Leopold Tupalski
Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, Oddział w Poznaniu, Zakład Odnawialnych Źródeł Energii
Wśród czynników decydujących o opłacalności produkcji mleka istotne znaczenie ma żywienie krów. Stąd też konieczna jest racjonalizacja tego elementu chowu bydła, połączona z obniżaniem ponoszonych kosztów. Obecnie istnieje szereg rozwiązań technicznych, dzięki którym możliwe jest osiągnięcie tego celu. Do rozwiązań tych zaliczyć można roboty paszowe, które wciąż są rzadko spotykane w polskich gospodarstwach rolnych. Przedstawiony poniżej sposób działania oraz cechy charakterystyczne robotów paszowych przybliżają ten obszar nowoczesnej technologii chowu.
Ujęcie historyczne
Rozwój naszej cywilizacji wiąże się ze postępującymi zmianami w sposobie organizacji pracy, która zapewnia człowiekowi byt. Jednym z czynników warunkujących postęp w sposobie organizacji pracy, była chęć zwiększenia jej wydajności. Jednocześnie niektóre prace, zwłaszcza fizyczne, wiążą się z wysiłkiem, a niekiedy nawet z niebezpieczeństwami. Stąd też pojawiła się chęć pozbycia się trudów i zagrożeń związanych z pracą.
Tendencje te dotyczyły także rolnictwa, w tym hodowli zwierząt. W obszarze tym wskazać można wiele czynności uznanych za żmudne i czasochłonne, jak na przykład karmienie zwierząt. Techniczne możliwości do istotnych zmian w tym procesie przyniosło uprzemysłowienie oraz następująca po nim rewolucja naukowo-techniczna.
Pod koniec lat 50. ubiegłego wieku pojawiła się koncepcja zautomatyzowanej farmy. Na możliwość zrealizowania tej wizji trzeba było jednak czekać ponad 20 lat, do czasu upowszechnienia się mikrokomputerów. Pozwoliły one na opracowanie automatycznych systemów sterowania maszyn, również tych stosowanych w rolnictwie. Automatyzacja i robotyzacja objęła wiele działów produkcji rolnej, w tym tych związanych z hodowlą bydła. Obecnie możemy już mówić o szerokiej ofercie obejmującej roboty udojowe, roboty do usuwania obornika w oborach, a także roboty służące do żywienia zwierząt.
Budowa i zasada działania robotów paszowych
Obecnie producenci maszyn i sprzętu rolniczego oferują wiele systemów automatycznego żywienia zwierząt. Systemy te różnią się między sobą pod względem poziomu automatyzacji, stopnia złożoności, przebiegu procesu żywienia oraz zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych.
W najbardziej zaawansowanych systemach automatycznego żywienia, w których rola człowieka została ograniczona do minimum, do zadawania paszy wykorzystywane są roboty. Są one w pełni autonomicznymi maszynami, określane przez niektórych producentów mianem samojezdnych wozów paszowych.
Pomimo tego, że pomiędzy poszczególnymi systemami automatycznego żywienia opartych na robotach paszowych występują istotne różnice, to jednak ogólne zasady działania są do siebie zbliżone, a przedstawia je schemat blokowy na rysunku 1.
Pasza oraz dodatki mineralno-witaminowe, które składowane są w silosach, na stołach buforowych i w dozownikach, dostarczane są za pomocą układu przenośników lub innych urządzeń służących do transportu do mieszalnika. Tam też następuje dobór poszczególnych składników oraz wymieszanie ich w odpowiednich proporcjach. Tak przygotowana mieszanka paszowa wprowadzana jest do zasobnika robota paszowego, który następnie zadaje ją na stołach paszowych. Dzięki zastosowaniu specjalnych znaczników lub wykorzystaniu transponderów zawieszonych na szyjach krów robot jest w stanie zidentyfikować daną grupę żywieniową, a także poszczególne osobniki i zaaplikować im właściwą porcję paszy, tak pod względem składu jak i ilości.
W niektórych rozwiązaniach komponenty paszowe transportowane są najpierw z miejsc zmagazynowania do kuchni paszowej. Niekiedy w systemie nie ma wyróżnionego mieszalnika jako osobnej maszyny, a samo mieszanie składników żywieniowych odbywa się w robocie. Istotne różnice występują także w sposobie pracy oraz konstrukcji robotów. Jedne z nich są podwieszone na specjalnej szynie ułożonej w postaci zamkniętego lub otwartego toru, po którym porusza się robot. Spotkać się można też z rozwiązaniami, w których roboty mają postać samojezdnych wózków poruszających się po podłożu. Źródłem zasilania elektrycznego układu sterowania oraz napędów robota zazwyczaj są akumulatory ładowane w czasie postoju. W przypadku systemów szynowych możliwe jest też doprowadzenie zasilania do robota za pomocą specjalnej listwy zasilającej, poprowadzonej wzdłuż toru, po którym porusza się robot.
Odnośnie materiałów, z jakich wykonany jest robot oraz współpracujące z nim urządzenia, to powszechnie wykorzystywana jest stal nierdzewna. Zastosowanie tego materiału konstrukcyjnego jest konieczne, biorąc pod uwagę agresywny charakter środowiska, w którym pracują tego typu maszyny.
O sposobie pracy robota paszowego oraz pozostałych elementów całego ciągu technologicznego decyduje automatyczny system sterowania oparty o komputery i sterowniki programowalne. Stosowane są także panele operatorskie, które ułatwiają użytkownikom obsługę, w szczególności wprowadzanie nastaw oraz wgląd w stan procesu.
To właśnie dzięki zastosowaniu nowoczesnej automatyki rola człowieka w całym procesie może zostać znacznie ograniczona. W rozbudowanych systemach sprowadza się ona do wprowadzania receptur żywienia dla poszczególnych grup zwierząt, a także do sprawowania nadzoru oraz uzupełnianiu składników mieszanki paszowej. Te ostatnie składowane są nieraz w dużych ilościach, co też zmniejsza częstotliwość (przykładowo raz na trzy dni) wykonywania tej czynności.
Dostępne systemy automatycznego żywienia potrafią także rejestrować poszczególne etapy procesu oraz komunikować się poprzez sieci komputerowe, w tym bezprzewodowe, z innymi maszynami takimi jak roboty udojowe. Daje to możliwość zrealizowania w pełni automatycznego systemu zarządzania stadem.
Korzyści płynące z zastosowania robotów paszowych
Mimo istotnych różnic w podejściu do sposobu realizacji zautomatyzowanego żywienia, poszczególni producenci są zgodni odnośnie korzyści płynących z zastosowania robotów paszowych. Wśród nich wymienić można:
■ zmniejszenie nakładów oraz poprawę bezpieczeństwa pracy człowieka, który w mniejszym stopniu narażony jest na kontakt ze zwierzętami,
■ wzrost mleczności krów,
■ poprawę dobrostanu zwierząt poprzez wyeliminowanie lub ograniczenie zaburzeń pokarmowych, kwasicy i innych chorób,
■ precyzyjne dawkowanie karmy dla zwierząt wraz z zapewnieniem ciągłości żywienia,
■ łatwą obsługę grup żywieniowych i możliwość uzyskania informacji zwrotnej (tzw. feedback) dotyczącej ilości spożytej paszy,
■ zmniejszenie strat paszy,
■ poprawę jakości karmy poprzez eliminację brudu pochodzącego z kół pojazdów oraz zmniejszenie prawdopodobieństwa jej fermentacji dzięki regularnemu mieszaniu,
■ eliminację spalin z procesu żywienia, dzięki zastosowaniu w robotach napędów elektrycznych.
Warto dodać, że w okresie 2010-2012 warszawski oddział ITP wraz z Zachodniopomorskim Uniwersytetem w Szczecinie dokonał analizy porównawczej sposobów przygotowania i zadawania pasz pomiędzy oborami wyposażonymi w tradycyjne wozy paszowe oraz roboty paszowe. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że z punktu widzenia minimalizacji kosztów i nakładów robocizny roboty paszowe są korzystniejszym rozwiązaniem.
Perspektywy
Na popularność robotów paszowych wpływ będzie miała ich opłacalność, na którą składa się wiele czynników, z których wymienić należy koszt danego systemu, charakter obiektu, na którym ma on zostać wdrożony, a także wielkość stada. Z drugiej strony hodowcy mogą zyskać na zwiększonej produkcji mleka oraz ograniczeniu kosztów jego produkcji związanych przykładowo z chorobami bydła, stratami paszy, czy też nakładem pracy związanej z żywieniem. Zapewne każdy przypadek powinien być przedmiotem indywidualnej wyceny, obejmującej rachunek zysków i strat. Należy przy tym dodać, że niektórzy producenci podają, iż inwestycja jaką jest robot paszowy może się zwrócić już po roku w przypadku stada, które liczy 40-50 sztuk.
Oprócz czynników ekonomicznych w przyszłości w większym stopniu znaczenie będą odgrywały kwestie społeczne. Tutaj należy zwrócić uwagę na tendencje szczególnie widoczne w Europie Zachodniej, a które są coraz bardziej zauważalne również w naszym kraju. Od lat 80. ubiegłego wieku widoczne jest starzenie się społeczeństw, do których dochodzą problemy ze znalezieniem wykwalifikowanej siły roboczej na obszarach wiejskich. Jednocześnie nowe pokolenie rolników w większym stopniu ceni sobie wygodę oraz możliwość dysponowania wolnym czasem. Niezależnie od przyczyn tych zjawisk, postępująca robotyzacja jest w jakimś stopniu rozwiązaniem wyzwań, które czekają również przed naszym krajem, a w szczególności polskim rolnictwem w przyszłości.
Źródła i literatura dostępne u autora