Технологические решения в молочном скотоводстве

Молочное скотоводство остается важной отраслью для российской экономики и вносит значительный вклад в продовольственную безопасность страны. В настоящее время Российская Федерация является одной из крупнейших в мире производителей молока и молочной продукции и занимает 4 место в мировом рейтинге.

Ежегодно наблюдается рост объемов производства молока

По данным аналитического центра МilkNews и Союзмолоко по оценкам аналитиков, рост производства товарного молока в январе-октябре 2021 года в сравнении с тем же периодом 2020 года, составил 0,5%, до 20,1 млн т, в том числе в сельхозорганизациях – 1,2%, до 14,6 млн т.

В настоящее время перспективным направлением развития производства считается его модернизация

Одной из основных задач отрасли становится интенсификация молочного производства, увеличение продуктивности животных, которая достигается в том числе за счет модернизации животноводческих комплексов молочного направления.

Повышения эффективности производства молока на фермах можно достигнуть посредством применения современного оборудования и технологических решений

Основным направлением повышения эффективности, снижения потерь молочной продукции и улучшения ее качества является обеспечение работоспособности и функционирования молочных ферм и комплексов. Одна из важнейших задач инженерно-технической службы на молочных фермах и комплексах – применение современного оборудования и технологических решений. Поэтому, решению этой задачи будет способствовать реализация подпрограммы «Сельскохозяйственная техника и оборудование» Федеральной научно-технической программы.

Главным в повышении материально-технического обеспечения процесса выработки молока в сельхозпредприятиях является высокотехнологичная энергоэффективная система ведения производства:

• заготовка кормов;

• содержание и механизированное кормление и доение животных;

• создание ферм с теплоутилизацией отходов и удалением продуктов жизнедеятельности (роботизированные фермы);

• компьютеризация процессов учета молочной производительности и прогноза генетической ценности животных;

• контроль качества молока с помощью электронных средств (тестирование содержания жира и белка в молоке);

• системы охлаждения и хранения надоенного молока и др.

С этой целью промышленностью производятся более 100 машин и установок для ферм и комплексов крупного рогатого скота, с помощью которых выполняется более 30 наименований работ. В России в большей мере используются технологии и техника шведской компании «DeLaval», голландской – «Lely» и немецкой – «GEA». Функционируют около тясячи роботов для добровольного доения, ими занято 0,07% общего объема рынка. При этом компания «DeLaval» имеет долю реализованных роботов – около 40%, «Lely» – более 30%, а «GEA» – более 10%, небольшая доля оборудования приходится на компании «SAC» (DoubleBox, SAC, Дания), «Fullwood» (Merlin, Объединенное Королевство), «Boumatic» (Proflex, США) и «Impulsa AG» (Германия).

Крупные молочные комплексы в России являются перспективными объектами цифровизации

Наиболее перспективными объектами цифровизации в молочном скотоводстве являются крупные молочные комплексы с поголовьем более 800 коров (около 4,3% от общего числа ферм), на которые приходится более 30% производимого в России молока. Эти предприятия используют, в основном, импортные платформенные решения: доильное оборудование с цифровыми системами сбора и обработки информации об индивидуальных показателях животных (надои, состояние здоровья, половая охота и др.), системы автоматизированного нормированного кормления животных, интегрированные в общую систему управления фермой.

При привязном содержании скота экономический эффект от технологии производства молока может быть получен при комплексной механизации следующих основных процессов:

• водоснабжение ферм и автопоение животных;

• роботизированное доение коров;

• приготовление и распределение корма;

• уборка навоза и др.

ОАО «Кургансельмаш», НПП «Фемакс», ФНАЦ ВИМ, ОАО «Челно-Вершинский завод» осуществляют изготовление доильных установок высокого технического уровня типа УДМ-100 и УДМ-200 с молокопроводом из нержавеющей стали. По сравнению с установками АДМ-8 в 3 раза уменьшено количество стыков, обеспечивается стабильный вакуумный режим, сокращено инженерно-техническое обслуживание. Модели модернизированы посредством укомплектования автоматизированными доильными аппаратами, оснащенными счетчиками-датчиками потока молока. Установка УДМ-200 по всем критериям (цена и качество) признана лидером в России среди аналогов, в т.ч. зарубежных.

На смену автоматизированным установкам со станками типа «Тандем» (с количеством скотомест 2х4) – УДА-8А и со станками типа «Елочка» (2х8) – УДА-16А учеными и конструкторами ФНАЦ ВИМ и НПП «Фемакс» разработано и освоено производство новых, автоматизированных доильных установок УДЕ-М «Елочка» модульного типа 03Э с электронной системой управления процессом доения и автоматической системой сбора и оперативного хранения данных (рис. 1)

Рисунок 1. Доильная установка УДЕ-М «Елочка» модульного типа 03Э.

Установка осуществляет:

• измерение в реальном режиме времени и одновременное отображение в текстовой и цифровой форме на дисплее блока управления значений индивидуального надоя молока, времени доения, интенсивности молоко-выведения, других параметров и режимов доения;

• передачу индивидуальных показателей дойки на компьютер;

• возможность ввода с клавиатуры блока управления номера животного, его отображения на дисплее и передачи данных на компьютер;

• автоматическую идентификацию и передачу номеров животных в компьютер.

По ряду показателей эта установка не уступает лучшим зарубежным аналогам. УДЕ-М «Елочка» позволяет передавать данные в электронном виде в компьютеризированную систему управления стадом «Селекс» (принята в Российской Федерации).

В комплектацию установки включены:

• электронная система «Стимул» управления процессом доения, отключения, снятия и отвода доильных аппаратов;

• блок управления, снабженный цифровым индикатором номеров животных, текущего индивидуального надоя молока, времени доения, интенсивности молоковыведения и режимов доения;

• клавиатура, обеспечивающая ввод номеров животных, отображаемых на дисплее, и передачу данных в АДД-1 или компьютер;

• архиватор данных доения (АДД-1) с линией связи с блоками управления доением по RS485.

Система «Стимул» в составе автоматизированной доильной установки УДЕ-М «Елочка» включает:

• индивидуальное управление электропульсатором, осуществляя начало процесса доения коров со стимуляции вымени, пока значение интенсивности молоковыведения не достигнет 600 г/мин, а в заключительной фазе доения – возобновляет стимуляцию, если значение интенсивности молокоотдачи снижается до 200 г/мин;

• весовой датчик-счетчик молока: позволяет измерять текущее значение интенсивности молоковыведения с высокой точностью, определяет момент окончания доения и обеспечивает оптимальную степень выдаивания животных, исключая передержки доильного аппарата или его преждевременное снятие.

Система «Стимул»:

• Осуществляет корректное отключение доильных стаканов, снятие и отвод доильных аппаратов после окончания доения при снижении интенсивности молоковыведения ниже 200 г/мин после 30-секундной задержки;

• обеспечивает получение в реальном режиме времени индивидуальных графиков молокоотдачи, получение, хранение и прочтение информации от электронных блоков управления доением в автоматическом режиме без наличия или включения компьютера;

• формирование и хранение протоколов доения;

• электронную передачу индивидуальных данных доения в компьютерные системы управления стадом «Селекс» и АРМ «Селекция».

Базовая модификация доильной установки «Елочка» прошла государственные приемочные испытания на МИС и рекомендована к применению (табл. 1).

Таблица 1. Основные технические данные автоматизированной доильной установки со станками типа «Елочка» УДЕ-М.

В Системе машин центральное место занимают установки для доения коров в стойлах и в доильных залах, а также в родильных отделениях. Их технический уровень должен обеспечивать выполнение физиологических требований молоковыведения, минимальные затраты ресурсов на осуществление процессов, высокое качество молока, здоровье животных и продуктивное долголетие коров. Для доения коров предусмотрены различные организационные формы выполнения процессов – в стойлах коровников со сбором молока в ведра и молокопровод, в доильных залах в станках различных конструкций, в конвейерных доильных установках, пастбищных доильных установках, в автоматизированных установках для свободного доения.

Установки для доения коров в молокопровод должны обеспечивать выполнение следующих технологических операций:

• автоматизированное доение животных со стимуляцией рефлекса молокоотдачи и переводом на пониженный вакуум в конце доения;

• индивидуальный и групповой учет надоев молока, передачу данных в компьютер;

• транспортировку и очистку молока, автоматическую циркуляционную промывку оборудования перед доением и после доения;

• автоматическую промывку и подъем молокопроводной арки над кормовым проходом.

В последние годы в Германии и других странах получили распространение поточные линии «доильные машины – молокозавод», в которых молоко по подземному трубопроводу сразу же после доения транспортируется на молокозавод (на расстояние нескольких километров). За время прохождения по подземному молокопроводу молоко охлаждается до требуемой температуры.

Модернизация установок типа «Елочка» позволяет получить электронную систему управления процессом доения по отдельным четвертям вымени животного

Модернизация доильных установок типа «Елочка» предусматривает создание новой конструкции автоматизированного манипулятора с почетвертным управлением доением, включающей индивидуальные держатели доильных стаканов, установленные в общем блоке на управляемом рычаге-позиционере с электрическим приводом, счетчики-датчики почетвертного контроля потока молока, индивидуальные электромагнитные пульсаторы на каждый доильный стакан, систему управления. Системой машин предусмотрено создание автоматизированной доильной установки УДЕ-М «Елочка» (исполнение 04Ч) с электронной системой управления процессом доения по отдельным четвертям вымени коров и автоматической системой сбора, и оперативного хранения данных с последующей их передачей в электронном виде в компьютеризированную систему управления стадом.

Эти установки на основе экспериментальных исследований НПП «Фемакс» предлагается укомплектовать:

• манипуляторами доения с индивидуальными держателями доильных стаканов и электрическими позиционерами подвесной части;

• электронными системами управления процессом доения по отдельным четвертям вымени, отключением доильного стакана, снятием и отводом доильного аппарата;

• блоками управления, снабженными цифровыми индикаторами определения номеров животных, индивидуального надоя молока, продолжительности доения, интенсивности молоковыведения и режима доения с возможностью запрашивания показателей по отдельным долям вымени;

• архиватором данных доения с линией связи с блоками управления доением;

• блоками управления с клавиатурой, позволяющими вводить номера животных и передавать данные в архиватор или компьютер.

В системе машин также предусмотрено создание высокопроизводительных доильных установок конвейерно-кольцевого типа «Карусель» (рис.2) на новой элементной базе для комплексов на 800 и более коров, обеспечивающей индивидуальное обслуживание животных (табл. 2).

Рисунок 2 – Доильная установка конвейерно-кольцевого типа «Карусель»

Таблица 2. Технические и технологические параметры установок конвейерно-кольцевого типа «Карусель».

В систему машин включена автоматизированная доильная установка с параллельно-проходными станками (УДП) и цифровым потокомером контроля качества молока для машинного доения коров в параллельно-проходных станках с выдачей концентрированных кормов при привязном и беспривязном содержании коров и в летних лагерях. Отличительной особенностью доильной установки УДП является разборная конструкция доильных станков с использованием универсальных крепежных элементов и оцинкованной трубы диаметром 1½ дюйма, что позволяет существенно повысить ее эксплуатационную надежность и долговечность, транспортировку и монтаж. Наиболее эффективно и целесообразно ее использовать в помещениях молочных ферм и в летних лагерях.

Тенденция к созданию крупных молочных ферм подтолкнула производителей оборудования к созданию конвейерных кольцевых доильных установок

Производительность установки в расчете на один доильный станок составляет 8 коров/ч (табл. 3). Учитывая тенденцию к созданию крупных молочных ферм, многие компании, производящие доильные роботы, начали создавать роботизированные конвейерные кольцевые доильные установки. Компания «DeLaval» создала первую в мире роботизированную конвейерную установку AMR на 24 станка. Для выполнения подготовительно-заключительных операций внутри круга установлено 5 роботов-манипуляторов. После выполнения операций конвейер останавливался. Другое направление роботизации доильного конвейера – применение роботизированной установки GEA, где в каждом месте доения устанавливался автономный доильный робот.

Таблица 3. Основные технические характеристики доильной установки УДП.

Предусмотренные системой машин резервуары-охладители молока закрытого типа должны обеспечивать выполнение следующих операций:

• охлаждение молока до заданной температуры в ручном или автоматическом режиме;

• хранение молока с поддержанием заданной температуры;

• перемешивание молока при охлаждении и хранении;

• определение количества молока в резервуаре;

• проведение циркуляционной промывки и дезинфекции молочной ванны;

• опорожнение резервуара.

Конструкция резервуаров должна соответствовать требованиям стандарта ИСО 5708-83 в части резервуаров с непосредственным охлаждением, исключать возможность образования льда в молоке при наполнении ванны на 20% и более номинальной вместимости, обеспечивать отключение системы охлаждения при понижении температуры молока до 4°С и включение ее при температуре молока не выше 5°С. В системе машин предусмотрен лечебно-передвижной доильный аппарат для воздействия электромагнитным полем высокой частоты (ЭМП УВЧ ЛПДА) с целью профилактики и лечения маститов. В современных условиях производства молока возрастает актуальность экологически безопасной технологии без медикаментозного лечения вымени коров. Она обеспечивает лечебное воздействие электромагнитным полем высокой частоты (ЭМП ВЧ) на вымя коров для лечения различных форм маститов, заболеваний кожи и подкожной клетчатки вымени.

Корма для животных составляют около 50% затрат на производство молока

Корма относятся к ключевым составляющим себестоимости сырого молока. Затраты на них напрямую влияют на рентабельность производства и могут достигать до 50% от затрат на производство молока. Поэтому сельхозтоваропроизводители обычно стараются тщательно следить за рационом животных. Над формированием рационов на ферме могут работать специально приглашенные профессионалы или автоматические системы. Полноразмерные аппараты чаще всего применяют в крупных лабораториях, для быстрого определения качества и содержания ингредиентов предлагают использовать портативные спектрометры.

Для контроля качества кормов существуют карманные спектрометры

Для быстрого анализа качества кормов израильская компания SCIO разработала карманные спектрометры. С помощью спектрометра можно проверять корм в полевых условиях, непосредственно в силосной яме или ангаре. Прибор определяет влажность, сухое вещество, белок, энергетическую ценность и жиры. Результаты анализа фермер видит в своем телефоне.

В России компания «Мустанг Технологии Кормления» вместе с партнером «АЛАН-ИТ» разработала систему искусственного интеллекта (ИИ) на базе Microsoft. Технология позволяет планировать эффективность кормления. Система ИИ решает большое количество задач:

• осуществляет онлайн-мониторинг процесса производства молока;

• следит за стадом: воспроизводством, болезнями и выбытием;

• составляет аналитические отчеты;

• определяет факторы, которые влияют на производство (температура, рационы);

• прогнозирует производство молока и поголовья;

• выявляет малопродуктивных коров;

• определяет влияние персонала на процесс производства молока, выстраивает системы мотивации персонала на основе производственных данных.

С помощью индивидуального номера коровы в системе можно увидеть все данные по животному, начиная от рождения: по отелам, вакцинациям, периодам лечения, группам, в которые оно переводилось, количеству молока за каждую лактацию, как проходили отелы, какого пола родился теленок, кем корова была осеменена. Вся статистика жизнедеятельности животного компьютеризировано.

В животноводстве молочного направления основной задачей является интенсификация производства, увеличение продуктивности животных, которая достигается в том числе за счет модернизации животноводческих комплексов, совершенствования технологий.

Развитию отрасли будет способствовать поддержка со стороны государства и реализация программ развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы

Для молочной отрасли в 2021 году были сохранены все направления государственной поддержки, включая компенсацию части прямых понесенных затрат при строительстве и модернизации молочных ферм. При этом в целях поддержания операционной деятельности производителей молока на фоне роста себестоимости в IV квартале реализована дополнительная поддержка приобретения кормов в связи с их удорожанием. Также решению этой задачи будет способствовать реализация подпрограмм «Улучшение генетического потенциала крупного рогатого скота молочных пород» и «Сельскохозяйственная техника и оборудование» Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017- 2025 годы.

Модернизация животноводческих комплексов позволяет повысить продуктивность коров и количество обслуживаемых животных на одного человека

Совершенствование элементов системы животноводства – беспривязное содержание животных, доение коров на современных доильных установках, кормление коров полнорационными кормосмесями, комплексная механизация трудовых процессов – позволяет повысить продуктивность дойных стад на 4%, увеличить число коров, обслуживаемых одним работником, в 2 раза.

Важно развивать отечественное производство оборудования для сельского хозяйства

Анализ машинных технологий и оборудования показывает, что современное оборудование необходимо для технологической модернизации и оснащения реконструируемых молочных ферм и вновь строящихся с поголовьем свыше 1200 коров. При этом необходимо создавать отечественное оборудование. Целесообразность разработки и освоения новых видов высокотехнологичного оборудования в России подтверждается результатами применения многих высокопроизводительных установок: стоимость отечественных машин существенно ниже импортных аналогов (в 1,4-1,6 раза); затраты на сервисное обслуживание импортных доильных установок в 1,5 раза превышают затраты на обслуживание отечественных образцов.

Применение инновационных технологических решений в молочном скотоводстве, совершенствование технического обеспечения подотрасли позволит повысить эффективность производства молока, результативность и конкурентоспособность молочных ферм и комплексов, решить проблему замещения импортной продукции отечественной.

Источник: Журнал «Эффективное животноводство». – 2022. – №. 1 (176). – С. 90-94.