中国生猪养殖智能化现状与未来发展趋势.pdf

45 PIGS TODAYJuly 20232023年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年，党中央国务院发布的两会政府工作报告和数字中国建设整体布局规划对数字经济发展作出重要战略部署，指出建设数字中国是数字时代推进中国式现代化的重要引擎，是构筑国家竞争新优势的有力支撑。当前，各行业都在积极贯彻落实，抢抓数字经济新机遇、布局数字经济先手棋。数字科技的发展，正在用“数字化”“智能化”全力提速，为数字经济与农牧实体经济的全面融合发展提供强劲动力。作为我国畜牧养殖行业的重要一环，生猪养殖板块一直是行业排头兵，近年来在数字化转型、智能化应用等领域都走在了行业最前沿。笔者从事企业信息化管理应用工作30多年，近十几年来一直深入农牧行业参与多个企业的数字化转型实战，近距离观察和体验到我国生猪养殖行业的智能化应用发展过程，在此谈一点自身体会。1 智能化养殖概念智能化养殖是利用人工智能技术，将传感器、中国生猪养殖智能化现状与未来发展趋势文 杨彤 上海麦汇信息科技有限公司 作为我国畜牧养殖行业的重要一环，生猪养殖板块一直是行业排头兵，近年来在数字化转型、智能化应用等领域都走在了行业最前沿。笔者从事企业信息化管理应用工作30多年，近十几年来一直深入农牧行业参与多个企业的数字化转型实战，近距离观察和体验到我国生猪养殖行业的智能化应用发展过程，在此谈一点自身体会。监控装置、数据处理系统等高科技设施应用于养殖场，实现对生产过程的实时监测、环境控制、智能化决策等全方位的管理，从而提高养殖效率，降低养殖成本，提高产品质量和安全性，实现可持续发展的养殖模式。通过智能化养殖，可以实现养殖环境精细化控制、养殖品种精准化管理、养殖过程数字化追溯等方面的目标。智能化与自动化、信息化、数字化的关系：（1）自动化自动化是指依赖自动化设备而不依赖人工就可以做出相关动作和措施。此处不是说脱离人而自动工作，而是指其具体的一些动作和措施可以按既定的控制策略或采集到的数据经控制模型给出的反馈来作出相关动作。大规模的养殖场劳动强度大，标准化程度高，通过自动化设备可以大大提高劳动效率，降低人工成本，目前应用最成功的领域比如自动饲喂机、自动除粪机等，已经能完全替代人工。（2）信息化它包括了养殖过程中各个维度数据的采集和特写Feature产业46特写Feature产业处理，包括内外部环境、生物资产、工作流程、物资流转、财务数据等。数据采集基于各类传感器，比如摄像头、麦克风、温度计、各类电磁阀等，这些传感器采集的数据经过通讯模块传输到设备系统的中心，进行存储和处理。也包括通过各种人工方式采集的数据，比如生产计划、工作任务完成状态、财务成本核算相关数据等。根据采集到的数据和设定的基本逻辑也可以进行一定程度的辅助决策。（3）数字化数字化的概念分为狭义数字化和广义的数字化。狭义的数字化主要是利用数字技术，对具体业务、场景的数字化改造，更关注数字技术本身对业务的降本增效作用。广义的数字化，则是利用数字技术，对企业的业务模式、运营方式，进行系统化、整体性的变革，更关注数字技术对组织的整个体系的赋能和重塑。与传统的信息化相比，无论是狭义的数字化，还是广义的数字化，均是在信息化高速发展的基础上诞生和发展的，但与传统信息化模块化服务业务的方式不同，数字化更多的是对业务和商业模式的系统性变革和重塑。（4）智能化智能化则是在自动化、信息化和数字化的基础上，使用各类物联网技术，在设定的信息化流程和数字化应用上，对养殖过程中的各项工作任务进行管理，包括信息收集和处理、自动分析与决策、自动执行等过程。智能化是信息化-数字化的终极阶段，这一阶段解决的核心问题是人和机器的关系：信息足够完备、语音智能在人和机器之间自由交互，变成一个你中有我、我中有你的“人机一体”世界。2 智能化养殖应用现状2.1 技术普及近年来，中国政府大力推动农村信息化建设，促进了农业现代化水平的提升。养猪企业普遍采用智能化设备进行养猪管理，如智能营养控制器、智能环境控制器、智能药饮水控制器等。通过使用各种智能化设备提高了生产效率和养殖环境的监测能力。如今，几乎各行各业都见证了数字化转型的狂飙突进。作为行业的龙头，牧原集团的猪舍采用智能环控系统，将猪舍内的空气过滤等级维持在16级堪比医院ICU的空气质量水平。同时，过滤进入猪舍的空气风道也采用单循环无交叉设计，实现生长猪群单圈、母猪单头精准通风，互不干扰，避免交叉感染。猪只的饮食由智能饲喂系统负责它由饲喂机器人和洁净水源系统组成，精准饲喂，满足猪群营养需求；智能饲喂系统依托大数据分析猪群行为、习性，优化采食曲线；自动识别猪群采食状况，智能适应最佳饲喂方案，避免浪费，可以做到个体精准饲喂。猪舍中的智能兽医由轨道巡检机器人担任通过集成有可见光、红外、声音、气体等各类传感器的智能巡检机器人，在猪舍内24小时进行巡检。这个机器人不仅能够监测猪舍环境和猪只的温度、体态、声音等10余项体征指标，还会自动识别现场猪群问题，经过智能算法比对后综合评估猪只的健康状况，发现异常将会立即报警，发送预警信息，让现场管理人员快速、全面了解猪舍情况。为保障智能兽医系统的稳定性和低延时，牧原通过中心-边缘协同架构支持算法协同，中心训练和边缘在线更新算法，实现了秒识别异常情况，向实现可靠的无人值守进一步迈进。2.2 管理问题目前很多养猪企业已经利用物联网技术，将养殖过程中产生的各种数据进行采集和分析，实现了对养猪全过程进行监控与预测。但现实中也存在很多管理问题。47 PIGS TODAYJuly 20232.2.1 接口标准不统一虽然很多物联网技术都是成熟应用于工业领域的技术，但存在很多接口层面的不统一，这就造成了后期难以打通数据收集的瓶颈，而且很多设备是进口设备，存在一定的兼容性或者开放性的问题。制定一个统一的行业接口标准，才更容易实现数据的集成，进而向智能化应用发展。2.2.2 数据标准不统一大数据时代下，随着数据应用和分析挖掘的逐步深入，由于数据标准不统一造成的数据使用问题越来越多。特别是对于企业而言，如果没有进行数据标准体系的建设，不同人员对于数据的理解很难达到完全一致，导致工作中经常出现数据统计口径偏差，系统开发与实际需求的偏差等问题。比如统一的数据编码体系、数据质量评估标准等，这涉及到数据治理的范畴，对绝大部分的农牧企业而言，这方面的数据标准管理都有很大的缺口。2.2.3 信息孤岛 目前大部分企业的饲喂、生产、环控、健康等数据仍然是信息孤岛，各自为战没有整合到统一的信息平台上，没有体现出各种数据的关联性，各种因素的影响数据也还没有形成评估分析结果，比如保育舍温度提升或降低1，对仔猪群的存活率到底有多大的影响；疾病治疗对养殖成本有多少的影响等。只有把各个维度的数据提炼出来，发现它们的关联意义的时候，才能发挥信息化数据的优势。3 案例分析3.1 案例分析牧原集团牧原集团近年来坚持用创新带动高质量发展，引领行业转型升级，组建了一支1700多人的养猪技术研发团队，在2022年年报中这个研发团队已经增加到了6134人。他们攻克了养猪环保、疫病防控等重大难题，累计申请专利1982项。通过推进智能化创新，将基于大数据、人工智能与工业互联网基础的智能设备与软件技术，应用到养猪生产的各个环节。在2022年的年报中，牧原股份的研发费用，从2021年的8.1亿元增加到2022年的11.4亿元，增长41%。年报对于具体研发投入项目进行了列表说明，一共8大研发项目，分别是营养研发项目、智能饲喂系统项目、智能环控项目、智能巡检项目、猪群健康管理项目、除臭灭菌项目、肉食副产智能化项目、肉食物流智能化项目。与智能化直接相关的项目占了5个，可见比例之高。经过多年建设，牧原股份智能化猪场取得良好进展。2021年11月，农业农村部将牧原股份作为信息化示范基地典型在官网进行披露。披露信息显示：牧原股份通过互联网等信息技术的应用，打造统一的基础服务平台（统一设备接入、统一数据标准、统一对外服务），实现对猪舍采集信息的存储、分析、管理；提供阈值设置、智能分析、检索、报警功能；提供权限管理功能和驱动养殖舍控制系统，实现整个场区的饲喂、环控、巡检、原粮灭菌、水务、清洁生产和电力系统等数据的互联互通，打造一二三产业融合的畜牧业数字化管理中心。截至2021年1月，平台已注册162779台设备；日均在线62323台设备；日均能够接收8100万+环控数据、3511万+巡检数据和10000万+的饲喂数据。牧原股份通过推进养殖智能化，商品猪出栏率由85%提高到90%；料肉比由2.61提高到2.51，智能化环境控制系统、场区无人驾驶等，将有效地降低劳动力、水电等生产成本。通过技术创新，牧原养猪生产实现了规模化、标准化、机械化，正在向数字化和智能化迈进。因为专注创新，牧原多年来一直保持着成本优势，这是企业稳步发展的关键所在。牧原的智能研发已实现30余项产品的转化应用，输出各类产品数量超过130万套，服务猪群超6000万头的规模。智能装备覆盖生猪饲料、智慧养殖、屠宰、无害化等全流程业务。48特写Feature目前，牧原公司生产的智能化设备已在企业内部广泛使用，电动捡猪机器、消毒弥雾机、智能环控器、板下清粪机器、自动清洗机器、温湿度传感器等30余款养猪装备的技术转化并实现量产，覆盖了生猪的养殖、屠宰等全流程业务。3.2 案例分析铁骑力士集团铁骑力士集团创建于1992年，30多年来从单一的饲料加工发展成为集饲料、育种、食品、生物工程为一体的现代农牧食品集团。铁骑力士通过移动端RFID应用技术、SaaS软件编码技术、AI图像识别技术、TCP/IP网络通信技术、服务器虚拟化技术、物联网通讯集成技术等现代信息化技术，围绕智慧生产管理系统、养殖数据采集、远程控制物联网平台，基于音视频监控AI分析平台、养殖大数据综合分析平台等现代数字化农业建设内容，实现生猪养殖的自动化、精准化、无害化、智能化生产与经营，有效降低劳动力成本，提高生猪养殖水平。近年来铁骑力士启动了“533数字化转型项目”：通过搭建5个平台进行转型（研发平台、营销平台、供应链平台、财务和HR平台），进行3个变革（供应链拉通、经营透明、产业链拉通），然后实现一个铁骑力士、一个梦想和一个体系。未来每年计划会投入1亿元去做数字化转型。这是一个不断投入的过程，现在做的只是第一步，把数据搬到云上，之后还要学习如何应用这个数据，下一个阶段还要学习如何驾驭。铁骑力士做的是全产业链，面向消费者需要将全程可追溯做到极致。所以他们在猪场、鸡场等生产养殖端、饲料端都普及了AI智能化。2017年，公司正式开始做智慧养殖系统，实现自动化智能养猪、全程可追溯。这并不是一件容易的事，他们不仅要追踪到每批次的猪，从哪个养殖场出来，什么时间分娩出来，哪个品种，什么时候交给育肥场或者代养户，成长周期、养殖时间有多长，还要追踪到用什么品牌和规格的饲料，是否有兽医对它进行监管，用药记录，有没有使用违禁药品，是否发生过较为严重的疾病等。这些工作量都很大，涉及到方方面面的数据打通。如今，铁骑力士与三台县合作，和政府一起建了一个县的溯源平台，打通了养殖端和县域范围内屠宰企业、生猪加工销售企业的数据。现在铁骑力士在AI养猪上的布局，远远超过了这个部分，整个生猪养殖环节重点分成了几个方面，生物安全防控是一个重点，因为当前非洲猪瘟的形势比较严峻，生物安全防控方面就制定了很多标准和系统，这方面也借助AI算法和模型来做。要对整个猪场猪圈的环境进行分析控制，防止外部动物和人员进入到生物安全防控区域，同时对进出的人员、车辆、物资都要进行全程的监控和分析，包括人员，会通过身份识别进入猪场。这个身份识别能够识别目前疫情期间隔离时间是否达到，有没有严格消毒、洗澡，是否进行了消毒风干，包括车辆轨迹等，都会进行AI管控。这是养殖的重要环节。另外，在生猪养殖过程中的3个方面也很关键，例如饲喂、环控和疾病与生猪健康监测，都用智能化手段管控，包括温度、湿度、二氧化碳、氨气、硫化氢，甚至还研究监测细菌和有害病毒的分布。实现自动化智能养猪、全程可追溯并不是一件容易的事，他们不仅要追踪到每批次的猪，还要追踪到用什么品牌和规格的饲料，是否有兽医对它进行监管，是否发生过严重的疾病等。产业49 PIGS TODAYJuly 2023我们需要让环境处于最佳状态，因为这与生猪的生长周期、体型都有一定关系。例如，饲养小猪我们就会把温度适当调高，而饲养大猪我们则会把温度适当调低，实现智能化精准控制。饲养环节也利用一些算法来进行控制，例如猪去采食的时候，需要知道哪些猪今天吃了多少饲料，这方面会通过传感器，检测开关有红外的也有触碰式、标签识别，去检测猪是不是想采食，什么时候来吃，该给它吃多少饲料。在肥猪上，使用电子耳标的方式来检测，让猪去触碰上面的传感器，给它投料。种猪智能饲养环节已经做到很精准了，会根据猪的不同阶段，猪是否妊娠，妊娠多少天，来分析猪的采食量应该是多少，特别是分娩之后的哺乳高峰期会增加采食量，调整水和饲料的配比，让猪保持最佳的泌乳能力，这些都是通过AI饲喂的。观察猪每天的活动量大不大，如果长时间不活动，怀疑猪只健康是否出了问题，设备就会进一步分析。后端还有智能化排污，猪的排泄粪尿会定时收集起来，当它的液位达到一定程度之后，会集中把它抽到粪污的处理区域，同时会去监测处理指标是否达到标准。所以，智慧养殖是涉及方方面面的。铁骑力士的猪业事业部，有在亚洲单体最大的一个养猪场，已经完全实现了智慧化养殖，1个人可以同时养5000头猪。智能化还包括实现了周边配套环保的措施。3.3 案例分析金新农公司金新农科技股份有限公司成立于1999年，总部位于深圳，并于上海、广东、四川、湖南、河南、吉林、黑龙江等地布局多个产业化基地。20多年间，金新农已从单一的饲料制造企业，发展成为业务涵盖饲料、养殖、生物医药、互联网科技的上市公司，并获得“国家级高新技术企业”称号。2017年，金新农确立了面向未来10年的战略规划，致力于打造以科技养猪为源的复合产业集群。在从单业务向产业链转型的过程中，集团化管理、上下游衔接等管理难题都对企业的数字化能力提出了新挑战。金新农提供了一个样本如何用时间密度让传统行业赶上数字化的浪潮，如何用数字化的手段去解决农牧业的合规问题，如何用数据畅想一个更加高效、低碳、环保的绿色生产模式。某上市公司的会计师事务所给了金新农一个审计评价，“远超同业，合规标杆”。他们的专业反馈是，金新农在合规上不单是在农牧业当中做得很好，跟其他行业相比也属于标杆。金新农通过SAP B1到S/4 HANA的管理信息系统升级，把采购体系、生产体系、销售体系、整体的财务体系，全部通过 S/4 HANA 建立起来。在过去5年里，他们做的归根到底就是一套标准化的体系。让金新农的40多个猪场端到端的操作，包括防疫、日常生产管理、仓库管理都有标准，且通过 IT 系统去固化，有记录、可追溯、可分析。在智能化上金新农也下了很大功夫。他们建立了生猪养殖流程保姆式管理方案，利用智能装备实现生猪全生命周期管理。比如生猪体重是整体生产中一个重要指标，他们就尝试通过视频 AI 手段监控生猪体重，实时跟踪生猪健康状况，对整体供应链上下游的配方管理、营养管理和成本节约等带来很大的帮助。另外，饲料仓库加传感器也是智能化一个很好的实践，可以随时监控饲料的耗用情况，合理制定饲料生产计划。另外一个就是生猪养殖效率最大化。猪是生物体，成长过程都是有一些指标的，比如幼崽长到保育猪大概需要多长时间，需要哪些营养数据，他们每天都会自动生成一个计划，通过计划达到资源的最大利用。于食品安全角度考虑，健康食品肯定是未来的方向，他们通过供应链上下游的集成，对于一块猪肉的追溯，所有食品安全数据都能被穿透，比如生猪吃过哪些饲料，用过哪些疫苗，培育期间得过什么疾病等。在这个追溯的过程中，不断增强50特写Feature健康食品、健康猪肉的理念。金新农用了5年时间，从0到1，用数字化的手段把产业链从端到端的流程全部打通，建立了数字化的体系。总结金新农转型的加速打法，归纳为以下3个方法：一是做好持久战的准备：企业数字化转型任重而道远，不可能一蹴而就。这就要求管理者在思想上、资源上做好长期投入的准备。二是做好规划杜绝盲目：长期的事，反而更需要规划清晰。尤其是需要赶超的时候，不能盲目一下子所有项目都上，要分好步骤，抓大放小。三是把眼光放在应用上：数字化转型有很多概念，但判断一个概念/项目的唯一标准是应用。在解决了“孤岛问题”之后，还要再进一步追问解决的“业务问题”是什么。不断去尝试去实践，不断调整规划。综合多方案例，我们能看到，中国生猪养殖智能化的发展已经初步实现了全链条的自动化、信息化、数字化及局部智能化，这其中除了养殖企业本身的人力资金投入，也包含了许多信息化咨询公司的专家辅助。在以上3家企业的数字化转型过程中，上海麦汇都有不同程度的参与协同，极大地提高了企业养猪效率、降低了成本，同时也给未来养猪业的可持续发展提供了有力的技术支撑。4 智能化发展趋势展望大数据时代加速到来：随着科技的飞速发展和物联网技术的普及，养猪企业发展面临的核心问题，其实是如何将“已有答案”，通过标准化管理来落地。目前整个行业中能够做到标准化、模式可复制的猪企依然是少数，养殖场通过数据采集和分析来监测和管理养殖过程的需求会变得更加迫切，发展基于大数据的智能化管理系统将成为中国生猪养殖业未来的主要发展趋势。4.1 智能化设备持续升级国内品牌的自主研发与创新能力不断提升，包括智能环境控制器、智能喂食控制器、智能药饮水控制器、智能降温系统等，设备功能将进一步升级与完善。在智能养猪模式的助力下，除了生产效率的提升外，还伴随着管理、决策等效率的飞跃，同时养殖智能化转型也必将实现生产劳动力的解放。4.2 ChatGPT应用深入结合硬件的智能化应用范围和深度不断延展。不得不承认，从GPT-4开始，AI的能力已经远超我们过往的所有认知。这一波ChatGPT掀起来的AI狂潮，对于热衷技术的人来说是钻木取火、掌握电流一般的人类科技重大进展；一旦结合于养猪智能设备，必然带来颠覆性的应用创新，基于重复性的人工劳动必将被智能设备取代，从而大大提高生产效率。4.3 绿色养殖意识提高随着消费者环保意识的提高，未来养殖业将更加重视绿色健康的环保理念，推广低碳、环保的新型生态养殖方式，进一步提高养殖效益和产品品质。4.4 互联网渠道链接随着互联网的普及，未来的养猪企业将更多地利用互联网销售，拓宽销售渠道，并实现养殖溯源信息的透明化。从源头到餐桌，实现全产业链的数据可追溯，真正确保食品的健康安全。尼葛洛庞帝早在数字化生存中预言，数字化、网络化、信息化使人的生存方式发生了巨大的变化，并由此带来一种全新的生存方式。诚如尼氏所言，数字化转型行进到这一步，已经彻底改变了我们的周遭环境，也彻底重构了我们的生存方式、生产方式也许我们未曾料到，陪伴人类千年的畜牧业也正在发生如此彻底的数字化变革。聚焦三农服务产业一直是党和国家最为关注的工作方向。未来中国生猪养殖智能化将不断加快步伐，通过数字化、智能化的技术手段，不断优化养猪业整体运营效率，提高产品质量和生态环保水平，实现可持续发展。产业