我國奶牛場智能管理系統應用現狀調研報告

劉 浩，彭 華，付玲芳，郭富存，劉海明，韓 萌，祝文琪*

1 中國農業科學院農業信息研究所，北京 100081

2 內蒙古自治區包頭市久原區畜牧水產服務中心，包頭 014060

3 淄博市數字農業農村發展中心，淄博 255025

0 引言

從全球范圍來看，奶牛智能化養殖技術在20世紀80年代開始出現，幾乎與信息技術同步。我國奶牛智能化養殖技術真正發展起始于2003年科技部“863”計劃中的數字畜牧業項目，其中包含了奶牛的自動化養殖技術研發。我國在開發具有自主知識產權的奶牛場智能管理系統的同時，也大量引進國外先進技術。近年來，奶廳管理系統、發情管理系統、精準飼喂系統、牛群管理系統等自動化設備的應用大大提高了奶牛養殖效率，促進了奶牛養殖現代化水平的提高。本文利用全國23 個省份320 個奶牛場的調研數據，分析了不同地區、不同規模奶牛場管理系統的應用現狀和應用意愿，探討了不同類型奶牛場管理系統對生鮮乳產量和質量的影響程度，從而更加深入了解奶業轉型時期的現代化發展水平，為相關政策制定提供依據。

1 數據說明

研究數據來源于2022年課題組對全國23 個省（區、市）的 320 家規模奶牛場的調研。其中，華北地區（河北、河南、山東、山西、北京、天津）141 家，東北地區（內蒙古、黑龍江、遼寧）62 家，西北地區（新疆、甘肅、陜西、寧夏）75 家，南方地區（安徽、江蘇、湖南、廣東、四川、 福建、云南、上海、重慶、貴州）42 家；100～500 頭規模的52 家，501～1 000 頭的82 家，1 001～3 000 頭的117 家；3 000 頭以上的69 家（表1）。

表1 調研奶牛場地區、規模分布情況 單位：家

2 奶牛場智能管理系統的分類

目前主流的奶牛養殖場智能管理系統主要分為奶廳管理系統、發情管理系統、精準飼喂管理系統和牛群管理系統4 類，具體如下：

奶廳管理系統：可以對每頭奶牛的日產奶量進行自動計量和讀取，實現奶源可追溯，預警奶牛健康（如乳房炎等）及營養問題，并方便奶牛場對成母牛的淘汰做出決策[1]。主要通過計步器、項圈、電子耳標、牛奶電導率監測設備、血乳監測設備等識別器進行信息收集。

發情管理系統：通過獲取奶牛躺臥、反芻等活動信息，及時準確地反饋奶牛發情和預測排卵時間，指導奶牛場精準確定配種時期，及時配種，可實現奶牛發情監測的自動化管理，提高奶牛受胎率，還能有效進行疫病監控和預防[2]。主要工具有計步器、加速度感應器、體溫變化感應器等。近些年，隨著科技的發展，有的奶牛場開始采用動態監測牛奶中孕酮水平的方式，來揭發奶牛的發情以及奶牛繁殖系統狀態，此種方法能讓奶牛場更高效、精準地進行繁殖管理，利拉伐的ReProTM精準繁殖監測系統即采用此種方法。

精準飼喂系統：通過軟件控制無線通信系統，實時掌控每種配料的添加重量、TMR攪拌車的位置以及每個牛舍TMR的投放量等信息，指導和監控TMR的配制和TMR日糧的精準投喂[3]，最大限度地保證各種飼料成分配比的精確性和投喂的合理性，提高養殖效率。

牛群管理系統：可以實現每頭牛從出生開始，繁殖、疾病、產奶記錄、干物質采食、淘汰等全部信息的查詢和追溯。

3 智能管理系統的應用及其效果分析

3.1 不同管理系統的應用情況

從應用情況來看（表2），4 類管理系統平均應用比例為62.92%，處于較高水平。發情管理系統使用比例最低，為57.45%，可能原因為：一是對于同樣存在爬跨、活動量增加的假性發情牛和隱性發情牛來說，效果不明顯；二是暫時不能完全代替人工觀察法，監測結果仍需結合直腸檢測進行進一步驗證；三是目前國內較多的大型奶牛場都采用價格昂貴的進口監測系統，使用成本太高。奶廳管理系統的應用比例最高，平均占比達到69.91%。 同時，根據調研數據，當前奶牛場四類管理系統大多來自不同的品牌，系統之間未設置可匹配的接口，導致數據不能互通，發生重復統計，數據未實行有效利用，互聯互通難度大，僅有20.00%的奶牛場管理系統之間實現互聯互通，47.70%的奶牛場實現部分管理系統互聯互通，32.30%的奶牛場管理系統之間尚未實現互聯互通。

表2 不同智能管理系統應用比例及其效果情況

與未使用智能化系統的奶牛場相比，使用智能化系統的奶牛場年單產高885 kg，公斤奶飼料成本低0.11 元；使用奶廳管理系統的奶牛場乳房炎發病率平均降低1.7 個百分點；使用發情管理系統的奶牛場成母牛平均胎次高0.28 胎，大大改善了奶牛的生產性能，減少了空懷天數，其產奶量也高于未使用的奶牛場，年平均單產高665 kg（表2）。

3.2 不同規模奶牛場智能管理系統的應用現狀

整體來看（圖1），1 000～3 000 頭規模奶牛場智能化系統的應用比較多，1 000頭以下的應用比例較低。從不同的智能管理系統來看，對于奶廳管理系統，1 000頭以下奶牛場中未使用奶廳管理系統的比例最高，為45.36%，主要是因為奶廳管理系統投入成本較高，規模較小的奶牛場難以承擔[3]；對于發情管理系統，3 000 頭以上奶牛場應用比例最低，為39.50%；對于精準飼喂系統，奶牛場存欄越高，應用比例越大，可能原因是精準飼喂系統對成本降低和產奶量提升的影響比較直接，奶牛場規模越大，前期投入成本壓力越小，應用積極性更高。對于牛群管理系統，調研結果顯示1 000～3 000 頭規模奶牛場應用比例最高，達到85.84%，調研結果也表明該規模類型的奶牛場牛群管理系統的使用效果更好。

圖1 不同規模奶牛場智能管理系統的應用比例情況

3.3 不同地區奶牛場智能管理系統的應用現狀

整體來看（圖2），東北地區、華北地區和西北地區應用智能管理系統的比例較高，主要原因是這些地區的奶牛養殖資源稟賦條件優越，規模化程度高，產業發展較為成熟，現代化發展水平較高，因而對智能化、信息化技術的認知和采納意愿更高。而南方地區仍有部分智能管理系統（發情管理系統和精準飼喂系統）的應用比例仍低于50%。

圖2 不同地區奶牛場管理系統的應用比例情況

從不同管理系統來看，對于奶廳管理系統，東北地區奶牛場使用奶廳管理系統的比例最高，達到了81.54%；對于發情管理系統，東北地區、華北地區和西北地區使用發情管理系統的比例高于未使用的比例，而南方地區發情管理系統的使用比例低于未使用的比例；對于精準飼喂系統，南方地區精準飼喂系統的使用比例最低，僅有24.24%；對于牛群管理系統，西北地區奶牛場牛群管理系統的使用比例最高，達到了81.58%。

3.4 不同品牌智能管理系統的應用現狀

整體來看（圖3），進口的智能管理系統仍占據大部分市場，主要品牌有利拉伐、阿菲金、SCR、科湃騰等，其中奶廳管理系統和發情管理系統使用國外品牌的奶牛場占比超過80%。但隨著國內科技發展水平的提高，國產管理系統應用比例也逐漸提高，尤其是精準飼喂系統和牛群管理系統，國產系統中的一牧云、新牛人和奶業之星等品牌的市場占比也處于較高水平。調研奶牛場中，使用國產設備進行精準飼喂的奶牛場占比超過30%，使用國產設備進行牛群管理的奶牛場占比超過50%。

圖3 不同品牌智能管理系統的應用比例情況

從不同品牌來看，奶牛場中利拉伐和阿菲金的奶廳管理系統應用比例較高，分別達到了34.50%和31.00%；阿菲金和SCR品牌的發情管理系統應用比例較高，分別達到了 34.92%和31.75%；科湃騰和一牧云品牌的精準飼喂系統應用比例較高，分別達到了 22.73%和17.65%; 新牛人、一牧云和阿菲金牛群管理系統應用比例較高，分別達到了 23.70%、22.33%和21.27%。

3.5 奶牛場使用智能管理系統的意愿分析

對320 家奶牛場開展關于奶牛智能管理系統使用意愿情況的調研，結果顯示（圖4），對于奶廳管理系統，有9.30%的奶牛場不愿意使用，4.80%的奶牛場的使用意愿尚不明確，86.00%奶牛場愿意使用；對于發情管理系統，有13.10%的奶牛場不愿意使用，84.50%的奶牛場愿意使用；對于精準飼喂系統，83.30%的奶牛場愿意采納該技術；對于牛群管理系統，78.60%的奶牛場愿意使用。總的來看，當前奶牛場對于智能管理系統都有較強的使用意愿，超過70.00%的奶牛場愿意使用智能管理系統。且當前奶牛場對智能管理系統的使用意愿都高于實際使用比重，表明智能管理系統發展具有較大提升空間。

圖4 奶牛場對不同智能管理系統的使用意愿情況

結果可以看出（圖5），1 000～3 000 頭規模奶牛場使用智能管理系統的意愿更強烈，這也與當前奶牛場實際情況相符。1 000 頭以下奶牛場的意愿較低，可能原因是智能管理系統前期投入較大，且小規模奶牛場難以發揮其最大效用。

圖5 不同規模奶牛場愿意使用管理系統的比例

4 結論與建議

4.1 結論

不同管理系統之間普遍存在“信息孤島”。調研樣本中，32.30%的奶牛場智能管理系統之間尚未實現互聯互通，47.70%的奶牛場實現部分管理系統的互聯互通，僅有20.00%的奶牛場實現互聯互通。不同管理系統互相分散，造成查找某項記錄或檔案時相對費事費時，比如，查找診療記錄，有的需要從事件管理的獸醫模塊進入，有的則需要從統計分析的獸醫分析模塊進入。對軟件不夠熟悉的人員，甚至是奶牛場數據員，在使用時并不能迅速找出相應的檔案記錄，從而不能有效發揮管理系統的效用。

1 000 頭以下和3 000 頭以上奶牛場智能管理系統的使用比例較低，分別為5 0%和5 6%，1 000～3 000 頭奶牛場使用比例為75%。相比未使用的奶牛場，使用智能管理系統的奶牛場的奶牛生產性能、奶牛場管理水平、投入產出效率更高，這一定程度上也解釋了近年來1 000～3 000 頭規模奶牛場存欄比重不斷擴大的原因。發情管理系統使用對于奶牛單產和成母牛胎次都具有較大改善，而當前發情管理系統的使用比率明顯低于其他管理系統，為59%。

國產智能管理系統的應用比例較低。根據調研分析結果，當前我國奶牛場應用的智能管理系統中，奶廳管理系統主品牌為利拉伐和阿菲金，發情管理系統主要品牌為阿菲金和SCR，精準飼喂系統主要品牌為科拜騰和一牧云，牛群管理系統主要品牌為新牛人、一牧云、阿菲金。

4.2 相關建議

要加大科技投入，提高奶業科技支撐能力。未來奶業發展的方向是智能化、信息化，科技的支撐作用至關重要。從政府的角度，逐步建立政府對奶業科技投入的穩定增長機制，加大奶業機械設備研發的投入力度。從科研單位的角度，應加強奶牛場管理系統互聯互通技術的研究，提高技術應用效率，積極推進現有科技成果的轉化。從企業的角度，設備企業應加大研發投入，提高企業的核心競爭力；養殖企業應積極整合資源，提高科研成果的應用能力。

要加強信息化智能化技術培訓，提高奶牛場對智能化、信息化的認識和掌握水平。各級政府及相關部門應通過集中舉辦培訓班、召開現場觀摩會等方式，加強奶牛養殖技術尤其信息化智能化技術應用的培訓，讓奶牛場真正了解信息化管理系統的應用價值，自主選擇適合奶牛場的相應設施設備，并給予相關設備技術操作指導，使數據員熟練掌握平臺各項功能軟件的操作和擴展功能，降低使用成本。