CC BY
55
УДК 636.2.034
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ МОЛОЧНОГО
СКОТОВОДСТВА
Т.Е. Маринченко, научный сотрудник ФГБНУ "Росинформагротех" E-mail: [email protected]
Аннотация. Поскольку государство поставило задачу обеспечить вхождение Российской Федерации в число пяти крупнейших экономик мира, повышение эффективности сельского хозяйства, и животноводства в том числе, является актуальной задачей. Цифровая трансформация сельского хозяйства являет -ся частью федеральной стратегии, цель которой заключаться в модернизации и повышении эффективности отрасли, внедрении цифровых технологий и платформенных решений для обеспечения технологического прорыва в АПК. Молочное скотоводство является наиболее крупной подотраслью животноводства России. Благодаря комплексу мер по поддержке сектора производства сырого молока объемы производства растут на фоне общего увеличения эффективности производства. Поставлена задача по увеличению экспорта сельхозпродукции до 45 млрд долл. США к 2024 г., в том числе молочной и мясной продукции - до 2,2 млн долл. Достичь этого возможно увеличением продуктивности животных и модернизации производств за счет внедрения современных технологий содержания, кормления и воспроизводства. В стране растет спрос на автоматизированные системы доения, кормоподготовки и менеджмента стада. Целью исследования является определение перспектив модернизации молочного скотоводства в рамках существующих стратегических документов и обеспеченности отечественными разработками. Установлено, что в настоящее время существуют отечественные разработки, в том числе в области роботизации молочного скотоводства, более доступные по стоимости, которые могут заменить дорогостоящие зарубежные аналоги.
Ключевые слова: молочное скотоводство, модернизация, эффективность, отечественные разработки.
Введение. Увеличение численности населения Земли диктует необходимость перехода сельского хозяйства к интенсивным формам производства и производства все больших объемов продовольствия. К 2050 г., согласно данным ФАО, нужно будет обеспечить пищей более 9 млрд жителей Земли, т. е. нужно будет производить на 60% больше пищи, чем в настоящее время. Это, в свою очередь, требует повышения эффективности сельскохозяйственного производства.
Эффективность отечественного животноводства, и молочного скотоводства в частности, ниже, чем в развитых странах, поэтому внедрение современных технологий становится производственной необходимостью, позволяющей повысить конкурентоспособность сельхозпроизводителей и качество продукции. Перспективным направлением, активно развивающимся в настоящее время во всем мире, является «умное животноводство», повышающие продуктивность животных, качество продукции и рентабельность в
целом. По оценке ФНАЦ ВИМ, цифровиза-ция молочной фермы может снизить издержки производства на 30-40% при внедрении комплексных решений [1].
В России вслед за развитыми зарубежными странами ускоренными темпами развиваются инновационные технологии с применением искусственного интеллекта, автоматизации и цифровых платформ, но внедрение этих разработок идет недостаточно быстрыми темпами и имеет неравномерный в региональном аспекте характер. Уровень и скорость цифровизации в животноводстве и растениеводстве также заметно отличаются. Так, в структуре инвестиций в ^-оборудование в 2017 году доля в животноводстве составила только 7% от общих затрат в АПК, в то время как по растениеводству - 51% [2].
Повышение производства продукции, а значит, и модернизация производства, в том числе молочного скотоводства, стоит в целях нескольких программных и стратегических документов. Так, в Государственной про-
грамме развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия (Госпрограмма) целью является увеличение объемов производства продукции в 2025 г. к уровню 2017 г. по животноводству на 11% [3]. Реализуется национальная программа «Цифровая экономика Российской Федерации», которая должна способствовать преобразованию приоритетных отраслей экономики, включая сельское хозяйство, путем внедрения цифровых технологий и платформенных решений, обеспечить вхождение Российской Федерации в число пяти крупнейших экономик мира, создать высокопроизводительный экспортно-ориентированный сектор в АПК, развивающийся на основе современных технологий и обеспеченный высококвалифицированными кадрами.
По оценке Минсельхоза, суммарный экономический эффект от перехода сельскохозяйственных производств на бизнес-модели, базирующиеся на цифровизации, может составить более 4,8 трлн руб. в год, рост производительности труда - в три-пять раз, а рост потребления 1Т-технологий за счет циф-ровизации АПК - 22% [4].
Материалы и методы. Материалом для исследования послужили: Госпрограмма, ведомственная программа «Цифровое сельское хозяйство», научные публикации по проблемам автоматизации и цифровизации агропромышленного комплекса (АПК) и молочного скотоводства, данные о российских разработках в области автоматизации и циф-ровизации молочного скотоводства. Применялись методы: монографический, сравнительного и системного анализа, идеализации и мысленного моделирования, а также логический подход.
Результаты исследования. Целью ведомственного проекта цифровизации отрасли является обеспечение развития АПК посредством внедрения цифровых технологий и платформенных решений, в том числе создание в 2020 г. информационной системы сбора отраслевых данных «Единое окно» национальной платформы «Цифровое сельское хозяйство» [3]. Минсельхозом России
разработаны концептуальные основы платформы с предварительным комплексным обследованием текущего состояния уровня цифровизации основных процессов, разработан алгоритм цифровизации государственных информационных ресурсов. Все цифровые инновации в животноводстве, предлагаемые на мировом рынке, доступны и в нашей стране. Спрос на автоматизированные системы доения, кормоподготовки и менеджмента стада ежегодно растет. Помимо спроса на роботизированные доильные установки отмечается большой спрос на электронные системы определения охоты.
Все основные элементы интеллектуального управления в животноводстве интегрируются в системах управления стадом и в основе содержат перевод визуального контроля на цифровой через измеряемые параметры; минимизацию человеческого фактора в производственных операциях. Таким образом формируется автоматизированное централизованное управление через подсистемы управления технологическими процессами (кормопроизводства и кормления, воспроизводства стада, зооветеринарного обслуживания животных, доения, микроклимата, наво-зоудаления и др.), автоматизация большинства операций специалистов (ветеринарных врачей, зоотехников, инженеров) и формирование информационно-аналитических блоков по оценке качества продукции, логистического планирования и др.
В России представлены в большей мере три крупные зарубежные фирмы, которые занимаются автоматизацией молочного скотоводства: шведская компания DeLaval, голландская - Lely и немецкая - GEA, и функционируют около 1 тыс. роботов для добровольного доения, т.е. ими занято 0,07% общего объема рынка. При этом DeLaval имеет долю реализованных роботов около 40%, Lely - более 30%, а GEA - более 10%, SAC (DoubleBox, SAC, Дания), Fullwood (Merlin, Объединенное Королевство), Boumatic (Proflex, США) и Impulsa AG (Германия) -единичные примеры. Наиболее перспективными объектами цифровизации в молочном скотоводстве являются крупные молочные
комплексы с поголовьем более 800 коров, которые составляют около 4,3% от общего числа ферм, на которые, однако, приходится более 30% производимого в России молока. Эти предприятия используют в основном импортные платформенные решения: доильное оборудование с цифровыми системами сбора и обработки информации об индивидуальных показателях животных (надоях, состоянии здоровья, половой охоте и других зооветеринарных признаках), системы автоматизированного нормированного кормления животных, интегрированные в общую систему управления фермой.
Многие предприятия внедряют технологии поэтапно, имея возможность оценить эффект от конкретного инструмента. Так, модернизацию учхоза «Краснодарское» начали с внедрения системы идентификации животных по ушным биркам (2012 г.), потом - оснащение счетчиками-молокомерами, позволяющими получать индивидуальные надои и определять электропроводность молока. Следующим этапом стали навигатор стада и мини-лаборатория, позволяющая монито-рить ветеринарное благополучие стада (2014 г.). В настоящее время внедрена система определения упитанности, стоит вопрос приобретения доильных роботов. Эффект модернизации позволил повысить надой на фуражную голову с 6,6 тыс. кг в 2013 г. до 8,5 кг и 12,5 в 2019 г. При этом заболеваемость маститом за этот период снизилась с 3 до 1%, а выход телят вырос с 75 до 84% [1].
Добровольное доение позволяет снизить стрессы у животных, что сказывается на увеличении продуктивности, снижается поражение маститами; если в среднем по России содержание соматических клеток на фермах - около 500-700 тыс/мл, то на роботизированных комплексах этот показатель может быть в районе 100 тыс/мл.
Основными потребителями цифровых технологий в животноводстве являются крупные производители, но и средние фермы активно внедряют современные технологии. Растет спрос на автоматизированные системы доения, кормоподготовки и менеджмента стада, что приводит к росту российского
рынка «умного» оборудования, на котором представлены в настоящее время практически все современные разработки сектора молочного животноводства, предлагаемые на мировом рынке.
По оценке некоторых экспертов, роботизированное оборудование в России используют лишь около 10% ферм, в некоторых странах этот показатель достигает 70% [5].
Опыт внедрения роботов показывает, что они наиболее востребованы в проектах небольшой мощности на 100-300 коров, приобретение окупает себя только на 60-80% [6]. Основным обоснованием инвесторов для выбора роботов являются высокие субсидии. Например, в Тульской области «Родниковое поле» приобрело роботов в 2017 г., через неделю после запуска роботов удой коров породы монбельярд вырос с 18,4 л молока в сутки до 22,3 л. В СПК «Глинский» в Свердловской области каждый из роботов обошелся компании в 10 млн руб., в рамках региональных мероприятий поддержки предоставлялись субсидии на приобретение любых роботизированных комплексов в размере до 70% от их стоимости. В настоящее время четыре робота обслуживают 256 коров, и в среднем удой увеличился с 17 л в сутки до 29-30 л более высокого качества [5].
Калужская область в рамках реализации ведомственной целевой программы «Создание 100 роботизированных молочных ферм в Калужской области» стала лидером по количеству функционирующих молочных роботов в стране (рис. 1). Участникам программы было выплачено за счет областного бюджета (на август 2018 г.) около 300 млн руб. [6].
Рис. 1. Распределение доильных роботов по регионам, % [5]
Высокая стоимость роботов и их обслуживания при нестабильном уровне закупочных цен на молоко (в 2018 г. средняя цена на молоко была на 1 руб. меньше, чем в 2017 г.), высоких затратах на реконструкцию ферм и закупку животных не позволяет многим производителям реализовать проекты по роботизации даже при использовании льготного кредита и других мер поддержки. Поэтому своевременными являются отечественные разработки, в виду меньшей стоимости являющиеся для многих более рациональным вариантом для внедрения.
Компанией R-SEPT, резидентом «Скол-ково», разработана первая в России роботизированная молочная ферма. Инновационное изобретение представляет собой ферму, состоящую из комплекса роботов (раздатчик и выравниватель кормов, автоматизированная система доения и робот для доения). Для кормления используется кормораздатчик грузоподъемностью в несколько тонн, способный свободно перемещаться по заданным маршрутам на ферме и обеспечивать смешивание и подачу корма животным по заданному рациону, и робот по выравниванию и смещению кормовой массы ближе к животным. Доение коров осуществляется с помощью автоматической доильной установки (для ферм с небольшим поголовьем) (рис. 2) или доильной карусели (для крупных ферм). Во время дойки манипулятор осуществляет необходимые операции по очистке вымени и доению. Инновацией является разработанная система технического зрения, способная работать с любым выменем животного (рис. 3). Все зарубежные фирмы выдвигают серьезные требования к геометрии коровьего вымени.
Рис. 3. Система технического зрения доильного робота R-SEPT
Следующее отличие разработанной фермы - надежность и ремонтопригодность. Сделан акцент на простоту конструкции и изоляцию всех критичных для работы узлов, что максимально продлевает срок службы техники. Но главным достоинством добровольного робота проекта R-SEPT является относительно низкая стоимость. Ферма на 100-110 голов стоит около 8 млн руб., зарубежные фермы на 60-70 голов предлагаются за 10-11 млн руб. [7].
Разработка является хорошей альтернативой более дорогостоящим иностранным аналогам и позволит решить проблему с кадрами, которых не хватает. В настоящее время проект тестируется в двух хозяйствах Московской области - «Кузьминский» и «Красная пойма». В ближайших планах R-SEPT - разработка программного обеспечения, которое упростит работу по отчетности ферм.
Стартап «Инновейтив милкинг технолод-жис», резидент Фонда «Сколково», занимается разработкой технологий для машинного доения. Основное преимущество аппарата -в облегченной подвесной части. Чтобы удерживать доильный аппарат вертикально, нужно создавать вакуум. Большинство доильных аппаратов содержит тяжелые металлические части, и для их удержания требуется высокий вакуум. Разработка имеет полностью прозрачную конструкцию, позволяющую видеть процесс отдачи молока. Как правило, он идет неравномерно, при непрозрачных стаканах доильный аппарат передерживается или недодерживается. В конструкции стремились воссоздать физиологию сосания вымени теленком. Разработка ведется в бизнес-инкубаторе Тимирязевской академии, запущено мелкосерийное производство.
Группа компаний ISBC, отечественный производитель уникальных персонализированных идентификаторов и оборудования для них, сертифицировала отечественные радиочастотные метки в международной организации International Committee for Animal Recording (ICAR) для автоматизированной идентификации и учета животных, которые полностью соответствуют мировым стандартам ISO 11784 и ISO11785. Идентификация является одним из самых главных элементов цифровизации в животноводстве. Интеграция с автоматизированными системами на ферме позволяет проводить взвешивание животных, разделять на группы по разным признакам, персонализировать кормление, в том числе с учетом весовых характеристик животных и показателей потребления воды животными и т.д. Программное обеспечение с RFID-метками позволяет автоматизировать племенной и зоотехнический учет с такими программами, как «Селэкс. Молочный скот», «БАРС. Сельское хозяйство - Животноводство», «DairyComp 305», «Плем РФ», а также ветеринарный учет с программой «БАРС. Сельское хозяйство - Ветеринария» [8].
В начале 2020 г. стало известно о том, что «Деревенский молочный завод» начал использовать IoT-систему контроля за поголовьем скота в животноводческих хозяйствах, разработанную МТС [9]. В перспективе цифровые системы идентификации и датчики физиологического состояния животных будут интегрированы в отечественные системы типа «Селэкс» и станут инструментами бо-нитировочных работ с обработкой и предоставлением данных в электронном виде, мониторинга физиологического состояния и лечения животных, автоматизированного контроля качества молока в потоке на доильных установках (белок, жир, соматика, электропроводность и др.), бесконтактного дистанционного монторинга поведения животных.
Дальнейшее развитие систем цифровиза-ции животноводства направлено на универсализацию, обусловливающую совместимость различных систем, сопоставимость собранных данных, охват всей производственной цепочки, что позволит сельхозпроизво-
дителям интегрироваться в мировое пространство, используя мировые стандарты соответствия требованиям качества и прослежи-ваемости продукции. Специалистами прогнозируется фрагментация и специализация хозяйств - по производству молока, воспроизводству стада, выращиванию ремонтного поголовья, заготовке кормов, убою, транспортировке и реализации продукции и т.д., что характерно для стран развитого животноводства [10].
Выводы. Цифровая трансформация АПК стала объектом повышенного внимания как государства, так и производителей, идет формирование высокотехнологичной инфраструктуры с доступом всех участников рынка. Цифровизация процессов, связанных с содержанием и воспроизводством животных, производством молока, сбор информации и формирование баз данных, разработка и оперативное уточнение алгоритмов и цифровых моделей обеспечивают объективное, полное и оперативное «цифровое» отображение объектов и управление ими.
В животноводстве темпы использования цифровых технологий существенно ниже, однако есть положительный опыт хозяйств, использующих информацию со всех этапов сложных производственных процессов на базе единой «цифровой платформы». В ближайшей перспективе следует считать приоритетом развития переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям и роботизированным системам. Разработанный Минсельхозом России проект предполагает сквозную цифрови-зацию всех данных, позволяет упростить сбор статистических сведений, более точно прогнозировать, ускорить информационный обмен между государственными органами и производителями, а также упростить получение мер государственной поддержки.
Опыт реализации региональных программ по роботизации ферм показал высокую эффективность, и безусловно географию таких программ необходимо расширять. Без государственной поддержки модернизации отрасли, производства молока и других мер поддержки цифровизация отрасли, и роботи-
зация в частности, становится для производителей задачей трудновыполнимой в связи с высокими затратами. В связи с этим существующие отечественные разработки в этой области надо апробировать более масштабно и в более короткие сроки для возможности ускоренной доработки и последующего масштабирования.
Литература:
1. Конец ручного управления. URL: https ://www. agro-investor. ru/animal/article/33325-konets-ruchnogo-uprav-leniya-kakie-tsifrovye-tekhnologii-vnedryayutsya-na-zhi-votnovodcheskikh-predpri/
2. Маринченко Т.Е. Цифровизация как драйвер технологического развития АПК // Состояние и перспективы развития АПК. Р. н/Д., 2019. С. 30-34.
3. О внесении изменений в госпрограмму развития с. х. и регулирования рынков с.-х. продукции, сырья и продовольствия. URL: http://docs.cntd.ru/document/56 4585534
4. Цифровое сельское хозяйство. М., 2019. 48 с.
5. Молоко без человека. URL: https ://www. agroinves-tor.ru/technologies/article/30204-moloko-bez-chelove/
6. Королькова А.П., Маринченко Т.Е., Горячева А.В. О господдержке роботизации молочных ферм // Вестник ВНИИМЖ. 2019. № 2(34). С. 134-139.
7. Роботизированные доильные фермы в России. URL: https://elite-supernova.ru/business-organization/robotizi-rovannye-doilnye-fermy-v-rossii-robotizirovannoe/
8. Федоров А.Д., Кондратьева О.В., Слинько О.В. О перспективах цифровизации животноводства // Вестник ВНИИМЖ. 2019. № 1(33). С. 127-131.
9. Деревенский молочный завод. URL: http://www.tad-viser.ru/index.php/Деревенский молочный завод
10. Умное фермерство. URL: http://geolinetech.com/ smartfarm
Literatura:
1. Konec ruchnogo upravleniya. URL: https://www.agro-investor. ru/animal/article/33325-konets-ruchnogo-uprav-leniya-kakie-tsifrovye-tekhnologii-vnedryayutsya-na-zhi-votnovodcheskikh-predpri/
2. Marinchenko T.E. Cifrovizaciya kak drajver tekhnolo-gicheskogo razvitiya APK // Sostoyanie i perspektivy raz-vitiya APK. R. n/D., 2019. S. 30-34.
3. O vnesenii izmenenij v gosprogrammu razvitiya s. h. i regulirovaniya rynkov s.-h. produkcii, syr'ya i prodovol'-stviya. URL: http://docs.cntd.ru/document/ 564585534
4. Cifrovoe sel'skoe hozyajstvo. M., 2019. 48 s.
5. Moloko bez cheloveka. URL: https://www.agroinves-tor.ru/technologies/article/30204-moloko-bez-chelove/
6. Korol'kova A.P., Marinchenko T.E., Goryacheva A.V. O gospodderzhke robotizacii molochnyh ferm // Vestnik VNIIMZH. 2019. № 2(34). S. 134-139.
7. Robotizirovannye doil'nye fermy v Rossii. URL: https: //elite-supernova.ru/business-organization/robotizirovan-nye-doilnye-fermy-v-rossii-robotizirovannoe/
8. Fedorov A.D., Kondrat'eva O.V., Slin'ko O.V. O pers-pektivah cifrovizacii zhivotnovodstva // Vestnik VNIIMZH. 2019. № 1(33). S. 127-131.
9. Derevenskij molochnyj zavod. URL: http://www.tad-viser.ru/index.php/Derevenskij molochnyj zavod
10. Umnoe fermerstvo. URL: http://geolinetech.com/ smartfarm
PROMISING DEVELOPMENTS IN DAIRY CATTLE BREEDING T.E. Marinchenko, research worker FGBNY "Rosinformagrotech"
Abstract. As far as the State Government has set a goal of Russian Federation as one of five largest world economies becoming, so agriculture efficiency improving, including farming, is an urgent task. Digital agricultural transformation is a part of the federal strategy, this industry efficiency modernizing and improving, to ensure digital technologies and platform solutions introducing for technological breakthrough in the APK making. Dairy farming is the largest sub-sector of Russian farming. Thanks to a set of measures to the raw milk production sector supporting, producing volumes are growing against producing efficiency increasing. The goal is to the of agricultural products export up to 45 billion of US dollars by 2024 to increase, including dairy and meat products - up to 2,2 million of US dollars. This can be achieved by animals production increasing and farm industry modernizing through keeping, feeding and reproducing modern technologies' introducing. There is a growing demand for automated milking, feed preparation and herd management's systems in the country. The purpose of this study is the dairy cattle modernization within the existing strategic framework prospects to determine and the domestic developments availability to ensuring. It is established that currently there are domestic developments, including dairy cattle breeding robotics field, more costly affordable, it can expensive foreign analogues replace. Keywords: dairy cattle farming, modernization, efficiency, domestic developments.
