Введение
Современные разработки и инновационные решения присутствуют сегодня во многих сферах экономики и жизни людей. Термин «цифровизация», т.е. процесс внедрения цифровых систем передачи информации, управленческих и коммутационных средств, посредничества и контроля, предполагает повсеместный переход к подобному способу записи, распространения и использования информации с использованием компьютерных технологий. Цифровые технологии дают возможность мгновенно получать данные обо всех процессах производства, обработки и реализации продукции, позволяя решать задачи предельно быстро и эффективно. Постепенно цифровые технологии проникают в сельское хозяйство, в том числе и в животноводческую отрасль, помогая оптимизировать и упрощать многие производственные процессы, повышая рентабельность и доходность компании. Животноводство представляет собой комплекс по производству молока, мяса, кормов и прочего. Все эти процессы должны быть автоматизированы и предоставлять возможность дистанционного управления. Цифровое животноводство – это комплекс решений, направленных на устойчивое повышение эффективности производства за счет использования специальных систем, а также инструментов, обеспечивающих целевое использование ресурсов и точный контроль над всеми процессами [2]. В широком смысле цифровизация дает принципиально новое представление об организации производства, управлении стадом и сбыте продукции. В основном цифровые технологии внедряются в молочное скотоводство, свиноводство и птицеводство.
Методология
Цели цифровых технологий: Рост вклада в экономику за счет экспортной выручки предприятий. Повышение эффективности управления. Повышение эффективности сельскохозяйственного производства и сбыта продукции, снижение себестоимости производственных процессов. Вовлечение в сельскохозяйственное производство работников новых профессий. Повышение доходов на селе. Создание условий для субсидирования передачи данных с устройств интернета вещей как принципа стимулирования внедрения цифровых решений. Цифровые технологии в животноводстве работают в комплексе: 1. Содействуют повышению продуктивности и качества продукции устойчивым способом. 2. Позволяют внедрять ориентированные на потребности животных системы кормления, доения и содержания животных. 3. Предусматривают использование информационных систем управления для мониторинга благополучия и здоровья животных, влияния на окружающую среду, а также для управления производственными процессами в режиме реального времени. 4. Обеспечивают непрерывный сбор, анализ и использование информации с целью соблюдения мер безопасности и бережного отношения к окружающей среде в соответствии с высокими стандартами здоровья и благополучия животных. 5. Способствуют уменьшению негативного влияния животноводства на окружающую среду, позволяют снизить эмиссию парниковых газов. 6. Обеспечивают прослеживаемость происхождения и качества продукции по всей цепочке создания добавленной стоимости, что влечёт за собой предотвращение распространения эпидемий и нелегальной торговли продуктами животного происхождения. 7. Облегчают ежедневный труд на животноводческих комплексах, делают возможным проведение дистанционной диагностики животных. Современные вызовы и особенности развития аграрной сферы России требуют определения своевременных решений в области цифровизации агропромышленного комплекса. Кардинальной задачей в данном вопросе должны быть разумное применение ресурсов, создание подходящих и достаточных условий для дальнейшего развития производства сельскохозяйственного сырья с последующей его переработкой, а также наличие квалифицированного персонала [2,3,4]. Животноводство как базовая составляющая скотоводческой отрасли заслуживает сегодня пристального внимания в связи с реализуемой государственной политикой в рамках формирования продовольственного суверенитета.
Результаты
Животноводство как базовая составляющая скотоводческой отрасли заслуживает сегодня пристального внимания в связи с реализуемой государственной политикой в рамках формирования продовольственного суверенитета. Важность ускоренного развития цифровизации сельского хозяйства в регионе обусловлена необходимостью повышения эффективности производства. Перспективным направлением является развитие «умных ферм», позволяющих увеличить объем животноводческой продукции и улучшить ее качество [3, 4]. В большинстве хозяйств еще отмечаются невысокие показатели эффективности производства молока; недостаточно автоматизированных ферм и комплексов с цифровыми технологиями, где содержатся высокопродуктивные коровы; техническая и технологическая отсталость от российских лидеров производителей молока с минимальными затратами производственных ресурсов, что, вероятно, обусловлено несовершенством технологических процессов [5,8,10].
Результаты
Кроме того, в молочном скотоводстве эффективность производства зависит от генотипа животных, условий кормления, технологий выращивания и откорма и др. Повысить эффективность молочного скотоводства возможно только при комплексном подходе к изучению данной проблемы [5,9,10]. В молочном животноводстве актуальны цифровые решения, обеспечивающие автоматизацию основных технологических процессов, позволяющие наблюдать и контролировать производственные показатели для быстрого принятия решений [5,11]. Будущее этой отрасли связано с достижениями в области управления генетикой и редактирования генов. Цифровые технологии задействованы на каждом этапе изучения генетического кода, от библиографических исследований до анализа огромных массивов данных. С помощью компьютеров можно получить крупномасштабные данные о последовательности ДНК, аминокислотной последовательности, экспрессии генов и т. д. Для этой обработки используются средства облачных технологий, т.е. технологии удаленного применения средств обработки и хранения данных, с помощью которых возможен доступ к информационным ресурсам при подключении к сети Интернет и веб-браузеру. Важным условием реализации генетического потенциала является соблюдение технологии доения, кормления и содержания коров. Применение научно-обоснованных технологий при строительстве новых и реконструкции старых производственных площадок позволяет увеличить продуктивность животных, улучшить состояние здоровья и качество молока, а также повысить производительность труда на фермах. Применение современных технологий позволяет не только снизить себестоимость произведенной продукции, но и в значительной мере повысить качество племенного учета. Технология содержания молочного скота зависит от природно-климатических, хозяйственных и других факторов. В Российской Федерации отмечается постепенный переход к беспривязной системе содержания.
Обсуждение
Данный способ содержания наиболее распространен в центральных и южных регионах России. Важными элементами системы полноценного кормления сельскохозяйственных животных являются техника подготовки кормов к скармливанию и режим кормления. Они могут меняться в зависимости от набора кормов в рационе, их подготовки к скармливанию, условий и системы содержания животных, технологических процессов на ферме или комплексе. По данным Федерального государственного бюджетного научного учреждения ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт племенного дела» (ФГБНУ ВНИИплем, 2022 г.), в России технология раздельной раздачи компонентов рациона составляет 24,1%. Наибольшее распространение она получила в регионах Северного Кавказа (77%) и Дальневосточного федерального округа (41,2%). Анализ данных за ряд лет показал постепенный переход на полнорационную кормовую смесь при кормлении животных [14]. Наибольший удельный вес по России занимает система доения коров в линейный молокопровод (51,3%). Этот способ доения распространён в Северо-Кавказском (83%), Сибирском (60,8%) и Северо-Западном (58,3%) федеральных округах. Современные системы доения (Елочка, Евро Параллель и Карусель) составляют 41,8%, что выше уровня 2021 г. на 3,2%. Следует отметить, что количество предприятий, использующих данную технологию, увеличивается практически во всех регионах. Доение коров в ведра все еще применяется в 4,8 % хозяйств. В таких округах как Дальневосточный, Приволжский и Южный этот способ остается на уровне 5-8%. По сравнению с 2021 годом по всем округам использование данного способа снижается. Роботизированное доение коров в России занимает лишь 2%. Наибольший удельный вес эта технология занимает в Северо-Западном (3,6%) и Уральском (3,6%) федеральных округах [14]. Сегодня рынок предлагает множество вариантов для отрасли. Среди них автоматизированные системы кормления и доения, решения по отслеживанию здоровья поголовья, программные решения управления стадом, «умные фермы», которые предполагают учет всех производственных процессов компании с выводом аналитических данных в надлежащее программное обеспечение [6,8].
Обсуждение
Система управления стадом — это комплекс оборудования и программного обеспечения, который применяется для учёта индивидуальных и групповых параметров коров. Основные преимущества использования системы управления стадом: • получение истинных данных о животных; • ведение журнала записей о параметрах каждого животного в течение жизни; • контроль за основными жизненными параметрами животных позволяет своевременно принимать правильные решения; • применение индивидуального кормления и составление рациона питания для каждой особи в зависимости от жизненного цикла и параметров продуктивности; • осуществление своевременного ветеринарного обслуживания животных; • оптимизация доения - контроль за молочным потоком и производительностью оборудования для доения; • комплексное повышение производительности труда при обслуживании фермы. Недостатки использования системы управления стадом: • инвестирование на приобретение элементов управления стадом; • для повышения эффективности работы необходимо проведение специального обучения персонала [9,10].
Выводы
Систему управления стадом осуществляют с помощью программ: «Milkline DataFlow»; «ВинПульса»; «AlPro»; «MilkCentre»; «Crystal Herd Managemen»; «AfiFarm»; «FarmSoft»; «VAS DairyComp305»; «DeLaval DelPro»; «KayPro»; «Синергия КРС»; «Unitrack»; «GEA DairyPlan»; «1С-управление стадом», «MILKit» и другие. Программы, взаимодействующие с блоками доения, воспроизводства, ветеринарии, выращивания ремонтного молодняка, кормления: Программы, взаимодействующие с блоком воспроизводства: - СЕЛЭКС; - MPG™ - программа для подбора группы быков под индивидуальные цели селекции хозяйства; - MAP™ - программа, корректирующая подбор быков для максимального генетического прогресса; - G-MAPSM (геномная версия MAP) - корректирует подбор быков к маточному поголовью на основе оценки женских особей; - BOLT™ - закрепляет быков за маточным поголовьем с целью исключения инбридинга; - Sort-Gate™ - разделяет маточное поголовье по племенной ценности с целью принятия стратегических решений. Основные возможности программ управления стадом: 1. По каждому животному, группе, категории животных или стаду в целом ведется анализ показателей жизнедеятельности животных (история развития, продуктивность, воспроизводство, ветеринария, родословная, моторика желудка, время наступления половой охоты и т. д.). 2. Анализ показателей жизнедеятельности стада позволяет оценить работу с животными в разрезе различных факторов. 3. Учет проведенных зоотехнических и ветеринарных мероприятий, прогноз мероприятий и событий, контроль своевременности их выполнения. 4. Полный учет, контроль и анализ ветеринарной обстановки на предприятии позволяет оценивать как текущее состояние, так и историю ветеринарной обстановки. 5. Контроль над кормлением (отгрузка, смешивание, соблюдение режима кормления). 6. Контроль над параметрами доения. 7. Учет и анализ причин выбытия животных и др. манипуляций с животными. 8. Анализ, оценка и сравнение эффективности работы персонала. Статистика деятельности сотрудников хозяйства. 9. Современные программы позволяют получать информацию и контролировать обстановку на ферме в онлайн-режиме (удаленно) с помощью устройства, имеющего доступ в интернет. В настоящее время на рынке программного обеспечения представлено множество программ, предназначенных для создания оптимальных рационов кормления сельскохозяйственных животных, помогающих специалистам решать физиологические, технологические и экономические задачи – удовлетворение потребности животных в питательных веществах, достижение максимальной рентабельности производства, минимизация затрат кормов, обеспечение требуемой производительности и т.д. [13]. Система мониторинга за кормлением: «ЭвоКорм», «DTM», «TMR», «AlPro Feed Manager» и другие. Затраты на кормление могут включать до 50% от всех статей расходов. Поэтому и призвана помочь посчитать расход корма и правильность приготовления кормового рациона. Важнейшими задачами при производстве кормов являются правильный расчет и контроль выполнения рациона, состава входящих в него комбикормов по всему набору питательных, минеральных и биологически активных веществ, в том числе микроэлементов, витаминов и иных обязательных составных частей рациона. Рацион, отвечающий этим требованиям, может считаться лучшим. Примеры подобных программ для отрасли: «Корал. Кормление», «ДайриРацион», «BestMix», «NDS», «AminoCow», «WinMix», «WinPas», «Hybrimin», «Racion», «Amelicor EzFeed», «КормОптима», «Рецепт Плюс», «Рацион», «Комбикорм Оптимум V.5», «Кормовые рационы», «EkoFeed» и другие. Представляет собой усложненный калькулятор, который автоматизирует процесс расчета сбалансированного корма для различных групп животных. Прежде всего, в кормопроизводстве цифровизация обеспечивает экономию кормов и их эффективное потребление. Например, с помощью подобных разработок можно решить вопросы по правильному расчету потребности животных и упаковки, грамотного учета и соблюдения рецептуры. Автоматизированные системы управления технологическими процессами позволяют контролировать с одного устройства весь цикл кормового производства от поступления сырья до отгрузки готовой продукции. Внедрение таких систем и использование специальных технологических разработок позволяют снизить денежные затраты компаний на микродобавки и премиксы более чем вдвое. Коралл разработан специалистами РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Он отражает новейшие подходы к кормлению животных и принимает в расчет большое количество показателей, влияющих на экономику эксплуатации животных [10,12]. Известно, что рацион влияет на здоровье и срок использования животного, на качество получаемой продукции. Программа позволяет учитывать эти факторы, предоставлять их специалисту. Программа Корм Оптима отличается от «Комбикорма Оптимум В.5» возможностью показа результатов сравнительной оценки питательных веществ рациона с нормами в графическом виде. Для высокопродуктивных животных необходим анализ потребления сухого вещества и концентрации содержащихся в нем обменной энергии, белка и клетчатки, а также оперативное управление этими показателями посредством программного обеспечения кормоцехов компаний. Принцип работы программ при составлении рациона в них следующий: сотрудник включает корм, который должен быть в рационе, и выбирает группу животных, для которой он составляется. Программа, в свою очередь, сопоставляет все рассчитанные питательные вещества с потребностями определенной группы животных [11,12]. Такой механизм позволяет упростить работу зооинженера и более продуктивно использовать его рабочее время. Существует открытое и закрытое программное обеспечение. Последнее используется чаще, но не в свободном доступе. Закрытые программы используются в фермерских хозяйствах, на предприятиях и в разных компаниях. Все программы по кормлению имеют похожий интерфейс и работают в многооконном режиме. Каждая программа имеет подробные руководства с детальным описанием пищевых потребностей различных групп животных. С помощью программ можно учесть множество факторов: климатические особенности региона, рекомендуемые культуры для выращивания кормов, транспортную инфраструктуру, цены на сырье и сельхозпродукцию в регионе. Экономически эффективное производство требует не только высокоэффективных машин и систем, но и эффективной организации процессов, позволяющих отслеживать и контролировать все этапы производства [11]. Сегодня предприятия предлагают большое количество интеллектуальных цифровых решений, которые хорошо справляются с различными задачами и действительно добавляют ценность, делая производственный процесс более экономичным, понятным, прозрачным. Однако добиться этого невозможно только за счет внедрения перспективных технологий выращивания, кормления и персонализированного управления состоянием поголовья. В настоящее время, можно иметь стабильную экономику при максимальном количестве ручного труда, а также при полной автоматизации. Развитие цифровизации требует системной работы с персоналом, приспособленных к цифровым технологиям механизмов строгого контроля за своевременным выполнением кадрами необходимых мероприятий, инновационных подходов к управлению кормлением и воспроизводством, учету и анализу затрат, себестоимости и рентабельности производства животноводческой продукции. Агропромышленный комплекс России взял курс на цифровизацию в сфере ветеринарии, эта тема вышла на первые строчки наряду с сертификацией, оформлением сопроводительных документов, экспортом продукции. Цифровые технологии в ветеринарии позволяют: - обмениваться информацией с коллегами по всему миру; - разрабатывать сертификационные программы в ветеринарной области; - обогащать среду обучения; - получать доступ к материалам в любое время и в любом месте; - открывать аудиофайлы, видеоролики, копии различных документов, перекрестные материалы из других пособий и энциклопедий. Применение информационных технологий в ветеринарной службе даёт ряд преимуществ, среди которых: сокращение времени на оформление документов; снижение трудовых, материальных и финансовых затрат; прозрачность процедуры оформления; возможность прослеживаемости продукции. Федеральная государственная информационная система в области ветеринарии (ВетИС) – это 14 сопряжённых подсистем. Для работы ветеринарных служб субъектов Российской Федерации наибольшее значение имеют 6 подсистем: агрус, меркурий, сирано, веста, хорриот, цербер. В Государственной информационной системе «Меркурий» зарегистрировано более 1,6 млн. пользователей (ежесекундно работают в среднем около 30 тыс. пользователей). Более 260 тыс. предприятий оформляют за сутки более 6,5 млн. электронных ветеринарных сертификатов. Через систему «Веста» проходит оформление протоколов лабораторных исследований, около 800 лабораторий ежегодно оформляется более 30 млн. результатов, многие результаты передаются в СиРаНо – система раннего оповещения, благодаря которой есть возможность быстрого реагирования на опасные заболевания или на выпуск некачественной продукции. Цифровые продукты широко внедряются и в ветеринарных клиниках, и на сельхозпредприятиях. [1,4]. Еще один важный критерий работы с данными – непрерывность. В ветеринарии это особенно важно. Поступление данных на постоянной основе означает их сбор каждый день с каждого датчика, каждого стойла, что даст возможность фиксировать состояние здоровья животного. Ошейник с датчиком на животном оценивает физическую активность, наличие заболеваний, репродуктивный цикл. В настоящее время широкое применение получили: Система Хитайм-выявления охоты у коров SCR Heatime® H-IR и Система «Ovi-bovi». Система Хитайм позволяет выявить животных с повышенной активностью (половая охота) и с пониженной двигательной активностью (возможны проблемы со здоровьем). 95% точность в выявлении половой охоты, достигается уникальными технологиями в ошейнике транспондере и алгоритме расчета индекса активности. Алгоритм выявления половой охоты следующий — настоящая активность (текущего дня) сравнивается с двигательной активностью предыдущих дней. Активность разбита на 2-х часовые ячейки, что позволяет отсечь животных с ложной половой охотой. Преимущества данной системы: - Быстрая в установка; - Очень точная в работе; - Подходит для любого типа беспривязного содержания; - Система для больших стад, для быстрой работы; - Инфракрасная система считывания, неподвластна электромагнитным излучениям. Система «Ovi-bovi» служит для автоматического выявления охот коров и тёлок и измерения времени жевания индивидуальными датчиками, которые легко надеваются на стандартные, четырёхсантиметровой ширины ошейники, не требуя соблюдения собой ориентации или груза-противовеса. Датчик «Ovi-bovi» работает более 10 лет без обслуживания и подзарядки и может быть в любой момент перевешен с одной коровы на другую. Помимо охоты, система генерирует 4 типа сообщений о здоровье коров: сниженная активность сниженная жвачка анэструс (определяемый как более 45 дней без выявленной охоты) слишком частые (повторяющиеся менее чем через 15 дней) охоты Наконец, автоматика отслеживает снятие (или потерю датчика коровой) при более чем 5 часах без существенного движения, а также отключение приёмника. Данные поступают ветеринарным специалистам на мобильное устройство, сообщением о том, что у конкретного животного зафиксированы отклонения в состоянии здоровья. Формировать такие извещения можно в результате сбора и анализа большого объема данных, которые касаются не только непосредственно здоровья животного, но и порядка его кормления, выполнения процедур, его перемещения и т. д., причем на постоянной основе. Цифровое отображение будет находиться в динамике. Условно говоря, изменилось физическое состояние животного – изменится и его цифровой двойник. Этот же принцип используется и в отношении продукции, что даст возможность повысить доверие к ней при организации экспорта. Комплексное решение для управления фермой «Complex» предназначен для проведения профилактик, вакцинаций и лечения, а также для получения полной картины состояния здоровья стада. Проводит контроль ветеринарных задач. Программное обеспечение помогает ветврачам: Вносить данные об обнаруженных заболеваниях. Ставить животное на общую или индивидуальную схему лечения. Следить за исполнением этапов протокола. Сравнивать эффективность схем лечения между собой и выявлять: % рецидивов; скорость выздоровления; количество запусков каждой из схем; затраты на препараты и браковку. Быть уверенными, что каждое животное получит лечение вовремя и в полном объеме. Таким образом, можно говорить, что применение цифровых технологий позволит вывести отрасли животноводства на качественно новый уровень, поскольку в современных условиях требуется его модернизация. Также ветеринарная отрасль сегодня претерпела серьезную цифровую трансформацию. Это позволяет оптимизировать работу специалистов по ведению ветеринарного учета, ранней диагностике заболеваний, противоэпизоотическим и ветеринарно-профилактическим мероприятиям, оперативного решения проблем и выдаче ветеринарных свидетельств. Кроме того системы управления сформированные на основе цифровых технологий, позволяют постоянно развиваться, более быстро внедрять в практику актуальные технологические составляющие. Только зооветеринарные специалисты с набором знаний цифровых технологий будут востребованы на рынке труда.