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