innovazione tecnologica - terra e vita...2 agro x one2feed gruppi danimarca 3 airablo r.t.m.i....
TRANSCRIPT
Innovazione tecnologica:
l’automazione in stalla, il
precision feeding
Carlo Bisaglia CREA-ING Laboratorio di Treviglio
http://ing.entecra.it/
Convegno "L'innovazione tecnologica e gestionale
nell'allevamento delle bovine da latte"
Fiera di Montichiari, Brescia, 19 febbraio 2016
Precisione e accuratezza
Bassa precisione
Bassa accuratezza
Alta precisione
Bassa accuratezza
Alta precisione
Alta accuratezza
Il bersaglio: fornire un alimento che soddisfi il più
possibile i fabbisogni nutrizionali di ogni bovina
Obiettivi da raggiungere
Giusta
quantità
di elementi
nutritivi
Giusta
proporzione
tra gli
ingredienti
Giusta
composizione
della razione
Giusto
momento di
distribuzione
Alimentazione
di precisione
Comportamento alimentare di bovine da latte
Parametro Primipare Pluripare
BP AP BP AP
Frequenza dei pasti (n./d) 8,7 8,6 7,5 7,21
Durata dei pasti (min/pasto) 36,9 36,9 38,5 35,7
Tempo di alimentaz. giornaliero (min/d) 300,8 298,6 271,9 244,6
Quantità ingerita per pasto (kg/s.s.) 2,2 2,3 3,1 3,42
Quantità giornaliera ingerita (kg/d s.s.) 18,3 19,1 22,3 23,4
Velocità di ingestione (g/min di s.s) 64,7 67,9 88,3 102,0
Fonte: Azizi et al., 2009
BP= Bassa Produzione
AP=Alta Produzione
Quale razionamento per i bovini da latte?
Singoli alimenti, razionati, ad orari fissi
Singoli alimenti a scelta, ad libitum
Alimenti completamente miscelati, ad libitum
(unifeed)
Evoluzione tecnologica e affermazione dell’unifeed
Primi test in
laboratorio
Inizio ‘30 ‘60 ‘80 ‘90 Fine ‘90 Inizio 2000
Fonte: Bisaglia et al., 2008
Monitoraggio dei parametri operativi: miscelazione e trinciatura
(Analizzatore
AgriNIR. Fonte:
Dinamica Generale)
(Separatore di
particelle. Fonte:
Pennsylvania State
University)
Monitorare il 10-
15% delle vacche
pH 6,5 – 7,2 ottimale
pH 5,0 – 5,5 acidosi
460 €/sensore ruminale
2300 € ricevitore
Monitoraggio dei parametri fisiologici: pH ruminale
Aspetti critici nel razionamento unifeed
Soddisfa i fabbisogni nutrizionali della media
degli animali o di quelli migliori (i requisiti nutrizionali
non sono un “parametro di popolazione”, ma una variabile
indipendente, Benhazi et al. 2012)
Accetta che ci siano animali sovra- o sotto-
alimentati all’interno dello stesso gruppo
Si basa sul “residuo in mangiatoia” per valutare
la giusta quantità distribuita
E’ fortemente soggetto ad errori gestionali
(personale, attrezzature, tarature, ecc.)
La gestione della mangiatoia
710 mm
Necessità di gestire la mangiatoia dopo la distribuzione
Sistemi automatici vincolati
+ 2-3% di s.s. ingerita
con 4 avvicinamenti (o
push-up) al giorno
(Fonte: Nydegger, 2006)
Sistemi automatici a navigazione
Sistemi meccanici
Dinamica del comportamento alimentare
Fonte: Bailoni et al. 2006, adattato
Periodo della giornata, h
Razio
ne g
iorn
aliera
, %
100
50
0
24 12 3 6 9 15 18 21 0
1/3
Ritmo d’ingestione con
razionamento unifeed
SH = short (TMR 19 mm = 2,8%)
MSH = mostly short (TMR 19 mm = 6,7%)
MLG = mostly long (TMR 19 mm = 11,1%)
LG = long (TMR 19 mm = 15,5%)
Conseguenze della selezione degli alimenti
Fonte: Konoff, 2005
Il dilemma delle “4” razioni
1. La razione formulata (su carta).
2. La razione distribuita (in mangiatoia).
3. La razione assunta dagli animali (nelle 24 ore)
4. La razione digerita
Obiettivo: avere UNA SOLA razione!
Gli aspetti gestionali (tra cui la gestione della
mangiatoia) possono assumere un’importanza superiore ai fattori nutrizionali e genetici con differenze produttive > 50% !! (Bach et al., 2008)
30 m3 1x/giorno
oppure
3 m3
10x/giorno
E’ possibile migliorare il razionamento unifeed?
?
Schemi distributivi di razioni unifeed
Distribuire al momento giusto
Periodo della giornata, h
Razio
ne g
iorn
aliera
, %
100
50
0 24 12 3 6 9 15 18 21 0
Periodo della giornata h
100
50
0 24 12 3 6 9 15 18 21 0
1 distribuzione al
giorno, per gruppo
avvicinamento
Numerose distribuzioni al
giorno, per gruppo
Unifeed convenzionale Unifeed automatizzato
1/3
Sistemi convenzionali vs. AFS per l’unifeed
l’allevatore non è direttamente coinvolto nella preparazione e
distribuzione della razione;
i tempi di distribuzione della razione sono programmabili;
i miscelatori sono generalmente di volume ridotto;
si possono ipotizzare sinergie con altri sistemi (es.: con AMS).
Con i sistemi automatici (AFS = Automatic Feeding Systems):
N. Costruttore1 Modello Metodo di alimentazione Nazionalità
1 Agro Contact SM 2000
MS 3000 Gruppi Canada
2 Agro X One2Feed Gruppi Danimarca
3 Airablo R.T.M.i. Gruppi Canada
4 Bélair Aviso Gruppi Francia
5 Cormall2 Multimix MTX a. Conveyor Gruppi Danimarca
b. Multi-feeder
6 De Laval Optimat II Gruppi Svezia
7 Hetwin2 Aramis II Gruppi Austria
8 Hirl SF 1300 Gruppi Germania
9 Jeantil Automatic feeding Gruppi Francia
10 Kuhn2 K2 1600 Gruppi Francia
11 Lely Vector Gruppi Olanda
12 Lemmer-Fulwood2 FMR Gruppi Germania
13 GEA FarmTec. Mix feeder Gruppi Germania
Free Stall Feeder
Mix & Carry
14 NHK-Keskus Oy2 RoboFeed Gruppi Finlandia
15 Pellon a. Feedline R-type
b. TMR Robot Gruppi Finlandia
16 Rioh Sputnic Gruppi Danimarca
17 Rovibec Dec DP
Dec SR Gruppi Canada
18 Schauer2 Transfeed Dec Gruppi Austria
19 Schuitemaker Innovado Gruppi Olanda
20 Trioliet Triomatic Gruppi Olanda
21 ValMetal D.A.F.; Autoration V+ Gruppi Canada
22 Wasserbauer MixMeister Gruppi ___ Austria
1 In ordine alfabetico; 2 Accordi con altri costruttori
I costruttori di sistemi automatici per l’unifeed
Le soluzioni tecnologiche I
Caricatore
Sili orizzontali
Sili verticali
Distributori
concentrati
Distributori
semoventi
Nastro
trasportatore
Distributori
su rotaia
Miscelatori stazionari
Fonte dello schema: Haydn, 2014
Fonte dello schema: Haydn, 2014
Le soluzioni tecnologiche II
Container
meccanici
Nastro
trasportatore
Depositi
temporanei con
carico a gru Miscelatori distributori
semoventi
Miscelatori stazionari
Distributori
su rotaia
Distributori
semoventi
Sili orizzontali
Sili verticali
Distributori
concentrati
Miscelatori distributori
su rotaia
Caricatore
Sistemi stazionari basati su nastri trasportatori
Distributori mobili, su rotaia
Uno o più miscelatori fissi
preparano la/le razioni
successivamente distribuite
Miscelatori-distributori mobili, su rotaia
Miscelatore-distributore mobile e sili
meccanici (9-20 m3)
Sili temporanei meccanici: dosaggio e trinciatura
Operazione Potenza
media (kW)
Trinciatura (se
presente)
3,5
Scarico 4,0
Ingrediente
Precisione
di scarico
(kg)
Insilati 2-10
Foraggi fasciati 5-15
Fieni pretrinciati 2-15
Concentrati 0,1
Sistemi di pesatura dei singoli ingredienti
Aspetti coinvolti:
Precisione della razione
Costo TMR (0,15 €/kg)
Sistemi di miscelazione
Alimentazione a corrente alternata
Modalità di navigazione dei sistemi su rotaia
Operazione Potenza
media (kW)
Miscelazione/scarico 4
Traslazione 1
Alimentazione a corrente
continua con batterie a bordo
o linea elettrificata aerea
Gestire (= minimizzare) la variabilità
32,8% 35,4%
38,7%
31,4%
37,7%
30,4%
33,7%
34,9%
31,4%
Il 6% di s.s. in meno nell’
insilato di mais può
causare cali produttivi di
quasi 2 kg/giorno/capo di
latte (Berzagi et al., 2005)
Dosaggio e pesatura di precisione
Introduzione di sensori in-
line per la determinazione
di nutrienti e/o della s.s.
(analizzatore NIR IRM™,
Dinamica Generale)
Fonte: Dinamica Generale
30” 30”
Modalità di gestione e tracciabilità
Razioni
Gruppi
Frequenza
Intervalli
Scorte
Sistemi semoventi a navigazione programmabile
2012
Ad esempio:
- Transponder all’interno
degli edifici
- GPS negli spazi aperti
Carico automatico da sili orizzontali
2014
2008
Impulso dei sistemi semoventi e dell’automazione
Jeantil, Modello per gruppi:
Automatic feeding, Francia
Bélair, Modello per gruppi: Aviso,
Francia
“Automated cattle feeding – from
silo to rumen”: lectures, round table
and demonstrations
24-28 febbraio 2013
Trioliet, Modello per gruppi: T15,
Olanda
Prototipo di semovente standard autonomo
Fonte: Hirl-Technik, Germania, 2014
Cavo per arresto d’emergenza
Laser scanner di navigazione
Laser scanner anticollisione
AOS-Advanced Object-detection System
(Sick GmbH, Germany)
Progetto congiunto Hirl, Prinzing,
IMN, LFL, finanziato da Regione
Baviera, Germania
2 gruppi di allevamenti
convenzionali (n.=10)
automatizzate (n.=12)
Obiettivi dell’indagine:
1. Caratteristiche aziendali
2. Sistemi di razionamento
3. Strategie alimentari
4. Lay-out edifici
5. Gestione & investimenti
AF
AF
AF
AF
AF
CF
CF
CF
CF
AF
AF
AF
AF
AF
CF
CF
AF
AF
CF
CF
CF
AF
CF
AF
Alcuni casi aziendali: l’Olanda
Frequenze di distribuzione più diffuse
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
5 6 7 8 9 10 11
Fre
qu
en
cy (
%)
Feeding frequency (n.)
Av. = 7.8
Sd. = 2.0
n. = 12
Distribuzioni giornaliere con sistemi automatici
0
1
2
3
4
5
6
7 1
2 3
4
5
6
7
8
9
10
11 12
13 14
15
16
17
18
19
20
21
22
23 24
Ripartizione
del n. di
distribuzioni
nelle 24 ore
Sistemi di razionamento a confronto
Parametro Convenzionale Autofeeding
Capacità miscelatore–intervallo (m3) 8.0 – 20.0 3.0 – 4.0
Capacità miscelatore–media (m3) 14.0 3.2
Frequenza distribuzione (n./giorno) 1.4 7.8
Rapporto di alimentazione (capo/m3) 6.3 6.1
Quantità razione (kg/capo t.q.) 42.2 42.6
Residuo in mangiatoia (%/giorno) 3.2 1.5
Criticità delle distribuzioni automatiche basate su orario
Inserimento di sensori
ottici o di prossimità
sugli AFS
Gestione automatica mangiatoia
Un sensore laser legge il livello di
alimento presente
Nessun alimento distribuisce
Poco alimento rallenta
Molto alimento accelera
Fonte: Lely 2014
Comportamento degli animali
Miscelata 1 di 11 Miscelata 9 di 11
Strategia di razionamento e comportamento
0
2
4
6
8
10
12
14
00
00
01
00
02
00
03
00
04
00
05
00
06
00
07
00
08
00
09
00
10
00
11
00
12
00
13
00
14
00
15
00
16
00
17
00
18
00
19
00
20
00
21
00
22
00
23
00
Feed
ing
qu
an
tity
(%
)
Feeding/pushing up time (h)
1st distribution
2nd distribution
push up
r = 0,847
10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
0 2 4 6 8 10 12
Ly
ing
tim
e (
h)
Feeding frequency (n.)
Relazione tra frequenza di distribuzione e riposo
Possibili sinergie AMS - AFS
Fonte: Oberschätzl, 2014
64 capi in lattazione, 1 AMS, traffico regolato (feed first)
Mungiture
(n./ h
)
Bovin
e in m
angia
toia
(n./ h
)
Ora del giorno (h)
mungiture bovine in mangiatoia alimentazione pulizia check-up round
6 distribuzioni/giorno = 2,48 mungiture/capo
2 distribuzioni/giorno = 2,33 mungiture/capo
Prospettive e conclusioni
Ampia disponibilità di tecnologie per l’automazione della
mungitura e dell’unifeed
“Esplosione” di sensori on-farm o on-line: necessità di
uniformare linguaggi, costituire reti wire-less
Adottare criteri di gestione individuale degli animali (PLF)
Necessità di formazione
Opportunità di introdurre standard di progettazione integrata
degli edifici zootecnici
Possibili limiti nella gestione della mangiatoia, con soluzioni già
disponibili
Da verificare: condizioni di stimolo sull’attività e il riposo degli
animali in seguito alle sinergie tra AMS e AFS
Da verificare: influenza del clima mediterraneo sulla qualità
degli alimenti
Grazie
Relazione tra produzione di latte e riposo
Fonte: Grant, 2007
Temperatura ambiente e stabilità termica insilati
Fonte: Nydegger e Grothmann, 2012
Svizzera, Cantone Turgovia
Investimenti per la mecc./automaz. dell’unifeed
Parametro Convenzionale Autofeeding*
Investimento –
intervallo (€/capo) 160 - 600 850 - 1650
Investimento – media
(€/capo) 400 1230
* Inclusi lavori edili
Richieste di manodopera
Fonte: Grothmann e Nydegger, 2010
Richieste di energia
Fonte: Bisaglia, 2010