L’automazione come possibile
opzione per l’allevamento
bovino da latte
Carlo Bisaglia CREA-ING Laboratorio di Treviglio
http://ing.entecra.it/
Workshop Zootecnia Innovazione tecnologica per l’allevamento da latte
112° Fieragricola di Verona, Verona, 04 febbraio 2016
Impatto dell’innovazione sul lavoro
0
100
200
300
400
1950 1990 2010
Anni
Ric
hie
sta
an
nu
a l
avo
ro
(ore
/cap
o)
Fonte: Sangiorgi 2013, rielaborato
Lavoro: criticità in allevamenti bovini da latte (area UE)
Vitelli
20%
Alimentazione
25% Benessere
13%
Mungitura
15%
Gestione
12%
Sanità
8%
Varie
7%
Fonte: Bisaglia et al., 2008
Sviluppo di:
1. Sistemi automatici per la mungitura (AMS)
2. Sistemi automatici per l’unifeed (AFS)
3. Sistemi automatici per la pulizia
4. Sistemi automatici per climatizzaz. e illuminazione
Diffusione allevamenti con AMS
Fonte: Harms, 2014 e costruttori; stima basata sul n. di robot venduti, 2014
Crescente influenza dell’usato: un box
singolo, ricondizionato e aggiornato
dal costruttore (meccanica, sw), può
valere dal 45 al 65% rispetto al nuovo. (Fonte: de Havilland, 2015)
Andamento vendite di mungitrici in Germania
Fonte: Wendl e Harms, 2011 stima su dati dei costruttori
I costruttori di sistemi automatici di mungitura
N. Costruttore (1) Modello Tipologia Nazionalità
1 BouMatic Robotics MR-S1 (2)
MR-D1 (3)
Box singolo
Box singolo o doppio Olanda
2 DeLaval VMS
AMR
Box singolo
Impianto rotativo Svezia
3 Foolwood Merlin 225 Box singolo Regno Unito
4 Gea Farm
Technology MiOne
Box singolo o multiplo (fino a
5, in serie) Germania
5 Insentec (3) Galaxy Astrea Box singolo o doppio (in
parallelo) Olanda
6 Lely Astronaut A4 Box singolo Olanda
7 SAC (3) RDS Futureline
MAX
Box singolo o doppio (in
parallelo) Olanda
(1) in ordine alfabetico
(2) attacco dal posteriore
(3) stessa tecnologia
Classificazione delle soluzioni tecnologiche
Box singoli
Box doppi, in parallelo
Box multipli, in linea Impianti rotativi
Capacità operativa (2,7 mungiture/capo/giorno)
Box
singolo
Box
doppio
Box multiplo
(2-5)
Impianto
rotativo
(24 stalli)
55-65 80 80 - 180 390
Vecchie e nuove questioni sulla mungitura robotizzata
Localizzazione
e attacco
Traffico
animali Organizzazione
stalla
Monitoraggio
animali
Sensori e
PLF
Integrazione
con il pascolo
Sanità della
mammella Qualità del
latte
Gestione
Alimentazione
Lavoro
Normative
Costi
Variazione dinamica del rapporto di pulsazione
Fonte: De Laval, 2015
Sono disponibili diversi rapporti di pulsazione (r. alti = velocità mungitura;
r. bassi = delicatezza di mungitura).
Il sistema valuta, seleziona e applica il rapporto di pulsazione ottimale per
ogni bovina e, per la stessa bovina, in funzione della fase di lattazione
Incrementi di flusso dell’8%
Condizioni ottimali per la salute dei capezzoli
Grado di utilizzo di un AMS a box singolo
Fonte: Bisaglia, 2010
Possibili scenari di utilizzo (AMS box singolo)
Ottimizzato
Bovine selezionate
3 cicli di pulizia/giorno
con acqua calda
Scambiatore di calore
con l’impianto frigorifero
170 mungiture/giorno
1 h di inutilizzo del AMS
Acqua per 100 l di latte:
26 l
En. el. per 100 l di latte
2,3 kWh:
Non ottimizzato
Bovine non selezionate
4 cicli di pulizia/giorno
con acqua fredda
120 mungiture/giorno
3 h di inutilizzo del AMS
Acqua per 100 l di latte:
46 l
En. el. per 100 l latte:
3,6 kWh
Condizioni medie
Magg. bovine selezionata
3 cicli di pulizia/giorno con
acqua fredda
150 mungiture/giorno
3 h di inutilizzo del AMS
Acqua per 100 l di latte:
28 l
En. el. per 100 l di latte:
2,6 kWh
SCENARIO 1 SCENARIO 2 SCENARIO 3
Fonte: Bavarian State Research Center for Agriculture e DLG, 2015
Sensori on-farm e in-line
Misura Informazione Gestione
Ormoni Calori Riproduzione
Urea Chetosi Alimentazione
Proteine Infiammazioni Salute
Patogeni Mastiti/Patologie Salute/Prodotto
Conducibilità Mastiti Salute
Residui Qualità del latte Qualità del prodotto
Produzione, grasso e
proteine Qualità della razione Alimentazione
Body score Condizione corporea Alimentazione
Attività Salute dei piedi Salute
Posizione (GPS) Patologie/benessere Salute
Fonte: de Koning et al., 2012
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
4/52
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 del razionamento TMR: gestione 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
5/52
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 possono assumere un’importanza superiore ai fattori nutrizionali e genetici
30 m3 1x/giorno
oppure
3 m3
10x/giorno
E’ possibile migliorare la gestione del razionamento?
?
Schemi distributivi di razioni unifeed
Possibili strategie di distribuzione
Periodo della giornata, h
Ra
zio
ne
gio
rna
liera
, %
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:
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)
Sistemi di miscelazione
Alimentazione a corrente alternata
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
71
23
4
5
6
7
8
9
10
1112
1314
15
16
17
18
19
20
21
22
2324
Ripartizione
del n. di
distribuzioni
nelle 24 ore
Lay-out edifici
Parametro Convenzionale Autofeeding
Larghezza corsia di
alimentazione (m) 5.3 ± 0.4 2.7 ± 0.6
Cuccette 123 ± 3 136 ± 3
Ristrutturazione edifici stabulativi
165 m2
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
Richieste di manodopera
Fonte: Grothmann e Nydegger, 2010
Richieste di energia
Fonte: Bisaglia, 2010
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
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
Fe
ed
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
