Professionelle Serviceroboter für die Landwirtschaft: Melken und Viehzucht

Kuhmelkroboter gehörten zu den ersten Robotersystemen, die in der Landwirtschaft eingesetzt wurden. In den letzten Jahren sind zahlreiche Melkroboterprodukte mit durchschlagendem Erfolg auf den Markt gekommen: Melkroboter haben in den Milchviehbetrieben weltweit eine breite Akzeptanz gefunden.

Arten von Operationen, die von den Robotern ausgeführt werden

Sie bestehen aus einer stationären Einheit, in die die Kuh freiwillig geht, um gemolken zu werden. Ein Transponder um den Hals der Kuh informiert den Roboter über ihre Daten und ermöglicht so eine Reihe von Herdenmanagementaufgaben wie die Überwachung der Kontrolle der Milchleistung, des Milchflusses und der Milchqualität. Der Melkroboter führt den gesamten Melkvorgang durch, beginnend mit der Reinigung der Brustwarzen und endend mit dem Abnehmen des letzten Zitzenbechers und dem Besprühen der Brustwarzen. Die während des Melkvorgangs gesammelten Informationen werden dem Landwirt über ein computergestütztes Herdenmanagementsystem zur Verfügung gestellt. Auch die Automatisierung von Ställen ist auf dem Vormarsch: Roboter-Stallreiniger, Fütterungsanlagen und Transportsysteme. Von Lely, Schauer Agrotronic GmbH und Peter Prinzing GmbH wurden verschiedene mobile Stallreiniger vorgestellt, die helfen, Ställe mit Spaltenböden sauber zu halten, indem sie sich automatisch durch den Stall bewegen, ohne die Kühe zu stören. Die batteriebetriebenen und automatisch wiederaufladbaren Reiniger sind so programmiert, dass sie den Boden optimal abdecken. Ein darunter angebrachter Schieber schiebt den Dung durch die Öffnungen des Spaltenbodens. Der Lely Juno Fütterungsroboter fährt automatisch über die Futtergasse, indem er dem Fressgitter folgt. Er schiebt das Futter so oft wie nötig zum Zaun, ohne die Kühe zu stören. Andere Initiativen beginnen mit der Erforschung der Roboterunterstützung bei der Tierpflege und beim Hüten. Eine ähnliche Anwendung wurde von DeLaval und Hetwin vorgestellt. Die Firma Faromatics präsentiert einen weiteren Ansatz auf dem Markt der Viehhaltungsroboter. Ihr Roboter “ChickenBoy” ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung der Tiere, so dass deren Bedürfnisse schnell und zuverlässig erkannt werden können. Die Befriedigung dieser Bedürfnisse hilft den Landwirten, die Gesundheit und das Wohlergehen ihrer Tiere zu verbessern und wettbewerbsfähiger zu werden..

Ebene der Verteilung

Melkroboter werden derzeit in großen Stückzahlen produziert. Fast jeder Anbieter von Melkanlagen bietet Melkrobotersysteme an, die entweder einen modifizierten Industrieroboterarm oder einen kundenspezifischen Roboterarm umfassen, der häufig pneumatisch angetrieben wird, um die Kraft effektiv zu begrenzen. Zusätzlich zu den Robotern selbst bieten die Hersteller anpassbare Pakete für die Milchlagerung und das Betriebsmanagement an. Die Melkroboter sind sicherlich ein Erfolg bei der Anwendung von Roboterlösungen außerhalb des Produktionsszenarios. Darüber hinaus gewinnen Lösungen für die Weidehaltung und die Automatisierung von Kuhställen schnell an Bedeutung, insbesondere in hochproduktiven landwirtschaftlichen Regionen.

Kosten-Nutzen-Überlegungen und Marketing-Herausforderungen

Die Milchviehhaltung ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

• Hoher Preisdruck aufgrund politischer Entscheidungen, wie z. B. die obligatorische Milchquote.
• Trotz bestehender Automatisierungslösungen, wie dem Melkkarussell, wird immer noch etwa eine menschliche Arbeitskraft pro 30-50 Kühe benötigt..
• Die Arbeitskosten pro Liter Milch machen etwa 22 % der Gesamtkosten aus..
• In den meisten Industrieländern wird sich der Mangel an Melkpersonal wahrscheinlich noch verschärfen.
• Strenge Hygienevorschriften.

Die Vorteile für die Landwirte liegen auf der Hand: weniger manuelle Arbeit und mehr Zeit für das computergestützte Herdenmanagement zur Überwachung und Kontrolle der Herdengesundheit. Die Vorteile für die Kühe sind ebenso bedeutsam: Sie können frei entscheiden, wann sie gemolken werden wollen. Die Systeme ermöglichen einen freien Kuhverkehr. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Kühe, wenn sie sich selbst überlassen werden, zwei- bis viermal am Tag in die Anlage kommen, um gemolken zu werden, und das zu fast jeder Tages- und Nachtzeit. Die derzeitigen Melkroboter werden jedoch meist für kleinere Herden mit mehr als 80 bis weniger als 500 Kühen eingesetzt, da ihre Durchsatzleistung begrenzt ist. Der Einsatz automatischer Melksysteme in größeren Herden ist möglich, erfordert aber eine vollständige Umstrukturierung des Stalls und der Herde.

Automatische Melkkarussellsysteme wie der automatische Melkroboter (AMR) von DeLaval zielen darauf ab, große Herden mit mehr als 300 Kühen zu bedienen. Eine Studie, die unter Besitzern automatischer Melksysteme in Spanien durchgeführt wurde, hat gezeigt, dass die Betriebe mit den besten Ergebnissen in Bezug auf Lebensqualität und Freizeit (Verbesserung der psychischen Gesundheit und mehr Zeit für Familie und Hobbys) diejenigen zu sein scheinen, die einen AMR und eine angemessene Anzahl von Tieren haben, die auf die optimale Nutzung des AMR eingestellt sind. In weiteren Studien wurde gezeigt, dass Kühe mit AMR gesünder und glücklicher zu sein scheinen.

Ein Melkrobotersystem umfasst ein Melkmanagementsystem, das sich auf die Identifizierung jeder Kuh durch Ohrmarken, Transponder oder Schrittzähler stützt. Jeder Roboter bewältigt kostengünstig 60 oder mehr Kühe.

Die Kostenanalyse hat gezeigt, dass Melkroboter rentabel sind und bei derzeitigen Produktionspreisen von 0,25 bis 0,40 Euro pro Liter (in Europa) einen Gewinn von etwa 0,02 bis 0,04 Euro pro Liter bringen. Auf dem Markt sind Produkte mit unterschiedlichen Kapazitäten sowie skalierbare Systeme, die schrittweise an wachsende Kuhherden angepasst werden können.

Im Melksystem wird jede Kuh identifiziert, damit das System entscheiden kann, ob sie gemolken werden soll oder nicht. In der Regel sollte eine Kuh bereit sein, etwa sieben Liter Milch zu produzieren, bevor sie gemolken wird. Wenn eine Kuh zu früh zum Melksystem zurückkehrt, wird sie nicht gemolken..

Weitere Merkmale von automatischen Melksystemen:

• Laser und Bildverarbeitungssysteme ermöglichen es, die Zitzen zu erkennen und zu lokalisieren.
• Mehrzweckmanipulatoren, die Euter- und Zitzenunregelmäßigkeiten ausgleichen, Zitzenreinigung, Becheraufsätze und Desinfektion übernehmen können.
• Bei den Roboterarmen handelt es sich entweder um kundenspezifische Kinematiken (die durch Wasserhydraulik oder Pneumatik betätigt werden) oder um modifizierte Industrieroboterarme.

Automatische Entsorgung von Gülle und Reinigung.

• Indikatoren zur Messung von Durchfluss, Menge, Melkzeit und Qualität der einzelnen Zitzen sowie der Milchleistung.

Nach der Identifizierung der Kuh wird der Rahmen des Managers an die Länge der einzelnen Kuh angepasst, und das Futter wird dem Manager entsprechend den Anforderungen für diese Kuh gegeben. Die Milchwirtschaft der Zukunft wird weitaus stärker automatisiert sein als heute, mit automatisierten Melksystemen, die neben hoher Produktivität und Kosteneffizienz auch die Nachfrage nach höherer Milchqualität und artgerechteren Bedingungen für Milchviehherden befriedigen.

Die Gesamtbewertung, die alle Faktoren der Milchkuhhaltung einbezieht, lässt auf einen insgesamt positiven Effekt bereits im Jahr 2012 (für den US-Markt) schließen:

• Steigerung der Milchproduktion um bis zu 12%.
• Verringerung des Arbeitsaufwands um bis zu 18 %.
• Das Wohlergehen der Milchkühe, indem sie selbst entscheiden können, wann sie gemolken werden.
• Roboter in der Nutztierhaltung verbessern oder dokumentieren zumindest objektiv das Wohlergehen der Tiere in den Betrieben, erleichtern die Produktsegmentierung und die bessere Vermarktung der tierischen Erzeugnisse und verbessern die wirtschaftliche Stabilität der ländlichen Gebiete.
• An der Universität von Minnesota können Sie sich mit einer gründlichen Berechnung der Kosten und des Nutzens von AMR auf der Grundlage von Szenarien vertraut machen, einschließlich eines Rechners, der eine zuverlässige Wirkung nachweist und die Bedeutung der Steigerung der Milchleistung pro Roboter hervorhebt.

In einer Studie aus dem Jahr 2016 wurde der Arbeitsaufwand in Betrieben mit automatischem Melken (AM) im Vergleich zu Betrieben mit konventionellem Melken (CM) um 36 % reduziert. Allerdings erzielten konventionelle Melktechnologien mittlerer Spezifikation durchweg eine höhere Rentabilität, unabhängig von der Betriebsgröße. Das AM-System erzielte bei mittleren Betriebsgrößen eine mittlere Rentabilität; bei der großen Betriebsgröße war es 0,5 % weniger rentabel als die hochspezialisierte Technologie. Der Unterschied in der Rentabilität war in den Jahren nach der Erstinvestition signifikant.

In der EFFIROB-Studie wird ein vollständiges Szenario eines Robotersystems für die Milchviehhaltung im Hinblick auf die Kosteneffizienz, qualitative Entscheidungsfaktoren und die Bewertung der Marktgröße analysiert, als Vorlage für ähnliche Produktplanungsprozesse. Die herausragende Kosteneffizienz für verschiedene Kuhherdengrößen, basierend auf verschiedenen Melkroboterdesigns, wurde dort detailliert dargestellt.