A metà degli anni '70, il caseificio americano medio aveva circa 25 vacche. Oggi, molte operazioni hanno più di 3.000, un numero che era quasi sconosciuto di 25 anni fa.
Gestire le grandi mandrie in modo efficiente sarebbe difficile, forse addirittura impossibile, senza gli ultimi progressi nell'informatica e nell'automazione. La maggior parte dei caseifici ora dispone di sale di mungitura e alloggi associati, che raddoppiano o triplicano la produzione all'ora. Le unità di mungitura si staccano automaticamente per ridurre i problemi di salute della mammella e migliorare la qualità del latte, mentre i transponder identificativi per mucche consentono agli agricoltori di registrare automaticamente i dati di produzione.
Il più grande progresso tecnologico più recente che influenza l'industria lattiero-casearia degli Stati Uniti è lo sviluppo di sistemi di mungitura automatica - o mungitori "robotizzati".
Al Kellogg Dairy Center dell'Università del Connecticut, utilizziamo mungitori robotici e altri sensori per monitorare 100 mucche e il loro ambiente fisico. Attraverso questo lavoro, lanciato questa primavera, speriamo di monitorare il comportamento e la salute delle singole mucche in tempo reale per migliorare l'efficienza produttiva e il benessere degli animali.
Big data e mucche
I mungitori robotizzati possono raccogliere il latte senza il coinvolgimento umano. In effetti, le mucche decidono quando essere munte, entrando nella macchina senza supervisione umana diretta. Il sistema robotico identifica automaticamente la mucca e applica uno spray igienizzante per tettarelle prima che un braccio robotico attacchi la tettarella per la mungitura.
È molto diverso dalla mungitura in sala, dove i gestori decidono quando mungere le mucche, di solito tre volte al giorno. Ogni unità di mungitura robotizzata serve da 50 a 55 vacche.
Dato l'alto prezzo delle prime versioni dei mungitori robotici e le grandi dimensioni delle mandrie statunitensi, i caseifici americani avevano un interesse minimo per i mungitori robotici prima del 2010. Tuttavia, il numero di sistemi di mungitura automatica nel paese è aumentato a oltre 2.500 unità nel 2013, principalmente a causa di miglioramenti nella progettazione nei modelli più recenti. In tutto il mondo sono attualmente in funzione oltre 35.000 sistemi di mungitura automatica.
Una fila di mucche che vengono munte (Toa55 / shutterstock) Queste nuove macchine non solo sono migliorate nella raccolta efficiente del latte, ma hanno anche la capacità di raccogliere una maggiore quantità di informazioni sulla produzione, la composizione del latte e il comportamento delle mucche. Ciò consente ai produttori di prendere decisioni di gestione più informate.
Con i sistemi di mungitura robotizzati, le mucche gestiscono lo spettacolo. Decidono quando mangiare, ruminare, riposare o essere munti. Devono anche passare meno di un'ora al giorno a essere effettivamente munti; prima dei mungitori robotici, la mungitura richiedeva spesso dalle tre alle cinque ore al giorno.
Volevamo sapere: cosa stanno facendo con il resto della giornata? In che modo tale comportamento influenza la produzione o serve a indicare lo stato di salute? Di per sé, le unità di mungitura non possono raccogliere quel tipo di informazioni, il che sarebbe molto utile per scoprire presto se una particolare mucca sta sviluppando un problema di salute.
Il nostro "cow-CPS" - un sistema cyber-fisico che include mucche, mungitori robotizzati, videocamere e altri sensori - monitorerà i dati sulle nostre mucche in ogni momento. Questo ci dirà, tra le altre cose, dove vanno le mucche quando non vengono munte; quando decidono di mangiare, riposare o fare altre attività; e la composizione del loro latte. I sensori posizionati all'interno del corpo ci diranno persino il pH all'interno di uno dei loro stomaci, che potrebbe essere un indicatore chiave di eventuali problemi digestivi.
Ottimizzare i caseifici
Speriamo che tutti questi dati ci consentano di prendere decisioni tempestive a livello di singola mucca, cosa che non è facile da fare in grandi branchi. Questo "caseificio di precisione" potrebbe aiutarci a capire come le attività di una singola mucca - mangiare, stare in piedi, riposare, mungere - influenzano la sua produzione di latte, la sua qualità e la sua salute.
Abbiamo in programma di analizzare i dati con l'aiuto dell'apprendimento automatico, un tipo di intelligenza artificiale che può trovare modelli in grandi quantità di informazioni. Il computer confronterà i dati con un modello di come il caseificio dovrebbe funzionare in condizioni ideali. Il nostro modello cattura le caratteristiche essenziali di prestazione - qualità e produttività del latte - nonché i vincoli rilevanti, come la salute individuale e lo stato riproduttivo.
Man mano che il caseificio opera, i dati in tempo reale ci consentiranno di valutare quanto è lontana la nostra fattoria reale da quella ideale. Possiamo quindi combinare queste informazioni con un algoritmo di ottimizzazione matematica per determinare esattamente come dovremmo modificare o adattare il processo. Ad esempio, l'algoritmo può suggerire di regolare il tipo di gocciolamento della tettarella, il contenuto nutrizionale dell'alimentazione o la quantità di tempo che ogni vacca trascorre a nutrire.
Speriamo che il nostro lavoro consentirà agli allevatori di latte negli Stati Uniti di gestire meglio le singole mucche in un gruppo - non solo per migliorare la produzione di latte, ma per rafforzare la salute delle mucche.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation.
Matthew Stuber, Ricercatore di ingegneria chimica e biomolecolare, Università del Connecticut
Gary Kazmer, Professore associato di Fisiologia dell'allattamento, Università del Connecticut
Shalabh Gupta, Assistant Professor of Engineering, University of Connecticut
Steven Zinn, Professore di Scienze degli animali, Università del Connecticut
