我国奶牛场智能管理系统应用现状调研报告

刘 浩，彭 华，付玲芳，郭富存，刘海明，韩 萌，祝文琪*

1 中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081

2 内蒙古自治区包头市久原区畜牧水产服务中心，包头 014060

3 淄博市数字农业农村发展中心，淄博 255025

0 引言

从全球范围来看，奶牛智能化养殖技术在20世纪80年代开始出现，几乎与信息技术同步。我国奶牛智能化养殖技术真正发展起始于2003年科技部“863”计划中的数字畜牧业项目，其中包含了奶牛的自动化养殖技术研发。我国在开发具有自主知识产权的奶牛场智能管理系统的同时，也大量引进国外先进技术。近年来，奶厅管理系统、发情管理系统、精准饲喂系统、牛群管理系统等自动化设备的应用大大提高了奶牛养殖效率，促进了奶牛养殖现代化水平的提高。本文利用全国23 个省份320 个奶牛场的调研数据，分析了不同地区、不同规模奶牛场管理系统的应用现状和应用意愿，探讨了不同类型奶牛场管理系统对生鲜乳产量和质量的影响程度，从而更加深入了解奶业转型时期的现代化发展水平，为相关政策制定提供依据。

1 数据说明

研究数据来源于2022年课题组对全国23 个省（区、市）的 320 家规模奶牛场的调研。其中，华北地区（河北、河南、山东、山西、北京、天津）141 家，东北地区（内蒙古、黑龙江、辽宁）62 家，西北地区（新疆、甘肃、陕西、宁夏）75 家，南方地区（安徽、江苏、湖南、广东、四川、 福建、云南、上海、重庆、贵州）42 家；100～500 头规模的52 家，501～1 000 头的82 家，1 001～3 000 头的117 家；3 000 头以上的69 家（表1）。

表1 调研奶牛场地区、规模分布情况 单位：家

2 奶牛场智能管理系统的分类

目前主流的奶牛养殖场智能管理系统主要分为奶厅管理系统、发情管理系统、精准饲喂管理系统和牛群管理系统4 类，具体如下：

奶厅管理系统：可以对每头奶牛的日产奶量进行自动计量和读取，实现奶源可追溯，预警奶牛健康（如乳房炎等）及营养问题，并方便奶牛场对成母牛的淘汰做出决策[1]。主要通过计步器、项圈、电子耳标、牛奶电导率监测设备、血乳监测设备等识别器进行信息收集。

发情管理系统：通过获取奶牛躺卧、反刍等活动信息，及时准确地反馈奶牛发情和预测排卵时间，指导奶牛场精准确定配种时期，及时配种，可实现奶牛发情监测的自动化管理，提高奶牛受胎率，还能有效进行疫病监控和预防[2]。主要工具有计步器、加速度感应器、体温变化感应器等。近些年，随着科技的发展，有的奶牛场开始采用动态监测牛奶中孕酮水平的方式，来揭发奶牛的发情以及奶牛繁殖系统状态，此种方法能让奶牛场更高效、精准地进行繁殖管理，利拉伐的ReProTM精准繁殖监测系统即采用此种方法。

精准饲喂系统：通过软件控制无线通信系统，实时掌控每种配料的添加重量、TMR搅拌车的位置以及每个牛舍TMR的投放量等信息，指导和监控TMR的配制和TMR日粮的精准投喂[3]，最大限度地保证各种饲料成分配比的精确性和投喂的合理性，提高养殖效率。

牛群管理系统：可以实现每头牛从出生开始，繁殖、疾病、产奶记录、干物质采食、淘汰等全部信息的查询和追溯。

3 智能管理系统的应用及其效果分析

3.1 不同管理系统的应用情况

从应用情况来看（表2），4 类管理系统平均应用比例为62.92%，处于较高水平。发情管理系统使用比例最低，为57.45%，可能原因为：一是对于同样存在爬跨、活动量增加的假性发情牛和隐性发情牛来说，效果不明显；二是暂时不能完全代替人工观察法，监测结果仍需结合直肠检测进行进一步验证；三是目前国内较多的大型奶牛场都采用价格昂贵的进口监测系统，使用成本太高。奶厅管理系统的应用比例最高，平均占比达到69.91%。 同时，根据调研数据，当前奶牛场四类管理系统大多来自不同的品牌，系统之间未设置可匹配的接口，导致数据不能互通，发生重复统计，数据未实行有效利用，互联互通难度大，仅有20.00%的奶牛场管理系统之间实现互联互通，47.70%的奶牛场实现部分管理系统互联互通，32.30%的奶牛场管理系统之间尚未实现互联互通。

表2 不同智能管理系统应用比例及其效果情况

与未使用智能化系统的奶牛场相比，使用智能化系统的奶牛场年单产高885 kg，公斤奶饲料成本低0.11 元；使用奶厅管理系统的奶牛场乳房炎发病率平均降低1.7 个百分点；使用发情管理系统的奶牛场成母牛平均胎次高0.28 胎，大大改善了奶牛的生产性能，减少了空怀天数，其产奶量也高于未使用的奶牛场，年平均单产高665 kg（表2）。

3.2 不同规模奶牛场智能管理系统的应用现状

整体来看（图1），1 000～3 000 头规模奶牛场智能化系统的应用比较多，1 000头以下的应用比例较低。从不同的智能管理系统来看，对于奶厅管理系统，1 000头以下奶牛场中未使用奶厅管理系统的比例最高，为45.36%，主要是因为奶厅管理系统投入成本较高，规模较小的奶牛场难以承担[3]；对于发情管理系统，3 000 头以上奶牛场应用比例最低，为39.50%；对于精准饲喂系统，奶牛场存栏越高，应用比例越大，可能原因是精准饲喂系统对成本降低和产奶量提升的影响比较直接，奶牛场规模越大，前期投入成本压力越小，应用积极性更高。对于牛群管理系统，调研结果显示1 000～3 000 头规模奶牛场应用比例最高，达到85.84%，调研结果也表明该规模类型的奶牛场牛群管理系统的使用效果更好。

图1 不同规模奶牛场智能管理系统的应用比例情况

3.3 不同地区奶牛场智能管理系统的应用现状

整体来看（图2），东北地区、华北地区和西北地区应用智能管理系统的比例较高，主要原因是这些地区的奶牛养殖资源禀赋条件优越，规模化程度高，产业发展较为成熟，现代化发展水平较高，因而对智能化、信息化技术的认知和采纳意愿更高。而南方地区仍有部分智能管理系统（发情管理系统和精准饲喂系统）的应用比例仍低于50%。

图2 不同地区奶牛场管理系统的应用比例情况

从不同管理系统来看，对于奶厅管理系统，东北地区奶牛场使用奶厅管理系统的比例最高，达到了81.54%；对于发情管理系统，东北地区、华北地区和西北地区使用发情管理系统的比例高于未使用的比例，而南方地区发情管理系统的使用比例低于未使用的比例；对于精准饲喂系统，南方地区精准饲喂系统的使用比例最低，仅有24.24%；对于牛群管理系统，西北地区奶牛场牛群管理系统的使用比例最高，达到了81.58%。

3.4 不同品牌智能管理系统的应用现状

整体来看（图3），进口的智能管理系统仍占据大部分市场，主要品牌有利拉伐、阿菲金、SCR、科湃腾等，其中奶厅管理系统和发情管理系统使用国外品牌的奶牛场占比超过80%。但随着国内科技发展水平的提高，国产管理系统应用比例也逐渐提高，尤其是精准饲喂系统和牛群管理系统，国产系统中的一牧云、新牛人和奶业之星等品牌的市场占比也处于较高水平。调研奶牛场中，使用国产设备进行精准饲喂的奶牛场占比超过30%，使用国产设备进行牛群管理的奶牛场占比超过50%。

图3 不同品牌智能管理系统的应用比例情况

从不同品牌来看，奶牛场中利拉伐和阿菲金的奶厅管理系统应用比例较高，分别达到了34.50%和31.00%；阿菲金和SCR品牌的发情管理系统应用比例较高，分别达到了 34.92%和31.75%；科湃腾和一牧云品牌的精准饲喂系统应用比例较高，分别达到了 22.73%和17.65%; 新牛人、一牧云和阿菲金牛群管理系统应用比例较高，分别达到了 23.70%、22.33%和21.27%。

3.5 奶牛场使用智能管理系统的意愿分析

对320 家奶牛场开展关于奶牛智能管理系统使用意愿情况的调研，结果显示（图4），对于奶厅管理系统，有9.30%的奶牛场不愿意使用，4.80%的奶牛场的使用意愿尚不明确，86.00%奶牛场愿意使用；对于发情管理系统，有13.10%的奶牛场不愿意使用，84.50%的奶牛场愿意使用；对于精准饲喂系统，83.30%的奶牛场愿意采纳该技术；对于牛群管理系统，78.60%的奶牛场愿意使用。总的来看，当前奶牛场对于智能管理系统都有较强的使用意愿，超过70.00%的奶牛场愿意使用智能管理系统。且当前奶牛场对智能管理系统的使用意愿都高于实际使用比重，表明智能管理系统发展具有较大提升空间。

图4 奶牛场对不同智能管理系统的使用意愿情况

结果可以看出（图5），1 000～3 000 头规模奶牛场使用智能管理系统的意愿更强烈，这也与当前奶牛场实际情况相符。1 000 头以下奶牛场的意愿较低，可能原因是智能管理系统前期投入较大，且小规模奶牛场难以发挥其最大效用。

图5 不同规模奶牛场愿意使用管理系统的比例

4 结论与建议

4.1 结论

不同管理系统之间普遍存在“信息孤岛”。调研样本中，32.30%的奶牛场智能管理系统之间尚未实现互联互通，47.70%的奶牛场实现部分管理系统的互联互通，仅有20.00%的奶牛场实现互联互通。不同管理系统互相分散，造成查找某项记录或档案时相对费事费时，比如，查找诊疗记录，有的需要从事件管理的兽医模块进入，有的则需要从统计分析的兽医分析模块进入。对软件不够熟悉的人员，甚至是奶牛场数据员，在使用时并不能迅速找出相应的档案记录，从而不能有效发挥管理系统的效用。

1 000 头以下和3 000 头以上奶牛场智能管理系统的使用比例较低，分别为5 0%和5 6%，1 000～3 000 头奶牛场使用比例为75%。相比未使用的奶牛场，使用智能管理系统的奶牛场的奶牛生产性能、奶牛场管理水平、投入产出效率更高，这一定程度上也解释了近年来1 000～3 000 头规模奶牛场存栏比重不断扩大的原因。发情管理系统使用对于奶牛单产和成母牛胎次都具有较大改善，而当前发情管理系统的使用比率明显低于其他管理系统，为59%。

国产智能管理系统的应用比例较低。根据调研分析结果，当前我国奶牛场应用的智能管理系统中，奶厅管理系统主品牌为利拉伐和阿菲金，发情管理系统主要品牌为阿菲金和SCR，精准饲喂系统主要品牌为科拜腾和一牧云，牛群管理系统主要品牌为新牛人、一牧云、阿菲金。

4.2 相关建议

要加大科技投入，提高奶业科技支撑能力。未来奶业发展的方向是智能化、信息化，科技的支撑作用至关重要。从政府的角度，逐步建立政府对奶业科技投入的稳定增长机制，加大奶业机械设备研发的投入力度。从科研单位的角度，应加强奶牛场管理系统互联互通技术的研究，提高技术应用效率，积极推进现有科技成果的转化。从企业的角度，设备企业应加大研发投入，提高企业的核心竞争力；养殖企业应积极整合资源，提高科研成果的应用能力。

要加强信息化智能化技术培训，提高奶牛场对智能化、信息化的认识和掌握水平。各级政府及相关部门应通过集中举办培训班、召开现场观摩会等方式，加强奶牛养殖技术尤其信息化智能化技术应用的培训，让奶牛场真正了解信息化管理系统的应用价值，自主选择适合奶牛场的相应设施设备，并给予相关设备技术操作指导，使数据员熟练掌握平台各项功能软件的操作和扩展功能，降低使用成本。