韓吉雨，孫威，張彩霞，何志輝，劉琪，李俊良，郝健，張海生

（內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司奶?？茖W(xué)研究院，呼和浩特 010010）

關(guān)鍵字：奶牛場(chǎng)；數(shù)字化；分析系統(tǒng)；繁育管理

隨著國(guó)內(nèi)奶牛養(yǎng)殖行業(yè)的快速發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)建立了完善的奶牛養(yǎng)殖信息化管理系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)由粗放式飼養(yǎng)模式向精細(xì)化、信息化養(yǎng)殖模式的升級(jí)。在牧場(chǎng)規(guī)?；?、智能化的發(fā)展趨勢(shì)下，傳統(tǒng)運(yùn)作管理模式存在的問題日益突顯[1]，主要表現(xiàn)在原有牧場(chǎng)管理系統(tǒng)分析功能薄弱，缺乏可視化報(bào)表進(jìn)行結(jié)果輸出，且一般奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)不具備生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析與數(shù)字化管理的能力，導(dǎo)致牧場(chǎng)在生產(chǎn)管理中存在問題不能快速定位、根因無法有效識(shí)別的短板痛點(diǎn)。因此，將數(shù)字化管理手段引入牧場(chǎng)管理已成必然趨勢(shì)[2]。

繁育管理是奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，詳盡全面地掌握牧場(chǎng)的繁育狀況，是保證牧場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[3]。目前國(guó)內(nèi)已有多種繁育相關(guān)管理軟件在奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)得到應(yīng)用[4]，但現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)存在指標(biāo)結(jié)構(gòu)不清晰、問題分析不全面、用戶操作不便捷等問題。為實(shí)現(xiàn)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)繁育工作問題可快速識(shí)別、原因可有效定位，且方便用戶操作，內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司下設(shè)的奶?？茖W(xué)研究院與北京歷源金成科技有限公司合作，完成一款奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)繁育管理數(shù)字化分析系統(tǒng)的開發(fā)。本系統(tǒng)依據(jù)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)流程，結(jié)合行業(yè)內(nèi)相關(guān)專家意見，對(duì)繁育相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行梳理并確定了各指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)與關(guān)系，形成了一套奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)繁育指標(biāo)體系。以新牛人牧場(chǎng)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)來源，應(yīng)用可視化技術(shù)完成指標(biāo)呈現(xiàn)頁面到問題挖掘與分析頁面間的響應(yīng)與跳轉(zhuǎn)，形成了從發(fā)現(xiàn)問題到原因定位的完整繁育數(shù)字化應(yīng)用流程，賦予了奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)于繁育工作數(shù)字化管理與分析的能力。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

牧場(chǎng)繁育數(shù)字化管理系統(tǒng)部署方式為本地私有化部署且兼容虛擬化部，采用B/S架構(gòu)，具備開放性且提供完整規(guī)范的開發(fā)接口，并支持縱向與橫向擴(kuò)展能力。

本系統(tǒng)依據(jù)奶牛場(chǎng)繁育管理的實(shí)際流程，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為繁殖綜合面板及5個(gè)子面板，分別為年繁殖率多維分析面板、流產(chǎn)率多維分析面板、參配率多維分析面板、受胎率多維分析面板、未孕牛與禁配牛分析面板，整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

繁育綜合面板主頁面，是將牧場(chǎng)繁育管理關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行整合呈現(xiàn)，可聚焦并監(jiān)控牧場(chǎng)繁育業(yè)務(wù)核心指標(biāo)動(dòng)態(tài)，快速定位問題指標(biāo)。每個(gè)指標(biāo)模塊分析維度以不同的形式展示，并可通過顏色區(qū)分直觀地識(shí)別指標(biāo)的異常情況。年繁殖率多維分析、流產(chǎn)率多維分析、參配率多維分析、受胎率多維分析、未孕牛與禁配牛分析等面板是對(duì)主頁面指標(biāo)異常情況的分析與挖掘，將繁育業(yè)務(wù)核心指標(biāo)進(jìn)行下鉆，從多維度對(duì)影響指標(biāo)異常波動(dòng)的因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)、全面的分析，快速識(shí)別繁育管理的薄弱環(huán)節(jié)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)各面板概貌

2 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

本系統(tǒng)依據(jù)牧場(chǎng)繁育管理的實(shí)際流程，建立了指標(biāo)間的從屬關(guān)系，避免功能的堆砌，是本系統(tǒng)功能的主要特點(diǎn)，如圖3所示。繁殖綜合面板作為主面板，是對(duì)牧場(chǎng)繁育管理指標(biāo)的凝練，可全方位呈現(xiàn)牧場(chǎng)繁育狀況，全面掌握牧場(chǎng)當(dāng)前繁育工作執(zhí)行情況及往期對(duì)比，并快速定位問題指標(biāo)。其他面板作為二級(jí)面板，是對(duì)于主面板的分析與解釋，可以點(diǎn)擊主面板指標(biāo)模塊進(jìn)行引入和跳轉(zhuǎn)，從多維度對(duì)引起指標(biāo)異常的原因進(jìn)行分析。以流產(chǎn)為例，流產(chǎn)二級(jí)面板可從時(shí)間、流產(chǎn)時(shí)在胎天數(shù)、不同牛群、孕檢人員、孕檢空懷情況等維度對(duì)流產(chǎn)異常進(jìn)行全方位的根因挖掘，識(shí)別引起流產(chǎn)高發(fā)的主要原因，并可以通過查看牛只明細(xì)信息最終定位到個(gè)體牛只。通過對(duì)不同指標(biāo)從屬關(guān)系的梳理，設(shè)計(jì)不同層級(jí)面板的功能，可以實(shí)現(xiàn)問題的逐層分析與挖掘，賦予了牧場(chǎng)繁育相關(guān)崗位人員一定的問題分析能力。

圖3 指標(biāo)分析關(guān)系圖

本系統(tǒng)的第二大特點(diǎn)是預(yù)警功能。當(dāng)指標(biāo)值低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，指標(biāo)模塊顏色會(huì)以紅色突出呈現(xiàn)并進(jìn)行聚焦，通過顏色區(qū)分可快速定位問題指標(biāo)。同時(shí)，不同養(yǎng)殖水平的牧場(chǎng)可通過系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，依據(jù)牧場(chǎng)實(shí)際的生產(chǎn)目標(biāo)對(duì)指標(biāo)預(yù)警參數(shù)進(jìn)行自由設(shè)定，以實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能的個(gè)性化（圖4）。

圖4 系統(tǒng)預(yù)警參數(shù)設(shè)置頁面

本系統(tǒng)另一特點(diǎn)是指標(biāo)注釋功能。依據(jù)繁育專家團(tuán)隊(duì)對(duì)于不同指標(biāo)的解釋與定義，針對(duì)各級(jí)面板每一個(gè)指標(biāo)模塊均進(jìn)行定義、計(jì)算公式以及能反映的問題等詳盡注釋，方便系統(tǒng)應(yīng)用人員對(duì)于指標(biāo)的理解，如圖5所示。

圖5 指標(biāo)注釋功能

2.1 繁殖綜合面板

繁殖綜合面板主要包括年繁率、牛群增長(zhǎng)率、懷孕率、受胎率、參配率等17項(xiàng)指標(biāo)，如圖6所示。

圖6 繁殖綜合面板

面板左上模塊是年繁率，是對(duì)牧場(chǎng)去年繁育情況的評(píng)價(jià)，包含目標(biāo)進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度。適繁牛頭數(shù)是上一年度所有可能產(chǎn)犢牛只的總和；目標(biāo)繁殖數(shù)是按照牧場(chǎng)實(shí)際的受胎率與參配率，截至目前應(yīng)該產(chǎn)犢的牛頭數(shù)；已完成牛頭數(shù)是牧場(chǎng)截至目前的實(shí)際產(chǎn)犢牛頭數(shù)。復(fù)檢空懷與流產(chǎn)導(dǎo)致了目標(biāo)繁殖數(shù)與已完成牛頭數(shù)之間的差異。

面板中間模塊是繁育的幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，包括21d懷孕率、受胎率和參配率。以上指標(biāo)可按成母牛、青年牛不同牛群或情期、月度不同時(shí)間維度統(tǒng)計(jì)。柱狀圖顯示的是懷孕率、受胎率、參配率近半年的波動(dòng)趨勢(shì)。

面板右上模塊是牛群增長(zhǎng)率，可從側(cè)面反映牧場(chǎng)去年的繁殖和淘汰情況，包括本場(chǎng)出生數(shù)、外購(gòu)數(shù)、離群數(shù)與凈增長(zhǎng)。

面板下方模塊包括成母牛78d未配比例、180d未孕牛比例，青年牛14.2月齡未配和18月齡未孕指標(biāo)可反映牧場(chǎng)繁育員的操作水平。

初檢+比例是從側(cè)面反映牧場(chǎng)的返情觀察與參配情況。復(fù)檢空懷率是反映牧場(chǎng)檢胎的準(zhǔn)確性。流產(chǎn)率統(tǒng)計(jì)的上一個(gè)完整月度的流產(chǎn)情況和當(dāng)月的流產(chǎn)頭數(shù)合計(jì)。禁配牛比例是牧場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

其他模塊包括成母牛的始配天數(shù)、配準(zhǔn)天數(shù)與胎間距，青年牛的始配月齡、配準(zhǔn)月齡與產(chǎn)犢月齡，這些是牧場(chǎng)繁育的整體情況衡量指標(biāo)。

2.2 年繁殖率多維分析面板

年繁殖率多維分析面板作為針對(duì)影響年繁率和牛群增長(zhǎng)率原因分析的面板，可從不同牛群及時(shí)間維度進(jìn)行分析（圖7）。

圖7 年繁殖率多維分析面板

面板上方分別呈現(xiàn)全群、成母牛、青年牛的年繁率，以及整體牛群增長(zhǎng)率（剔除外購(gòu)牛）。同時(shí)，在每一指標(biāo)下方配置的漸變色條呈現(xiàn)的是牧場(chǎng)同一指標(biāo)在同區(qū)域劃分內(nèi)的排名情況，找到與在相同環(huán)境條件下其他牧場(chǎng)間的差異。面板左側(cè)的柱狀圖呈現(xiàn)的是月度分解的年繁率。右側(cè)是牛群增長(zhǎng)率，包括本場(chǎng)出生、外購(gòu)和淘汰，以及截至目前的凈增長(zhǎng)率。牛群增長(zhǎng)率與牧場(chǎng)實(shí)際經(jīng)營(yíng)目標(biāo)有關(guān)，并不存在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。下方表格呈現(xiàn)的是年繁率與牛群增長(zhǎng)率年度同比。

2.3 流產(chǎn)率多維分析面板

作為反映牧場(chǎng)牛群損失的相關(guān)指標(biāo)，將復(fù)檢空懷率、流產(chǎn)率分析整合為流產(chǎn)率多維分析面板，可從在胎天數(shù)、孕檢員以及時(shí)間維度對(duì)流產(chǎn)及孕檢空懷進(jìn)行多維分析（圖8）。

圖8 流產(chǎn)率多維分析面板

面板左上呈現(xiàn)的是牧場(chǎng)上一個(gè)完整月度的流產(chǎn)率、流產(chǎn)頭數(shù)以及牧場(chǎng)間排名情況。左下的柱狀圖是最近三個(gè)月的流產(chǎn)趨勢(shì)，點(diǎn)擊“查看分析”可以看到近半年的流產(chǎn)情況及流產(chǎn)個(gè)體牛只詳細(xì)信息。中間的流產(chǎn)懷孕天數(shù)呈現(xiàn)不同懷孕天數(shù)流產(chǎn)占比，可為流產(chǎn)原因的判斷提供依據(jù)。右側(cè)是當(dāng)月的復(fù)檢空懷牛頭數(shù)、占比和近三個(gè)月的波動(dòng)情況。同時(shí)，可以追蹤每個(gè)繁育員在初檢和復(fù)檢后發(fā)生流產(chǎn)的占比，來判斷繁育員的檢胎手法是否存在問題。

2.4 參配率多維分析面板

參配率多維分析面板作為影響參配率原因分析的面板，可從不同牛群、始配天數(shù)、情期間隔、揭發(fā)情方式、發(fā)病情況等維度進(jìn)行分析（圖9）。

圖9 參配率多維分析面板

參配率多維分析面板左上模塊為成母牛與青年牛的參配率。配種進(jìn)度反映的是成母牛與青年牛應(yīng)配種牛頭數(shù)與實(shí)際配種牛頭數(shù)的差異。左下散點(diǎn)圖橫坐標(biāo)為日期，縱坐標(biāo)為始配天數(shù)，反映的是成母牛的始配天數(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況。每一個(gè)散點(diǎn)是執(zhí)行完配種的個(gè)體牛只，不符合成母牛始配天數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的散點(diǎn)顏色呈現(xiàn)為紅色。柱狀圖呈現(xiàn)的是不同情期的成母牛與青年牛的參配率的趨勢(shì)。右上模塊的餅狀圖呈現(xiàn)的是不同揭發(fā)情方式的占比，環(huán)狀圖是未配牛的發(fā)病類型的占比。右下模塊是按情期間隔分析，主要是反映牧場(chǎng)發(fā)情觀察的準(zhǔn)確性。

2.5 受胎率多維分析面板

受胎率多維分析面板作為影響受胎率原因分析的面板，可從配種時(shí)泌乳天數(shù)、發(fā)情類型、凍精、配次、發(fā)病情況等維度進(jìn)行分析（圖10）。

圖10 受胎率多維分析面板

受胎率多維分析面板左上模塊是統(tǒng)計(jì)不同泌乳天數(shù)階段的受胎率，可結(jié)合不同配次受胎率來判定牧場(chǎng)是否存在屢配不孕的情況。折線圖呈現(xiàn)的是歷史月度的受胎率。左下模塊呈現(xiàn)的是發(fā)生不同類型疾病牛群的受胎率，氣泡的高低代表受胎率的高低、氣泡的大小代表配準(zhǔn)配次，同時(shí)可切換按不同產(chǎn)犢類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。右下模塊分別為不同凍精與不同的配種員的受胎率分析。

受胎率多維分析面板默認(rèn)顯示的是成母牛，同時(shí)可以切換為青年牛，也可以篩選是否包含禁配牛、配次、胎次及凍精編號(hào)。完成篩選設(shè)置后，整體面板的結(jié)果會(huì)隨之聯(lián)動(dòng)，所有的指標(biāo)都圍繞篩選的指標(biāo)展開。

2.6 未孕牛與禁配牛分析面板

點(diǎn)擊主面板180d未孕、78d未配、180d未孕、14.2月齡未配、18月齡未孕、禁配牛比例等模塊可跳轉(zhuǎn)到未孕牛與禁配牛分析面板。面板中針對(duì)每一個(gè)指標(biāo)都有當(dāng)前的占比、往期的趨勢(shì)以及牧場(chǎng)間的排名情況，同時(shí)可以點(diǎn)擊“查看明細(xì)”進(jìn)入明細(xì)頁面查看具體牛只信息。同樣，其他二級(jí)面板的分析都是可以通過同樣的方法去查看明細(xì)和牛只信息卡。右下模塊是針對(duì)禁配原因的分析，通過氣泡圖呈現(xiàn)，可以看到當(dāng)前禁配原因和歷史禁配原因的占比（圖11）。

圖11 未孕牛與禁配牛分析面板

3 結(jié)論

奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)繁育管理數(shù)字化分析系統(tǒng)通過對(duì)養(yǎng)殖數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析和處理，生成不同維度下的指標(biāo)參數(shù)，可以在不同維度下直觀地展現(xiàn)牧場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況，便于快速定位和解決問題，培養(yǎng)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)自主管理能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)牧場(chǎng)繁育工作的自動(dòng)化管理，從而保證生產(chǎn)性能與經(jīng)濟(jì)效益的提升。本系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用是配合牧場(chǎng)機(jī)械自動(dòng)化和信息化趨勢(shì)的一次嘗試，也是大數(shù)據(jù)和可視化技術(shù)在傳統(tǒng)養(yǎng)殖行業(yè)應(yīng)用的一次探索。本系統(tǒng)具有操作便捷、分析維度全面、指標(biāo)凝練等特點(diǎn)，通過形成數(shù)據(jù)可視化分析與管理流程，有效提升奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)繁育管理效率，同時(shí)也是信息技術(shù)在傳統(tǒng)奶牛養(yǎng)殖行業(yè)應(yīng)用的一次積極探索，推動(dòng)了數(shù)字化技術(shù)與養(yǎng)殖行業(yè)的全面融合與發(fā)展，助力行業(yè)的降本增效與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。自系統(tǒng)于2021年4月19日上線開放使用，截至目前已在全國(guó)范圍內(nèi)700余家奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行推廣應(yīng)用，均得到了良好的反饋。

從奶牛養(yǎng)殖行業(yè)自粗放型向精細(xì)化管理模式轉(zhuǎn)變的過程中，高效的數(shù)字化管理平臺(tái)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[5]，數(shù)字化、智能化已成為傳統(tǒng)畜牧業(yè)向現(xiàn)代畜牧業(yè)轉(zhuǎn)變的必經(jīng)之路[6]，現(xiàn)代的信息化技術(shù)在奶牛場(chǎng)的生產(chǎn)管理過程中的應(yīng)用也為奶牛養(yǎng)殖效率的提升及生產(chǎn)管理的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。本系統(tǒng)目前僅對(duì)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)繁育管理實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化分析管理，功能模塊還不夠完善。針對(duì)牧場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中的其他模塊，如奶廳管理、飼喂管理、保健管理、財(cái)務(wù)管理等，已在開發(fā)或測(cè)試階段。