 |
министерство сельского хозяйства рф
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТОМСКИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ
Кафедра охотоведения и зоотехнии
Направление подготовки 36. 03. 02 Зоотехния
Профиль: Технология производства продуктов животноводства
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
на тему
Эффективность роботизированного доения коров – первотелок черно-пестрой голштинизированной породы в условиях ООО «Сибирское молоко»
Научный руководитель:
канд. с. - х. наук
Сыманович О. В.
Томск - 2021
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 3
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.. 5
1. 1 Теоретические основы молочного животноводства. 5
1. 2 Технологии роботизированного доения коров. 9
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА.. 16
2. 1 Общая характеристика хозяйства. 16
2. 2 Системы содержания животных. 16
2. 3 Оборудование и транспорт. 18
2. 4 Зоотехнические требования к содержанию животных. 21
2. 5 Кормовая база. 24
2. 6 Организация стада. 26
3 СОБСТвЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.. 28
3. 1 Материалы и методы исследований. 28
3. 2 Результаты исследования. 29
3. 2. 1 Молочная продуктивность. 29
3. 2. 2 Трудоемкость процессов. 35
3. 3 Экономическая эффективность. 37
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.. 40
5 ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ. 45
ВЫВОДЫ.. 47
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.. 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ.. 49
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Сельское хозяйство в первую очередь нуждается в более совершенных производственных циклах, способных функционировать на вновь создаваемой экономической базе.
|
|
|
Не исключение и молочное животноводство, обеспечивающее производство одного из основных продуктов питания - молока.
Производство молока состоит из ряда технологических операций, среди которых наиболее сложной является машинное доение коров, занимающее 40 - 65 % совокупных затрат на производство единицы продукции. Существующая стандартная технология машинного доения и доильная техника разработаны для животных средней продуктивности при условии частичной автоматизации производства. Из этого следуют определенные трудности, связанные с эксплуатацией оборудования, обеспечением соблюдения технологических норм, и максимального качества продукции без ущерба для здоровья животных при высокой производительности автоматизированных и автоматических производств. Исследователи и практики указывают на необходимость дальнейшего совершенствования средств механизации и автоматизации доения коров, как наиболее значительный резерв повышения эффективности. Существенным толчком в дальнейшем развитии этой отрасли может стать применение новой технологии содержания коров, основанной на использовании современных достижений науки и техники, в частности автоматизированных и роботизированных производств (Королева Л. Г., 2010).
В связи с этим существенно возрастает актуальность изучения эффективности роботизированного доения коров. Это обусловило необходимость проведения настоящей работы.
Цель работы: изучить эффективность роботизированного доения коров в условиях ООО «Сибирское молоко» Асиновского района.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
- провести сравнительный анализ влияния системы доения на уровень молочной продуктивности коров первотелок;
- оценить трудоемкость процессов;
- определить экономическую эффективность использования роботизированного доения коров.
|
|
|
Научная новизна: впервые проведены научные исследования по изучению эффективности роботизированного доения коров в условиях ООО «Сибирское молоко» Асиновского района.
Практическая значимость: роботизированное доение коров, применяемое в условиях ООО «Сибирское молоко» Асиновского района, позволяет получать большее количество молока при меньших затратах времени и трудовых ресурсов и, как следствие, способствует повышению рентабельности производства молочной продукции.
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. 1 Теоретические основы молочного животноводства
Технологии получения продуктов молочного животноводства состоит из множества факторов: кормление; разведение; обеспечение комфортных условий и различные комплексы операций позволяющие получить максимальное количество продукции и наименьшими затратами.
Как правило условия выполнения операций технологии переплетены между собой и от качества выполнения одной из них зависит результат других и хороший эффект от всего производства.
Для того чтобы разведение крупного рогатого скота было экономически выгодным и приносило высокую прибыль, необходимо грамотно организовать процесс разведения животных (Чеботарев Н. Н., Тюриков В. В. 2017).
Если большее количество операций механизировано и автоматизировано, то такую технологию можно назвать промышленной.
Промышленная технология выделяется следующими особенностями: большая плотность животных, выделенная направленность производства, содержание больших групп животных, высокий уровень разделения труда, наиболее низкие затраты ручного труда на единицу продукции. Для реализации промышленной технологии строят фермы и комплексы промышленного типа – это специализированные предприятия, состоящие из комплекса зданий и сооружений необходимых для организации производства молока (agrobase. ru, 17. 08. 2020).
Молоко - биологическая жидкость сложного химического состава, включающая более 200 компонентов. По химическому составу и пищевым свойствам молоко не имеет себе равных и служит незаменимой пищей для новорожденных животных и необходимым продуктом питания для человека в любом возрасте. Ценность молока определяется содержанием большого количества белка, высокой калорийностью молочного жира, молочного сахара и др. веществ (vfgsto. ru., 14. 03. 2018).
|
|
|
Молочная продуктивность характеризуется многими показателями. Основные из них: удой, массовая доля жира и белка в молоке, количество молочного жира и белка (Костомахин Н. М., 2013).
Уровень молочной продуктивности коров зависит от многих факторов, которые можно разделить на генетические и паратипические (негенетические) (Kallen, Stuart A., 1997). – К генетическим факторам относятся: породная, линейная и семейная принадлежность коров, влияние отцовской и материнской наследственности (studsell. com., 13. 06. 2019). К паратипическим факторам относятся: возраст животных, номер лактации, сухостойный и сервис-периоды, сезон отела, живая масса и т. д.
Вся зоотехническая работа с крупным рогатым скотом сводится к получению от животных возможно большего количества относительно дешевой продукции высокого качества (sinref. ru., 13. 06. 2019). Молочная продукция является основной. Для осуществления селекционной работы на повышение молочной продуктивности нужно знать характер наследственной изменчивости коров разных генотипов (dslib. net., 13. 06. 2019).
В структуре породы важное место занимают линии. Животные разных генеалогических линий отличаются экстерьером, а также уровнем молочной продуктивности и качеством молока.
Наряду с генетическими факторами, изучено влияние на молочную продуктивность и паратипических факторов. Среди них важное значение имеет продолжительность сухостойного периода.
Продолжительность сухостойного периода устанавливают в зависимости от общего состояния и упитанности животного. Средняя продолжительность сухостойного периода составляет 65 дней. Наибольшую молочную продуктивность 2574, 8 кг имеют коровы с продолжительностью сухостойного периода 46-60 дней, что на 94 кг больше, чем удой по всей группе. Жирномолочность у всех групп одинакова. Осеменять животных в 20 месяцев экономически невыгодно. Необходимо выращивать телок так, чтобы они к 18 месяцам достигали живой массы 380 кг (Федоров В. И., 2017).
|
|
|
Развитие молочной железы имеет циклический характер, что обуславливается физиологическим состоянием коров. После оплодотворения постепенно идет процесс инволюции железистой ткани вымени. В сухостойный период корова получает необходимый отдых, в течение которого ее организм пополняется питательными веществами, а также приходит в норму сердечная и нервная деятельность, восстанавливается работоспособность вымени. Сухостойный период также необходим для нормального развития плода (studsell. com., 13. 06. 2019).
Первые дни после отела коровы необходимо уделять пристальное внимание уходу за выменем. Молочная железа в этот период времени мало эластичная и твердая, поэтому необходимо проводить тщательную дойку и массаж. Такие приемы способствуют быстрому восстановлению вымени до здорового состояния и являются профилактикой появления мастита (agrarnyisector. ru., 19. 08. 2020). В самом начале лактации у коров и первотелок может отекать вымя (чаще наблюдается у высокоудойных коров). Правильно составленный рацион и соблюдения правил содержания успешно решает данную проблему и на 4 - 6 день после отела отек уменьшаться, а на 8 - 10 день воспаление вымени полностью проходит (Николаев С. И., Чепрасова О. В., Струк В. И., 2018).
В настоящее время животные хорошо реагируют на повышение уровня корма, поэтому животным начинают давать пищевые добавки заранее, они добавляют энергию в корм из имеющегося корма, увеличивают энергообмен на 2-3 кормовые единицы в день (Антипова А. А., 2016). Рекомендуется предварительное кормление, его применяют до тех пор, пока коровы не отреагируют на увеличением удоя. При определении постоянной молочной продуктивности питание корректируется в соответствии с фактическим удоем молока (Макарцев Н. г., 2018 -).
Доение от отела до отела истощает корову, в связи с чем, уменьшается удой за последующую лактацию. Такое использование коровы ведет и к преждевременной потере хозяйственной ценности. Слишком короткий сухостойный период отрицательно влияет на последующую лактацию.
Молочная продуктивность тесно взаимосвязана с живой массой. Основной путь повышения живой массы коров - хорошее выращивание ремонтных телок с преобладанием в рационах сена, сенажа и силоса.
Большое влияние на молочную продуктивность коров оказывает возраст и живая масса при первом осеменении и первом отеле. При слишком раннем осеменении, особенно недоразвитых телок, тормозится их рост и развитие, что в дальнейшем приводит к измельчанию коров, получению мелкого приплода и снижению молочной продуктивности. Слишком позднее осеменение тоже нежелательно. Это приводит к перерасходу кормов, уменьшению количества телят за период использования таких коров и снижению молочной продуктивности. В среднем телок осеменяют в 18-20 месяцев живой массой 360 кг. Наивысший удой имеют коровы отелившиеся в возрасте 29-30 месяцев.
|
|
|
Повышение живой массы коров выше определенного уровня, присущего каждой породе скота, не всегда приводит к повышению молочной продуктивности. Должен обязательно сохраняться тип молочной коровы, то есть удой должен превышать живую массу в 8-10 раз.
Сезон отела оказывает большое влияние на молочную продуктивность коров. В хозяйстве наиболее высокий удой у коров, отелившихся в зимне-весенний период. Это объясняется тем, что в сезон первая половина лактации протекает в условиях лучшей обеспеченности коров кормами (Федоров В. И., 2017).
Продолжительность сервис-периода также влияет на молочную продуктивность коров. Чем раньше после отела будет осеменена корова, тем короче будет лактация. Чем продолжительнее сервис-период, тем позднее отражается на продуктивности стельность и тем дольше на сравнительно высоком уровне поддерживается лактационная кривая. Оптимальная продолжительность сухостойного периода в стаде составляет 46-60 дней, сервис-периода 61-90 дней. Наивысший удой имеют первотелки, отелившиеся в возрасте 29-30 месяцев.
Содержание массовой доли жира и белка в молоке характеризует питательную ценность молока. Чем больше массовая доля жира и белка, тем меньше себестоимость молочных продуктов, т. е. удешевляется их производство. Количество жира и белка в молоке у разных пород колеблется. Жирность молока у различных коров может колебаться в значительных пределах (от 2, 5 до 10, 5 %), белок молока изменяется от 3, 19 до 3, 56%.
Важнейшим процессом в молочном скотоводстве является доение коров. Это самый тяжелый и деликатный труд, влияющий на производство качественного молока и гигиену стада. Не смотря на многочисленные инновационные технологии, доение до последнего времени составляет почти 50% ручного труда на ферме (Бушуева И. Г., 2006).
Разработка технологии содержания с применением роботизированных систем доения и управления кормлением, является одним из основных факторов повышения эффективности молочного скотоводства
1. 2 Технологии роботизированного доения коров
До недавних пор главным достижением прогресса в машинном доении были классические доильные залы «елочка», «карусель», а вершиной технической мысли – «параллель». Первым автоматом, появившимся на фермах, стал аппарат по обработке вымени коров, предложенный несколькими европейскими производителями.
Известно, что эта операция – одна из самых ответственных и при этом хлопотных и трудоемких. Такие аппараты еще не означали повальной замены всего оборудования ферм, а лишь дополняли существующее.
Попытки создания полностью автоматизированных систем для молочных ферм начались еще в 1980-х, но оказалось, что тогдашний уровень развития техники был еще слабым: требовались достаточно чувствительные сенсоры, датчики, позволяющие идентифицировать каждое животное и все его характеристики, а главное – программное обеспечение, которое сведет всю эту информацию воедино и должным образом использует.
Первые доильные роботы, точнее комплексы, действительно пригодные для этой цели, появились в Нидерландах в 1992 году. Это был робот компании Lely Industries N. V. В 1998 году фирма DeLaval начала продажи своих автоматизированных систем, а через 10 лет в линейке компании уже насчитывалось 11 системавтом атизированного доения – одно и многобоксовых (Трофимов А. С., Тимошенко В. Н., Музыка А. А., 2009).
Теперь каждая четвертая доильная установка, покупаемая фермерами в Нидерландах — автоматическая. В Азии практически все доильные роботы сосредоточены в Японии. Есть сведения, что количество автоматизированных доильных систем в мире уже перевалило за сорок тысяч.
Доильный робот, как правило, состоит из манипулятора, способного двигаться в трех плоскостях, системы очистки сосков и вымени с помощью щеток и моющего раствора, устройства для надевания и снятия доильных стаканов, контрольных и сенсорных приборов, весов для автоматического взвешивания коров, молока и концентратов. Работой всех этих устройств управляет компьютер с соответствующим программным обеспечением (это наиболее ответственная часть системы, манипуляторы без «головы» научились делать еще в XVIII веке).
Конструктивно доильные системы могут быть с одним боксом и одним манипулятором, с несколькими боксами и одним манипулятором, а также – с несколькими манипуляторами, каждый из которых обслуживает несколько боксов. Наиболее популярны однобоксовые системы, способные обслуживать 50 – 70 коров.
Особого интереса заслуживает система контроля качества молока, которая оценивает его по цвету, электропроводности, температуре, кислотности, в отдельных системах – по количеству соматических клеток.
Кроме того, система контролирует объем и скорость молокоотдачи не только по отдельной корове, но даже по долям вымениу каждой коровы. Это позволяет отбраковывать продукцию нежелательного качества, отделяя ее в отдельную емкость. Также система способна контролировать состояние здоровья каждой коровы с помощью датчика, который прикреплен к уху или шеи животного.
Интересна также разработка компании GEA Farm Technologies– мультибоксовые системы MIone, работающие по принципу «доильного центра»: все оборудование сконцентрировано в одном месте, окруженном «зоной ожидания». Это дает возможность отбора как до, так и после доения с удобным доступом оператора, как к технике, так и к коровам (Шакиров Ф. К., 2002).
Дальнейший путь прогресса в этом направлении – создание «интеллектуальной фермы», в которой кроме доения, будет автоматизирован ряд других работ, прежде всего, наиболее тяжелых и неприятных, таких как уборка навоза. Машине можно поручить такую работу как кормление животных, контроль за их состоянием и даже управление стадом.
Системы динамического кормления (например, модуль DLM, система управления Т4С робота Astronaut A4 компании Lely) дают возможность автоматически определять экономически целесообразную норму выдачи корма каждой корове, исходя из результата ее же последнего доения. А логическим завершением стали системы контроля работы всего оборудования, состояния животных, комфортности условий их содержания и так далее. Например, в Германии для оценки состояния коров быларазработа насистема Cowsand Moreс одноименной программой для планшета, который контролирует работу системы (Бредихин С. А., Космодемьянский Ю. В., Юрин В. Н., 2001).
Шведская компания DeLaval разработала устройство мониторинга In Service Remote, позволяющее получать показатели работы доильной установки прямо из системы ее управления в реальном времени, оперативно выявлять проблемы в функционировании узлов и своевременно их устранять.
Речь идет не только о поломках самих механизмов и агрегатов, но и качестве молока. Его изменения могут свидетельствовать о болезни коровы, и об этом тоже предупредит робот, даже с помощью смс на телефон. Он же и отделяет молоко от больной коровы – с кровью (при мастите), насыщенное антибиотиками в результате лечения и так далее.
Но вот решать задачу подгона стада без участия человека пока удается плохо. По подсчетам профессора Лейпцигского университета, доктора Герхарда Шляйтцнера, чтобы загонять на дойку 90 коров в час, нужно не менее трех человек ежедневно, не менее четырех человеко-часов на корову в год.
Правда, работа в этом направлении ведется. Например, в молочном хозяйстве «Гёргсдорф» (федеральная земля Бранденбург) тестируется управляемая с помощью компьютерной программы система подгона. В ней коровы одной группы направляются из сектора отдыха через центральный коридор к накопителю. Выдоенные же коровы от доильной установки автоматически перенаправляются в сектор отдыха. Вообще, перспективное направление – интеллектуальные сортировочные ворота, которые пропускают или на дойку, или на обработку, или назад в коровник (Фисинин В. И., 2003).
Кроме этого, большинство доильных роботов работает по системе добровольного доения, когда корова сама идет в зону доения. В этом случае ворота доильного робота срабатывают на приближение цифрового идентификатора коровы, открывая ему вход в установку, где животное также получат порцию концентрированного корма, как вознаграждение. Чтобы коровы, для которых концентрированные корма, как сладости для детей не ходили каждый час на доение, компьютер не пускает животных в зону доения, следующие 5-8 часов. Оператору же удобно следить за стадом, так как система сама сигнализирует о животных, которые долго не приходили на доение, что может сигнализировать как о болезни, так и банальной лени животного, которое в данном случае на доение пригоняет менеджер стада. Главное преимущество — сокращение расходов на оплату труда примерно на 2/3 по сравнению с использованием «елочки», что для европейских фермеров при дороговизне рабочей силы имеет большое значение (Бушуева И. Г., 2006).
Социальный фактор тоже стоит принимать во внимание – по данным Минсельхоза Израиля, каждый доильный робот заменяет собой 2, 5 работника, а жители села, оставшиеся без работы, вряд ли воспримут этот факт с восторгом.
Отечественные производители молока утверждают, что у них работают в основном крестьяне старшего поколения, потому что сельская молодежь идет на фермы неохотно, а автоматизация наиболее трудоемких и грязных работ вместе с гордым званием «оператора» вместо обычного «скотника» может повысить престижность труда на ферме.
Еще один плюс роботов —технология «добровольного» доения, которая дает животному право выбора времени и частоты посещения доильного бокса. Это особо актуально для стран, практикующих беспривязное содержание коров (в развитых странах 70 – 85%, в России – менее 5%).
Внедрение автоматических доильных установок на небольших фермах с традиционным двукратным доением, по данным голландских специалистов, повышает надой молока до 15% за счет увеличения числа доений при свободном доступе коров к доильной установке, что в свою очередь способствует сравнительно быстрой окупаемости затрат на нее (agro-new. ru., 14. 08. 2019)
Исследования, проведенные в Швейцарии, показали, что по степени выдаивания молока из вымени достоверных различий между автоматической системой и традиционной «елочкой» не установлено (Кутровский В. Н, 2007).
Робот дает возможность индивидуального подхода не просто к каждой корове, а и к каждому соску. Ведь понятно, что не во всех запас молока одинаков, и одной из наиболее распространенных причин заболевания сосков является именно «холостое» доение, которое чаще всего происходит в конце процесса – в одном соске молоко еще есть, в другом – уже нет, а механизм продолжает тянуть (12kotov. ru., 14. 05. 2020). Во избежание этого создана VMS –Voluntary Milking System, «система добровольного доения», при которой каждая четверть вымени выдаивается отдельно и с соска, в котором уже ничего нет, доильный стакан автоматически снимается (farmmods-fs. ru., 14. 05. 2020).
Робот не работает с коровами, имеющими нестандартное вымя (например, соски расположены слишком близко друг к другу). Иногда попадаются коровы, которые упорно не желают заходить в доильный бокс – таких придется продать населению в индивидуальные хозяйства или отправить на забой (ufagruzoperevozka. ru., 14. 05. 2020). Отбраковка может достигать 10%. Кроме того, стадо не должно быть разношерстным, следует отдавать предпочтение какой-то одной породе – в соответствии с выбором будут подбираться и доильные стаканы (viktoriy. ru., 14. 05. 2020)
Важным преимуществом также называют повышение качества молока – это не означает, что отдельно взятая корова начинает давать молоко лучшего качества, общее повышение достигается за счет более тщательной отбраковки негодного продукта. В частности, используя роботизированное доение, легче придерживаться стандарта ЕС по бактериальному загрязнению – не выше 100 тыс. на см³ (Костомахин Н. М., 2013).
Что же касается недостатков, то, прежде всего среди них называют высокую цену: в Европе цена робота, способного доить 50–70 коров, по разным источникам, колеблется от 80 до 170 тыс. евро, в США — $150–170 тыс., а традиционная «елочка» стоит на 50–70% дешевле. При этом наиболее экономичным считается использование роботов на ферме с поголовьем от 140 до 200 коров, если больше или меньше – удельные затраты очень возрастают. Однако высокая стоимость оплаты труда в развитых странах позволяет окупить любые затраты на робота за несколько лет.
Другое дело, что к стоимости покупки оборудования следует добавить вовсе немалую стоимость его технического обслуживания – порядка5 тыс. евро в годна один бокс. А вовсе без техобслуживания обойтись не удастся.
И напоследок: придется переоборудовать помещения, например, устанавливать решетчатые полы. Иногда удается обойтись сравнительно небольшой переделкой, а в некоторых случаях все придется перестраивать практически с нуля.
На сегодня уже все крупные производители доильного оборудования предлагают минимум одну собственную автоматизированную систему. Более половины всех доильных систем проданных в Германию, Швецию и Данию за последние два года — роботы. А в Финляндии 80 % новых аппаратов – автоматические установки.
Оценка объема рынка установленных на молочных фермах в 2016 году доильных роботов составляет 1, 9 млрд. долларов. По мнению немецких специалистов, к 2025 году роботы будут доминировать на фермах с поголовьем от 50 до 250 коров.
Таких в ЕС порядка 126 тысяч, и более 2 млн. фермеров со стадом менее 50 голов. В более крупных хозяйствах использовать роботов нецелесообразно: пропускная способность одного бокса – в среднем 55–70 голов, а самый высокопроизводительный робот GEA Farm Technologies имеет пять боксов.
При этом один роботизированный пост доения с выстраиванием инфраструктуры движения животных в коровнике, бункерами кормления, программой управления и селекционными воротами обойдется (в средней комплектации) в сумму около 150–200 тыс. евро.
Для стада от 1000 голов сумма затрат на одну корову выходит такая, что доильный зал типа «карусель» или «параллель» получается экономичнее. То есть на ферме, насчитывающей более 500-700 голов, доильные роботы считаются нерентабельными.
Наряду с этим в ЕС проявляется не сильная, но все же заметная тенденция роста численности стада. По данным компании Dairymaster, в течение последних двух лет количество предприятий, содержащих более 200 коров, увеличилось на 3%. Если тенденция сохранится, тогда существующий рост продаж доильных роботов скоро сменится застоем, если, конечно, не будут предложены принципиально новые технические решения (Захаров А. Ф., 2000).
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА
|
|
|
