния здоровья и сокращение их продуктивной жизни [1].

Поэтому, в настоящее время, для повышения эффективности управления производством активно разрабатываются системные решения, которые позволяют создать надежные коммуникационные связи между всеми элементами фермы и обеспечить их согласованную и эффективную работу.

Совершенствуются также способы, технические средства и программные продукты для сбора, обработки и анализа необходимых для управления технологическими операциями, процессами и производством в целом данных, а также их автоматизированного и стандартизированного приема и передачи. Современные средства коммуникации обеспечивают поступление этих данных в распоряжение пользователя независимо от времени и места.

В целом современные системы менеджмента в животноводстве обеспечивают: удобство в работе пользователя; обеспечение функции одноразового ввода информации; информативное визуальное отображение на дисплее полученных данных; достаточное количество автоматически регистрируемых данных; наличие функций накопления, анализа и хранения полученных данных; функ-

ции контроля за работой машин и оборудования на ферме; возможность получения и передачи данных с помощью современных средств связи (Интернет, КПК, смартфон) и др.

Оптимизация общего процесса производства на молочно-товарных фермах сегодня является как никогда важным процессом. Поэтому компания «GEA Farm Technologies» разработала новое программное обеспечение GEA DairyPro-View (рис. 1), отмеченное серебряной медалью выставки «EuroTier-2012» и позволяющее визуально отразить все зоны предприятия и рабочие процессы, происходящие в них: в коровнике, переходных галереях и прогонах, в доильно -молочном блоке. Такая уникальная возможность обзора, основывающаяся на данных, получаемых в режиме реального времени, позволяет принимать более точные и эффективные решения, а также лучше осуществлять управление группами в стаде.

Рис. 1. Программа отражения процессов на молочной ферме

Программа GEA DairyProView работает в сочетании с инновационной системой GEA CowView, которая позволяет определять местоположение животного и анализировать его поведение в режиме реального времени.

CowViewLabel с помощью стационарных датчиков в коровнике отправляет информацию о месте нахождения животного и его активности по выбору на ноутбук, смартфон или ПК. Таким образом, впервые появилась возможность проводить непрерывный анализ позиции и поведения каждой отдельной коровы в любой момент времени и без потерь исходной информации. Информация о времени нахождения коровы в боксе, в проходах, у кормового стола, преодоленном ею расстоянии в течение дня позволяет с высокой долей вероятности судить о состоянии ее здоровья и помогает точно определить состояние охоты каждого отдельного животного.

Компания «DeLaval» с учетом последних достижений усовершенствовала свою систему управления фермой DeLaval DelPro Farm Manager [2]. Сейчас эта система позволяет: проводить комплексный учет результатов работы операторов машинного доения; составлять ежедневные задания специалистам и вовремя напоминать о сроках выполнения основных технологических операций; предоставлять точную и достоверную информацию об удоях для расчета про-

граммы кормления в соответствии с продуктивностью животных; вести учет и предоставлять отчеты о здоровье каждого животного и всего стада.

Модернизированная система обладает интуитивным интерфейсом и включает новые модули, позволяющие своевременно отслеживать и принимать правильные решения по всем технологическим операциям на фермах. Еще одно новшество в системе заключается в возможности защищенного удаленного доступа к системе с помощью DeLaval Remote Farm Connection. Благодаря этому доступу консультанты и технические специалисты смогут следить за происходящим на ферме в режиме реального времени в любое время суток. Для работы с DelPro Farm Manager потребуется ПК или портативный компьютер с сенсорным экраном. Для работы с доильным роботом VMS необходимо скачать приложение с программой и установить ее на смартфон.

Кроме того, в программу был добавлен инструмент анализа DeLaval Herd Navigator, с помощью которого фермеры смогут получать развернутые отчеты, например, по визитам ветеринаров и плановым вакцинациям.

Разрабатываются коммуникационные связи не только внутри фермы меж -ду ее элементами, но и между предприятиями. Так, разработанный компанией «CLAAS Agrosystems KGaA mbH&Co.KG» (Германия) интерфейс Немецкого союза по контролю производительности и качества (DLQ-Datenportal) реализует универсальную и стандартизированную информационную коммуникацию между сельскохозяйственным предприятием и его внешними партнерами (например, системой регистрации происхождения животных HIT, союзом взаимопомощи LKV, племенными объединениями ZWS). Данные о продуктивности, информация о статусе и особенности отдельных животных в скотоводстве автоматически передаются между предприятиями и системами. Обмен данными происходит на базе стандарта «ISOagriNET». Коммуникация осуществляется автоматически в обоих направлениях. После успешной передачи данных могут быть сделаны выводы для дальнейших действий руководителя предприятия. Это позволяет значительно улучшить организацию рабочих процессов на уровне предприятия. Разработка была награждена серебряной медалью выставки «EuroTier-2012».

Совершенствуются системы контроля и отдельных процессов, которые потом могут быть интегрированы в общую систему управления на ферме. Так, компания «DeLaval» (Швеция) представила на выставке свою инновационную разработку — универсальный контроллер для управления работой установленного в животноводческом помещении электрооборудования DeLaval Barn System Controller (BSC) (рис. 2), удостоенный серебряной медали выставки [3].

Контроллер BSC представляет собой интерактивное системное решение для полномасштабного контроля, взаимодействия, управления и регулирования находящихся в животноводческом помещении устройств с электрическим приводом (например, приводами ветрозащитных сеток, вентиляторов, увлажнителей воздуха, систем удаления навоза, а также освещением).

Рис. 2. Контроллер «Barn System Controller»

С помощью всего одного BSC, доступного также и через Интернет, можно вручную или автоматически управлять работой всех электроприводов на ферме не только по введенной заранее программе, но и с учетом поступающих в режиме реального времени от различных сенсоров сигналов (например, изменение параметров микроклимата в помещении, интенсивности освещения, нагрузки на двигатель и др.). Кроме того, для оптимизации процессов энергоснабжения на ферме работа отдельных систем может взаимно согласовываться друг с другом (например, при сильной вентиляции помещения может автоматически отключаться увлажнитель-охладитель воздуха). За счет применение на ферме контроллера «Barn System Controller» можно снизить инвестиционные затраты, сократить расход энергии, ресурсов и облегчить труд, а также оптимизировать условия содержания для животных.

Контроль активности животных и их масса являются одним из важнейших индикаторов состояния здоровья животных. В связи с этим представляет интерес система мониторинга состояния здоровья жвачных животных «Rumi-Watch» фирмы «ITIN + HOCH» (Швейцария) (рис. 3), удостоенной золотой медали выставки «EuroTier-2012».

Система «RumiWatch» быстро и наглядно демонстрирует изменения в поведении животных при пережевывании жвачки, поедании кормов, потреблении воды, передвижении и отдыхе. Передача информации на компьютер проис -ходит беспроводным способом. Дополнительная карта памяти расширяет возможности системы и увеличивает срок использования устройства без архивирования полученных данных (до четырех месяцев). Благодаря низкой энергоемкости срок эксплуатации с одним набором батарей составляет до 2 -х лет.

Система состоит из закрепленных на каждом животном двух датчиков (на хомуте и ноге коровы) и специальной компьютерной программы. «RumiWatch» обеспечивает постоянное и эффективное наблюдение за важными параметрами состояния здоровья каждого животного в отдельности. Так, достоверно установленное снижение количества жевательных движений за определенный период времени свидетельствует о нарушениях в работе органов пищеварения коровы или ошибках в подборе рациона кормления. Система «RumiWatch» позволя -ет животноводам, консультантам, ветеринарам и ученым делать быстрые и ком -петентные выводы о состоянии здоровья животного и может использоваться в качестве вспомогательного инструмента при принятии решений.

Для контроля за состоянием здоровья животных, помимо всего прочего, необходимо иметь сведения о динамике массы каждого животного (уменьшение массы служит одним из симптомов заболевания животного). Для решения этой проблемы в настоящее время разрабатываются автоматические устройст -ва, которые сейчас являются неотъемлемой составляющей частью современных систем управления молочным стадом. Так, фирма «Hôlscher+Leuschner» (Германия) разработала прибор «optiCOW» для измерения и взвешивания коров, удостоенный золотой медали выставки «EuroTier-2012», который представляет собой полностью автоматический модуль для трехмерного измерения коров. Коровы с помощью устройства коротковолнового инфракрасного излучения (RFID) индивидуально опознаются в специальном проходном загоне для животных, снимаются на трехмерную камеру и автоматически взвешиваются. Мате-матико-статистическая аналитическая программа создает трехмерную модель задней части животного и по полученным данным рассчитывает индекс физического состояния коровы BCS (Body Condition Score). Эта обрабатывающая изображения программа позволяет представлять объективную информацию о динамике массы каждой коровы в течение всего периода лактации. Благодаря устройству «optiCOW» фермер без дополнительных трудовых затрат получает точную информацию о физическом и физиологическом состоянии каждой коровы и может целенаправленно управлять продуктивностью коров внося коррективы в рацион кормления и условия содержания.

Одной из основных тенденций развития техники для кормления крупного рогатого скота в настоящее время является разработка и производство разнообразных по конструктивному исполнению и функциональным возможностям машин для приготовления и раздачи кормов. Это предоставляет сельхозтоваро-

производителям широкие возможности по комплектованию оптимального парка техники для эффективного кормления животных с учетом всех особенностей каждого конкретного предприятия: размера фермы, уровня развития инфраструктуры и технического оснащения, технологии кормления, используемых кормовых рационов и др.

При этом инновационная деятельность в основном ведется по пути создания кормосмесителей с учетом различного уровня развития инфраструктуры и размера предприятий, обеспечения высокого качества приготовления кормо-смеси и совершенствования автоматизированных систем кормления животных.

В последнее время наблюдается увеличение спроса потребителей на самоходные кормосмесители, с целью расширения области применения которых фирмы-изготовители ведут активную работу по повышению их маневренности, которая достигается за счет «трехточечной» конструкции шасси машины. Одним из приоритетных направлений развития смесителей-кормораздатчиков с учетом различного уровня развития инфраструктуры предприятий является их конструктивное исполнение по модульному принципу. Эта концепция реализуется в смесителях-кормораздатчиках, конструкцию которых можно адаптировать к различной конфигурации животноводческих помещений за счет установки на бункере машины разгрузочных люков различного количества и исполнения. Одним из этапов на пути реализации инновационного направления развития техники для приготовления и раздачи кормосмесей явилось создание стационарных кормосмесителей, что позволяет использовать их в качестве малогабаритных кормоцехов на животноводческих объектах различного размера.

По-прежнему доминирующее положение на европейском рынке занимают смесители-кормораздатчики с вертикальной системой измельчения-смешивания. Это обусловлено главным образом тем, что они обеспечивают высокое качество приготовления кормосмеси с сохранением структуры корма. Кроме того, смесители-кормораздатчики с вертикальной системой измельчения-смешивания выполняют эффективную разделку тюков и рулонов, удобны для загрузки с любой стороны, имеют простую конструкцию, удобны в эксплуатации и обслуживании.

Для управления процессом кормления производители разрабатывают программное обеспечение, которое позволяет: выполнять контроль за работой операторов; отслеживать результаты кормления животных по группам, осуществлять обмен данными с внешними консультантами по кормлению в режиме on-line, готовить отчеты по использованию кормовых компонентов и др.

В настоящее время для решения вопроса приготовления и раздачи сбалан -сированных по питательности кормосмесей на фермах, где для кормления животных применение смесителей-кормораздатчиков не представляется возможным или не эффективно, разработаны и выпускаются автоматизированные системы кормления животных. При этом на практике применяются в основном две технологические схемы кормления животных.

В соответствии с одной из них приготовление и раздача кормосмеси осуществляется разными техническими средствами. В другом случае, приготовление кормосмеси (дозирование и смешивание предварительно измельченных кормов) и ее раздача выполняется подвесным кормораздатчиком бункерного типа с расширенными функциональными возможностями (благодаря наличию систем электронного взвешивания и смешивания). Технические возможности выпускаемых в настоящее время кормораздатчиков позволяют реализовать на практике как индивидуальное, так и групповое кормление, в зависимости от системы содержания животных.

В последнее время получают развитие автоматизированные системы кормления животных, перемещение которых осуществляется не по подвесным направляющим, а в автономном режиме с использованием современных систем управления движением мобильных объектов. Причем при создании конструкции таких роботов за основу были взяты не подвесные роботы -кормораздатчики, а мобильные смесители-кормораздатчики. Такие инновационные разработки уже были продемонстрированы на крупнейших международных выставках.

Несмотря на то, что практически все производители доильного оборудования выпускают установки для доения коров в переносные ведра и молоко-провод, и они все еще находят спрос у малых ферм, надежд на широкое использование в долгосрочной перспективе у этого типа оборудования за рубежом нет.

В последние годы для обслуживания молочного стада с большим поголовьем (500-600 голов и более) наряду с доильными залами типа «Eлочка» и «Карусель» все чаще используют доильные залы типа «Параллель» (Side-by-Side), достоинствами которых являются:

минимальный фронт доения (до 70 см на один доильный бокс); высокая интенсивность работы оператора доения;

сравнимая с «Ёлочкой» стоимость оборудования из расчета на единицу производительности (короводоек/ч);

широкий размерный ряд - возможность обслуживания различного по размеру поголовья;

более прочная рамная конструкция доильных боксов, рассчитанная на самую интенсивную эксплуатацию.

С целью снижения инвестиционных затрат и увеличения нагрузки на каждый доильный аппарат в настоящее время все большее применение находит схема построения доильного зала, в соответствии с которой один доильный аппарат, размещенный на поворотной стойке типа Swing over посередине установки, обслуживающей обе стороны зала.

Для обслуживания большого поголовья молочного скота рекомендуют использовать доильные установки типа «Карусель», которые облегчают работу с группами животных, упрощают работу оператора машинного доения, снижают затраты на сервисное обслуживание. Наиболее высокая эффективность дое-

ния на «Карусели» может быть достигнута при выравненности стада по строению вымени и скорости молокоотдачи.

Сейчас доильные залы с внутренним размещением доильного оборудования монтируются с количеством доильных мест до 42, что влечет за собой чрезмерную потребность в площадях. Доильные залы с внешним расположением доильного оборудования в настоящее время монтируют на количество доильных мест до 80.

Часто в зоне перегона (принудительного движения животных) для управления процессом доения коров устанавливаются селекционные ворота, которые позволяют без каких-либо проблем сортировать животных и при необходимости отделять животных от их группы.

Одним из приоритетных направлений совершенствования доильных залов является создание комфортных условий на рабочем месте для обслуживающего персонала. Так, в последнее время все чаще используются свободноне-сущие конструкции стойлового оборудования, которые обеспечивают оператору лучший обзор рабочего места.

Многие производители оборудуют свои доильные залы регулируемым по высоте полом, который позволяет операторам с различным ростом принимать оптимальную позицию своего тела при доении. Для удобства выполнения операций по подготовки вымени животных к доению фирмы снабжают свои доильные залы регулируемыми по высоте сервисными корзинами, в которых находятся все необходимые для выполнения работ материалы. Консоли с тележками размещены по центральной оси зала и могут перемещаться к любому доильному месту установки.

Для снижения затрат труда операторов некоторые доильные залы типа «Карусель» снабжаются роботизированными устройствами для обработки вымени коров, преимуществами которого являются: одно устройство обслуживает всех находящихся на платформе доильной установки коров; обеспечивается рациональное расходование средств при обработке; имеется автоматическая программа промывки; возможность интегрирования в уже работающие доильные залы.

В настоящее время практически все доильные аппараты приводятся в готовность при их снятии с держателей либо посредством манипуляторов (микровыключателей), размещенных на кромке доильной ямы.

Готовность коров к дойке обеспечивается за счет полноценной стимуляции вымени животных. Доильное оборудование практически всех фирм -поставщиков позволяет выполнять стимуляцию сосков вымени коров в автоматическом режиме, с управлением по молокоотдаче и времени.

До сих пор оптимальными считались значения рабочего вакуумметриче-ского давления, которые находились в пределах 37-42 кПа. В то же время на рынке в последнее время активно предлагаются доильное оборудование с рабочим вакуумметрическим давлением около 30 кПа.

На рынке уже появились системы доения, у которых отсутствует коллектор, что обеспечивает значительное снижение массы подвесной части доильного аппарата, уменьшая тем самым нагрузку на вымя животного. Раздельный отвод молока от каждой четверти вымени позволяет при этом исключить перенос патогенной микрофлоры с одной доли вымени на другую.

Установлено, что для своевременного отвода выдоенного молока и снижения риска инфекционных заболеваний сосков вымени коллекторы современных доильных аппаратов, с учетом роста молочной продуктивности коров, дол -жны иметь соответствующее конструктивное исполнение и вместимость 250350 мл. Сократить продолжительность «холостого» доения до разумных пределов возможно с использованием автосъемников доильных стаканов, работа которых контролируется микропроцессором в зависимости от уровня молокоот-дачи. В настоящее время рассматривается возможность увеличения пороговой величины съема доильных аппаратов до 250-300 мл/мин, а некоторых случаях и до 400 мл/мин.

Практически все ведущие производители доильного оборудования в настоящее время выпускают пульсаторы с широким спектром частоты пульсации и соотношения тактов. Так, изготовители рекомендуют использовать частоту пульсации от 52 до 62 двойных тактов в минуту, а соотношение тактов сосания и сжатия от 60:40 до 65:35. Наряду с неизменной пульсацией, в последнее время активно используется регулируемая в зависимости от молокоотдачи.

Одним из примеров инновационного развития сосковой резины является разработка и использование в доильных стаканах трёхгранной резины, преи-мущество которой заключается в более мягком обхвате соска вымени коровы. Кроме того, треугольная форма профиля позволяет эффективно регулировать сжатие сосковой резины, в результате чего соски более равномерно массируются.

В начальной стадии находятся разработка и предложения для использования в доильных залах автоматической руки-манипулятора для надевания доильных стаканов на соски вымени, аналогично применяемым в доильных роботах. В настоящее время потребителям предлагается только одна такая система.

В последние два года на рынке доильного оборудования автоматические системы доения получили бурное продвижение [4]. Основную долю доильных роботов (с двумя боксами) закупили животноводческие предприятия со средним размером поголовья в 120 коров. Однако эти системы нашли применение не только на малых и средних фермах, но и устанавливаются в настоящее время на больших предприятиях с поголовьем животных более 1000 голов.

Концепция конструктивного исполнения доильных роботов несколько изменилась. На рынке предлагаются автоматизированные установки четырех типов:

доильный робот состоит из одного доильного бокса, обслуживаемого одной рукой-манипулятором;

система включает два параллельно установленных доильных бокса, обслуживаемых размещенной между ними одной рукой-манипулятором (может состоять из одного доильного бокса);

доильный робот выполнен в виде модуля с двумя сблокированными параллельными доильными боксами обслуживаемыми одной рукой-манипулятором;

роботизированная система состоит из нескольких доильных боксов, смонтированных один за другим (тандемного типа) и обслуживаемых одной рукой -манипулятором. В то же время наибольшее распространение получили одно-боксовые доильные роботы.

Практика показала, что в целом работа автоматизированных доильных систем не вызывает нареканий. В то же время существует ряд проблем, которые предстоит решить в ближайшее время, в частности эффективность применения автоматизированных систем доения. Эффективность применения доильных роботов не в последнюю очередь зависит от интенсивности их использования. При этом в настоящее время основным показателем загруженности робота выступает не количество обслуживаемого поголовья, а максимальное количество выдоенного роботом молока (2000 л в сутки). Исходя из этого, оптимальные размеры молочного стада при использовании доильных роботов составляют до 200 коров и свыше 600 коров. Правильность этих предположений сможет доказать в будущем только практика.

Литература:

1. Мишуров Н.П., Соловьева Н.Ф., Цой Ю.А. Роботизированные системы в сельскохозяйственном производстве: науч. обзор. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. 136с.

2. Новинки EuroTier // Новое сельское хозяйство. 2012. №6. С. 83.

3. ВеликолоцкаяЛ.Е. Германия, Ганновер, «Евротир» // Птица и птицепродукты. 2012. №6. С. 8-11.

4. Политова М., Шайкин В. Нашествие роботов // Новое сельское хозяйство. 2013. №1. С. 68 -71.

Мишуров Николай Петрович, кандидат технических наук, заведующий отделом

ФГБНУ «Росинформагротех»

Тел. 8(495)993-44-04

E-mail: mishurov@rosinformagrotech.ru

Given the trends of innovation development in the management of dairy cattle breeding, equipment forpreparation and distribution of food and milking equipment. Keywords: innovation, management, program management, mixer wagon, milking equipment.