Цифровые решения в животноводстве: анализ тенденций и использование в молочном скотоводстве Омской области

Введение. Современные вызовы и особенности развития аграрной сферы России требуют определения своевременных решений в области цифровизации агропромышленного комплекса. Кардинальной задачей в данном вопросе должны быть разумное применение ресурсов, создание подходящих и достаточных условий для дальнейшего развития производства сельскохозяйственного сырья с последующей его переработкой, а также наличие квалифицированного персонала [1, 2] (Kosenchuk, 2019; Kosenchuk, 2018).

Животноводство как базовая составляющая скотоводческой отрасли заслуживает сегодня пристального внимания в связи с реализуемой государственной политикой в рамках формирования продовольственного суверенитета.

Важность ускоренного развития цифровизации сельского хозяйства в регионе обусловлена необходимостью повышения эффективности производства. Перспективным направлением является развитие «умных ферм», позволяющих увеличить объем животноводческой продукции и улучшить ее качество [3, 4] (Shutkov, 2019; Suray, Kudinova, Uvarova, Zhidkikh, 2021).

В Омской области в отдельных хозяйствах отмечаются невысокие показатели эффективности производства молока; недостаточно автоматизированных ферм и комплексов с цифровыми технологиями, где содержатся высокопродуктивные коровы; техническая и технологическая отсталость от российских лидеров производителей молока с минимальными затратами производственных ресурсов, что, вероятно, обусловлено несовершенством технологических процессов [1, 5] (Kosenchuk, 2019; Ivanova, 2020).

Кроме того, в молочном скотоводстве эффективность производства зависит от генотипа животных, условий кормления, технологий выращивания и откорма и др. Повысить эффективность молочного скотоводства в регионе возможно только при комплексном подходе к изучению данной проблемы [6] (Ivanova, Yurchenko, Yurk, 2021).

Цель исследования – выполнение анализа основных тенденций в области цифровых решений для животноводческой отрасли и особенностей их использования в молочном скотоводстве Омской области.

Объекты и методы исследований. Объектами исследования в настоящей работе стали: ведущие практики по применению цифровых решений в молочном скотоводстве; сельскохозяйственные товаропроизводители на территории Омской области, занимающиеся молочным скотоводством с использованием цифровых решений.

При проведении исследования были использованы такие методы познания экономических процессов, как эмпирические (наблюдения и сравнения), абстрактно-логический и монографический.

Результаты и их обсуждение. Стимулирование технологического развития страны и положительная динамика роста предприятий, внедряющих инновационные решения, цифровая трансформация важнейших отраслей национальной экономики входят в перечень приоритетных задач, обозначенных в Указе Президента Российской Федерации «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» [7].

По официальным данным Минсельхоза России, применение цифровых технологий (далее – ЦТ) в агропромышленном комплексе благоприятно влияет на рост экономических показателей отрасли, что связано с оптимизацией затрат и повышением критерия эффективности распределения финансовых потоков [8, 9] (Akberdina, 2018; Popova, Lata, Melikhov, 2021).

Анализ опыта внедрения цифровых систем в технологические процессы молочного скотоводства позволил все ЦТ условно разделить на 2 группы: программное обеспечение (далее – ПО) и автоматические цифровые устройства (рис. 1).

Рисунок 1. Классификация цифровых технологий в скотоводстве

Источник: составлено авторами по данным [10] (Tretiakova, Degtyar, Zubairov, 2018).

ПО подразделяется на 2 уровня. К первому уровню относятся программы ведения зоотехнического учета (ИАС «СЕЛЭКС. Молочный скот», ИАС «СЕЛЭКС. Мясной скот», Коралл. Ферма КРС: Управление стадом, 1С Животноводство и др.), программы по оптимизации рационов кормления (ИАС «Рационы», Коралл. Рационы, Корм Оптима Эксперт), АИС «Меркурий», программы для оптимизации работы ветеринарных специалистов (Модуль «Ветеринария» ИАС «СЕЛЭКС») [10, 11] (Tretiakova, Degtyar, Zubairov, 2018; Zakharova, 2020).

К ПО второго уровня относят системы управления стадом (DelPro™ Delaval, AfiFarm, Dairy Comp 305, DairyPlan, Unitrack, Milkline DataFlow, TMR Tracker, «Простое решение» и другие) [12–14] (Arova, 2006; Mikhaylenko, Rodin, Timoshin, Tsivilev, Romanov, 2010; Kulikova, Cherechecha, Koshchaev, Patieva, 2019).

В отдельную группу можно выделить предсказательное ПО, которое на основе больших данных, собранных с ПО первого и второго уровня, с помощью искусственного интеллекта выполняет достоверный расчет на перспективу.

Второй блок всех ЦТ в скотоводстве включает в себя автоматические цифровые устройства. К ним относятся: транспондеры, доильные залы (DeLaval, GEA, Afimilk и др.), селекционные ворота, автоматические системы выпойки телят, молочное такси, системы взвешивания животных, анализаторы качества кормов, а также автоматические системы поддержания микроклимата, промывки молочной системы и др.

Задача ПО первого и второго уровней заключается в оперативном управлении фермой крупного рогатого скота [15] (Novozhilova, 2014).

Использование программных комплексов дает возможность специалистам формировать, актуализировать и поддерживать в рабочем состоянии цифровой реестр поголовья, анализировать, контролировать и планировать технологический цикл с учетом физиологического состояния поголовья. Важной возможностью также является формирование и вывод на печать различных документов, как по установленным формам, так и по запросам специалистов. Для специалистов по селекционной работе появляется возможность осуществлять функции прогнозирования, планировать и осуществлять не только групповой, но и поголовный контроль стада [16, 17] (Pudovkina, 2020; Artemova, Shpak, 2019).

Также активное внедрение в технологический цикл вышеупомянутых программных решений снизит трудоемкость и повысит эффективность расчетов и прогнозирования себестоимости продукции, выручки от ее реализации, прибыли и рентабельности субъектов хозяйственной деятельности [18] (Abramov, Borzov, Semenkov, 2021).

Определение основных критериев отнесения цифровых технологий, используемых в молочном скотоводстве, к лучшим практикам основано на анализе диаграммы Парето. Методика построения диаграммы позволяет определить наиболее значимые элементы цифровизации в молочном скотоводстве (рис. 2).

Рисунок 2. Основные критерии отнесения цифровых технологий к лучшим практикам в России

Источник: составлено авторами по данным [19].

Наиболее значимыми индикаторами цифровых технологий являются: специализированное программное обеспечение, оборудование доильных залов, системы управления стадом, селекционные ворота, автоматическая система выпойки телят, молочное такси [9, 17] (Popova, Lata, Melikhov, 2021; Artemova, Shpak, 2019).

Но вместе с тем в результате проведенных исследований выявлены системные противоречия при внедрении и использовании ЦТ в молочной отрасли Омской области, заключающиеся в несоответствии необходимых условий и ресурсов, имеющихся у сельскохозяйственных организаций (рис. 3).

Рисунок 3. Системные противоречия при внедрении и использовании ЦТ в молочной отрасли Омской области

Источник: составлено авторами.

При выполнении исследований был выполнен анализ ведущих практик по применению цифровых технологий в молочном скотоводстве, результаты которого представлены в таблице 1.

Таблица 1 Влияние цифровых технологий на эффективность ведения отрасли молочного скотоводства

Источник: составлено авторами.

Согласно приведенным данным, цифровизация кормоприготовления, прежде всего, обеспечивает рациональный расход кормовых ресурсов и повышает эффект их потребления. Программные решения в области составления кормовых рационов позволяют получить сбалансированный рацион с учетом физиологических потребностей животных. Производственный контроль, в основе которого лежит использование автоматических систем управления технологическими процессами, позволяет охватить полный цикл кормопроизводства [20] (Yurk, Ivanova, 2021).

Для выполнения дальнейших исследований был определен перечень критериев применения цифровых решений в молочном скотоводстве Омской области [21] (Ivanova, Trotsenko, Trotsenko, 2020). В соответствии с указанным перечнем определены сельскохозяйственные товаропроизводители на территории Омской области, занимающиеся молочным скотоводством. В таблице 2 представлена характеристика нескольких региональных предприятий по критериям использования ЦТ.

Таблица 2 Характеристика предприятий по критериям использования ЦТ (имеется/используется)

Источник: составлено авторами.

Таким образом, проанализировав соответствие выбранных предприятий основным критериям, можно отметить, что в условиях Омской области в ООО «Ястро-Лакт» имеются и используются ЦТ в большей степени, что позволяет считать предприятие лидером по внедрению технологических решений в практическую деятельность на региональном рынке. На стадии переходного периода к использованию цифровых технологий находится ОАО ПКЗ «Омский», так как цифровые технологии внедрены частично.

В рамках выполнения аналитической работы авторами предположено, что исследование эффективности внедрения ЦТ в молочном скотоводстве должно быть основано на системном подходе и включает авторскую методику комплексной оценки эффективности внедрения ЦТ в молочном скотоводстве, особенностью которой является применение системы универсальных показателей, характеризующих эффективность использования отдельных элементов ЦТ.

Для проведения исследования в целях анализа хозяйств с различными показателями деятельности выбирается не менее двух сельскохозяйственных организаций (далее – хозяйства) на территории Омской области, занимающихся молочным скотоводством, с поголовьем дойного стада не менее 200 голов (далее – коровы), в т.ч.:

– не менее 1 хозяйства, использующего комплекс цифровых технологий в сфере животноводства, в частности: доильное оборудование на основе программного обеспечения; и/или специализированные программные комплексы в области кормления; и/или автоматизированные системы управления стадом; и/или технологии автоматического выпаивания телят – кормовые станции для порционной выпойки молоком) или их отдельные элементы (далее – хозяйство с лучшими практиками);

– не менее 1 хозяйства, использующего традиционные технологии в производстве продукции животноводства и применяющего не более одного критерия, описанного в вышеуказанном пункте.

Проведение запланированной исследовательской работы предусматривало выполнение экспертной оценки с включением в рабочую группу компетентных лиц профильного министерства, университета, руководителей и главных специалистов хозяйств.

Для получения результатов исследования собираются данные первичного зоотехнического и производственного учета, а также физиологического состояния животных, социально-экономические показатели. Данные систематизируются и анализируются, описываются выявленные особенности согласно следующей последовательности исполнения:

1. Анализ теоретических предпосылок использования умных технологий в сегменте производства молока.

На данном этапе систематизированы имеющиеся данные, представленные в трудах ведущих отраслевых специалистов РФ и за рубежом, обобщен опыт в области использования инновационных решений в АПК, в том числе цифровых. В итоге выполнения работ на первом этапе раскрыты особенности и классификация ЦТ, рассмотрены системные противоречия в использовании ЦТ в аграрном бизнесе, а также подчеркнуты преимущества использования ЦТ в молочном скотоводстве.

2. Разработка методики комплексной оценки эффективности внедрения ЦТ в молочном скотоводстве.

Ключевым действием на этом этапе стало исследование и обобщение данных в области текущего положения животноводческой отрасли в исследуемых сельскохозяйственных организациях Омской области с помощью системного анализа.

В исследовании объектом изучения являются коровы дойного стада, у которых при фенотипировании оценивается продуктивность по удою за законченную лактацию, за 305 дней, пожизненному удою и удою на 1 день жизни; содержанию жира и белка в молоке; продолжительности лактации, сервис-периода и продуктивного использования; возрасту первого осеменения; выходу молодняка в расчете на 100 взрослых животных [21] (Ivanova, Trotsenko, Trotsenko, 2020).

При анализе систем доения коров лабораторным методом проводится определение качества молока по температуре, плотности, кислотности, содержанию соматических клеток и сортности.

С целью выявления влияния цифровых технологий на заболеваемость коров маститами проводится диагностика субклинического (скрытого) мастита в лактационный период путем исследования молока методом быстрого диагностического тестирования. Маститное молоко, характеризующееся измененной лейкоцитарной формулой и отклонениями в физико-химическом составе, исследуется цистернально (до доения). Исследования проводятся на молочно-контрольных пластинках, молоко с реактивом смешивают путем горизонтальных круговых вращений пластинки.

Оценка систем кормления животных основывается на лабораторном исследовании химического состава кормов, используемых в хозяйствах, а также анализе структуры и полноценности используемых рационов кормления животных разного возраста и физиологического состояния при сравнении с нормативами. На основе полученных результатов химического состава кормов при необходимости проводится оптимизация рационов кормления и рассчитывается эффективность их использования в хозяйствах. В период исследования проводится ежемесячное индивидуальное взвешивание молодняка до 2-х месячного возраста с точностью до 1 кг.

Эффективность деятельности предприятий по отрасли «Молочное скотоводство» оценивается по экономическим показателям с использованием аналитических и статистических методов.

Для более детальной проработки анализируемых процессов принято решение о проведении мониторинга отдельных сельскохозяйственных организаций региона по следующему алгоритму:

I. Проведение социологического исследования (анкетирования) работников сельского хозяйства, выявление ключевых особенностей и проблем внедрения ЦТ на основе обработки данных полученных ими оценок. Несмотря на присутствующий субъективизм полученных оценок, они могут рассматриваться как начальная база для последующей реализации этапов исследований в отрасли животноводства региона.

II. Установление тесноты парной корреляционной взаимосвязи между анализируемыми параметрами и формулирование возникающих закономерностей. Производится отбор критериев, интерпретируемых как ключевые элементы ЦТ: доения, кормления коров, выращивания молодняка и программного обеспечения управления стадом. В результате анализа экспертной группой более 60 показателей, касающихся инновационных (в том числе цифровых) методов в отрасли молочного скотоводства, сгруппированы 25 критериев, которые рекомендуется применять в разрабатываемой методике (табл. 3).

Таблица 3 Сгруппированные критерии эффективности внедрения ЦТ в молочном скотоводстве

Источник: составлено авторами.

III. Оценка уровня эффективности внедрения ЦТ в молочном скотоводстве в регионе. Предусмотрено проведение непосредственно мониторинга деятельности в молочном скотоводстве исследуемых сельскохозяйственных организаций на основе сравнения аналогичных показателей за 2015 и 2020 годы. Анализируются основные зоотехнические и социально-экономические универсальные показатели, соответствующие ключевым элементам ЦТ в молочном скотоводстве:

‒ удой на 1 корову за 305 дней лактации;

‒ обеспеченность кадрами в молочном животноводстве;

‒ окупаемость 1 ц к.ед. корма молоком;

‒ рентабельность производства молока и др.

IV. Проведение классификации сельскохозяйственных организаций по уровню эффективности внедрения ЦТ в молочное скотоводство на основе полученных эмпирических данных в условиях Омской области.

3. Разработка рекомендаций по внедрению цифровых технологий в молочном скотоводстве и животноводстве.

Обязательным этапом является проверка полученной методики на практике и разработка рекомендаций для хозяйств, желающих повысить свою эффективность деятельности в отрасли молочного скотоводства за счет использования цифровых технологий.

В целях разработки рекомендаций с учетом сложившихся тенденций и закономерностей составляется матрица рекомендаций для сельскохозяйственных организаций с разным уровнем эффективности внедрения ЦТ в молочном скотоводстве.

Заключение. Таким образом, к критериям цифровых технологий в практике молочного скотоводства Омской области относятся:

- применение в молочном скотоводстве специализированного программного обеспечения для ведения учета или управления стадом;

- использование электронных устройств в доении и/или кормлении, и/или содержании, и/или в выращивании молодняка.

В молочном скотоводстве Омской области имеются предприятия, успешно применяющие лучшие практики цифрового животноводства, которые могут являться площадками для пилотирования программы цифровизации в молочном скотоводстве и трансляции полученного опыта.

Используемый системный подход и авторская методика комплексной оценки эффективности внедрения цифровых технологий в молочном скотоводстве позволят в дальнейшем продолжить деятельность по анализу темпов цифровизации отрасли в регионе, транслировать полученный опыт и масштабировать результаты, что, несомненно, вызовет практический интерес для специалистов в области отечественного АПК.