2024年数字化在奶业现代化发展中的应用研究
随着物联网、大数据、云计算等信息技术的发展，数字化、智能化蓬勃发展，全球已经进入数字经济时代，将对产业发展产生全方位、深层次、革命性影响。近年来，我国推进数字化发展力度不断加大，出台了一系列支持政策，为产业数字化转型指明了方向。国家大力推动奶牛养殖标准化发展，规模化、机械化逐渐成为奶牛养殖的主旋律，为奶业数字化提供了坚实基础。加快推进奶业数字化转型，是抢抓新一轮科技革命和产业变革机遇的必然选择，更是向高质量迈进的必由之路。
1、当前国内奶业数字化发展现状
1.1 国家高度重视奶业数字化
2018年，《国务院办公厅关于推进奶业振兴保 障乳品质量安全的意见》（国办发〔2018〕43号） 明确提出发展标准化规模养殖，推广应用奶牛场物联网和智能化设施设备，提升奶牛养殖机械化、信息化、智能化水平。2020年，《国务院办公厅关于促进畜牧业高质量发展的意见》（国办发〔2020〕 31号）明确提出要提升畜牧业信息化水平，加强大数据、人工智能、云计算、物联网、移动互联网等技术在畜牧业的应用，提高圈舍环境调控、精准饲喂、动物疫病监测、畜禽产品追溯等智能化水平。2022年，农业农村部印发的《“十四五”奶业竞争 力提升行动方案》（农牧发〔2022〕8号）明确提出支持养殖场开展“智慧牧场”建设，对饲喂、挤奶、 保健、防疫、粪污处理等关键环节设施设备升级改造，推动基于物联网、大数据技术的智能统计分析软件终端在奶牛养殖中的应用，实现养殖管理数字化、智能化。同时配套设立奶业生产能力提升整县推进项目资金支持，推动奶业数字化智能化发展。
1.2 积极布局奶业数字化
奶业是农业现代化的标志性产业，随着中国奶业规模化、机械化、标准化和集约化发展，带动中国奶业数字化、智能化发展，国内外奶业设备供应商以及信息化企业加快布局奶业数字化。人工智能等先进技术通过进一步挖掘牧场积累的挤奶、饲喂、繁殖、健康、设备性能等奶牛养殖的海量数据，更好地去发挥数据的作用，助推着中国奶业数字化技术应用向高端、前沿、纵深方向发展，助力整个产业现代化水平的提高。
利拉伐作为世界领先的牧场挤奶设备和全方位解决方案供应商，在牧场所需的智能化和数字化产品的研发和推广方面也一直走在前列。自1979年深圳光明华侨农场引进全国首套利拉伐奶设备，建立新中国第一个奶厅以来，利拉伐长期为中国奶业引进和输送先进技术；1989年，利拉伐在广州设立办事处，1996年在广州正式成立公司，加快在中国的业务发展；2004年，利拉伐VMSTM 系列产品首次引进，在内蒙古和林格尔县蒙牛示范牧场落地应用；2016年，第一套BCS 3D扫描奶牛智能体况评分系统和第一台药浴机器人TSR在国内运行；2017年， 利拉伐推出 “智汇”牧场理念，希望携手全产业链从业者，将利拉伐乃至整个产业链的智慧汇集于牧场，帮助牧场实现可持续养牛，为中国奶业发展探求更好的解决方案；2019年利拉伐在中国正式发布最新一代自愿挤奶系统DeLaval VMSTM V300，预计至2024年底，利拉伐挤奶机器人在中国将有超过200 台设备投入使用，服务牛头数将过万头；2022年底，利拉伐在中国正式发布了最新一代模块化、信息化、数字化的转盘式挤奶系统旗舰E500，旨在满足当下以及未来规模化牧场的需求。据荷斯坦杂志《2024中国奶业统计资料》显示，2023年度中国高产牧场中，利拉伐挤奶设备使用占比达44%，持续保持领先。阿菲金也打造了智能化、数据化的阿菲金管理系统，并已在国内首农畜牧、光明牧业、中垦乳业、呼图壁种牛场等国内知名牧业企业的牧场广泛应用。除此之外，莱力、安捷伦科技等国外的挤奶设备供应商、信息化公司也积极开拓国内市场，布局中国奶业数字化、智能化。丰顿等国内奶业信息化企业也在积极推动“互联网+”与现代养殖业的跨界创新融合，提供精准化种养、体系化监测、网络化服务和大数据服务，促进养殖业上下游产业资源整合，实现提质增效和转型升级。
2、数字化是推动奶业高效可持续发展的重要举措
数字化可以让奶牛养殖变得更高效，对环境更友好；同时还让整个产业链更加透明，实现原奶质量的追踪，保证中游产品加工质量，保障终端消费者信心，进而拉动中游加工和上游养殖，让整个产业链动起来，最终推动产业高效、可持续发展。
2.1 数字化有助于提高牧场生产效率
牧场通过应用挤奶机器人、先进的转盘挤奶设备以及智能化牧场管理软件和技术，提高牧场的生产效率。 一方面，提高牧场人员的工作效率。如利拉伐最新一代转盘式挤奶系统旗舰E500，转台更大、转速更快，功能更智能，可满足大规模牧场在 挤奶效率以及人员工作效率上的更高追求。120位 （荷斯坦牛）转盘的最快转速可达3.6 s/牛位，128 位（娟姗牛/杂交牛）转盘的最快转速可达3.38 s/牛位；转台可自动赶牛、自动根据牛群调节转速；挤奶人员通过交互式挤奶控制面板和智能转台控制器可以掌握整个转台的运转以及牛群的挤奶情况，更快、更方便的进行挤奶、分群等操作；配合利拉伐流量响应挤奶技术（包括动态响应自动预刺激技术FAS和动态响应真空调节技术FAV），还可进一步减化挤奶人员操作流程，缩短挤奶时间，实现每小时挤奶牛头数以及单个人员负责的牛只数量的进一步提升。VMSTM V300挤奶机器人使用先进的TOF摄像头和智能识别系统，可以自我学习，动态追踪并且记忆奶牛乳头位置，实现拟人式的更快、更准的套杯、药浴，可满足70 头左右奶牛的日常挤奶需要。配合可根据牧场需要量身定制的奶牛交通设计，还可以进一步降低人员赶牛的工作强度，可极大减轻牧场用工负担。除此之外，精准繁育、精准饲喂等智能化技术的应用，也大幅减少人工劳动强度，提高劳动效率。另一方面，新技术可以帮助提高牛的生产效率。利拉伐动态响应自动预刺激技术（FAS）和动态响应真空调节技术（FAV）可以给予奶牛个性化的、流程一致的有效预刺激，根据每头牛的奶流情况调整真空水平，实现更短的挤奶时间，减少乳头承受压力时间，在提升挤奶效率的同时保护乳头末端状况和乳房健康；而挤奶机器人VMSTM V300在实现奶牛“自愿挤奶”的基础上，4个乳区独立预刺激、套杯、挤奶、脱杯，还可实现智能脉动调节，个性化的挤奶在最大限度榨乳的同时有效避免过挤， 保障奶牛健康，最终实现高产、提高生产效率。
2.2 数字化有助于降低牧场生产成本
在繁育环节，牧场通过奶牛发情揭发技术，及时、准确揭发奶牛发情时间，减少人工巡圈时间， 获得最佳的配种方案，提高配种效率。如利拉伐最新一代VMSTM V300挤奶机器人可搭配使用ReProTM精准繁殖监测系统，动态监测牛奶孕酮水平，结合奶牛的基本信息，对每头奶牛的繁殖状态做出诊断， 帮助牧场更高效、精准的进行繁殖管理。加拿大魁北克省Comestar Holstein牧场在2020年新建机器人牛舍，使用6 台VMSTM V300挤奶机器人对360 头泌乳牛挤奶，并配合ReProTM 精准繁殖监测系统，当年兽医费用仅为以前的一半（注：兽医负责配种繁殖 工作）。在饲喂环节，饲料成本占到70%左右。目前，奶牛全混合日粮（TMR）饲养技术已近普及， 通过数字化实现奶牛精准饲喂，能够综合粗饲料、 精饲料以及维生素、矿物质等添加剂精准配比，满足奶牛营养需要，确保奶牛采食更加科学合理。在疫病防控方面，通过数字化技术的应用，有效降低疾病防治成本。利拉伐Plus平台的预测应用，可以全面综合分析牛群及个体级别的动物未来健康状况，针对具体牛只给出多种奶牛疾病风险预警，帮助牧场优化挤奶、饲喂、繁殖和健康表现。再以利拉伐VMSTM V300自愿挤奶系统的乳房炎检测指数MDi 这一功能为例，可实现牛只层面的乳房炎疾病风险预警以及乳区层面乳房炎相关计数（如血乳、电导率）监测并预警，在乳房炎发生前干预，实现直观、量化的疾病风险提示，节省治疗、人工以及后续的牛奶损失等一系列成本。
2.3 数字化有助于牧场提升质量安全水平
质量安全是牧场发展的根本，数字化、智能化设备的广泛应用，可有效提高牧场质量安全水平。一方面，保障原料奶质量安全水平。利拉伐挤奶机器人VMSTM V300通过对原料奶中体细胞、血乳的及时检测，对不合格原料奶进行分流，保障原料奶的质量安全。此外，通过数字化、智能化信息采集设备，通过人工智能模型分析，牧场可以及时识别病牛、预判疾病发生风险，有效预防疾病发生，保证奶牛健康福利，进一步提升牛奶质量的基础。另一方面，保障奶牛在挤奶时的安全。如利拉伐E500转台，通过配置智能化的转台控制以及驱动备份，根据实际情况动态确定最大安全转速，即便在多个驱动停止的情况下，驱动备份依然可以维持高效挤奶。
2.4 数字化有助于牧场精准化管理决策
配备系统的数字化设备的牧场，尤其是在奶牛发情揭发、体况评分等环节，借助数字化、智能化设备替代人工经验识别，对于提升牧场开展精准化管理、实现科学决策具有重要作用。比如，在奶牛体况评分方面，更多的是关注不同牛群的平均体况，以了解干奶牛、新产牛、泌乳牛在达到峰值产量前后等等不同时期的体况，主要应用于奶牛的营养管理。利拉伐推出的BCS 3D扫描奶牛智能体况评分系统，在统一标准下实现自动监控每头奶牛、每圈奶牛、每个泌乳阶段的体况评分。BCS 3D扫描奶牛智能体况评分系统可有效减少人工体况评分的人工和时间成本，同时也解决了不同打分人员对体况评分标准的主观认知不统一导致的数据一致性、准确性欠佳，更为重要的是可有效化解体况评分数据获取不及时等问题，实现实时跟踪体况变化异常奶牛。准确、完整的体况评分数据也会为人工智能的疾病准确预测、牛群精准管理等功能带来帮助。在奶牛繁殖方面，传统的做法是牧场通过计步器进行发情揭发，但随着奶牛站立发情减少、安静发情逐渐增多，加上环境变化干扰，计步器发情揭发率不断下降，容易错失配种时间，多数牧场仍需要结合人工判断发情。而人工手检和B超检查出来耗时耗力、效率低之外，结果不确定也在增加。利拉伐的 ReProTM精准繁殖监测系统通过监测孕酮这一奶牛维持妊娠的必要激素指标，通过在奶牛挤奶的同时无应激获得检测数据，结合帝波罗生物模型，对奶牛的繁殖状态进行诊断，准确预测奶牛的发情时间， 自动给出发情（包括安静发情）预警、怀孕确认、 流产预警、产后乏情、黄体囊肿、卵巢囊肿等繁殖异常预警，并可给出繁殖管理的具体工作标准流程，最终实现将奶牛发情数据转化为有用的管理信息，实现“精准管理决策”。
3、奶业数字化发展面临的挑战
近年来，我国奶业数字化、智能化发展取得了显著成就，但也存在奶业数字化标准不完善、信息孤岛现象严重、数字化成果转化为生产力能力不足等问题亟待改善。
3.1 奶业数字化标准亟待完善
目前，瞄准奶牛养殖智能化信息化产品研发的企业和产品日益增多，但同类型的产品，没有统一的标准，不同产品间不兼容问题严重。在以往的牧场调研中，奶农多次反映挤奶设备和挤奶管理软件与牧场管理软件标准不统一，接口不兼容，挤奶管理软件自动获取的产奶量数据无法直接导入牧场管理软件。同样的产奶量数据，不同品牌的挤奶管理软件的产奶量单位也不一致，需要转化成同样的单位，转化的过程中易出错。
3.2 信息孤岛现象严重
所谓信息孤岛，是指在一个单位的各个部门之间的信息无法顺畅地在部门与部门之间流动，这样就会形成信息孤岛。目前，多数牧场TMR饲喂、挤 奶、发情监测等均建立了相应的系统，产生了大量的生产数据，但各系统间因品牌不同，尤其是数据标准缺乏、接口不统一，数据比较分散，信息孤岛现象严重。
3.3 数字化成果转化为生产力能力不足
当前奶业信息化的发展，更多关注点是数字化设备的应用，对于数据的深度挖掘和分析利用不足。一方面，对于已有系统、硬件资源和技术所产生的数据仅仅用于日常工作，对数据的关联性应用 不足，对数据的深度挖掘，实现有效利用程度不高。另一方面，缺乏基于大数据和人工智能的高级分析预测模型应用偏少，对牧场生产能力、奶牛生产力预测、疫病预警等方面的精准模拟和预判缺乏，这在很大程度上阻碍了牧场管理决策。
4、结论与展望
作为世界科技革命和产业变革的先导力量，信息技术正在加速与传统产业的融合发展。作为农业现代化的代表性产业，奶业数字化和智能化发展也提交了亮眼“成绩单”。无论是在养殖环节，还是在运输、加工，乃至销售、仓储、物流环节，信息技术、数字技术、人工智能技术的应用都显著降低了人力成本和生产成本，也有效提升了产品的质量安全水平，为行业发展注入了新的动能。可以说， 奶业数字化建设符合农业现代化建设的要求，也是畜牧业高质量发展的要求。尤其是在养殖成本增加、环境约束趋严、外部挑战加剧的背景下，奶业数字化已成为产业发展的必然趋势，尤其是人工智能技术，将是奶业数字化的下一个焦点。人工智能通过挖掘数据中隐藏的规律，提升牧场的数据价值，助力牧场面向未来，取得更好的发展。
参考文献
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