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mungitura (AMS), noti anche come robot di mungitura, pur rappresentando una tecnologia ormai consolidata, restano una delle innovazioni più importanti nel settore bovino da latte;
• In continuo sviluppo da oltre trent’anni, sono ormai utilizzati da circa 20 anni
• 1992: primo AMS installato in un’azienda commerciale (Olanda);
• 2010: circa 10.000 aziende nel mondo hanno adottato AMS (Svennersten-Sjaunja and Pettersson, 2008; de Koning, 2010). La maggior parte degli AMS sono localizzati in nord Europa (90%), Canada (9%), mentre circa l’1% negli USA (de Koning, 2010).
• A livello mondiale il numero di aziende robotizzate è destinato a crescere, perché gli AMS si inseriscono in un contesto di generale tendenza all’automazione della stalla da latte;
• sensori e dispositivi automatici per il controllo e la gestione delle diverse fasi di allevamento (alimentazione, stabulazione, riproduzione, ecc.), nonché la loro connessione in rete (networking) con altre aree e settori (veterinario, agronomico, ecc.).
International Standards Organization (ISO) ha creato uno standard (ISO 20966:2007) per le installazioni automatiche di mungitura (automatic milking installations – AMI):
ISO standard
• requisiti specifici per la costruzione;
• aspetti igienico-sanitari;
• prestazioni minime;
• test
in aggiunta a quanto previsto dalle ISO 5707:2007 e ISO 6690:2007
Non contengono indicazioni per la progettazione delle stalle in cui gli AMS sono installati
svincolo dal gravoso impegno della mungitura per le aziende a conduzione famigliare;
aumento delle produzioni in virtù del maggior numero di mungiture giornaliere;
possibilità di impiegare parte del tempo precedentemente dedicato alla mungitura nella gestione degli animali o in attività complementari all’allevamento (trasformazione del latte, attività agrituristica, ecc.);
• principali motivazioni che hanno spinto gli allevatori verso i robot di mungitura nel recente passato (e, forse, anche nel prossimo futuro):
• robotizzazione delle sale di mungitura:accrescerà l’interesse verso l’automazione della mungitura anche per le aziende di dimensioni medio-grandi (≥ 300 capi), che fino ad ora si vedevano limitate dalla necessità di dover installare un numero considerevole di AMS per gestire mandrie numerose.
diversi ricercatori (de Koning et al., 2002; Wagner-Storch and Palmer, 2003; Wade et al., 2004) riportano incrementi compresi tra il 2 e il 12 %;
una maggior frequenza di mungitura all’inizio della lattazione influenza la dinamica cellulare nella ghiandola mammaria, incrementando la proliferazione cellulare (Hale et al., 2003);
alcuni ricercatori non hanno riscontrato aumenti della produzione con una maggior frequenza di mungitura, soprattutto nelle primipare (Abeni et al., 2005 e 2008; Speroni et al., 2006);
3. Somministrazione di concentrati nell’AMS:
fornisce all’allevatore la possibilità di «sostenere» le bovine individualmente in funzione dello specifico stadio di lattazione e condizione corporea;
inoltre, l’utilizzo di un alimento molto appetibile funge da «motivatore» creando una positiva associazione con la macchina per gli animali che visitano la stazione robotizzata (Madsen et al., 2010)
l’utilizzo di sensori per il monitoraggio dello stato fisiologico-sanitario degli animali genera una quantità enorme di dati che possono essere interpretati scorrettamente, usati in modo inappropriato o peggio IGNORATI
2. Animali inadatti alla mungitura robotizzata per motivi comportamentali o conformazionali:
anche se il tasso di successo nell’attacco del gruppo prendicapezzoli è aumentato nel tempo (dall’85 % al 98 %) grazie ai miglioramenti tecnologici, la valutazione della mammella e della conformazione dei capezzoli delle bovine destinate alla mungitura robotizzata resta fondamentale
il passaggio di una mandria da una sala di mungitura convenzionale a un AMS richiede dalle 3 alle 4 settimane di intenso lavoro affinché l’80-90 % delle bovini usi il sistema in modo volontario (Rodemburg, 2002; Jacobs and Siegford, 2012);
l’esposizione ai tipici rumori e movimenti meccanici all’interno dello stallo di mungitura sembra facilitare l’adattamento per gli animali che si accostano per la prima volta alla mungitura robotizzata. Le primipare si adattano più velocemente delle pluripare (Jago and Kerrisk, 2011).
L’applicazione dei prendicapezzoli è realizzata in 2 fasi:• identificazione e localizzazione dei capezzoli (triangolazione
laser);• applicazione dei prendicapezzoli ai capezzoli.
• The laser triangulation sensor consists of a laser, detector and a lens before the detector to focus the beam on the detector;
• To do the measurement the laser emits a light on the surface;
• This laser beam is reflected from the surface and falls on the detector through the lens;
• Depending on the position of the beam on the detector, the angle(α) is calculated and hence the distance from the sensor to the target surface is detected;
• As the distance increases the angle decreases and as the distance decreases the angle increases.
1) the teat detection system(TDS) starts scanning the
full udder bottom to detect the position of each individual teat.
2) A full scan is carried out and the back teat cup will be put in place, ready for attachment. Here another precise 3 beam laser scan will be carried out on the individual teat to precisely determine the teat’s location, after which the teat cup is attached.
3) After the first teat cup has been attached, the following teat cups areattached – fast and individually – in the same order.
Morfologia della mammella di bovine di razza Frisona di alta produttività. Valori misurati su un campione di 500 capi a 12 ore dalla mungitura precedente (Cattaneo, 1999)
Morfologia della mammella di bovine di razza Frisona di alta produttività. Valori misurati su un campione di 500 capi a 12 ore dalla mungitura precedente (Cattaneo, 1999)
Percentuale di successo dell’attacco del gruppo di mungitura in un AMS in funzione della distanza tra i capezzoli posteriori. La proporzione di attacchi con successo inferiore al 90 % è maggiore nelle bovine con capezzoli ravvicinati (< 6 cm). Bovine con capezzoli molto distanziati tra loro (> 12 cm), invece, mostrano percentuali di successo sempre superiori al 90 % (Tangorra, 2002).
• Allo stato attuale gli AMS non sono dotati di sensori per misurare il livello di sporco sui capezzoli: il grado di pulizia si basa sullo sporco medio del capezzolo;
• Pulizia capezzoli con spazzole rotanti;
• Lavaggio-asciugatura capezzoli nella stesso prendicapezzoli usato per la mungitura;
• Lavaggio e asciugatura capezzoli con prendicapezzoli dedicato,
• Di solito il lavaggio dei capezzoli avviene con acqua;
• Ampia possibilità di personalizzazione degli schemi di pulizia dei capezzoli;
• I dispositivi di lavaggio possono essere disinfettati tra mungiture successive con prodotti chimici o vapore
• Colostro o latte trattato con antibiotico:nessun problema allevatore programma l’AMS per separare il latte
dal tank per il tempo necessario;
• Situazioni impreviste (esempio mastiti): la situazione è più complessa “management-by-exception”, liste di
bovine “problema” su cui concentrare l’attenzione;
• È responsabilità dell’allevatore verificare gli allarmi mastite e controllare visivamente le bovine segnalate. Se l’allarme è confermato trattamenti animali + separazione latte
• SCCA milk sample from the DeLaval VMS (1) and some coloured reagent (2) are drawn into the syringe pump (3). This mix is then pushed through the measuring instrument (4) where the somatic cells are optically measured. The SCC value is then sent to the management software
1 somma dei tempi per ingresso e uscita dell’animale box di mungitura, spostamenti del braccio robotizzato, pulizia dei capezzoli prima dell’attacco dei prendicapezzoli, attacco dei prendicapezzoli e disinfezione post mungitura dei capezzoli; 2 tempo di mungitura (inizio-fine flusso latte); 3 handling time + machine on time
Prestazioni di un AMS con circolazione libera delle bovine e diverso livello di occupazione
Numero di mungiture per ora. La linea tratteggiata indica il numero medio di mungiture/ora; le frecce evidenziano 4 finestre temporali in cui il numero di mungiture è sensibilmente inferiore alla media (Tangorra e Melzi, 2014)
Le soluzioni applicabili per regolare il traffico delle bovine in una stalla con AMS sono tre: accesso libero (free cow traffic): gli animali si muovono senza impedimenti all’interno
della stalla, non essendoci separazioni tra le aree di riposo e alimentazione, e il box di mungitura risulta liberamente accessibile;
quando la stazione di mungitura è occupata, le vacche possono aspettare di fronte all’AMS oppure decidere di posporre la mungitura e dedicarsi ad altre attività, sviluppando un proprio schema di frequentazione dell’AMS (Ketelaar-de Lauwere et al., 1998); problema principale: le bovine pigre non visitano
sufficientemente la stazione di mungitura richiedendo l’intervento dell’allevatore;
14 accesso forzato (forced cow traffic): le bovine devono passare attraverso l’AMS per poter
raggiungere l’area di alimentazione. Davanti al box di mungitura si può realizzare un’area di attesa con accesso controllato da un cancello ad una via, che consente l’ingresso degli animali nell’area di attesa ma non ne permette l’uscita, costringendo le bovine ad entrare nell’AMS per accedere alla corsia di alimentazione;
l’accesso forzato assicura, rispetto a quello libero, una maggior frequentazione della stazione di mungitura ma può comportare:
a) riduzione del tempo di alimentazione e dell’ingestione alimentare;b) incremento del tempo trascorso in piedi (Lind et al., 2000; Ketelaar-de Lauwere and Ipema, 2000);c) incremento del numero di visite giornaliere senza mungitura con aumento del tempo in cui il robot resta occupato improduttivamente (Artmann and Bohlsen, 2000);
accesso semi-libero (semi-free cow traffic): soluzione intermedia rispetto alle due precedenti. Comporta l’adozione di cancelli di preselezione che consentono l’accesso al robot o all’area di attesa prospiciente ad esso solamente agli animali da mungere, mentre quelli che non devono essere munti possono essere deviati direttamente alla zona di alimentazione senza incrementare il traffico attraverso il box di mungitura e, quindi, migliorandone l’efficienza produttiva in termini di mungiture/giorno.
Questa soluzione può richiedere un maggior tempo di adattamento per le bovine e comporta investimenti maggiori per l’adozione dei cancelli di preselezione.
Mungiture/vacca per giorno Visite addizionali/vacca pergiorno
Nu
mer
o [
n]
Libero Semi-libero Forzato
Numero di mungiture e di visite senza mungitura in un AMS con diversi sistemi di cow traffic. Valori relativi a una mandria di 49 capi (Harms et al., 2002).
Dipartimento di Scienze veterinarie per la Salute la Produzione animale e la Sicurezza alimentare
15.2
4.33.8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Azioni di recupero/giorno
Nu
mer
o [
n]
Libero Semi-libero Forzato
Numero medio di azioni di recupero di animali pigri registrati nelle tre diverse soluzioni di cow traffic. Valori relativi a una mandria di 49 capi (Harms et al., 2002).
Numero medio e massimo di stazionamento degli animali di fronte al box di mungitura nei tre diversi sistemi di cow traffic. Valori relativi a una mandria di 49 capi (Harms et al., 2002).
Cow traffic
Numero di vacche in attesa di fronte all’AMS
Media MaxLibero 1,3 7Semi-libero 3,3 12Forzato 3,2 1
Media Dev. stdLibero 1,75 1,02Semi-libero 3,27 1,52Forzato 3,73 1,28
Cow traffic Numero di vacche in attesa di fronte all’AMSMattino1 Pomeriggio2 Notte3
Media Dev. std Media Dev. std Media Dev. stdLibero 1,74 1,89 1,90 0,57 1,75 1,72Semi-libero 3,78 1,46 5,42 0,50 4,31 0,66Forzato 4,18 1,16 5,62 0,75 5,05 1,22
Numero medio di vacche in attesa di fronte al box di mungitura con diversi sistemi di cow traffic (sopra) e dopo i cicli di lavaggio mattutino, pomeridiano e notturno (sotto). Valori relativi ad una mandria di: 46 capi (sistema libero), 50 capi(sistema semi-libero) e 45 capi (sistema forzato), (Thune et al. 2002)
1) 4:45 a.m. nella prova sperimentale con sistema semi-libero; 7:30 a.m. nella prova sperimentale con sistema semi-libero.2) 4:30 p.m. nella prova sperimentale con sistema semi-libero; 4:00 p.m. nella prova sperimentale con sistema semi-libero.3) 11:00 p.m.
D ND D ND D NDMinuti 140,2 239,3 124,4 168,3 95,4 78
Dev. std 71,07 80,27 55,73 92,21 62,38 37,23
D = vacche dominanti; ND = vacche di livello gerarchico inferiore (non dominanti)
Tempo in minuti per giorno speso di fronte alla stazione di mungitura robotizzata (sopra) e numero medio giornaliero di passaggi attraverso il robot. Valori relativi ad una mandria di: 46 capi (sistema libero), 50 capi(sistema semi-libero) e 45 capi (sistema forzato), (Fonte: Thune et al. 2002).
Visite all’AMS (n/giorno) Circolazione delle bovine Animali
(n)Wendl et al., 2000 2,40 5,40 Forzata 48
Ketelaar-de Lauwere et al., 2000
2,501-2,902 5,80 Libera
24
3,101-2,802 6,60 Libera con cancello di preselezione
2,901-2,802 7,20 Libera con cancello di preselezione e area di
attesa3,001-3,002 9,90 Forzata con cancello di
preselezione e area di attesa
Harms et al. 20022,29 2,90 Libera 492,56 3,27 Semi-libera 49-512,63 4,07 Forzata 49
Thune et al. 20021,98 2,52 Libera 462,39 4,12 Semi-libera 502,56 3,86 Forzata 45
Numero medio di mungiture e di visite per vacca per giorno realizzate con diversi robot di mungitura e sistemi di regolazione della circolazione delle bovine.
14 Accesso libero Accesso forzato Accesso semi-liberoPrincipio di base Nessuna separazione tra le aree di
riposo e alimentazione. Box di mungitura liberamente accessibile
Le vacche devono passare attraverso il robot di mungitura per poter accedere all’area di alimentazione. L’utilizzo di cancelli ad una via impedisce alle bovine di spostarsi dalla zona di riposo a quella di alimentazione
Comporta l’installazione di cancelli di preselezione tra le aree di riposo e alimentazione che permettono agli animali che non devono essere munti di accedere direttamente alla corsia di alimentazione. Le bovine da mungere, invece, devono obbligatoriamente passare attraverso l’AMS per poter accedere alla zona di alimentazione
Vantaggi Limitato numero di visite senza mungitura
Poche code di fronte alla stazione di mungitura
Elevata frequentazione della corsia di alimentazione
Nessun investimento aggiuntivo per la circolazione delle bovine
Elevata frequentazione della stazione di mungitura
Maggiore frequentazione della stazione di mungitura rispetto ai sistemi liberi
Minor numero di visite senza mungiture rispetto ai sistemi forzati
Meno capi da accompagnare alla mungitura rispetto ai sistemi a circolazione libera
Visite più frequenti alla corsia di alimentazione rispetto ai sistemi a circolazione forzata
Svantaggi Basso numero di mungiture/vacca per giorno
Necessità di accompagnare le bovine pigre alla stazione di mungitura per mantenere intervalli di mungitura regolari
Ridotta capacità produttiva dell’AMS
Aumento del numero di visite senza mungitura
Aumento del tempo in cui il robot resta occupato improduttivamente
Incremento del tempo di coda di fronte alla stazione di mungitura
Numero insoddisfacente di pasti/vacca per giorno
Ridotta ingestione di sostanza secca
Necessità di accompagnare le bovine di livello gerarchico inferiore
Maggior tempo di adattamento per le bovine Maggiori investimenti
14Capacità produttiva degli AMS spesso espressa in numero di mungiture/giorno anche se questo numero
dipende da molti fattori quali il sistema di circolazione degli animali all’interno della stalla (libero, semi-libero, forzato), la frequenza di mungitura, il tempo di mungitura, la dimensione della mandria, ecc.
Tempo totale di visita alla stazione di mungitura
Handling time Machine on time
tempo per ingresso e uscita dall’AMS;
identificazione animale; preparazione della
mammella e attacco del gruppo di mungitura.
tempo di mungitura vero e proprio: dipende dal livello produttivo e dal flusso di latte di ogni vacca;
dall’attacco del primo prendicapezzolo allo stacco dell’ultimo; Machine on time/vacca: calcolato dividendo la produzione totale
per il flusso di latte (de Koning and Ouweltjes, 2000).
tempo totale di visita alla stazione di mungitura e tasso di occupazione della stazione: permettono di calcolare il numero massimo di mungiture/giorno realizzabili con un AMS ad un certo livello produttivo (kg/vacca per giorno) e di flusso (kg latte/min);
Il tasso di occupazione è la percentuale di tempo, calcolata sulle 24h, in cui l’AMS è impegnato dal processo di mungitura
Un tasso di occupazione dell’80%, ad esempio, indica che l’AMS opera per 19,2h/giorno, mentre le restanti 4,8h/giorno vengono usate per le operazioni di lavaggio e risciacquo dell’impianto di mungitura, rifiutare le visite degli animali che non hanno il permesso di farsi mungere e rimanere in attesa delle vacche che, invece, devono essere munte (de Koning and Ouweltjes, 2000).
14 In pratica, per calcolare il massimo numero di mungiture/giorno ad un certo
livello produttivo e di flusso si utilizza la seguente formula:
tαn
1440×=
dove: n = numero di mungiture/giorno;α = tasso di occupazione della stazione di mungitura (espressa come percentuale delle 24h in cui l’AMS è occupato con la mungitura)t = tempo totale di visita alla stazione di mungitura (handling time + machine on time)1440 = numero di minuti in 24h
Ad esempio, con un tempo totale di visita alla stazione di mungitura di 6 minuti e un tasso di occupazione dell’80 % il numero massimo di mungiture/giorno realizzabili sarà pari a:
Livello produttivo vacca (kg/mungitura) 8 10 12 14 16 Flusso (kg/min) 2,33 2,43 2,53 2,64 2,74 Machine on time (min) 3,43 4,11 4,74 5,31 5,84 Handling time (min) 2,23 2,23 2,23 2,23 2,23 Tempo totale visita (min) 5,66 6,34 6,97 7,54 8,07 Capacità produttiva AMS (kg) 1627 1816 1985 2139 2283 Capacità produttiva AMS (numero mungiture/giorno)
203 182 165 153 143
Capacità produttiva di un AMS, espressa in termini di kg di latte prodotti/giorno e di numero mungiture/giorno, a diversi livelli produttivi e di flusso con un tasso di occupazione della stazione di mungitura dell’80 % (de Koning and Ouweltjes, 2000).
1. AMS va inteso come un sistema innovativo di gestione i cui componenti principali sono le bovine, le pratiche gestionali e l’unità di mungitura;
2. Gli allevatori che riconoscono le interazioni tra le diverse variabili del sistema percepiscono i vantaggi dell’AMS, gli allevatori che intendono l’AMS esclusivamente come un modo diverso di mungere ne percepiscono solo gli svantaggi;
3. Il successo dell’AMS richiede bovine attive che visitano frequentemente e regolarmente l’area di alimentazione e la stazione di mungitura: un fattore chiave nella mungitura robotizzata è un «cow traffic» ottimale che può essere raggiunto se l’alimento in corsia di alimentazione è sempre disponibile;
4. La mancanza di alimento durante parte della giornata aumenta il comportamento sincronizzato tra le bovine (code davanti all’AMS, bassa frequenza di mungitura, intervalli di mungitura irregolari, aumento dei costi della manodopera per recuperare gli animali)