Механизация животноводства: состояние и перспективы

Автоматизация кормления

Кормление является самым важным и трудоемким процессом

Поэтому при проведении этого процесса важно использовать автоматизированное оборудование для животноводческих ферм. Оно необходимо для:

• контроля расхода и остатков корма;
• ведения учета загрузок корма;
• отслеживания потребления (суточного, суммарного, на одну голову);
• дозирования корма.

Подача корма из бункера в приемный хоппер в здании животноводческого комплекса осуществляется с помощью гибкого шнека и мотора-редуктора, который запускается автоматически по мере опустошения приемника.

Далее корм расходится по кормушкам по линиям кормления. Раздачу можно запускать как в ручном режиме, так и автоматическом. Автоматический режим подразумевает постоянное пополнение кормушек по мере их опустошения.

Зачем нужна автоматизация животноводства

Каждый день животноводство обеспечивает население ценными продуктами питания. Фермерские предприятия производят не только молочные продукты, мясо, яйца, но и сырье для изготовления обуви, одежды, тканей. Повышение объемов животноводческой продукции возможно при минимизации денежных вложений. 

С помощью автоматизированных процессов в животноводстве можно уменьшить себестоимость продукции за счет сокращения количества персонала. Использование современных программ позволяет уменьшать трудозатраты, улучшать качественные показатели, получать точную информацию. Автоматизация в сфере животноводства необходима для выполнения других задач:

• прогнозирование и мониторинг;
• решение проблем с кадрами;
• снижение экологических нагрузок;
• повышение конкурентоспособности организации;
• снижение издержек, вызванных недобросовестностью сотрудников;
• сокращение перерасхода материалов и кормов.

Автоматизация предоставляет фермерам необходимые инструменты для анализа, сбора данных о состоянии животных. Анализ полученной информации позволяет сокращать затраты на корма, корректировать рационы и увеличивать эффективность лечения скота. Затрачивается меньше времени на оказание ветеринарной помощи, своевременно проводится диагностика заболеваний животных, отслеживаются реакции на корма. Повышение эффективности кормления животных — гарантия снижения себестоимости продукции и улучшения экономических показателей.

Автоматизированные процессы улучшают схемы кормления животных. Комплексные решения экономят 12-15% основных кормов, увеличивают ежегодную прибыль. Постоянный контроль за ростом и весом скота позволяет фиксировать полученные результаты, улучшать прогнозирование.  

Внедрение современных решений способствует стабильному доходу предприятия. Автоматизация будет полезной для крупных предприятий и небольших ферм, руководство которых желает снизить объемы ручного труда. Правильным вариантом станет внедрение ПО, предназначенного для решения комплексных задач. Программные решения упрощают проведение закупок кормов и другой сопутствующей продукции, облегчают ведение бухгалтерии.  

Анализ процессов в животноводстве и обоснование в необходимости роботизации

Работа по выполнению всего перечня технологических операций на животноводческих  фермах требует значительных затрат рабочей силы, поскольку каждая технологическая  операция должна выполняться своевременно и регулярно, ежедневно в течение всего светового дня, без выходных.

Следовательно, приводит к необходимости постоянного присутствия обслуживающего персонала на животноводческой ферме, и напрямую влияет на затраты при получении продукции животноводства.

Работа на любой животноводческой ферме требует значительных физических нагрузок, а условия труда можно описать  как тяжелые, что приводит к дефициту рабочего персонала в отрасли.

Пооперационный анализ затрат труда работников на весь технологический процесс производства молока показал, что наибольшее количество времени приходится на выполнение таких операций как:

• – доение – 37 % от общих трудовых затрат
• – раздачу кормов – 26,5 %
• – очистку стойл  и  проходов  от  навоза  –  15,5  %

Из  расчета  затрат  труда  по дополнительным показателям видно, что и по затратам физической энергии наиболее трудоемкими являются раздача кормов – 32,9 % и доение – 32,2 %. Затраты энергии персонала, на кормление и уборкой навоза, в целом составляют 56,7 %.

Пооперационный анализ затрат труда на производство молока

Учитывая высокие показатели по затратам труда разработчики механизированных и автоматизированных систем обратили свое внимание именно на наиболее трудоемкие операции при производстве продукции животноводства. Снижение себестоимости продукции животноводства достигалось в разной степени частичной механизацией и автоматизацией выполнения технологических операций

Снижение себестоимости продукции животноводства достигалось в разной степени частичной механизацией и автоматизацией выполнения технологических операций.

Стоит отметить, что на фермах с разными животными удалось достичь различного уровня механизации, равно как и автоматизации работ. Так, к примеру, наибольшая автоматизация работ была достигнута на птицефермах и комплексах.

Наименьший уровень автоматизации труда, а значит и наибольшие затраты человеческого физического ресурса, наблюдаются на фермах по содержанию крупного рогатого скота и в особенности при производстве молока.

Представленные факторы стали значительным стимулом для продолжения работ по совершенствованию техники для животноводства и поднятия уровня автоматизации технологических процессов.

В конечном итоге, в 1988 году результатом работы инженеров научно-исследовательского совета Великобритании при участии Министерства сельского хозяйства Великобритании стало создание проекта нового поколения оборудования для выполнения технологических операций – роботизированных систем, полностью автоматизированных машин, которые в значительной степени минимизируют затраты ручного труда вплоть до исключения участия человека в выполнении рутинных работ.

Автоматизация селекции животных

Автоматизация селекции КРС и других животных предназначается для улучшения оперативного учета. Программные решения позволяют автоматизировать все основные процессы по селекции на животноводческих предприятиях. Программы автоматизируют:

• учет племенных показателей;
• формирование специализированной отчетности;
• учет поголовья по массе;
• учет репродуктивного цикла животных;
• расчет процента оплодотворяемости, сохранности животных и других отраслевых показателей;
• учет ветеринарных препаратов. 

Руководители предприятий располагают данными по поголовью стада, отраслевыми показателями. Это позволяет быстро принимать правильные управленческие решения. 

Зоотехники и селекционеры могут:

• эффективно и правильно вести селекционную работу;
• оценивать состояние поголовья в реальном времени;
• анализировать работу хозяйства;
• получать данные о производственном цикле животных;
• анализировать причины выбраковки;
• индивидуально отслеживать жизненный цикл животного (от поступления на ферму до его выбытия из стада);
• анализировать информацию о состоянии стада.

Автоматизация селекции животных позволяет специалистам учета кормов и ветеринарии: 

• формировать планы по покупке корма;
• отражать списание кормов по группам, индивидуальным животным;
• анализировать проведенные ветеринарные мероприятия;
• правильно распределять корма;
• оптимизировать затраты на ветеринарное обслуживание;
• анализировать данные движения кормов.

«1С. Селекция КРС» адаптируется под разные технологии, не имеет ограничений по поголовью. Эта программа подходит руководителям, зоотехникам, селекционерам, специалистам подразделений ветеринарии. Программное решение позволяет вести учет событий репродуктивного цикла КРС, выполнять подготовку необходимой отчетности. 

«1С. Селекция. Свиноводства» подходит для расчета племенной ценности животных, учета кормов, ведения работы по селекции свиней. С помощью программы можно вести учет отдельно на нескольких фермах, объединять полученную информацию в одну базу, формировать регламентные отчеты. Отраслевое решение подходит для разработки эффективных и современных селекционных программ.

Процессы, подлежащие механизации

Автоматизация процессов в животноводстве может касаться:

• Хранения и учета кормов. Сегодня на фермах активно используют оцинкованные или стеклопластиковые бункеры для хранения, подключенные к системе взвешивания, которая передает в онлайн-режиме данные на любое цифровое устройство.
• Кормления и поения. Автоматические линии постоянно обеспечивают животных и птиц свежей водой и кормом.
• Создания и поддержки микроклимата в животноводческих помещениях. Автоматизация управления микроклиматом позволяет значительно снизить трудозатраты на постоянную перенастройку оборудования, исключить человеческий фактор и управлять всей системой микроклимата удаленно с любого цифрового устройства.

Состояние и перспективы механизации животноводства в России

Животноводство является достаточно трудоемким видом производства, поэтому использование последних достижений научно-технического прогресса путем механизации и автоматизации рабочих процессов является очевидным направлением для повышения эффективности и рентабельности производства.

На сегодняшний день в России затраты труда на производство единицы продукции на крупных механизированных фермах в 2-3 раза ниже, чем в среднем по отрасли, себестоимость — в 1,5-2 раза. И хотя уровень механизации отрасли в целом является высоким, он значительно отстает от развитых стран, а потому является недостаточным. Так, лишь около 75% молочных ферм имеют комплексную механизацию работ, среди производителей говядины таких менее 60%, свинины — около 70%.

В России сохраняется высокая трудоемкость животноводства, что негативно отражается на себестоимости продукции. Например, доля ручного труда при обслуживании коров составляет порядка 55%, а в овцеводстве и репродукторных цехах свиноводческих ферм — не менее 80%. Уровень автоматизации производства в мелких хозяйствах еще ниже — в среднем в 2-3 раза отстает от всей отрасли в целом. Например, полностью механизированы лишь около 20% ферм со стадом до 100 голов и около 45% со стадом до 200 голов.

Среди причин низкого уровня механизации отечественного животноводства можно назвать с одной стороны низкую рентабельность в отрасли, не позволяющую предприятиям закупать импортное оборудование, а с другой — отсутствие отечественных современных средств комплексной механизация и технологий животноводства.

По мнению ученых, исправить положение могло бы освоение отечественной промышленностью выпуска типовых модульных животноводческих комплексов с высоким уровнем автоматизации, роботизации и компьютеризации. Модульный принцип позволил бы унифицировать конструкции различного оборудования, обеспечив их взаимозаменяемость, облегчив процесс создания животноводческих комплексов и снизив эксплуатационные расходы для них. Однако такой подход требует целенаправленного вмешательства в ситуацию государства в лице профильного министерства. К сожалению, необходимых шагов в данном направлении пока не предпринимается.

Когда появились первые роботы в животноводстве. Статистика роботизации в животноводстве

Первыми плодами работ инженеров стало появление в 1995 году первого образца коммерческого доильного робота – Astronaut фирмы «Lely».

К настоящему времени, во всем мире широко распространено и успешно используется различного рода оборудование для механизации и автоматизации работ по выполнению технологических операций на фермах по производству продукции животноводства.

В ряде европейских стран (Скандинавские страны и Нидерланды) доля доильных роботов на первичном рынке уже находится в пределах 20-80 % (в Дании и Швеции их около 60 %, а в Финляндии – 80 %). В последнее время изменилась ситуация и в других странах. Так, в Германии, где до  недавнего прошлого доля доильных  роботов среди проданных новых доильных установок не превышала 10 %, в 2009 году она увеличилась до 50 %. В целом же на молочных фермах мира (в основном в Западной Европе) работает  около 10000 доильных роботов.

Такое динамичное развитие способствовало созданию роботов для выполнения всех основных технологических операций в животноводстве.

Соответственно, появились различные конструктивные и технологические особенности роботов для выполнения определенных операций.

Технологии механизации в животноводстве

Механизация животноводства и стандартная технология переработки и хранения продукции фермерских хозяйств требуют значительных затрат.

Стандартные линии могут обеспечить полностью автоматизированный процесс получения продукции, сокращая трудозатраты, делая все процессы наиболее оптимальными. Раздача кормов может происходить специальными линиями-кормораздатчиками.

Аппараты могут быть стационарными, предающими любые виды корма, кроме жидкого. Система напоминает транспортер. В кормовой желоб корм поступает по транспортерной прорезиненной ленте, которая передвигается с помощью цепного механизма.

Есть другой тип раздачи: одностороннего и двустороннего типа. Это кормораздачи для передачи травы, силоса, кормовых смесей, путем передвижения в кормушке металлизированной ленты, которая в сравнении с первым типом оборудования более износостойкая.

Автоматизация этого процесса требует существенных энергозатрат. Зато, благодаря данным технологиям ферма может обслуживаться небольшим количеством людей, что позволяет создавать семейные предприятия.

На выставке можно увидеть также такое оборудование, как универсальный раздатчик корма, который создан для больших поголовий, более двухсот единиц, и для любого типа кормов.

В таком хозяйстве не обойтись без бульдозеров, скреперных установок, для уборки в стойлах навоза. Здесь вы сможете познакомиться с поставщиками и изготовителями, договориться о поставках оборудования по выгодной цене.

Интересен тот факт, что все предлагаемое оборудование для механизации процессов в животноводстве может работать практически круглосуточно, причем некоторые виды по запрограммированному графику самостоятельно.

Также стоит обратить внимание, что некоторые машины рассчитаны на содержание коров в стойлах на привязи, а некоторые допускают их свободное перемещение. Для удобства можно приобрести также автопоилку для скота

Фермеры могут не бояться за подачу воды, даже в зимнее время, ведь рукав автопоилки обычно имеет теплоизоляции и сохраняет оптимальный температурный режим, не давая воде сильно остыть или вовсе замерзнуть

Для удобства можно приобрести также автопоилку для скота. Фермеры могут не бояться за подачу воды, даже в зимнее время, ведь рукав автопоилки обычно имеет теплоизоляции и сохраняет оптимальный температурный режим, не давая воде сильно остыть или вовсе замерзнуть.

Типовое оборудование этого типа рассчитано на подачу воды для стада до 100 единиц. Причем не обязательно использовать данное приспособление только в загонах. Установка может быть применена на пастбищах.

Автоматизация микроклимата

Для поддержания микроклимата в животноводческих и птицеводческих хозяйствах используется:

• Отопительное оборудование. Нагреватели могут быть водяными, газовыми или на дизельном топливе.
• Системы вентиляции. Для принудительной вентиляции, которая может быть автоматизирована, используют различные виды вентиляторов, которые удаляют или загоняют воздух в здание животноводческого комплекса, разгоняют его внутри помещения для охлаждения животных или смешивания теплых и холодных воздушных масс, а также приточные форточки и шахты.
• Системы охлаждения. Для охлаждения птицефабрик и животноводческих ферм используют пэд-кулинг и систему мелкодисперсионного орошения. Пэд-кулинг представляет собой гофрированые кассеты из целлюлозы, которые устанавливаются в торце фабрики, по которым подается вода. Воздух, поступающий через них в здание фермы, охлаждается за счет увлажнения. Системы орошения снижаю температуру в помещении за счет испарения мелких капель воды, распыленных в воздухе.

Компьютер микроклимата координирует работу всех систем, корректирует работу оборудования для подержания всех параметров микроклимата в пределах заданных значений.

Автоматизация основных процессов животноводства позволяет существенно сократить трудозатраты, снизить риск человеческой ошибки и обеспечить удаленный доступ ко всем системам.

Сферы применения роботов в животноводстве

В первую очередь классифицировали имеющиеся роботизированные системы по виду выполняемых технологических операций и по степени интегрированности в общую технологическую линию.

Так было определено, что основные направления в создании роботов – это:

1)  системы  кормления  животных: автоматизированные пастбищные системы, дозаторы-смесители, смесители-кормораздатчики, подравниватели кормов и интегрированные роботизированные системы кормления;

2) доильные роботы: роботы-дояры, интегрированные роботизированные системы доения и управления стадом;

3) роботы для чистки стойл: автоматизированные уборщики навоза скреперного типа, автономные уборщики навоза.

Механизация уборки навоза

Механизация производственных процессов в животноводстве не обходит стороной и процесс уборки навоза, которая среди всех технологических операций находится на втором месте по трудоемкости после кормления. Выполнять эту работу нужно часто и в больших объемах.

В современных животноводческих комплексах используются различные механизированные и автоматизированные системы удаления навоза, тип которых прямо зависит от вида животных, системы их содержания, конфигурации и других особенностей помещения, вида и количества подстилочного материала. Чтобы добиться максимального уровня автоматизации и механизации данного вида работ, крайне желательно предусмотреть использование конкретного оборудования еще на стадии строительства помещения, в котором будут содержаться животные. Только тогда комплексная механизация животноводства станет возможной.

Уборку навоза можно осуществлять двумя способами: механическим и гидравлическим. Системы механического типа действия подразделяются на:

• а) скребковые транспортеры;
• б) канатно-скреперные установки;
• в) бульдозеры.

Гидравлические системы различают по:

1. По движущей силе:
   • самотечные (навоз движется по наклонной поверхности под воздействием гравитации);
   • принудительные (навоз движется под воздействием внешнего принуждения, например, потока воды);
   • комбинированные (часть «маршрута» навоз перемещается самотеком, а часть принудительно).
2. По принципу действия:
   • непрерывного действия (навоз удаляется круглосуточно по мере поступления);
   • периодического действия (навоз удаляется при накоплении до определенного уровня или через определенные отрезки времени).
3. По конструкции:
   • сплавные (навоз непрерывно движется по каналу за счет разницы его уровня наверху и внизу канала);
   • шиберные (перекрытый заслонкой канал частично заполняют водой и в течение нескольких дней накапливают в нем навоз, после чего заслонку открывают и содержимое самотеком спускается дальше);
   • комбинированные.

Будущие технологии

Автоматизация животноводства идет быстрыми темпами. Каждый год появляются новые технологии и программные решения. Максимально автоматизируется уход за стадом, оперативно проходит анализирование информации о состоянии животных. 

На продвинутом уровне решается проблема микроклимата и качества воздуха. Управление вентиляцией осуществляется с помощью температуры воздуха, его качественного состава. Скопление аммиака предотвращается с использованием специальных газоанализаторов. Даже анализ положения тела животных дает дополнительную информацию.

Ожидается, что будущие технологии в животноводстве будут направлены на анализирование большого объема информации о стаде, на экспертную автоматизацию процессов. Снижение смертности животных будет достигаться с использованием автоматических убежищ. В ближайшем будущем автоматизация коснется перемещения животных между группами.

Успех в автоматизации животноводства принесет объединение в одном центре разных контроллеров. Эти контроллеры будут управляться из одного центра. 

Очки Google Glass или их аналоги помогут фермерам идентифицировать животное, получать максимум информации о нем. Фермер будет видеть, сколько животных родилось, как можно улучшить ситуацию. Технологии будут использоваться на крупных предприятиях, а также на совсем маленьких фермах.

Механизация и автоматизация кормления

Приготовление и раздача кормов, а также поение животных является одним из самых трудоемких технологических процессов в животноводстве. На него приходится до 70% общих затрат труда, что по умолчанию делает его первой «мишенью» для автоматизации и механизации. К счастью, поручить этот видВид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, характеризующаяся единым … More работ роботам и компьютерам относительно просто для большинства отраслей животноводства.

Сегодня механизация раздачи кормов предусматривает на выбор два типа технических решений: стационарные кормораздатчики и передвижные (мобильные) средства раздачи кормов. Первое решение представляет собой электродвигатель, управляющий ленточным, скребковым или иным транспортером. Подача корма у стационарного раздатчика осуществляется путем его выгрузки из бункера на транспортер, который затем доставляет пищу непосредственно в кормушки. В свою очередь мобильный кормораздатчик перемещает сам бункер прямо к кормушкам.

Какой тип кормораздатчика использовать, определяется путем осуществления некоторых расчетов. Обычно они сводятся к тому, что требуется подсчитать внедрение и обслуживание какого типа раздатчика будет более рентабельно для помещения данной конфигурации и данного типа животных.

Механизация поения представляет собой еще более простую задачу, поскольку вода, будучи жидкостью, легко транспортируется сама по трубам и желобам под воздействием силы тяготения (если имеется хотя бы минимальный угол наклона желоба/трубы). Также ее легко транспортировать с помощью электронасосов по системе труб.

Новые решения в кормлении и уходе за животными

Для ускорения роста животных и улучшения их продуктивности, необходимо насытить рацион скота витаминами и минералами. Это приведет к гораздо лучшим результатам. Можно использовать такие добавки как семена льна, ржи и микроводоросли.

Чтобы повысить продуктивность, следует также соблюдать санитарные нормы на ферме. Регулярная уборка вольеров приведет к тому, что вредные микроорганизмы будут уничтожены, соответственно, животное будет болеть меньше.

Инженеры разработали интересные аппараты, которые позволяют провести оптимизацию технологических процессов в кормлении скота. Одним из них является аппарат подачи воды для животных. Он имеет специальные фильтры – вода, проходя через такой аппарат не только становится более чистой, но и насыщается витаминами.

Современные технологии позволяют автоматизировать систему подачи корма – теперь животные будут получать корм своевременно и порционно, а фермер даже может в этом не принимать участия. Наблюдать процесс кормления животных можно прямо с мобильного телефона или компьютера.

Очень интересным методом оптимизации является и селекция пород животных. Идея не нова, но для ее реализации нужна соответствующая база. Селекция позволит существенно сократить стоимость мяса, а также улучшить его качество.

Есть и более простые методы оптимизации животноводства. В частности, из США пришла идея делать коврики для коров из песка. Такая система очень удобна как для животного, так и для фермера. Используя настилы из песка, чистоту в загоне можно сохранить значительно дольше.

Кроме того, коровы больше лежат, что способствует их здоровью, а органический материал хорошо предотвращает возникновение маститов.

Чтобы защитить скот от болезней, было введено использование биосуспензий в качестве биологических добавок. Суспензия от холеры является очень эффективной как для здоровья животных, так и экономически выгодной, стоимость такой добавки невелика.

Многие фермеры уже дают всему скоту биологически активный корм, который способствует укреплению здоровья, предотвращает и ликвидирует многие инфекционные заболевания.

Понятно, что здоровье животного приводит к увеличению репродуктивного периода, хорошему приросту мышечной массы и качественному продукту, получаемому от животного.

Оптимизация основных технологических процессов в животноводстве приведет к улучшению качества продукции, а также сделает эту отрасль более рациональной. Такие методы помогут существенно ускорить рост и численность животных.

Больше о механизации и оптимизации технологических процессов в животноводстве и оборудование данный отрасли можно узнать на ежегодной выставке «Агропродмаш».

Животноводство в РоссииВакцины для животноводстваГетерозис и его использование в животноводстве