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分群门系统,规模牧场的机器人解决方案

作者:鲜奶运输车发布时间:2020-08-29所属栏目:技术支持返回列表

阿菲金是全球领先的牧场信息化管理解决方案提供商。自1977年在以色列成立,40年里阿菲金公司聚焦于精准挤奶解决方案,牛只行为监控方案,和牧场信息化管理解决方案。阿菲金中国和国内合作伙伴们一起助力牧场实现管理效率提升和可持续盈利。
你可知道,一个万头牧场需要配备多少工作人员?
让我们先来看两个规模相似的中外牧场对比:
中国某牧场:泌乳牛3312头,总员工180人
北美某牧场:泌乳牛3800头,总员工40人
规模相似,为何劳动力数量却有如此大差异?
对于规模化牧场,是否有成熟且经济的牧场机器人技术来帮助我们优化劳动效率、追赶差距?本篇文章将会针对这一问题进行详述回答。
提高劳动效率是牧场永恒的追求
在聚焦牧场节本增效的当下,劳动效率提升是我们不得不关注的课题。
而从长远来看,牧场劳动力日益短缺也是我们不得不面临的趋势。
根据2017年联合国人口司预测,伴随着中国社会的老龄化,适龄工作人口(15至64岁)将下降10%左右。
而根据世界银行世界劳动力数据库统计显示,中国的农业就业人员比例在过去的十五年中下降了近一半,即从2003年的49.10%到2018年的26.77%,可以预见的是,这一趋势还将持续。
数据来源:世界银行,中国农业就业人员百分比变化(1991-2018)
此外,随着人口平均受教育水平程度的提高,未来农业从业者对工作内容和工作环境等可能有更高的要求。所以,提高劳动效率不仅是当下之事,更是牧场要持之以恒推进的工作。
如何提高劳动效率?机器人技术或是解决之道
说到提高劳动效率,除了管理方法的改进外,就是提高牧场设施的机械自动化水平,甚至应用机器人方案。
然而,在普遍的行业认知里,对于规模化牧场,当前并没有可用的成熟可靠的机器人技术来显著提高劳动效率,同时在投资回报表现经济。运行和维护成本高一直是牧场机器人的软肋。
那么,让我们再回到本文开始的问题,为何北美牧场可以做到那么高的劳动效率?他们在管理中使用了什么秘密武器?又或是他们使用了我们认知范围之外的机器人技术?
换句话说,除了养殖模式、技术经验、劳动力成本、人员素质和服务外包等原因外,这些北美牧场有什么我们能直接学习的东西吗?
别着急,让我先来看一个北美牧场实例:
牧场档案
牧场名称:Mibbelloon Dairy
牧场位置:美国密歇根州,圣路易斯市,北纬43度29分,西经84度36分
牛群规模:约10000头成母牛
平均产量:全年日均产40-50公斤
挤奶设备:90位转盘挤奶4200头;60位转盘挤奶2800头;2*20并列(病牛+产房)
管理软件:阿菲金阿菲牧系统
繁殖指标:情期受胎率39%,发情揭发率74%,21天妊娠率29%,妊娠检出率70%
技术人员:8名技术人员,主要负责繁育和兽医工作,7人日常+1人轮休模式
外包服务:主要为首次孕检(B超)和干奶期修蹄,每周一次
说明:部分数据摘录于首农畜牧刘登科《我在美国养牛的日子》一文。
从上述信息我们可以看出,在有限的技术性工作(初检和干奶修蹄)外包之外,8个人即可完成10000头成母牛的繁育和兽医工作,而对国内牧场而言,照顾5000头成母牛,所需的配种员和兽医的人数都在20人以上;从结果看,对于劳动效率要求较高的繁殖管理上,Mibbelloon Dairy牧场的21天怀孕率也做到了29%。可谓把劳动效率和牛群管理效率发挥到了极致。
当探寻牧场的管理奥秘时,我们发现了Mibbelloon Dairy牧场与国内大多数大型牧场最显著的不同,那就是:
牧场的所有工作都围绕分群门开展
简而言之,就是每个奶厅都配有分群门,繁育和兽医的工作主要在奶厅分群门处完成,而不是牛舍中。
那么,分群门是个什么设备?它算是一种机器人吗?它是我们所寻找的“秘密武器”吗?
分群门及分群门系统——规模牧场成熟经济的机器人技术
分群门(Sorting Gate)是一种安装在奶厅出口位置的智能化设备,在挤奶后的牛群经过时,它通过识别系统识别出需要特殊处理的个体牛只,并通过活动门的动作,将这些牛只从挤奶牛大群中分离进入不同的通道或区域,从而达到牛群管理的目的。
它经常是以这样的形态出现在牧场:
工业中,机器人指能自动执行任务的人造机器装置,用以取代或协助人类工作。所以,分群门满足机器人的最主要的两个特征:
“智”:拥有智慧,可识别并记忆牛只,并对其做出分群决定(是否分隔,以及分隔方向)。
“能”:拥有能力,可根据分群决定,通过机械部件的动作,引导牛只进入不同通道或区域。
然而,分群门作为一个系统,远非我们所看到的一个“门”那么简单。一个正常工作的分群门系统应当包括以下6个模块:
▌分群决策软件:分群门系统的“大脑”,软件将结合牛群管理的需求,根据预设条件,自动决定哪些牛需要被分出来,以何种理由分出来,以及要分向何种区域
▌识别控制系统:分群门系统的“感觉器官和神经系统”,包括识别器,侦测奶牛位置的摄像头,传输信号的通信系统和控制门动作的控制系统
▌分群门机械构件:分群门系统的“脚和手”,负责分群任务的直接执行。包括棚架,活动门和动作气缸等
▌物理分群区域:引导牛群走向,并决定分隔奶牛的包括缓冲引导区,分群通道,临时隔离区,处理区
▌附属信息装置:包括称重系统等其他收集牛只信息的附属设备
▌人牛工作流程:人、牛和分群门如何在时间和空间上配合,包括奶牛流向,不同群奶牛,分隔出牛的调配,人员的分配和工作位置,人何时在何处工作,牛何时出现在何处等
分群门系统如何提高牧场劳动效率
分群门智能地根据每头牛所需处理,以一种对奶牛应激最小的方式将其从大群中分隔出来,省去了技术人员到牛舍中找牛的工作量,也避免了对正常牛只的影响和应激。
那么,节省的工作量有多大?其又对精细化管理有多少助益?我们看以下两个例子量化分析。
在传统牧场中,每头成母牛每个胎次所经历的需人工干预的常规事件,包括繁殖,健康和牛群管理事件,累计至少25次。如果没有分群门系统,每一次为处理该牛而将其从大群中隔离,对其都是一种严重应激。
对于1000头泌乳牛规模的牧场,平均每天技术人员需要处理的牛只数量为68头,这还不包括非常规性的工作。假如如此数量的牛头数均需要技术人员到各个牛舍中寻找,那么工作效率和执行完成度很难保证。
具体到技术人员的具体工作,分群门能节省的工作时间有多少呢?如图所示,在未配备分群门和自动发情揭发系统的传统牧场,配种员工作时间的45%用于在牛舍中寻找需处理的牛只,只有10%的工作时间用于“真正”的技术性工作。而分群门的应用将至少节省配种员45%的工作时间,从而可以将更多时间和精力分配至直接产生价值的技术性工作上,进而提高劳动效能。
分群门系统于牧场管理的三大益处
总结起来,分群门应用为牧场带来的益处体现主要如下:
奶牛受益:降低个体牛只应激,提高奶牛舒适度,进而避免人为应激对奶牛健康和生产性能产生负面影响。
管理人员受益:减少了兽医/繁育/牛群管理等部门员工转牛舍、寻找待处理牛只的时间,降低劳动强度,提高劳动效能。
牧场整体运营受益:提高人牛比(从50头/人提升至200头/人),降低劳动力成本;提高关键技术岗位(繁育,兽医等)的人员能力素质,好钢用在刀刃上,让高素质员工发挥更大价值;精确识别分隔待处理牛只,防止人为懒惰或失误造成待处理牛只的遗漏或错误处理。
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