Цифровизация в животноводстве – новые тенденции современного мира

Цифровизация в животноводстве является современным трендом развития и предполагает расширенное применение автоматизированных цифровых систем управления различными технологиями, объединенных в единую биоэкосистему «человек - наука - технологии - животное».

В будущем молочные фермы – автономно работающие автоматизированные предприятия

Многие ученые и аналитики прогнозируют, что в перспективе современные животноводческие фермы будут представлять собой автономно работающие роботизированные предприятия с минимальным штатом, где человек-специалист будет по возможности освобожден от рутины ручного труда, что особенно актуально при большом дефиците профессиональных работников в сельской местности. Сегодня уже ставится задача, чтобы все процессы производства в животноводстве на любом участке были максимально механизированы и находились под пристальным контролем специалистов по принципу обеспечения полной прослеживаемости всего цикла производства от рождения здорового животного и на протяжении всей его жизни вплоть до получения качественных продуктов, «от фермы до прилавка».

Цель цифровизации – систематизировано представлять информацию о животном для человека

Человек, по сути, в основном должен заниматься интеллектуальной работой: создавать, корректировать и совершенствовать управляющие алгоритмы производственных процессов, получать информацию о состоянии здоровья животных, их местонахождении и в любой момент времени знать о возникающих проблемах в основных функциональных подсистемах, корректировать и положительно влиять на них.

Молочная отрасль одна из первых начала внедрять в свои структуры высокотехнологичные решения

Как мы видим, на практике, молочная отрасль одна из первых стала активно применять в своей деятельности новейшие технологические системы управления производством, что, несомненно, позитивно отражается на экономическом состоянии животноводческих комплексов и так называемых мегаферм. На развитие глобального проекта цифровизации в АПК Правительством РФ запланировано выделение значительных инвестиций, в том числе и под программы «Современных умных ферм», «Умного стада», «Цифровой коровы», а также дальнейшего развития отечественной селекции и племенного дела как главного элемента во всей этой цепочке.

Селекционно-племенная работа также является движущей силой развития молочного сектора

Также надо учитывать, что эффективное развитие животноводства невозможно без четко налаженной и интегрированной селекционно-племенной работы. В этих условиях в идеале каждое стадо коров должно пополняться особями лучшей породности с устойчивыми наследственными признаками.

В 2023 году Министерство сельского хозяйства Российской Федерации планирует разработать и запустить цифровую систему племенного животноводства, подразумевающую проведение 100%-го учета племенного поголовья страны

Многое в этом направлении уже делается: например, в 2023 году Министерство сельского хозяйства Российской Федерации планирует разработать и запустить цифровую систему племенного животноводства, подразумевающую проведение 100%-го учета племенного поголовья страны. Её разработка ведется в рамках единого проекта цифровой трансформации АПК в России. При исполнении этих задач требуется максимально учитывать достижения мирового опыта, в том числе в области генетики и селекции лучших пород, модернизации молочной индустрии, привлечения научного и производственного потенциала, инженерной мысли и IT-инноваций, и применять их на всей территории России. Также Министерство сельского хозяйства РФ стимулирует развитие направления цифровизации в животноводстве с помощью предоставления сельхозпредприятиям льготного кредитования и прямых мер господдержки для внедрения инноваций в сектор АПК. По данным министерства, за два года реализации нацпроекта «Развитие АПК» (2006-2007) в России ввели 197 новых объектов на 126 тыс. коров, модернизировали 786 молочных комплексов и ферм, что позволило дополнительно увеличить поголовье коров на 102 тыс. При строительстве новых комплексов инвесторы все чаще идут по пути укрупнения производства и строят мегафермы в различных уголках и зонах России.

Экономика предприятий, рассчитанных на 1200-2000 голов КРС, интереснее и более перспективна, чем фермы с поголовьем в 200-400 коров

К объектам цифровизации в молочном животноводстве страны сейчас можно отнести только крупные молочные комплексы с поголовьем более 1000 дойных коров. Практикам и экономистам уже понятно, что создавать мегафермы инвесторам намного выгоднее. Экономика предприятий, рассчитанных на 1200-2000 голов КРС, интереснее и более перспективна, чем фермы с поголовьем в 200-400 коров. Чтобы «мегаферма окупилась, ее нужно заполнять только высокопродуктивным молочным поголовьем крупного рогатого скота и вводить максимальную механизацию всех производственных процессов, а также комплектовать производство профессиональными кадрами и техническим персоналом. К числу самых крупных предприятий - производителей молока в России относятся 30 производителей, в том числе:

• ООО «ЭкоНиваАгро»;

• АО фирма «Агрокомплекс им. Н.И. Ткачева»;

• Агрохолдинг «Ак Барс»;

• Агрохолдинг «Красный Восток»;

• АПХ «Дороничи»;

• ГК «Зеленая Долина»;

• «Русмолоко»;

• ГК «Агрокомплектация».

Как показала практика, эти крупные животноводческие предприятия используют в основном импортное доильное оборудование, оснащенное цифровыми системами сбора и обработки информации об индивидуальных качествах животных, их активности, продуктивности и общем состоянии здоровья, контролируя производственные зооветеринарные процессы и параметры. Хотя есть примеры комплектования мегаферм и отечественными приборами и оборудованием.

Главная ступень цифрового животноводства – учет и идентификация (маркировка) всего поголовья скота

Современные технологии уже стали нормой для большинства крупных и средних предприятий в молочной и в мясной отрасли. Но пока, по оценкам специалистов, применение «цифры» в животноводстве еще нельзя назвать всеобъемлющим и опережающим. Одним из самых главных, основополагающих элементов цифрового животноводства является его первая и главная ступень: учет и идентификация (маркировка) всего поголовья скота в каждом конкретном хозяйстве, у каждого фермера и ЛПХ, где бы животные ни находились. Это базис, от которого отталкиваются все остальные производственные процессы, такие как осеменение, получение молодняка, доение, кормление, сортировка скота, ветеринарное и зоотехническое обслуживание, кормопроизводство и прочие технологические процессы.

Идентификация (маркировка) - это система учета животных путем присвоения им уникального идентификационного номера, регистрации сведений о животном в базе данных информационной системы, внесение и пожизненное хранение соответствующей информации в паспорте (карточке) животного любого конкретного хозяйства. Животных маркируют двумя видами ушных бирок:

1. визуальными с нанесенным номером животного;

2. электронными, также с номерами, которые обеспечивают автоматическое считывание информации о животном за счет встроенной в бирку IT-системы (микрочипа), позволяющей зафиксировать в карточке какое-либо действие с животным.

В действительности вся цифровизация и начинается с процесса идентификации и учета нарождающихся телят или учета ввезенных племенных животных в хозяйство. Практически все малые, средние и индустриальные фермы России уже широко используют системы и программы автоматического учета животных, а также технические средства идентификации (визуальные и/или электронные бирки).

В соответствии с Федеральным законом «О ветеринарии» № 4979-1 от 14 мая 1993 г и приказом Министерства сельского хозяйства РФ № 161 от 22 апреля 2016 г, в России в обязательном порядке подлежит идентификации и внесению в общую государственную базу данных всё поголовье животных любой формы собственности независимо от их ведомственной принадлежности

Регулирует все эти процессы в России специально созданный компонент «Хорриот», относящийся к глобальной государственной информационной системе в области ветеринарии ФГИС «ВетИС». В соответствии с Федеральным законом «О ветеринарии» № 4979-1 от 14 мая 1993 г и приказом Министерства сельского хозяйства РФ № 161 от 22 апреля 2016 г, в России в обязательном порядке подлежит идентификации и внесению в общую государственную базу данных всё поголовье животных любой формы собственности независимо от их ведомственной принадлежности.

В законе прописаны основные критерии и правила ведения идентификации (маркировки скота):

• во-первых, идентификация скота является одним из ключевых моментов в организации полной прослеживаемости в рамках всей страны;

• во-вторых, она дает возможность понимать и знать в любой момент времени, получая информацию в электронном, онлайн режиме из базы данных, от каких животных получено сырье каковы его качественные характеристики;

• в-третьих, позволяет контролировать распространение болезней и вовремя принимать предупредительные меры противоэпизоотического характера, проводить своевременное лечение животных.

Обеспечивают связь между животным и технологиями в хозяйстве электронные радиочастотные ушные бирки (RFid-метки), в которых находится микрочип.

Принцип работы электронной ушной бирки очень прост. Специальное считывающее устройство (сканер-ридер) продуцирует электромагнитную волну в виде радиосигнала, чем вызывает возбуждение микросхемы пассивного чипа; тот, в свою очередь, «просыпается» и передает устройству свой номер (уникальный идентификационный код), благодаря которому и происходит идентификация (распознавание) животного. Электронным биркам не требуется источник питания, они представляют собой пассивные устройства и могут функционировать вечно, храня в своей памяти только уникальный номер для идентификации одного конкретного животного, которому установлена эта ушная бирка или введен в желудок электронный болюс.

В России и СНГ большую часть рынка ветеринарных препаратов и средств маркировки животных занимает ГК ВИК

Большую инвестиционную работу в направлении комплексного обеспечения ветеринарии на протяжении уже более 32 лет ведет российское предприятие, лидер фармакологической индустрии в России и в СНГ Группа компаний ВИК, производя на своих предприятиях и поставляя для КРС, МРС, свиней, птицы и животных-компаньонов высокоэффективные лечебные ветеринарные препараты различных фармакологических групп, кормовые добавки, а также инструменты для идентификации животных.

В 2016 году специально для производства инновационных ветеринарных препаратов и средств идентификации животных компанией ВИК был построен новый завод в г Белгород. Этот завод помимо выпуска ветеринарных препаратов производит визуальные и электронные ушные бирки «НЕОФЛЕКС» для всех видов животных по немецкой технологии от известной во всем мире фирмы «Hauptner», в объеме 2 млн штук в год, используя лазерное производство для нанесения цифровой маркировки на бирки, в соответствии с потребностями животноводческих предприятий и фермеров.

Вся цифровизация в животноводстве начинается с датчиков или, как модно сейчас говорить, с Интернета вещей, для сбора данных. Старое оборудование будет совершенствоваться и заменяться новыми технологиями, что приведет к полному переходу от механизации к автоматизации, а в будущем - полной роботизации не только рутинных задач, но и сложных процессов, требующий внимания со стороны человека. Постепенно датчиков будет становиться все больше и больше, что позволит получать все более точные и достоверные данные.

Датчики обеспечивают сбор и эффективный анализ информации и своевременные рекомендации для максимального обеспечения качественных показателей жизнедеятельности животного

Все поступающие с датчиков данные хранятся и анализируются в информационных системах и специальных программах, получить к ним доступ можно, обладая необходимым уровнем прав. И после того как все первичные данные собраны, сохранены и проанализированы, следующий логический шаг - это эффективный анализ информации и своевременные рекомендации для максимального обеспечения качественных показателей жизнедеятельности животного. При этом мы получаем все больше знаний и все больший контроль за технологиями. На молочном или мясном животноводческом предприятии датчики в постоянном режиме отслеживают буквально все технологические процессы, активность и состояние животного: от количества потребляемой пищи конкретным животным до оценки скорости движения воздуха в помещениях, где содержится скот.

К датчикам в животноводстве относятся:

• индивидуальные датчики животных (электронные бирки, болюсы);

• групповые системы мониторинга;

• датчики окружающей среды;

• датчики оборудования;

• датчики контроля продукции.

Помимо маркировки скота и системы контроля (датчиков) важным элементом цифровизации является внедрение в практику молочного животноводства различного многопрофильного технологического оборудования, включающего в себя «умные системы»: приборы и регистраторы. Например, это самые распространенные на любой ферме электронные счетчики удоев молока, от простых до сложных, разных модификаций, с возможностью получения данных об удоях, измерения и контроля химического состава и электропроводности молока посредством специальных датчиков, встроенных в систему доения коров. Датчики могут регистрировать показатели жира, белка, лактозы, присутствие крови и других компонентов в молоке. Данные фиксируются в системе и «привязаны» к конкретной корове, что очень удобно для ветеринарно-зоотехнической службы. Контроль данных показателей помогает выявлять животных с маститом на ранней субклинической стадии, что, в свою очередь, позволяет не терять товарное молоко и своевременно обеспечить лечение.

Важным элементом цифровизации является система измерения активности животных

Также особо значимым элементом цифровизации учета физиологического состояния животного на ферме является система измерения активности животных «OVI-BOVI», использующая датчики активности. Своевременное выявление охоты у коров является одной из важнейших задач, качество выполнения которой влияет на рентабельность молочной фермы. Система регистрации активности следит за животными 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году, что позволяет производить осеменение и принимать роды в нужное для коровы время. В этой системе электронный датчик-активометр крепится на ошейнике животного и регистрирует специфические типы его активности. Информация об активности коров передаётся каждым датчиком один раз в 20 минут на расстояние до 2-5 км. Датчик-активомер отслеживает ускорение движений животного, а также его вертикальные и горизонтальные перемещения. Объем памяти датчика позволяет непрерывно регистрировать данные активности, хранить их в течение 48 ч и осуществлять беспроводную передачу на базовую приемную станцию информации требующей дополнительного внимания со стороны специалистов фермы.

Следующей современной цифровой технологией является инновационная система контроля за состоянием здоровья животных и выявляемости коров в охоте «Му-Монитор +», которая определяет важные показатели:

• фертильность с точностью (достоверностью) 91%;

• руминацию с точностью 94%;

• время отдыха коровы и время поедания корма с точностью 98%;

• активность животного.

Средством обработки и аккумулирования всех этих данных является специальная программа управления стадом, которая объединяет в себе данные со всех приборов учета, датчиков и помогает принимать правильные решения о состоянии здоровья животных постоянно и в реальном времени.

Многие животноводческие предприятия внедряют современные технологии поэтапно, получая возможность оценить пользу на практике от каждого конкретного инструмента контроля. Таких предприятий в России уже немало.

Резкое изменение руминации обычно свидетельствует о возникновении заболевания

В качестве примера - в АГ «Русмолко» с 2016 года активно используется система мониторинга активности и руминации (длительности жевания жвачки) коров. Система представлена специальными электронными ошейниками, со своим кодом которые присваиваются каждой корове, для накопления индивидуальной информации. Система отслеживает два важных показателя:

• руминацию (количество жевательных повторов);

• активность (количество движений) животных.

Резкое изменение руминации обычно свидетельствует о возникновении заболевания, которое фиксируется на ранней стадии, что позволяет ветеринарной службе своевременно обеспечить надлежащее лечение коровы и минимизировать риски, связанные с потерями молока и выбытием животного из стада.

Функция мониторинга активности коровы призвана помогать службе воспроизводства стада

Функция мониторинга активности используется преимущественно службой воспроизводства стада. Эта система позволяет выявить отклонения в обычном режиме активности коровы и определить корову в половой охоте. Кроме того, система мониторинга подскажет время, в которое осеменение будет наиболее плодотворным.

На предприятиях отрасли применяются станции для выпойки телят

Сейчас «Русмолко» также активно применяет технологию автоматического выпаивания телят, которая представлена кормовыми станциями для порционной выпойки молоком. В нормальном физиологическом состоянии в природе молоко поступает в желудочно-кишечный тракт теленка со слюной, малыми порциями, тщательно перемешиваясь уже в ротовой полости. Все эти функции на комплексах выпаивания телятам молока или ЗЦМ выполняют автоматические молочные станции. Работа станций контролируется программным обеспечением, которое регламентирует количество молока, выдаваемого конкретному индивидуальному теленку в зависимости от его возраста. Программное обеспечение фиксирует количество подходов и объем потребляемого теленком молока через электронные бирки и выдает список тех телят, которые не выпили необходимый объем. Это помогает выявить факторы недоедания и возможные заболевания на ранних сроках и обеспечить надлежащее своевременное лечение, что помогает снизить риски выбытия телят в группе до двух месяцев и увеличить их привес. Роботизированная станция выпаивания и кормления телят согласно заданным параметрам - это тоже отдельный элемент из общей цепочки технологий «цифровизации умной фермы».

Использование в работе научного опыта и применение инновационных технологий и систем позволили хозяйству стать не просто эффективным, но и образцово-показательным

Приведем еще один конкретный пример внедрения механизации и цифровизаци - в учебно-опытном хозяйстве «Краснодарское», входящие в структуру Кубанского государственного аграрного университета, который считается одним из лучших в Краснодарском крае. Агропредприятие является ярким примером того, как без использования заемных средств и мер господдержки путем поочередной модернизации можно из старой фермы сделать современное эффективное производство. А использование в работе научного опыта и применение инновационных технологий и систем позволили хозяйству стать не просто эффективным, но и образцово-показательным.

Оснащение доильного зала счетчиками-молокомерами позволяет определять надой с каждой коровы и отслеживать электропроводность молока в реальном времени

Основная модернизация в хозяйстве началась в 2012 году - установили в доильном зале современное оборудование, позволяющие идентифицировать животных по ушным электронным биркам. Потом зал доения коров был оснащен электронными счетчиками-молокомерами, что позволило определять надой с каждой коровы, отслеживать и контролировать электропроводность молока в реальном режиме времени.

В 2014 году в хозяйство был приобретен навигатор стада «Delaval Herd Navigatot» - сердце молочной фермы, которое встало на стражу здоровья стада и его рентабельности. В феврале 2014 года компания «DeLaval» официально вывела на российский рынок инновационный продукт - Навигатор Стада™. Возможности Навигатора Стада™ включают:

• автоматический отбор проб и онлайн-анализ состава молока;

• анализ четырех гормонов и ферментов для контроля воспроизводства, мастита, кетоза, дисбаланса кормления;

• выявление «тихой охоты»;

• выявление коров в охоте и подтверждение стельности на 24-й день после осеменения по уровню прогестерона;

• предоставление четких зоотехнических и ветеринарных протоколов;

• ранняя диагностика и снижение рисков клинических заболеваний у коров.

В комплексе учхоза «Краснодарское» работают автоматические ванны для лечения копыт у коров и много других видов инновационного оборудования.

Робот для обработки вымени – залог здоровья животного

Помимо описанных выше «умных» приборов и технологий, входящих в комплектацию «умной фермы», производственники используют такую систему, как робот для обработки сосков - это новейшая роторная доильная технология, реализующая метод качественной обработки сосков вымени коровы и обеспечивающая здоровье самого животного.

Новый тренд в молочном животноводстве – ДНК-цифровизация

ДНК-цифрофизация - это новый тренд в животноводстве. На современном этапе вопросы цифровизации в животноводстве требуется рассматривать намного шире и глубже, даже на генетическом уровне. Учеными и практиками уже создаются ДНК-паспорта животных, исследуются породные линии, создаются банки данных лучших пород в животноводстве.

В настоящее время разработаны системы генетической идентификации животных, обладающие высокой точностью

Сейчас требуется дальнейшее широкое внедрение в России новых разработок, методов и тест-систем, позволяющих с высокой точностью проводить генетическую дифференциацию пород, типов и линий высокопродуктивных животных и животных, устойчивых к различным заболеваниям. Проводимые в течение ряда лет исследования ученых уже позволили разработать национальные системы генетической идентификации видов животных, совместимые с системами стран - импортеров племенного скота в РФ. Разработанные системы характеризуются высокой точностью - свыше 99%, и являются единственным способом контроля происхождения потомства, получаемого в России от завоза импортного семени. Огромные генетические базы данных, собирающие всю информацию обо всех быках и коровах, когда-либо поучаствовавших в размножении своей породы, собираются специалистами-племенниками из США, Канады и других европейских стран.

В ближайшем будущем будет возможно выбирать требуемую молочную продуктивность, характеристики упитанности и конституции или устойчивость к определенным типам болезней

Постепенно такой же научно-практический подход перенимают и отечественные племзаводы и научно-исследовательские институты, в том числе ВИЖ им. Л.К. Эрнста. Уже никого не удивляет то, что сейчас можно выбрать пол животного на стадии приобретения семенного материала — а в ближайшем будущем никого не удивит и то, что выбрать можно будет требуемую молочную продуктивность, характеристики упитанности и конституции или устойчивость к определенным типам болезней у животных.

С помощью системы электронной ветеринарной сертификации и идентификации можно будет строить как стратегические системы защиты животных от эпидемий, так и тактические методы борьбы с любыми заболеваниями

Уже сейчас понятно, что с помощью системы электронной ветеринарной сертификации и идентификации, которая введена в России, в перспективе, когда базы данных в общегосударственном масштабе накопят информацию о животных нескольких поколений, на основе Big Data («больших данных») можно будет строить как стратегические системы защиты животных от эпидемий, так и тактические методы борьбы с любыми заболеваниями. Это тоже часть будущих, глобальных цифровых технологий, которые необходимо будет внедрять в молочное и мясное животноводство.

Оборудование для цифровизации часто импортного производства, и высокие курсы валют делают строительство и модернизацию производств слишком дорогими для предприятий

Следует также учитывать, что новые технологии общей цифровизации в животноводстве недостаточно просто купить, как какое-либо новое инновационное решение, нужно еще, чтобы само сельскохозяйственное предприятие было готово их использовать и, самое главное, могло бы полностью трансформироваться в соответствии с этими инновационными идеями. Несмотря на очевидные плюсы цифровых технологий, есть определенные факторы, замедляющие их освоение и препятствующие ему. Оборудование для цифровизации часто импортного производства, и высокие курсы валют делают строительство и модернизацию производств слишком дорогими для предприятий. Но не только финансовая сторона вопроса тормозит массовое внедрение элементов цифровизации - также влияет на этот процесс и необходимая внутренняя реструктуризация технологического производства конкретных животноводческих комплексов и ферм.

В ближайшем будущем молочным фермам необходим будет минимум один программист

Реалии ближайшего времени предполагают, что на каждой ферме будет трудиться как минимум один программист. Также при внедрении каких-либо инноваций всегда требуется повышать квалификацию кадрового состава сельскохозяйственного предприятия, нанимать специалистов с другими, новыми компетенциями: все эти временные финансовые затраты окупятся и будут оправданны в перспективе. Внедрить новую систему управления - не проблема, проблема — научить людей работать в новой системе. Остро встает вопрос компетенции кадров. Далеко не все работники, да и сами руководители, психологически готовы меняться, так как это требует умственных, физических затрат и, что самое главное, перестройки мышления в новых реалиях. Сложности бывают как раз в восприятии и принятии инноваций.

Цифровизация в молочном животноводстве позволит производителям интегрироваться в мировое пространство

Но все должны понимать, что цифровизация в животноводстве, как и в других отраслях, позволит сельхозпроизводителям интегрироваться в мировое пространство, используя установленные стандарты соответствия требованиям качества и полной прослеживаемости продукции, что является главным приоритетом для России и мира. Также необходимо будет приучить и самих коров к жизни в новых реалиях, взаимодействию с электронными технологиями, предоставляя животным максимальные удобства, согласно их биологическим инстинктам и потребностям, при этом контролируя их здоровье и обеспечивая получение от коров высококачественной продукции. Приходится констатировать, что сейчас высокотехнологичное конкурентоспособное доильное и другое оборудование для молочных ферм выпускается в России 1234567 еще в недостаточном количестве и отдельными фрагментами. Лучшие технологии все еще поставляются из-за рубежа, небольшими партиями и по индивидуальным заказам, что является тормозом для успешного внедрения цифровых технологий в животноводство. Особенно это ощутимо сейчас, при введении против России определенных экономических и технологических санкций и ограничений.

Внедрение новых систем цифровизации поможет предприятиям быть устойчивыми и успешными

По итогам анализа представленного обзорного материала можно констатировать, что технологии цифровой трансформации в животноводстве уже запущены и остаться на той же устаревшей платформе управления и оснащения предприятий и ферм, без автоматизации, уже не получится, поэтому сельскохозяйственным производителям необходимо успеть войти в систему и трансформироваться вместе с развитием технологий на основе глобальной цифровизации, используя значительные ресурсы государства и бизнеса. Это поможет большей части животноводческих предприятий быть устойчивыми и успешными.

Предполагается, что все меры поддержки - субсидии, гранты, льготные кредиты, льготный лизинг - можно будет получить в электронном виде через портал «Госуслуги»

Согласно данным Министерства сельского хозяйства РФ, рынок цифровых технологий (ЦТ) в отрасли оценивается в 360 млрд рублей, а к 2026 г он должен вырасти в 5 раз. Возможности господдержки надо успешно использовать. Предполагается, что все меры поддержки - субсидии, гранты, льготные кредиты, льготный лизинг - можно будет получить в электронном виде через портал «Госуслуги». Сегодня существует большое количество цифровых инструментов и проектов для развития современных животноводческих предприятий и внедрения инновационных технологий, подходящих для любого бюджета. Необходимо только правильно поставить цель, определить задачи и поэтапно вводить новое технологическое оборудование в животноводство.

Источник: Журнал «Аграрная наука». – 2023. – №. 12. – С. 144-148.