СТАЛЕ ТВАРИННИЦТВО ТА БЛАГОПОЛУЧЧЯ ТВАРИН SULAWE

SUSTAINABLE LIVESTOCK PRODUCTION AND ANIMAL WELFARE

МОДУЛЬ 3 ЦИФРОВЕ ТВАРИННИЦТВО/MODULE 3 DIGITAL LIVESTOCK FARMING

Електронний посібник/The electronic manual

ГОЛОВНА / HOME PAGE	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ/ THEORETICAL INFORMATION	АНОТАЦІЯ/ ABSTRACT
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ/ LIST OF REFERENCES		УКЛАДАЧІ/ COMPILED BY

1. ВСТУП ДО ЦИФРОВОГО ТВАРИННИЦТВА

1.1. Основні концепції цифрового тваринництва

1.1.1. Вплив цифрових технологій тваринництва на ефективність виробництва, здоров’я та благополуччя тварин, сталість виробництва

1.1.1. Вплив цифрових технологій тваринництва на ефективність виробництва, здоров’я та благополуччя тварин, сталість виробництва

Цифрове тваринництво – це сучасний підхід до управління тваринницькими господарствами, що базується на використанні цифрових технологій для моніторингу, аналізу і оптимізації виробничих процесів.

Воно передбачає застосування інструментів, як-от:

1. Сенсори та датчики: для збирання даних про стан здоров’я тварин, їх поведінку, споживання кормів, молочну продуктивність тощо.

2. Системи GPS: для відстеження руху худоби, особливо у великих господарствах або на відкритих пасовищах.

3. Big Data та штучний інтелект: для аналізу великих обсягів інформації, прогнозування ризиків захворювань, оптимізації умов утримання та підвищення продуктивності.

4. Автоматизовані системи: роботизоване доїння, автоматизовані кормороздавачі або системи очищення приміщень.

5. IoT (Інтернет речей): для інтеграції різних пристроїв і створення єдиної системи управління фермою.

Метою цифрового тваринництва є підвищення ефективності, зменшення витрат, поліпшення умов утримання тварин та забезпечення сталого розвитку галузі. Цей підхід також сприяє зниженню впливу тваринництва на довкілля, завдяки більш точному використанню ресурсів і зменшенню відходів.

У нашому сьогоденні з новими викликами та проблемами, глобалізацією життєдіяльності, зміною векторів політичного та економічного впливу, зростає роль інформаційних процесів та актуалізуються питання диджиталізації у світовому масштабі взагалі та для кожної країни зокрема. Особлива увага на цьому етапі функціонування національної економіки приділяється аграрному сектору, який є доволі динамічним та прогресуючим, а його сталий розвиток орієнтується зокрема й на інтенсифікацію інформаційно-аналітичного забезпечення діяльності окремих суб’єктів. Використання переваг та можливостей інформатизації економіки, формування єдиного глобального інформаційного простору є вирішальними умовами та чинниками розвитку сектору АПК. Це зумовлює необхідність визначення стратегічних орієнтирів щодо цифровізації сектору АПК України, прийняття наявних викликів та визначення інструментів цифровізації.

Цифровізація позитивно впливає на:

• Ефективність виробництва: автоматизація та оптимізація витрат.

• Благополуччя тварин: створення умов, які відповідають їхнім фізіологічним потребам.

• Стійкість виробництва: зменшення екологічного впливу через раціональне використання ресурсів.

Упровадження цифрових технологій у сучасному тваринництві спрямоване на використання орієнтованих на потреби тварин систем годівлі, контролю за якістю продукту, дистанційне керування подачею кормів, регулювання температурного режиму утримання худоби та ін. Цифрове тваринництво сьогодні являє собою комплекс робіт та рішень із використанням технологій, спрямованих на ефективну, екологічно безпечну діяльність галузі.

Приклади цифрових рішень

1. Роботизоване доїння: використання систем, як-от Lely Astronaut A5, значно підвищує продуктивність і якість молока.

2. Управління свинарськими комплексами: системи, як-от ET-Agricultural Brain або Nedap PorkTuner, забезпечують моніторинг стану здоров’я тварин і оптимізацію годівлі.

Завдяки цифровізації сільських територій відбудеться подолання цифрового розриву між містом та селом, також це стане драйвером сталого соціально-економічного розвитку сільських громад, зокрема через формування нових переваг: навчання, електронної комерції, що особливо актуалізується у час пандемії та переходу в онлайн. Дані Food and Agriculture Organization (FAO) свідчать про те, що нині лідерами у цифровізації сільського господарства є країни – лідери світового розвитку: США, Німеччина, Велика Британія, Фінляндія. В Україні кращими практиками диджиталізації у сфері АПК можна назвати розвиток комплексної платформи для цифрового землеробства Хarvio від BASF, яка орієнтується на розроблення довгострокових бізнес-моделей на основі цифрових інструментів. Серед лідерів з інвестування у диджиталізацію АПК – компанія «Кернел»: завдяки системній роботі оцифровано логістику, документообіг, трейдинг, освітній процес. У корпорації діє інноваційна екосистема Digital Agri Business.

Технологічний прогрес і рух до цифрової трансформації ставить перед галуззю тваринництва нові виклики. Інноваційні технологічні рішення дають змогу сучасним виробникам тваринницької продукції зменшити затрати праці, виробничих ресурсів з розрахунку на одну тварину чи одиницю виробленої продукції та підвищити економічну ефективність. Тому вивчення передових технологій, світового досвіду з питань цифрової трансформації дають змогу вивести галузь тваринництва України на новий рівень розвитку. Така тенденція має потенціал стимулювати впровадження інформаційних технологій як взаємовигідне рішення у взаємодії «виробник ‒ тварина ‒ споживач».

Цифрова трансформація галузі тваринництва являє собою комплекс технологічних рішень, спрямованих на підвищення ефективності виробництва продукції, організацію контролю витрат та виробничих процесів. Такі технології можливо ефективно реалізувати в усіх напрямах тваринництва (скотарстві, свинарстві, птахівництві, вівчарстві).

Світовий досвід розвитку технологій свідчить, що автоматизація та цифрова трансформація тваринництва базується на поєднанні можливостей машинного навчання (Machine Learning), штучного інтелекту (AI) та застосування інтернету речей (IoT).

	Усі інноваційні технології, які пов’язані із цифровою трансформацією, можуть бути представлені такими рішеннями.
1. Трансформація управління виробничими процесами через аналіз масштабних баз даних (Big Data).
2. Створення інформаційно-аналітичних систем управління виробничими процесами в тваринництві на базі штучного інтелекту.
3. Використання інформаційно-аналітичного контролю ветеринарно-санітарного стану підприємства.
4. Роботизовані та автоматизовані технологічні процеси в тваринництві.
5. Створення «розумної ферми».
6. Цифрова трансформація логістичних маршрутів в процесі виробництва продукції тваринництва (вирощування ‒ виробництво ‒ переробка» або «від ферми до споживача»).

Такі інноваційні технології в тваринництві дають змогу впроваджувати високотехнологічні системи утримання, годівлі, доїння, санітарно-гігієнічного контролю, визначення якості продукції. Вони забезпечують безперервний збір та аналіз отриманих даних з метою визначення проблемних питань, дбайливого ставлення до тварин та навколишнього середовища. Впровадження інноваційних технологій в молочному скотарстві дає змогу знизити затрати праці на виробництво 100 кг молока до 1 люд.-год, і, як результат, отримати рентабельність на рівні 40%. Автоматизація виробничих процесів дає змогу підвищити продуктивність праці, уникаючи монотонної та важкої праці та водночас задовільнити зростаючий попит на молочну продукцію. Рівень розвитку молочного скотарства значною мірою визначається рівнем матеріально-технічного забезпечення, технологічних процесів виробництва та відтворення стада. Водночас важливе місце посідає будова, конфігурація та особливості управління стадом. Автоматизація виробництва молока являє цілісний комплекс технологічних операцій, обладнання та програмного забезпечення і здатна контролювати всі процеси (ідентифікація корови, споживання корму, відтворювальні здатності, живу вагу, рівень продуктивності).

Яскравим прикладом автоматизації доїння корів є застосування робота-дояра. Не зважаючи на високу вартість роботизоване доїння набирає стрімкої популярності серед передових виробників молока. У 2012–2013 роках частка роботизованого доїння в Німеччині становила майже 50%, в Швеції та Данії – близько 60%, а у Фінляндії – близько 80%. На початку 2018 року частка роботизованого доїння в США становила приблизно 20% або 28 тис. штук. Прогнозувалося, що в 2023 році відсоток роботизованого доїння зросте втричі, а ринок роботизованих систем досягатиме 8 млрд доларів. Оскільки близько 60% основних затрат робочого часу молочно-товарного підприємства припадає на доїння, особливу увагу привертає саме цей процес. Компанія «Lely» (Нідерланди) створила систему роботизованого доїння «Lely Astronaut A5», яка базується на унікальній концепції I-flow. В основі цього винаходу ‒ просторий бокс для доїння, обладнаний гібридним маніпулятором роботизованого доїння корів. Вся технологія розроблена на основі потреб тварини та обладнана зручною системою виходу і входу. Гібридний маніпулятор для доїння розроблений так, щоб легко, швидко, без різких рухів та натиску кріпити доїльні стакани на вим’я. При цьому система сама визначає швидкість, тривалість та інтервал доїння, розраховує раціон для кожної корови.

Доїння корів автоматизованими доїльними установками в умовах цифрової трансформації поліпшує якість молока, і, як наслідок, підвищує його реалізаційну ціну, знижує затрати виробничих ресурсів та праці, зменшує кількість випадків захворювання вим’я на мастит. Для ефективного ведення галузі свинарства важливо забезпечити оптимальні умови утримання, високоякісну кормову базу, кваліфіковані кадри та проводити селекційну роботу в стаді. При цьому не менш важливо застосовувати в усіх виробничих процесах передові технології, інноваційне обладнання та техніку.

Компанія «Alibaba: Global Products» (Китайська Народна Республіка) розробила унікальну інтелектуальну систему «ET-Agricultural Brain» для управління свинарськими комплексами. Така система на основі штучного інтелекту дає змогу виробникам за зовнішнім виглядом, температурою, поведінкою та голосом визначати стан здоров’я окремої тварини на свинофермі. Завдяки великій кількості датчиків, які розміщують на фермі, збирається та аналізується інформація. Такий аналіз дає змогу виробникам товарної свинини створити комфортні умови з урахуванням фізіологічних та біологічних потреб. Сьогодні таку систему активно використовують провідні свинарські комплекси Китаю, Кореї та Японії.

Компанія «Nedap Livestock Management» представила на світовому ринку комплекс технологічних рішень управління поголів’я на різних етапах виробничого циклу – від годівлі до утримання свиней. В основі комплексу ‒ система автоматизованого управління «Nedap PorkTuner». Компанія розробляє електронні годівниці для годівлі свиноматок, які не тільки дозовано видають корм, а й регулюють раціон з урахуванням потреб кожної тварини. «Nedap ProSense» дає змогу точно визначати та реєструвати показники продуктивності свиней (індивідуальну вагу, споживання корму, коефіцієнт конверсії корму, фізіологічний стан тощо). Зареєстровані дані одразу доступні для перегляду, що дає змогу виробникам сортувати окремих свиней та групи на основі щоденної продуктивності.

Фірми «MUENCH Edelstahl GmbH», «Andritz Sprout», «CPM», «Van Aarsen», «Salmatec», «A.Kahl», «Buhler», «Stolz» спеціалізуються на виробництві повнокомплектного обладнання для автоматизованого виробництва гранульованих комбінованих кормів.

Компанія «Skiold Echberg A/s» (Данія) розробила автоматизовану систему годівлі свиней, яка містить бункери для зберігання сухих комбікормів, змішувач кормів, обладнаний тензометричним пристроєм, кормові транспортери, кормові клапани, сенсорні пристрої та комп’ютер. Система розпізнавання дає змогу зчитувати код тварини (інформаційний чіп на вусі свиней), що забезпечує доступ до інформації про фізіологічний стан тварин, режим та раціону годівлі, споживання корму, розміщення тварин тощо.

Фірма «Big Dutchman» (Німеччина) виготовляє керовану комп’ютерну систему роздавання кормів «Hydromix», яка призначена для годівлі репродуктивного поголів’я (підсисних, супоросних свиноматок, кнурів) та відгодівельного молодняку свиней. Система проводить одночасне автоматизоване змішування і роздавання кормів та оснащена технологією промиванням шляхів подавання корму.

Стан матеріально-технічного забезпечення забою і первинної переробки тварин в умовах сучасної трансформації галузі потребує не менших інвестицій. Більшість підприємств, які спеціалізуються на забої та первинній обробці туш, оснащені застарілим обладнанням, мають відпрацьовані чи малоефективні технологічні лінії. Частина переробних підприємств працює на 60–80% своєї потужності. Низький рівень автоматизації характеризується морально застарілим, зношеним обладнанням. Понад 60% трудомістких операцій виконується вручну або малокваліфікованими кадрами.

Перспективним в галузі переробки продукції тваринництва є не тільки будівництво нових, інноваційно-технологічних переробних підприємств, а й підготовка висококваліфікованих кадрів, впровадження світового досвіду, використання передового обладнання, комплексна автоматизація та механізація процесів. Світовий досвіт свідчить про високу ефективність використання автоматизованих переробних підприємств та забійних цехів модульного типу. Конструкція передбачає широкий спектр технологічних операцій із забою та первинної обробки туш. Автоматизація виробничих процесів полягає в зниженні затрат ручної праці, оптимізації виробничих процесів, підвищенні санітарно-гігієнічних норм, зменшенні строків реалізації, створенні унікального продукту. Важливим фактором під час вибору автоматизованої системи є ціна обладнання, його надійність, ергономічність, відповідність санітарним вимогам.

Виготовленням інноваційного обладнання для забою та первинної обробки туш займаються передові компанії світу «Banss» (Німеччина), «Slaughtering s.r.l.» (Італія), «Jarvis» (США), «Freund Maschinenfabrik Gmbh&Co KG» (Німеччина) тощо. Автоматизовані лінії забою та первинної обробки туш не потребують масштабного місця для розміщення. Ергономічність досягається за рахунок рухомих платформ, робочих елементів, спеціально обладнаних столів. Система за допомогою контрольних точок та оцінювання зовнішнього стану визначає будову туші, її розмір. Застосування комп’ютерних програм, роботизованої техніки, засобів автоматизації чи механізації забезпечує оперативне виконання технологічних операцій оглушення, забою, знекровлення, розбирання туш, відокремлення окремих відрубів.

Цифрова трансформація переробки продукції тваринництва ґрунтується на основі визначення математичних моделей топології тварин, геометричному та фізіологічному аналізі туші.

	Виконання основних процесів проходить за такою методикою.
1. Визначення біометричних даних про конкретну тварину (вік, маса, тип, вгодованість тощо).
2. Автоматичне введення даних в комп’ютерну програму, їх аналіз, виведення математичної моделі конкретної тварини.
3. На основі запропонованої математичної моделі визначення координат розташування контрольних ліній, точок, органів для виконання технологічних операцій забою та розбирання туші.
4. Спрямування роботизованої системи робочого обладнання у визначену точку та візуальний контроль проведення операції.
5. Напівавтоматичне або автоматичне коригування розташування обладнання, реєстрація нових точок.
6. Передавання отриманих координат для коригування відповідної математичної моделі.

Перспективи цифрової трансформації в Україні

Цифрова трансформація в галузі виробництва і переробки продукції тваринництва в Україні відбувається повільно. Причиною цього є низький рівень інвестування в smart-технології агропромислового напряму. Високотехнологічне обладнання закордонного виробництва через високий курс валют є недосяжним для вітчизняних виробників. Для інтенсивного розвитку галузі тваринництва важливим є наявність висококваліфікованих ІТ-спеціалістів, фахівців з цифровізації та стабільний інтернет в кожному господарстві. Розв’язання продовольчої проблеми в Україні залежить від забезпечення інноваційної модернізації вітчизняного виробництва і переробки продукції тваринництва. Тільки сучасні ефективні технології, постійний пошук і впровадження інновацій, створення привабливого інвестиційного клімату в галузі дадуть змогу Україні увійти до двадцятки найбільш економічно розвинених країн світу. Інтенсивний рівень розвитку інформаційних технологій для сільськогосподарського виробництва створює усі передумови для процесу активної модернізації галузі тваринництва. Сучасні цифрові технології, які пов’язані з виробничими процесами виробництва і переробки продукції тваринництва, дають змогу оптимізувати та підвищити рентабельність бізнесу. Тому для забезпечення конкурентоспроможності вітчизняної галузі тваринництва необхідно активно підвищувати рівень цифрової трансформації, впроваджувати новітні технології в усі ланки виробничого циклу.

На початок

Наступна тема