智能化養(yǎng)豬與豬場數(shù)字化管理離我們有多遠？

孫德林

（中國種豬信息網(wǎng)，北京 100102）

什么是數(shù)字經(jīng)濟？數(shù)字經(jīng)濟，作為經(jīng)濟學概念的數(shù)字經(jīng)濟是人類通過大數(shù)據(jù)（數(shù)字化的知識與信息）的識別—選擇—過濾—存儲—使用，引導、實現(xiàn)資源的快速優(yōu)化配置與再生、實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的經(jīng)濟形態(tài)。數(shù)字經(jīng)濟，作為一個內(nèi)涵比較寬泛的概念，凡是直接或間接利用數(shù)據(jù)來引導資源發(fā)揮作用，推動生產(chǎn)力發(fā)展的經(jīng)濟形態(tài)都可以納入其范疇。在技術(shù)層面，包括大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能、5G通信等新興技術(shù)。在應用層面，“新零售”、“新制造”等都是其典型代表。

數(shù)字經(jīng)濟的核心是什么？數(shù)據(jù)的使用和流通。存儲和計算是未來數(shù)字世界的基礎，云計算不僅解決了數(shù)據(jù)的存儲、計算、分析等問題，同時還能降低數(shù)據(jù)處理和存儲成本，所以它將會成為數(shù)據(jù)經(jīng)濟的核心底層基礎設施。

在數(shù)字技術(shù)的方面，數(shù)字經(jīng)濟體系中的新一代信息技術(shù)，逐漸形成社會經(jīng)濟運行的操作系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、5G等。

在人們的日常生活中，從公共場所停車、繳費，到社區(qū)用快遞公司發(fā)來數(shù)字密碼取快遞的包裹，再到餐廳掃碼點餐，人們無時不在使用數(shù)字化手段生活、安排行程。如今，整個社會幾乎都覆蓋了數(shù)字化管理。

在當今的養(yǎng)豬生產(chǎn)中，從母豬配種、妊娠檢查、母豬產(chǎn)仔、斷奶、小豬轉(zhuǎn)群、中大豬稱重測定到計算出EBV值等，這一系列生產(chǎn)流程也都在實施數(shù)字化管理。

1 中國豬場數(shù)字化管理歷史

20世紀60年，人們試圖用手搖計算機去計算精密數(shù)據(jù)，比如衛(wèi)星上天；到了20世紀80年代，人們開始使用計算器在生豬體尺、體重測量之上，人們努力使用PC1500這樣高級別計算器去編制生物統(tǒng)計程序，計算平均數(shù)、方差等；到了21世紀初，人們開始使用386、486進行比較復雜的豬育種指數(shù)和飼料配方的線型規(guī)劃計算。伴隨著改革開放的深入進行，我國與養(yǎng)豬發(fā)達國家聯(lián)系增多，使得計算能力更進一步。科研工作者進行這些工作目的是學會科學計算，掌握生產(chǎn)管理、營養(yǎng)配方和育種技術(shù)的數(shù)字化管理。近幾十年，我國養(yǎng)豬業(yè)在數(shù)字管理方面一直在進步。從21世紀初到現(xiàn)在，特別是最近10年，我國的豬生產(chǎn)數(shù)字化管理從追跑到了領跑階段。這是因為數(shù)字革命帶來的無限好處。回溯近10年的發(fā)展，中國生豬產(chǎn)業(yè)從傳統(tǒng)養(yǎng)殖到規(guī)模養(yǎng)殖，再到以信息技術(shù)和自動化設備為主的自動化養(yǎng)殖，現(xiàn)代養(yǎng)殖技術(shù)經(jīng)歷了一次又一次的迭代與升級。如今，以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等為導向的智慧化養(yǎng)殖技術(shù)不斷深入養(yǎng)豬行業(yè)，為我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展帶來質(zhì)的突破。

現(xiàn)代化豬場逐步取代高能耗、低產(chǎn)能豬場，智能化與數(shù)字化養(yǎng)豬成為主流；信息技術(shù)、云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在豬場得到廣泛應用，涌現(xiàn)出大量智慧豬場。在智能化與數(shù)字化管理方法的推動下，我國養(yǎng)豬生產(chǎn)水平從10年前的每頭母豬提供14頭商品豬，到2021年的20頭，成果斐然。

2 智能化裝備研究進展

種豬性能測定系統(tǒng)。在20世紀末開始接觸種豬性能測定系統(tǒng)。當時基于我國大力開展豬聯(lián)合育種工作，科研人員大量進行發(fā)達國家種豬性能測定，包括國家中心測定站測定和場內(nèi)建立自己的測定站，開展場內(nèi)性能測定。在引進國外性能測定站設備之前，杭州大觀山種豬公司，自行設計了性能測定站。我國最早從法國引進ACEM48種豬性能測定站，后來引進ASCEM64種豬測定設備，再后來引進美國奧斯本測定設備和荷蘭睿寶樂性能測定設備。這些設備引入時正值我國的育種高峰年代，發(fā)揮了極其重要的作用。我國在引進、消化、吸收與創(chuàng)新方面能力極強，不到10年時間，國產(chǎn)化種豬性能測定設備制造商就有20家企業(yè)，且成本大大降低，機械設備穩(wěn)定性日臻完善。目前國產(chǎn)設備與進口設備并駕齊驅(qū)，價格和性能的博弈正處于白熱化階段。

性能測定設備的核心是稱重和稱料，由此引發(fā)人們對母豬飼喂實施自動化管理與檢測的研究，這樣便產(chǎn)生了母豬飼喂站。母豬飼喂站有懷孕母豬和哺乳母豬兩類，特別是哺乳母豬飼喂站更是實現(xiàn)了精準飼喂。母豬飼喂站是大群體懷孕母豬使用，有時需要調(diào)教母豬，使其逐漸適應；有時需要定時，按照豬耳號精準定位。

性能測定設備又引發(fā)研究者們開發(fā)肥豬分揀系統(tǒng)（圖1）。要使用標準化屠宰，就要使得商品肥豬出欄體重大致一致。分揀系統(tǒng)用一把“尺子”去量出欄體重大小，采取智能化手段，把商品肥豬分成大、中、小三類，“大”是指達到標準體重，“中”是待出售商品豬，“小”是不夠體重商品豬。在后續(xù)飼料供給方面就可以根據(jù)體重進行控制。

圖1 揚翔立體豬場育成舍生長過程中實時數(shù)據(jù)采集

母豬飼喂站、哺乳母豬精準投料和商品肥豬分揀系統(tǒng)被分為一類設備。這類設備核心是使用豬只射頻識別技術(shù)（RFID）和稱重系統(tǒng)。我國現(xiàn)已開發(fā)遠程RFID產(chǎn)品并出口。現(xiàn)在研究開發(fā)的稱重系統(tǒng)也是無線傳輸（WIFI），在這個領域我國處于國際領先地位，特別是稱重（簡稱電子秤）到了高精度階段，誤差在千分級別。

電子巡檢系統(tǒng)（圖2）是最近幾年開發(fā)研究的新技術(shù)。過去在豬場管理時，為了避免出現(xiàn)員工交叉，使用不同顏色，或者用遠紅外線。遠紅外技術(shù)應用已久，但現(xiàn)在巡檢系統(tǒng)往往使用軌道式或探頭式，這需要在豬場設計時在屋頂預留空間。電子巡檢系統(tǒng)出現(xiàn)了創(chuàng)新發(fā)展，不僅用來巡檢人員活動軌跡，更重要的是可以應用于疾病監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)體溫異常豬只，還可以模擬豬的聲音來檢查豬呼吸道病的嚴重程度。巡檢系統(tǒng)另外一個重要作用是監(jiān)測母豬發(fā)情狀況。現(xiàn)在豬場大多采用母豬批次化管理技術(shù)，成百上千頭母豬集中配種，逐個檢查發(fā)情情況很難做到，可以使用巡檢系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)哪些沒有發(fā)情的母豬。

圖2 北京小龍潛行科技有限公司

機器人的應用大大提高勞動者工作效率。現(xiàn)代社會勞動力結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化。曾經(jīng)的計劃生育，導致人口減少，一對夫妻只生育一個孩子，勞動力出現(xiàn)嚴重短缺，特別是從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動力缺之又缺，啃老現(xiàn)象普遍嚴重。在我國，養(yǎng)豬是長青產(chǎn)業(yè)，但是找不到勞動力。我國每年要生產(chǎn)7億頭商品豬，如果1個成年勞動力每年可以生產(chǎn)3 000頭商品豬，則需要大量勞動力。在此形勢下，可以把希望寄托于設備升級和智能化管理方面。現(xiàn)在一個樓房豬場一層相當于10 000頭規(guī)模的豬場，卻只需要5位員工，等規(guī)模的傳統(tǒng)豬場需要40人，相當于工作效率提高了8倍。

目前機器人在養(yǎng)豬生產(chǎn)方面主要應用于清糞和機器手分揀等難度較高的工作。使用機器人清糞大大提高了工作效率，減輕勞動強度，特別是清糞這樣不夠環(huán)境友好的工作。機器人配種是更加精準的工作（圖3），要應用到類似人類手術(shù)的機器人，機器人用于精液制作分揀系統(tǒng)的，大大提高效率。

圖3 揚翔精準選配公豬精液智能調(diào)取機器人系統(tǒng)

XP100智能畜牧豬場巡檢機器人產(chǎn)品（圖4）是針對養(yǎng)豬場智能巡檢需求進行開發(fā)的，為智能養(yǎng)豬場提供智能巡檢要求。IBot-RXP100智能畜牧豬場巡檢機器人采用軌道導航方式，集多傳感器融合識別技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)于一體，能在高溫、高濕、高腐蝕性、高粉塵條件下長期保持可靠的運行能力，可對豬舍內(nèi)豬只數(shù)量、豬只健康狀態(tài)、豬舍狀況進行嚴格監(jiān)控，有效提高養(yǎng)殖場智能化管理能力與生產(chǎn)效率。IBot-RXP100智能畜牧豬場巡檢機器人統(tǒng)一納入平臺管理，實時獲取環(huán)境信息、AI數(shù)據(jù)、目標溫度等信息，配備Web客戶端，實現(xiàn)異常報警提醒，遠程實時視頻查看，自動生成報表，實現(xiàn)數(shù)字化管理。其主要功能有豬只盤點、豬只測溫、估重、環(huán)境監(jiān)測和視頻監(jiān)測等。

圖4 山東煙臺艾睿光電科技有限公司IBot-R養(yǎng)豬巡欄機器人

3 數(shù)字管理系統(tǒng)

養(yǎng)豬業(yè)的數(shù)字經(jīng)濟就是合理規(guī)劃數(shù)據(jù)，有效使用數(shù)據(jù)，發(fā)揮數(shù)據(jù)在養(yǎng)豬生產(chǎn)中作用。特別是要合理利用資源，對生產(chǎn)各環(huán)節(jié)進行資源有效匹配。例如，在生產(chǎn)體系內(nèi)部，要合理安排母豬配種時間，減少母豬非生產(chǎn)時間（21 d斷奶和28 d斷奶，非生產(chǎn)時間增加7 d）。如果根據(jù)背膘厚度，實施精準背膘管理與配種，對于促進母豬多產(chǎn)仔有極大好處。在體系外部，實施精準通風、除濕、除臭、降溫和光照，為豬只提供適宜的生產(chǎn)環(huán)境，使其提升生產(chǎn)效率。通過精準給予外部條件，使每頭母豬PSY、MSY都發(fā)揮到極致，這些外部條件的實施是通過智能化、自動化設備，而不是人為手工操作。

最近10年，我國開發(fā)了大量智能化養(yǎng)豬設備，筆者這代人也正好趕上創(chuàng)新年代。我國有一批又一批敢于創(chuàng)新的企業(yè)，大膽嘗試新型革命帶給行業(yè)的發(fā)展。特別是2019年生豬產(chǎn)能恢復過程中，建設一大批新豬場，一棟棟高樓如雨后春筍般拔地而起，他們從自動料線，到環(huán)境控制的智能化設備、污水處理技術(shù)、除臭技術(shù)等全部連接到手機上，就像通過手機在設置家庭空調(diào)溫度、濕度一樣。將生豬飼養(yǎng)過程中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C上，并形成生長曲線、豬只健康軌跡等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，把智能化硬件與軟件鏈接在一起，實現(xiàn)豬場物與物的連接，豬與人的連接。主管一部手機在手可以指揮生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，場長一部手機在手，可以了解全場數(shù)據(jù)。真正實現(xiàn)用數(shù)據(jù)指揮生產(chǎn)，用數(shù)據(jù)評價成績，用數(shù)據(jù)提升管理水平。

特別是最近3年推出智能稀料供給系統(tǒng)（圖5）值得推廣。建設一個物聯(lián)網(wǎng)中央廚房，按照科學飼料營養(yǎng)配比技術(shù)，實現(xiàn)精準飼喂技術(shù)，大大提高飼料轉(zhuǎn)化率，改善肉質(zhì)，特別是在節(jié)約糧食方面做出重大貢獻。中央廚房相當于系統(tǒng)大腦中樞系統(tǒng)，要實現(xiàn)科學有效的智能化養(yǎng)豬業(yè)，就要把養(yǎng)豬生產(chǎn)工藝、管理等技術(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)減少人員參與，并通過無線傳輸，把養(yǎng)豬生產(chǎn)各環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起來。

圖5 得八兄弟液態(tài)料飼喂系統(tǒng)

4 加快與完善智能化轉(zhuǎn)杯，促進數(shù)字化管理水平的提高

通過使用智能化設備，進一步實現(xiàn)了機器人替代人工操作；通過養(yǎng)豬生產(chǎn)中種豬管理實現(xiàn)智能優(yōu)選后備種豬，通過精準確定查情，達到100%配種，最大限度發(fā)揮母豬遺傳特性，使其多生、優(yōu)生；通過智能化同期發(fā)情與精準判斷排卵技術(shù)，實現(xiàn)母豬批次化管理智能化；在仔豬生產(chǎn)、生長各環(huán)節(jié)，通過智能化設備對豬群成長情況進行管理，大小區(qū)分（分揀系統(tǒng)）、大小營養(yǎng)差異化與各自精準投料設備（智能化精準投料與限飼，后備母豬需要限制供給）；在豬群管理方面通過智能化巡檢系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)可疑現(xiàn)象，及時處理；在種豬選擇上，通過掃描估重、精準稱重智能設備，精確考察種豬生長與培養(yǎng)；在選種選配方面也可以采用智能理論，把育種算法植入系統(tǒng)，可以實現(xiàn)大群下的個體選擇。

過去數(shù)字化管理是靠紙記錄下來，現(xiàn)在大多數(shù)工作人員都通過手機實現(xiàn)。比如，現(xiàn)在核酸檢測，都是用手機掃描身份證，將信息直接傳到系統(tǒng)內(nèi)；在飯店也可以手機掃碼完成點單。在養(yǎng)豬生產(chǎn)過程中，數(shù)字化管理也可以通過手機完成。生產(chǎn)記錄的搜集，使用手機掃描；種豬測定記錄也是手機通過WIFI與電子稱連接；外部環(huán)境控制可通過手機控制；全部的生產(chǎn)系統(tǒng)都與豬場管理人員的手機相連。現(xiàn)代豬場老板都是“時尚達人”，很多年輕的豬場老板都使用可以展開的屏幕，用加寬銀幕看報表。豬只異常現(xiàn)象經(jīng)軌道掃描，通過無線WIFI發(fā)送到手機上，馬上就可以通過視頻找到發(fā)病豬欄位，并對豬只進行大致鎖定位置。

在我國這樣一個以傳統(tǒng)農(nóng)耕文化為養(yǎng)豬基礎的國家，發(fā)展到如今的智能化養(yǎng)豬，許多豬場實現(xiàn)數(shù)字化管理，僅僅花了20年的時間。筆者也經(jīng)常思索，我國養(yǎng)豬智能化水平已經(jīng)超過養(yǎng)豬發(fā)達國家，這到底是“創(chuàng)新與超前”，還是“大躍進”？我國的養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)正在走養(yǎng)豬發(fā)達國家不曾走過的路，那我們?yōu)槭裁床荒艹埃课覀優(yōu)槭裁床荒茴I先？在我國，手機在手一切皆有可能，近10年所建設的智能化管理豬場，堪稱為新世紀偉大創(chuàng)舉，為我國養(yǎng)豬業(yè)今后幾十年的發(fā)展奠定了堅實基礎。

下一步，還需要養(yǎng)豬從業(yè)者們完善數(shù)據(jù)共享資料，避免數(shù)據(jù)孤島出現(xiàn)，有效銜接各方面數(shù)據(jù)資料，為各系統(tǒng)聯(lián)合作戰(zhàn)貢獻力量。