Доильные роботы: прошлое настоящее и будущее

Сегодня автоматизированная техника встречается на полях (беспилотные комбайны, дроны и т.д.), роботы раздают корма, убирают кормовые проходы, вносят удобрения, орошают поля и т.п.

Как показывает практика стран с развитым аграрным сектором, молочное скотоводство выходит на новый уровень после интеграции в него автоматических доильных установок или так называемых роботов-дояров.

Компании, производящие доильное оборудование заинтересовались автоматическими системами во второй половине прошлого столетия. Тогда перед инженерами возникла одна серьезная проблема – создание автоматики, адаптированной к работе с живыми объектами. Поэтому активная работа над созданием роботизированных доек началась позже, когда появились чувствительные сенсоры, анализаторы и соответствующее ПО для компьютера.

Первую установку-робота выпустили в 1990-х годах. Сегодня подобная техника имеется в ассортименте почти всех производителей доильных агрегатов. При этом доступны роботы с одним боксом и техника, предназначенная для группового доения коров.

Наряду с роботами растет популярность интеллектуальных систем, которые управляют отдельными элементами технологии или всем производственным процессом. Поэтому можно с уверенностью говорить, что не за горами время, когда бесценный продукт будут производить интеллектуальные фермы. На базе таких предприятий в технологической схеме производства молока будут задействованы роботизированные доильные установки, системы, организующие кормление, проводящие мониторинг состояния здоровья буренок.

Сегодня на планете работает как минимум 20000 установок-роботов. Чаще такую технику покупают фермеры из Германии, Швеции, Дании и Финляндии. При этом объем реализуемых роботов только увеличивается. Такая тенденция объясняется высокой стоимостью ручного труда и необходимостью улучшения критериев качества молока.

В основе создания доильных установок-роботов лежит концепция, согласно которой фермер должен заниматься только управленческой работой, а кормлением, доением, осеменением и прочим рутинным трудом – роботизированная техника.

Если верить ирландским, немецким, испанским статистам, в Евросоюзе функционирует больше 125000 хозяйств, в которых поголовье скота не превышает 70 голов, и более 2000000 ферм со стадом до 50 животных. Владельцы таких хозяйств – это основные потенциальные покупатели доек-роботов с одним боксом.

Поочередное автоматическое доение коров – это отличное решение для ферм с дойным стадом, состоящим максимум из 70 коров. Когда поголовье колеблется в пределах 220-250 коров, ферму достаточно оснастить роботом, обслуживающим одновременно пять буренок.

Роботы для индивидуального и группового доения зарекомендовали себя в хозяйствах с поголовьем коров, которое не превышает 700 голов. Если стадо состоит из 1000 коров и используется один робот-дояр, затраты, приходящиеся на одно животное, в разы выше, чем при доении коров на доильной установке «карусель».

Средняя стоимость робота в Европе – 120000 евро, а цена поста, кормушек, конструкций, создающих направление потока животных, управляющего ПО и селекционных ворот – до 200000 евро.

Есть над чем подумать: в течение последних десятилетий отмечалось увеличение размера стад. За два прошедших года европейских хозяйств с поголовьем, превышающим две сотни животных, стало больше примерно на три процента. В Европе ежегодно производители доильного роботизированного оборудования привлекают инвестиции 100000 хозяйств, что соответствует трем-четырем процентам от всех организаций, специализирующихся на производстве молока. Увеличение стад в определенной степени связано с отменой квот на молоко в странах Евросоюза.

Сегодня часто спорят о том, чье молоко будет эффективнее – крупных или мелких ферм. Многие сходятся во мнении, что более прибыльными станут фермерские хозяйства. В тоже время результаты анализа опыта отечественных и зарубежных скотоводческих молочных ферм показывают, что более перспективными являются крупные комплексы с высоким уровнем автоматизации и механизации. На базе таких организаций имеется все, что нужно для эффективного интегрирования в технологическую схему производства молока инновационных технологий и технических средств. Кстати, СССР стала первой страной, на территории которой стали возводить животноводческие комплексы-гиганты. Глобализация молочного скотоводства характерна и некоторым нынешним странам, в которых ранее приоритетными были фермерские хозяйства.

Отмеченные выше тенденции мотивировали производителей доильных роботов на создание принципиально новых роботизированных установок, в которых бы сочетались все преимущества роботов-дояров, используемых в фермерских хозяйствах, и одновременное доение двух сотен коров. Такой техникой стала установка-робот, называемая «каруселью». В оснастке установки присутствуют роботы-манипуляторы, подготавливающие молочную железу к доению, одевающие и снимающие доильные стаканы.

Роботизированные групповые доильные установки сначала появились в Европе. 11 лет назад в рамках международной выставки EuroTier-2010 известный производитель DeLaval познакомил аудиторию с первой роботизированной «каруселью», рассчитанной для одновременного обслуживания 24 животных и сокращенно называемой AMR. Установка включает пять роботов и уникальна тем, что ее конструктивные особенности дают возможность увеличивать степень автоматизации. Например, сначала монтируется робот, снимающий доильные стаканы и обрабатывающий вымя выдоенной коровы. Подготовкой железы к доению и контролем за процессом занимается оператор машинного доения. Полная оснастка роботизированной «карусели» избавляет от необходимости участия в доении человека.

Создатели AMR уверяют, что их детище ежедневно способно обслуживать хозяйство с поголовьем 800 дойных коров. Это производительность установленная при двухкратном доении. Если эксплуатировать установку каждый день, за час она будет справляться с 90 коровами.

Сразу за установкой от DeLaval появилась роботизированная «карусель» от GEA Farm Technologies. Этот концепт получили название DairyProQ. Принципиальным отличием установки является оснащенность роботами-манипуляторами всех доильных постов. Соски перед доением соски обрабатывает, доильные стаканы одевает и дезинфицирует одна «рука». В автоматическом режиме проводится и промежуточное обеззараживание, наружная чистка стаканов. Это исключает вероятность распространения инфекционных патологий, в том числе маститов. По требованию заказчика производитель может включить в конструкцию установки кормушки. Еще одна особенность DairyProQ – доение коров с дефективным выменем (например, с неправильным расположением сосков) в полуавтоматическом или ручном режиме.

Как и в прошлом случае инженера предусмотрели возможность поэтапного оснащения установки роботами.

Что касается достоинств DairyProQ установка выгодно выделяется высокой производительностью. Это достигается максимальным количеством устанавливаемых боксов – до 80 шт.

Если в каждом месте для доения установить модуль-манипулятор, то «карусель» не будет останавливаться из-за выхода из строя какого-то одного робота в боксе. Понятно, что установка с одним роботом в аварийных ситуациях будет останавливаться. Это очень плохо, так как задержки с доением способствуют развитию маститов.

Есть над чем подумать: на одной ферме Тасмании установка AMR эксплуатируется в условиях пастбищного содержания дойного стада. При этом коровы сами определяют, когда им доиться и в какой очереди заходить в доильные боксы установки.

Рассмотренные варианты установок нельзя назвать полностью роботизированными, так как роботами оснащаются только места доения. По сей день животных к «каруселям» DairyProQ подгоняют и отгоняю от них рабочие. Чем больше стадо, тем больше трудозатраты. Возьми да погоняй коров, составляющих многотысячное стадо.

Когда на ферме используется AMR и интеллектуальные сортировочные ворота животные направляются к месту доения, возвращаются в коровник, сортируются, отсекаются и обрабатываются без участия людей. Все происходит автоматически.

К факторам, сдерживающим распространение роботизированных «каруселей», относится их стоимость. Аналогичные модели установок, но без роботов дешевле как минимум в два раза.

А теперь о частичной автоматике. В крупной американской компании BouMatic налажено производство установок типа «карусель» с частичным оснащением автоматическими системами.

Недавно введены в эксплуатацию «карусели», на базе которых используется Spray robot SR1. Это манипулятор-автомат, который обрабатывает молочную железу после доения. Подготовкой вымени и подсоединением стаканов занимается работник.

В Ирландии руководство фирмы Dairymaster также планирует запустить конвейерное производство «карусели» с автоматической системой, проводящей туалет вымени перед доением и быстро надевающей стаканы.

Специалисты Dairymaster установили, что на подготовительные работы, проводимые роботом перед доением, уходит две минуты. Робот простаивает, и когда животные входят и выходят из бокса. В этом случае временные затраты составляют пять минут. Выходит, что производительность одного манипулятора колеблется в диапазоне 22-45 животных в час. У опытного дояра на подготовительные работы тратится в среднем 25 секунд. Поэтому за час оператор машинного доения за час выдаивает более 100 буренок в час.