CC BY
22
УДК 636/08 (470.326) DOI 10.51794/27132064-2021-2-29
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ «ТОЧНОГО ЖИВОТНОВОДСТВА» В МОЛОЧНОМ СКОТОВОДСТВЕ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Р.К. Милушев, доктор сельскохозяйственных наук Е.И. Кийко, кандидат биологических наук В.И. Доровских, кандидат технических наук В.С. Жариков, младший научный сотрудник ФГБНУ ВНИИТиН E-mail: iuly1931@yandex.ru
Аннотация. Анализ отечественного и зарубежного опыта производства молока показал, что основным резервом повышения эффективности отрасли является более полная реализация биологического потенциала животных. Фундаментальной основой при этом является процесс доения, т. к. без обеспечения его физиологичности другие факторы производства не могут реализоваться. Применение биотехнических систем, основанных на доильных роботах, дает положительный результат, но связано с большими затратами материальных средств. Реализуется такая система через комплекс мероприятий, направленных на более полную реализацию биологического потенциала животных при использовании существующих технологий и машин. Система управления стадом основывается на использовании элементов «точного животноводства» - информации о функциональных особенностях каждого животного, полученной на основе их тестирования. Она снабжена прямой и обратной связью, служащей как для управления процессом доения, так и корректировки функциональных характеристик животного. Из технологии «точное животноводство» в регионе используются только некоторые элементы. Они представлены средствами, позволяющими вести мониторинг качества продукции животноводства, осуществлять контроль производственных процессов, здоровья животных и организовать процесс доения с помощью современных роботизированных систем. Роботизация процесса доения обеспечивается 8 установками. Роботизированная технология доения позволяет получать молоко с высокими качественными показателями. Ключевые слова: технологический процесс, биотехническая система, доение, точное животноводство, система управления, доильный робот.
Введение. В сельском хозяйстве России в настоящее время уделяется большое внимание молочному скотоводству. Оно - одно из ведущих направлений этой отрасли. Полноценное питание человека невозможно без молочных продуктов. Потребность населения в них растет. Производители молока постоянно повышают требования к продуктивности молочного скота, качеству молока, здоровью животных. Основным резервом роста эффективности производства молочной продукции является обеспечение качества технологических процессов [4, 5]. Оно позволит повысить уровень использования биологического потенциала животных. Понятие «качество технологии как совокупность потребительских свойств» носит двойственный характер. С одной стороны, по-
требности товаропроизводителя можно свести к получению возможно большего количества продукции, обладающей заданным качеством при минимальных затратах; с другой стороны, это достигается путем удовлетворения физиологических потребностей животного. Эту специфику необходимо учитывать при оценке эффективности использования средств механизации, разработке и внедрении систем управления качеством технологических процессов в биотехнических системах высшего порядка [7, 19].
В совершенствовании технологических процессов в молочном скотоводстве главным звеном, на наш взгляд, является автоматизация процессов - внедрение прецизионного (точного) животноводства (ТЖ). Прецизионное животноводство (Precision Livestock Far-
ming, PLF) - это применение передовых технологий с целью оптимизации вклада каждого животного в производственный процесс [6, 9, 18]. В современной Российской науке ТЖ рассматривается как разновидность точной машинной технологии, включающей экономное и точное расходование материальных ресурсов, применение последних научных достижений, современных технических средств, оснащенных электроникой [13].
В точном животноводстве эта задача упрощается за счет применения электронных систем идентификации животного. Гарантией эффективности ТЖ является наличие технических средств с электронным управлением и точных технологий. Однако они не гарантируют высокой экономической эффективности, которая определяется в первую очередь как затратами на производство, так и конъюнктурой рынка молока [21].
Сочетание точного управления, учитывающего факторы окружающей среды, климатические условия, подачу корма и воды, с непрерывным отслеживанием состояния животных дает возможность понять происходящие в помещении процессы и обеспечить возможность оперативного реагирования на них в случае необходимости. Все эти элементы работают круглосуточно; следовательно, важные решения можно принимать на основе постоянной оценки, а не кратковременного наблюдения. Анализ изобретений, связанных с «точным» животноводством, свидетельствует о том, что наиболее высокой патентной активностью в этой области техники обладают США, Нидерланды и Швеция. Лидером является США. У этой страны по данному направлению 244 патента. В Европе устойчивое лидерство удерживают Нидерланды (фирма LELY PATENT) и Швеция (фирма DeLaval HOLDING). Их инновационные разработки направлены на роботизацию и автоматизацию процессов кормления, доения, содержания и ухода за животными [22]. Почти во всех странах, кроме Австрии и Новой Зеландии, наблюдается рост количества заявляемой патентной документации. Такое обстоятельство свидетельствует об актуальности и значимости этого направления.
Использование электроники, датчиков, специального программного обеспечения и компьютеров дает возможность точной идентификации отдельных особей. Это позволяет осуществлять индивидуальное обслуживание животных. Сегодня на практике используется автоматическое кормление с индивидуальным дозированием корма, применяются электронные системы контроля движения ж ивотных для определения больных животных или пришедших в охоту. Автоматически регистрируются индивидуальная молочная продуктивность, а также качество молока. Развитие таких систем направлено на универсализацию, которая будет обуславливать совместимость различных систем, сопоставимость собранных данных, охват всей производственной цепочки на региональном уровне [11].
Материалы и методы. Методологической основой для этой работы служили труды ведущих отечественных и зарубежных ученых в области технологии производства молока и применения биотехнических систем в животноводстве [10, 12, 13]. В ходе исследований применялись общие методы научного познания, статистические и математические методы анализа. Использованы результаты научно-производственных исследований, полученные в хозяйствах, использующих элементы технологии «точного животноводства» и доильные роботы. Применялся анализ и сравнение монографического и текстового материала, данные службы государственной статистики и оригинальные аналитические материалы авторов.
Результаты исследований и их обсуждение. Для достижения высокого уровня использования генетического потенциала животных необходимо управлять всеми факторами производства и реализации продукции. Рацион кормления должен строго соответствовать уровню интенсивности технологии, животные должны не только обладать высокой продуктивностью, но и соответствовать принятой технологии по уровню устойчивости к стрессу, морфологическим признакам и функциональным свойствам вымени. Квалификация обслуживающего персонала должна
быть достаточной для качественного управления всеми технологическими процессами, животным должны быть созданы комфортные условия содержания. С повышением уровня интенсивности технологии происходит не только усложнение ее структуры, но и объемов информационного обеспечения.
В результате проведенного сравнительного исследования, было сформировано пред-
Как следует из таблицы, элементы «точного животноводства» представлены средствами, позволяющими вести мониторинг качества продукции животноводства (молоко), осуществлять контроль производственных процессов, здоровья животных и организовать процесс доения с помощью современных роботизированных систем. Мониторинг качества продукции осуществляется в основном при помощи анализаторов «Клевер», «Лактан» и «АКМ-98». Электронные базы данных контроля производственного процесса представлены программой «СЭ-ЛЕКС». Насыщенность приборами контроля состояния здоровья стада пока еще невелика
ставление об основных элементах технологии «точного животноводства» применяемых в настоящее время в регионе. В Тамбовской области 14 организаций занимаются молочным скотоводством. Из них 6 являются племенными. Из технологии «точное животноводство» в Тамбовской области пока используются только некоторые элементы. В таблице ниже приводятся данные о них.
- всего 4 единицы. Роботизация процесса доения обеспечивается 8 установками.
Создание роботизированных ферм - это перспективное направление модернизации молочного скотоводства. Оснащение предприятий инновационными системами добровольного доения коров, которые обеспечивают постоянное выполнение комплекса технологических операций, повторяющихся в строго определенной последовательности, уменьшает стрессовую нагрузку на животных, исключают травмы и воспаление вымени, снижают заболеваемость коров. Роботизация доения - это сложнейший процесс, он затрагивает всю систему доения на предпри-
Таблица 1. Основные элементы «точного животноводства», использующиеся в Тамбовской области
Наименование элемента Приборы Количество используемых элементов, ед. Всего, шт.
Мониторинг качества продукции животноводства Анализатор молока «Клевер» 11 20
Анализатор молока «Лактан» 3
Анализатор молока «АКМ 98» 3
Анализатор молока «Соматос Мини» 1
Анализатор молока «Экомилк 120» 1
Тест-полоски BETASTAR для определения антибиотиков в молоке 1
Электронные базы данных производственного процесса Программа Селэкс 12
Программа TimeForCows 1
Программа Alpro 1
Программа Delpro 1
Программа Afimilk 1
Мониторинг состояния здоровья стада Аппарат ультразвуковой цифровой диагностический AcuVista 880d-1 1 4
УЗИ сканер для КРС «Draminski» I-SKAN 25728; DR20140210 (10129053/09714/0009487/2 (Польша) 1
Система для выявления половой охоты и измерения руми-нации у животных SCR HEATIME® HR-IR (Хитайм) 1
Ветеринарное ультразвуковое оборудование с фиксированным зондом EASISCAN E4 1
Роботизация процесса доения Роботизированные установки: LELY «Astronaut A4» 4 8
LELY «Astronaut A5» 2
Роботизированная установка VMS «DeLaval» 2
ятии. Это высшая ступень автоматизации технологического процесса производства молока. Внедрение такой технологии ведет к повышению производительности труда и качества производимой продукции. Она позволяет увеличить продуктивное долголетие животных. Основная суть этого процесса заключается в самообслуживании животного. Он дает корове свободу выбора срока и частоты посещений доильного бокса. Исследования показывают, что животные достаточно быстро привыкают к доению роботом и самостоятельно посещают доильный бокс. При этом увеличивается частота доений у высокопродуктивных коров, что благотворно сказывается на здоровье вымени животного и способствует повышению продуктивности. Эффективность использования роботизиро-
Эффективное производство, показатели качества молока зависят от технологии доения [20]. В настоящее время среди доильных технологий, используемых в области, преобладает доение в ведро. Такой прием применяется у большинства производителей (48,3%). Доильные залы используются только в 8,4% хозяйств. Современный подход к этому вопросу, в основе которого лежит применение доильных роботов, используется только в 1,3% хозяйств Тамбовской области. Сдерживающая причина широкого внедрения автоматизированных систем с роботами - неподготовленность производства и технологий, основанных на использовании ручного труда. Кроме того, в стране полностью отсутствует серийный выпуск, продажа и сервисное обслуживание робототехнических средств [12]. Велика стоимость таких систем.
Эти факты не способствуют интенсификации молочного скотоводства. Об этом еще
ванных систем для доения коров заключается не только в исключении ручного труда, но также и в создании комфортных физиологических условий для самих животных [6].
Для оценки особенностей функционирования доильных роботов были проанализированы использующиеся в настоящее время модели, их параметры и технические характеристики. Эти характеристики могут оказывать влияние на производительность и качество работы, что влияет на целесообразность использования в конкретных условиях именно рассматриваемой модели. В таблице 2 приведены использующиеся в настоящее время в регионе модели, их параметры и некоторые технические характеристики, оказывающие влияние на производительность и качество работы.
в 2009 году сообщала И.М. Власова [2]. Она определила низкий уровень интенсивности молочного скотоводства на предприятиях Тамбовской области. О малом удельном весе ферм с современными технологиями и оборудованием в регионе сообщает и М.В. Аз-жеурова [1]. В таблице 3 представлены данные по удою и основным качественным показателям молока из хозяйств Тамбовской области, использующих доильные роботы. Из таблицы видно, что массовая доля жира в проанализированных пробах молока составила 3,8%, белка - в пределах 3,2-3,3%. Роботизированная технология доения позволяет получать молоко с высокими качественными показателями.
Таблица 3. Качественные показатели молока
Показатель Lely Astrounaut A5 DeLaval
Среднесуточный удой, л 29,1 30,7
МДЖ, % 3,8 3,8
МДБ, % 3,3 3,2
Таблица 2. Сравнительная характе ристика доильных роботов
Потребляемая электроэнергия на доение, кВт-ч Среднее время подготовки вымени, с Среднее время подсоединения с 1 по 4-й сосок, с Факт. время доения, мин. Заход в бокс для доения и позиционирование коровы, с Среднесуточный удой, л Средняя интенсивность молоко-выведения, л/мин
LELY ASTRONAUT
0,37 40 10-15 5,0-6,0 0,18 29,1 2,4
DeLaval VMS
* 70 45-50 6,5-7,4 0,12 30,7 *
* Нет данных
Хозяйства, которые используют данную технологию доения, получают молоко в основном первого сорта, что связано с высокими санитарно-гигиеническими условиями доения, которые обеспечиваются высоким техническим уровнем оборудования. Исследования показали, что внедрение прогрессивных технологий на основе роботизированных систем доения может обеспечить повышение эффективности производства молока и его высокое качество. Такой вывод согласуется с результатами, полученными И.Г. Тихомировым, В.Е. Никифоровым, В.И. Доровских и Г.А. Симоновым с соавторами [3, 6, 14, 15-17].
Выводы. В Тамбовской области из элементов точного животноводства применение на практике находят: мониторинг состояния здоровья стада; мониторинг качества продукции животноводства; электронные базы данных производственного процесса; роботизация процесса доения. Повышение эффективности производства в молочном скотоводстве в первую очередь связано с переходом на интенсивные технологии «точного животноводства», которые могут обеспечивать высокий уровень использования биологического потенциала животных и хорошо адаптироваться к условиям конкретных товаропроизводителей [8, 10, 12].
Сложившийся к настоящему времени в регионе уровень технических средств, обеспечивающий производство молока, требует принятия действенных мер по обеспечению его качества, соответствующего требованиям действующих регламентов. Для этого необходимо форсировать внедрение в производство элементов «точного животноводства». Они позволят поднять отрасль на качественно новый технологический уровень. Системы машин, адаптированных к цифровому сельскохозяйственному производству, позволят увеличить производство молока в регионе и в России.
Литература:
1. Азжеурова М.В. Современное состояние развития молочного скотоводства в Тамбовской области // Пища. Экология. Качество. Красноярск, 2016. С. 25-30.
2. Власова И.М. Молочное скотоводство Тамбовской области // Вестник РГАЗУ. 2009. № 3. С. 1-7.
3. Влияние роботизированного доения на качество молока / Г.А. Симонов и др. // Наука в центральной России. 2020. № 2(44). С. 117-124.
4. Доровских В.И., Аткешов О.А. Совершенствование управления процессом доения животных // Техника в сельском хозяйстве. 2012. № 6. С. 20-21.
5. Доровских В.И., Доровских Д.В. Общие принципы количественной оценки качества процесса доения животных // Вестник ВНИИМЖ. 2016. № 3. С. 138-141.
6. Доровских В.И., Жариков В.С. Опыт использования доильных роботов // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 2(38). С. 19-22.
7. Предпосылки для создания алгоритма управления доильным процессом / Доровских В.И. и др. // Международный научно-исследовательский журнал. 2014. № 4. С. 101-102.
8. Использование современных технологий в молочном животноводстве / Ситдиков Ф.Ф. и др. // Вестник Казанского ГАУ. 2020. № 1(57). С. 81-85.
9. Использование робототехнических средств в АПК / Зыков А.В. и др. // Международный научно-исследовательский журнал. 2019. № 3(81). С. 8-11.
10. Направления развития системы машин для молочного скотоводства / Кормановский Л.П. и др. // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 1. С. 14.
11. Кийко Е.И. Молочное скотоводство в Тамбовской области // Наука в центральной России. 2017. № 4. С. 56-61.
12. Маринченко Т.Е. Перспективные разработки в области молочного скотоводства // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 2(38). С. 124-129.
13. Морозов Н.М., Хусаинов И.И. Эффективность применения робототехнических систем в животноводстве // Вестник ВНИИМЖ. 2019. № 1. С. 57-62.
14. Никифоров В.Е. Внедрение технологии роботизированного доения на современных комплексах Вологодской области // АгроЗооТехника. 2020. № 1. С. 5.
15. Симонов Г.А. Роботизированная технология доения коров повышает эффективность производства молока // Наука в центральной России. 2020. № 5. С. 74.
16. Симонов Г.А. Преимущество роботов перед традиционной технологией доения коров // Наука в центральной России. 2020. № 4(46). С. 53-62.
17. Соблюдение технологии машинного доения - залог повышения качества молока и продуктивного долголетия коров / Тихомиров И.А. и др. // Вестник ВНИИМЖ. 2017. № 4. С. 53-60.
18. Труфляк Е.В. Точное животноводство: состояние и перспективы. Краснодар, 2018. 46 с.
19. К методике физиологической оценки доильного оборудования / Филиппова О.Б. и др. // Наука в центральной России. 2014. № 6. С. 53-60.
20. Филиппова О.Б., Кийко Е.И. Экономические аспекты нарушения правил машинного доения в промышленном производстве молока // Наука в центральной России. 2013. № 6. С. 72-75.
21. Bach A., Cabrera V. Robotic milking: Feeding strategies and economic returns // Journal of Dairy Science. 2017. № 100(9). P. 7720-7728.
22. Truflyak E.V., Daybova L.A. A patent review in the field of precision agriculture // British Journal of Innovation in Science and Technology. 2017. № 5. P. 41-59.
Literatura:
1. Azzheurova M.V. Sovremennoe sostoyanie razvitiya molochnogo skotovodstva v Tambovskoj oblasti // Pishc-ha. Ekologiya. Kachestvo. Krasnoyarsk, 2016. S. 25-30.
2. Vlasova I.M. Molochnoe skotovodstvo Tambovskoj oblasti // Vestnik RGAZU. 2009. № 3. S. 1-7.
3. Vliyanie robotizirovannogo doeniya na kachestvo moloka / G.A. Simonov i dr. // Nauka v central'noj Rossii. 2020. № 2(44). S. 117-124.
4. Dorovskih V.I., Atkeshov O.A. Sovershenstvovanie upravleniya processom doeniya zhivotnyh // Tekhnika v sel'skom hozyajstve. 2012. № 6. S. 20-21.
5. Dorovskih V.I., Dorovskih D.V. Obshchie principy ko-lichestvennoj ocenki kachestva processa doeniya zhivotnyh // Vestnik VNIIMZH. 2016. № 3. S. 138-141.
6. Dorovskih V.I., ZHarikov V.S. Opyt ispol'zovaniya do-il'nyh robotov // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodst-ve. 2020. № 2(38). S. 19-22.
7. Predposylki dlya sozdaniya algoritma upravleniya doil'-nym processom / Dorovskih V.I. i dr. // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. 2014. № 4. S. 101-102.
8. Ispol'zovanie sovremennyh tekhnologij v molochnom zhivotnovodstve / Sitdikov F.F. i dr. // Vestnik Kazansko-go GAU. 2020. № 1(57). S. 81-85.
9. Ispol'zovanie robototekhnicheskih sredstv v APK / Zy-kov A.V. i dr. // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel's-kij zhurnal. 2019. № 3(81). S. 8-11.
10. Napravleniya razvitiya sistemy mashin dlya molochnogo skotovodstva / Kormanovskij L.P. etc. // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve. 2020. № 1. S. 14.
11. Kijko E.I. Molochnoe skotovodstvo v Tambovskoj oblasti // Nauka v central'noj Rossii. 2017. № 4. S. 56-61.
12. Marinchenko T.E. Perspektivnye razrabotki v oblasti molochnogo skotovodstva // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve. 2020. № 2(38). S. 124-129.
13. Morozov N.M., Husainov I.I. Effektivnost' primene-niya robototekhnicheskih sistem v zhivotnovodstve // Vestnik VNIIMZH. 2019. № 1. S. 57-62.
14. Nikiforov V.E. Vnedrenie tekhnologii robotizirovan-nogo doeniya na sovremennyh kompleksah Vologodskoj oblasti // AgroZooTekhnika. 2020. № 1. S. 5.
15. Simonov G.A. Robotizirovannaya tekhnologiya doeniya korov povyshaet effektivnost' proizvodstva moloka // Nauka v central'noj Rossii. 2020. № 5. S. 74.
16. Simonov G.A. Preimushchestvo robotov pered tradi-cionnoj tekhnologiej doeniya korov // Nauka v central'noj Rossii. 2020. № 4(46). S. 53-62.
17. Soblyudenie tekhnologii mashinnogo doeniya - zalog povysheniya kachestva moloka i produktivnogo dolgole-tiya korov / Tihomirov I.A. i dr. // Vestnik VNIIMZH. 2017. № 4. S. 53-60.
18. Truflyak E.V. Tochnoe zhivotnovodstvo: sostoyanie i perspektivy. Krasnodar, 2018. 46 s.
19. K metodike fiziologicheskoj ocenki doil'nogo oboru-dovaniya / Filippova O.B. etc. // Nauka v central'noj Rossii. 2014. № 6. S. 53-60.
20. Filippova O.B., Kijko E.I. Ekonomicheskie aspekty narusheniya pravil mashinnogo doeniya v promyshlen-nom proizvodstve moloka // Nauka v central'noj Rossii. 2013. № 6. S. 72-75.
21. Bach A., Cabrera V. Robotic milking: Feeding strategies and economic returns // Journal of Dairy Science. 2017. № 100(9). P. 7720-7728.
22. Truflyak E.V., Daybova L.A. A patent review in the field of precision agriculture // British Journal of Innovation in Science and Technology. 2017. № 5. R. 41-59.
THE "LIVESTOCK PRECISION" TECHNOLOGY'S ELEMENTS IN TAMBOV REGION'S DAIRY CATTLE
BREEDING USING
R.K. Milushev, doctor of agricultural sciences E.I. Kyiko, candidate of biological sciences V.I. Dorovskysh, candidate of technical sciences V.S. Zharikov, junior research worker FGBNY VNIITiN
Abstract. The analysis of domestic and foreign milk production experience had shown that this industry efficiency improving main reserve is an animals' biological potential more complete realization. The fundamental basis for this is the milking process, so as without its physiology ensuring, the other production's factors cannot be realized. The biotechnical systems based on milking robots using gives a positive result, but it with a large cost of material resources is associated. Such a system is implemented through a set of measures aimed at the animals biological potential more fully realizing at existing technologies and machines using. The herd management system is based on the "livestock precision" elements - information about each animal's functional characteristics obtained on their test basis using. It with direct and feedback communication is equipped, serving both milking process controlling and animal's functional characteristics adjusting. Of "livestock precision" technology, there only a few elements in this region are used. They are represented by means that allow livestock products quality, as well as producing processes monitoring, animal health to control, and milking process with the modern robotic systems helping to organize. Robotization of the milking process by 8 units is provided. Robotic milking technology allows to get milk with high quality indicators.
Keywords: technological process, biotechnical system, milking, livestock precision, control system, milking robot.
