میزان ارزش افزوده ایجاد شده در صنعت گاوداری شیری مبتنی بر هوش مصنوعی و اینترنت اشیاء

سامانه های هوشمند سازی کشاورزی را گاها سامانه های نظارت دقیق بر گاوداری و به اختصار Precision dairy-monitoring technologies   یا PDMT  می گویند.

تعیین کمیت ارزش افزوده PDMT برای یک گاودار

همانطور که اشاره شد، سیستم های پایش دقیق گاو شیری مبتنی بر فناوری اینترنت اشیاء بر روی منابع اصلی و رایج زبان های اقتصادی اثر خواهند داشت. اثر PDMT با مقایسه هزینه های تمام موارد کاربرد در شیوه های فعلی بدون استفاده از PDMT ( یعنی در همان وضعیت ) با هزینه های مورد انتظار تمام موارد کاربرد زمانی که یک PDMT پیاده سازی می شود، تعیین کمیت می شود.

تفاوت کلی در هزینه های بین دو حالت به عنوان اثر یا مزایای PDMT از دیدگاه یک گاودار تعریف می شود. همچنین برای هر مورد کاربرد یک مدل کمی برای تعیین ارزش افزوده مورد انتظار سیستم PDMT از دیدگاه گاودار ایجاد شده است. خلاصه ای از تمام هزینه های در نظر گرفته شده به ازای هر مورد همچنین کاربرد در جدول زیر آورده شده است

زمانی که هزینه های فرآیندهای فوق تعیین کمیت می شوند، اثر PDMT و اینکه چطور بر روی موارد کاربرد اثر می گذارند، می تواند مدل گردد. از آنجایی که داده های عملکردی برای هیچ سیستم واقعی هنوز قابل دسترس نیست، اثر PDMT از منابع علمی بدست آمده است و مدل شبیه سازی کامل از طریق مصاحبه های نیمه ساختاری با دامدارن کارشناسان دامداری، تیم های تحقیقاتی و گروههای کاربری در پروژه ICON مانیکا اعتبار سنجی شده است .(2015 ,imec). اگرچه مدل پارامتری را میتوان به شکل اختصاصی برای هر دامداری به کار برد، اما نتایج نشان داده شده برای یک گاوداری شیری متوسط در بلژیک با ۷۷ گاو شیری می باشد که هر کدام تولید شیر سالانه ۸۸۳۸ کیلوگرم به ازای هر گاو شیری دارند( 2016، CRV ) . هزینه ها به ازای هر مورد کاربرد همراه با هزینه های مورد انتظار از تلفیق PDMT مدل شده اند. اثر PDMT فرضی می باشد زیرا سیستم هنوز درمرحله توسعه می باشد و هیچ نتیجه نهایی برای آن وجود ندارد.

بازده اقتصادی استفاده از سیستم PDMT

۱ – تشخیص زودهنگام علایم بیماری ها

از آنجایی که سیستم PDMT آنالیزهای بیوشیمیایی را شامل نمی شود، تمایز بین بیماری های مختلف مشکل خواهد بود، به استثناء لنگش که یک اختلال حرکتی به شمار می رود و قابل مشاهده است. از آنجایی که تب در دام یک شاخص برای تعدادی از بیماری ها می باشد در این سیستم تب گاو پایش خواهد شد. بنابراین در این پروژه اثر مورد انتظار پیاده سازی یک سیستم PDMT بر روی بیماری های خیلی شایع گاوهای شیری کمی سازی شده است. این بیماری ها عبارتند از : ۱ ورم پستان 2-  لنگش 3-  کتوز و 4-  التهاب رحم.  برای هر بیماری، هزینه ها به طور جداگانه مدل شده اند اما تمام آنها بر پارمترهای هزینه ای مشابه تکیه دارند:  1 – زیان های تولید شیر -۲ هزینه های معاینات دامپزشکی و دارو درمانی و همچنین دوره حذف شیر آنها ۳- هزینه های حذف و آسیب دام ها و هزینه های کاری دامدار 4- هزینه های تحمیل شده به علت فواصل گوساله زایی طولانی. . اثر  مورد انتظار کلی برای هر پارامتر هزینه ای به ازای هر بیماری در شکل 4 نمایش داده شده است.

اثر مؤلفه های اصلی در این بخش، هزینه کاهش تولید شیر و هزینه های حذف دام ها می باشند هزینه ها برای هر دام به صورت ۳۹۴ یورو برای ورم پستان، ۱۶۷ یورو برای لنگش، ۳۶۳ یورو برای کتوز و ۱۰۷ یورو برای التهاب عفونی رحمی می باشند. به جز هزینه هر مورد کتوز ، بقیه آنها با برآوردهای Liang و همکاران (۲۰۱۷) مطابقت می کند.  اگرچه این نتایج متوسط هزینه های بالاتر را برای حذف و آسیب دام ها نشان می دهند، این رخداد احتمالاً به دلیل نرخ های حذف بالاتر استفاده شده در این پژوهش است. با توجه به تلفیق PDM یک کاهش ۱۵ درصدی در شیوع کلی بیماری فرض شده است. علاوه بر این، همچنین میزان آسیب و حذف دام به علت شدت کمتر بیماری ها به احتمال زیاد کاهش می یابد. در نتیجه هزینه سالانه کلی برای بیماری های رایج انتظار می رود تا به طور متوسط به رقم حدود ۳۳۹.۴۹ یورو به ازای هر گاو کاهش یابد. به عبارت دیگر، این نتایج نشان می دهند که به علت مدیریت بیماری یک کاهش بالقوه ۶۱.۷۴ یورویی به ازای هر گاو در هزینه های سالانه اتفاق می افتد.

افزایش میزان تشخیص فحلی و نرخ موفقیت تلقیح

مورد انتظار کلی برای هر پارامتر هزینه ای به ازای هر بیماری در شکل 4 نمایش داده شده است.

تشخیص فحلی مستقیماً بر روی عملکرد اقتصادی گاوداری اثر می گذارد. عدم تشخیص فحلی به شکل مناسب منجر به گوساله های کمتر در هر سال و تولید شیر کمتر به علت کاهش تولید شیر دام ها پس از گوساله زایی می شود. انتظار می رود که سیستم PDMT مدت زمان کاری را کاهش دهد و سبب افزایش نرخ تشخیص فحلی تا ۸۰ درصد شود که ناشی از تلفیق سیستم PDMT باشد. این نتایج با گزارش منتشر شده توسط Rutten و همکاران (2013)  مطابقت می کند، شاید حتی تا حدی محافظه کارانه نیز باشد. یک مدل شبیه سازی تصادفی Universiteit Utrecht    2016 بر اساس کار Inchair

(2011) استفاده شد تا اثر تشخیص بهتر فحلی را بر روی -۱ تولید شیر سالانه ۲- مقدار و درآمد حاصل از گوساله های متولد شده ۳- مجموع هزینه های تلقیح و -۴ هزینه دام حذف و یا کشته شده به علت باروری پایین و ۵- هزینه نیروی کارگری دامداری برای تلقیح ها و بازرسی بصری محاسبه کند.  به طور کلی در صورتی که گاودار دام هایی را که سیستم در مورد آنها برای تلقیح هشدار داده است، مورد بررسی قرار دهد ( سناریو بررسی) به یک صرفه جویی سالانه برابر با ۱۲۵ یورو به ازای هر گاو منجر می شود. در شرایطی که تلقیح برای هر هشدار که شامل مثبت های کاذب هم می شود انجام شود (سناریو دید بسته)، به یک صرفه جویی سالانه برابر با ۱۳۸ یورو به ازای هر گاو منجر خواهد شد. اگرچه تلقیح های کورکورانه منجر به هزینه های اضافی برای کارگر و نمونه های تلقیح می شوند، اما کاهش زمان برای بازرسی بصری مهمتر خواهد بود.

3- پیش بینی دقیق تر زمان گوساله زایی

نظارت برلحظه تولد، مشاهده و کمک های احتمالی در طی روند زایش می تواند شیوع و پیامدهای یک تولد دشوار را کاهش دهد. اما به منظور مشاهده،  گاودار باید شاخصی برای لحظه زایمان داشته باشد. انتظار می رود سیستم PDMT در لحظه زایش به دامدار هشدار دهد. از این طریق شمار معاینات غیر ضروری کاهش یافته و به موجب آن در نیروی کارگری صرفه جویی به عمل می آید. علاوه بر این، احتمال بروز عوارض جانبی هم کاهش خواهد یافت که همین امر باعث می شود که کل هزینه های خدمات دامپزشکی کاهش یابد و تولید شیر و نرخ تولید مثل افزایش یابد. براساس اطلاعات ارائه شده در منابع، صرفه جویی سالیانه برابر با ۱۵ یورو به ازای هر گاو می تواند تحقق یابد. اگرچه هزینه های قابل توجه معاینات کاهش می یابد، اما اثر کلی PDMT بر روی سخت زایی کم می باشد.

٤– شناسایی و مکان یابی دام

در این مورد کاربرد،  سود بالقوه برای یک دامدار در حالتی که او بتواند از سیستم PDMT برای محل یابی دام ها در محیط دامداری استفاده کند، توسط مدل محاسبه می شود. علاوه بر این، با کمک این سیستم، شناسایی دام و تنظیم داده های گله و گاو از طریق یک برنامه به جای استفاده از تنظیمات بر روی یک کامپیوتر ثابت انجام می شوند. هزینه کلی سالانه کارگری برای مکان یابی و شناسایی در حال حاضر برابر با ۴۲یورو به ازای هر گاو (۱۸ يورو به ازای هر گاو برای تنظیم داده های گله و 24 یورو به ازای هرگاو برای مکان یابی دام) برآورد شده است. پس از تلفیق سیستم PDMT ، این هزینه تا ۶ یورو به ازای هر گاو در هر سال کاهش می یابد، یعنی ۳۶ یورو به ازای هر گاو برای دامدار سودآوری خواهد داشت.

کل اثر مورد انتظار سیستم PDMT

زمانی که تمام مزایای محاسبه شده از چهار مورد کاربرد مختلف با هم ترکیب می شوند، اثر مورد انتظار از به کارگیری سیستم PDMT برابر با ۲۵۲ و ۲۳۸ یورو به ازای هر گاو به ترتیب درسناریوهای دید بسته و بررسی حاصل می شود.

برای یک گاوداری شیری متوسط در بلژیک با ۷۷ رأس گاو شیری، انتظار می رود که ارزش افزوده سالانه کلی سیستم حدود ۱۸ تا ۱۹.۵ هزار یورو در سال باشد. روشن است که یک سیستم PDMT مبتنی بر اینترنت اشیاء می تواند برای عملکرد اقتصادی گاوداری ها سودمند باشد. در این پروژه ، محققان نتیجه گرفتند که به کارگیری یک فناوری پایش دقیق دام بر اساس فناوری اینترنت اشیاء همانند سیستم مانیکا می تواند به طور بالقوه منجر به کاهش هزینه های سالانه در حدود ۲۵۰ یورو به ازای هر رأس گاو شیری شود. دلایل اصلی این کاهش هزینه شامل برخی عوامل از قبیل افزایش تولید شیر، کاهش مقدار شیر حذفی ، کاهش هزینه خدمات دامپزشکی، کاهش هزینه جایگزینی دام وکاهش زمان کار می باشند.

منبع : فصلنامه تحقیقات کاربردی در علوم دامی – ترجمه: دکتر صابر جلوخانی نیارکی