الحلب الآلي

الحلب الآلي هو حلب الحيوانات الحلوب ، وخاصة الأبقار الحلوب ، دون الحاجة إلى عمالة بشرية. تم تطوير أنظمة الحلب الآلي (AMS)، والتي تسمى أيضًا أنظمة الحلب التطوعية (VMS)، في أواخر القرن العشرين. كانت متاحة تجاريًا منذ أوائل التسعينيات. جوهر هذه الأنظمة التي تسمح بالأتمتة الكاملة لعملية الحلب هو نوع من الروبوتات الزراعية . لذلك يُطلق على الحلب الآلي أيضًا الحلب الآلي . ^[1] تعتمد الأنظمة الشائعة على استخدام أجهزة الكمبيوتر وبرامج إدارة القطيع الخاصة . يمكن استخدامها أيضًا لمراقبة الحالة الصحية للأبقار.

عملية الحلب هي مجموعة من المهام المخصصة خصيصًا لاستخراج الحليب من الحيوان (بدلاً من المجال الأوسع لتربية الحيوانات الحلوب ). يمكن تقسيم هذه العملية إلى عدة مهام فرعية: جمع الحيوانات قبل الحلب، وتوجيه الحيوانات إلى صالة الحلب، وفحص وتنظيف الحلمات ، وربط معدات الحلب بالحلمات، وغالبًا تدليك الجزء الخلفي من الضرع لتخفيف أي حليب محتجز، واستخراج الحليب، وإزالة معدات الحلب، وتوجيه الحيوانات خارج صالة الحلب.

يتطلب الحفاظ على إنتاج الحليب أثناء فترة الرضاعة (حوالي 300 يوم) فترات حلب متسقة، عادةً مرتين يوميًا وبأقصى فاصل زمني بين عمليات الحلب. ^[2] في الواقع، يجب جدولة جميع الأنشطة في مزرعة الألبان حول عملية الحلب. يفرض روتين الحلب هذا قيودًا على إدارة الوقت والحياة الشخصية للمزارع الفرد ، حيث يلتزم المزارع بالحلب في الصباح الباكر وفي المساء لمدة سبعة أيام في الأسبوع، بغض النظر عن الصحة الشخصية أو المسؤوليات العائلية أو الجدول الاجتماعي. يتفاقم هذا القيد الزمني بالنسبة للمزارعين المنفردين وأسر المزارع إذا لم يكن من الممكن الحصول على عمالة إضافية بسهولة أو اقتصاديًا، وهو عامل في تراجع تربية الألبان على نطاق صغير. تم التحقيق في تقنيات مثل الحلب مرة واحدة في اليوم والحلب الطوعي (انظر أدناه) للحد من هذه القيود الزمنية.

لتخفيف العمل المتضمن في عملية الحلب، تم أتمتة جزء كبير من عملية الحلب خلال القرن العشرين: يستخدم العديد من المزارعين أنظمة التحكم شبه الآلية أو الآلية في حركة الأبقار (البوابات الكهربائية، وما إلى ذلك)، وآلة الحلب (تم تطوير شكل أساسي منها في أواخر القرن التاسع عشر) لديها عملية استخلاص حليب آلية بالكامل، وتتوفر إزالة العناقيد الآلية لإزالة معدات الحلب بعد الحلب. تتوفر أنظمة رش الحلمات الآلية، ومع ذلك، هناك بعض الجدل حول فعالية تنظيفها. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تعتمد عملية الحلب الآلي على استخدام الضغط الفراغي لاستخراج الحليب من الأبقار. حيث تقوم الآلات المتخصصة بتطبيق ضغط فراغي ثابت على حلمة البقرة، ثم تقوم بامتصاص الحليب برفق ونقله إلى وعاء. بالإضافة إلى ذلك، تقوم هذه الآلات بشكل دوري بتطبيق ضغط خارجي على الحلمة بالكامل، مما يساعد في الحفاظ على الدورة الدموية السليمة. ^[3]

كانت المهام اليدوية النهائية المتبقية في عملية الحلب هي تنظيف الحلمات وفحصها وربط معدات الحلب (أكواب الحلب) بالحلمات. يعد التنظيف التلقائي وربط أكواب الحلب مهمة معقدة، وتتطلب الكشف الدقيق عن موضع الحلمة ومعالجًا ميكانيكيًا بارعًا. تم أتمتة هذه المهام بنجاح في نظام الحلب الطوعي (VMS) أو نظام الحلب التلقائي (AMS).

منذ سبعينيات القرن العشرين، بُذِلت جهود بحثية كبيرة في استكشاف أساليب تخفيف قيود إدارة الوقت في تربية الألبان التقليدية، وبلغت ذروتها في تطوير نظام الحلب الطوعي الآلي. يوجد مقطع فيديو للتطور التاريخي لروبوت الحلب في معهد سيلسو للأبحاث.

يتيح الحلب الطوعي للبقرة تحديد وقت الحلب والفاصل الزمني الخاص بها، بدلاً من حلبها كجزء من مجموعة في أوقات حلب محددة. يتطلب نظام الحلب التلقائي الكامل عملية الحلب حيث يمكن للبقرة اختيار الحلب في أي وقت.

تتكون وحدة الحلب من آلة حلب ، وجهاز استشعار لموضع الحلمة (عادة ما يكون ليزر )، وذراع آلية لتطبيق وإزالة كأس الحلمة تلقائيًا، ونظام بوابة للتحكم في حركة الأبقار. يمكن إيواء الأبقار بشكل دائم في حظيرة، وتقضي معظم وقتها في الراحة أو التغذية في منطقة الحظيرة الحرة. إذا كان من المقرر رعي الأبقار أيضًا، فقد نصح بعض مصنعي AMS باستخدام بوابة اختيار للسماح فقط للأبقار التي تم حلبها بالذهاب إلى المراعي الخارجية.

عندما تختار البقرة دخول وحدة الحلب (بسبب العلف اللذيذ الذي تجده في صندوق الحلب)، يقرأ مستشعر هوية البقرة بطاقة تعريف ( جهاز إرسال واستقبال ) على البقرة ويمرر هوية البقرة إلى نظام التحكم. إذا تم حلب البقرة مؤخرًا، يرسل نظام البوابة الأوتوماتيكية البقرة خارج الوحدة. إذا كان من الممكن حلب البقرة، يتم تنظيف الحلمة تلقائيًا، وتطبيق كوب الحلب، والحلب، ورش الحلمة. كحافز لحضور وحدة الحلب، يجب إطعام الأعلاف المركزة للبقرة في وحدة الحلب.

يمكن ترتيب الحظيرة بحيث لا يمكن الوصول إلى منطقة التغذية الرئيسية إلا بالمرور عبر وحدة الحلب. يشار إلى هذا التصميم باسم حركة الأبقار الموجهة . بدلاً من ذلك، يمكن إعداد الحظيرة بحيث يكون للبقرة دائمًا إمكانية الوصول إلى العلف والماء ومكان مريح للاستلقاء، ولا يتم تحفيزها لزيارة نظام الحلب إلا من خلال العلف اللذيذ المتوفر هناك. يشار إلى هذا باسم حركة الأبقار المجانية .

إن جوهر نظام AMS المبتكر هو المعالج الآلي في وحدة الحلب. يعمل هذا الذراع الآلي على أتمتة مهام تنظيف الحلمة وملحق الحلب ويزيل العناصر النهائية للعمل اليدوي من عملية الحلب. يسمح التصميم الدقيق للذراع الآلي وأجهزة الاستشعار والضوابط المرتبطة به بأداء قوي بدون إشراف، بحيث لا يُطلب من المزارع حضور الأبقار إلا لفحص الحالة وعندما لا تحضر البقرة للحلب. ^[4]

تبلغ السعة النموذجية لآلة حلب الأبقار 50-70 بقرة لكل وحدة حلب. ^[5] تحقق آلات حلب الأبقار عادةً ترددات حلب تتراوح بين 2 و3 مرات في اليوم، لذا فإن وحدة حلب واحدة تتعامل مع 60 بقرة وتحلب كل بقرة 3 مرات في اليوم لها سعة 7.5 بقرة في الساعة. هذه السعة المنخفضة مناسبة للتصميم الأقل تكلفة لذراع الروبوت ونظام التحكم المرتبط به، حيث تتوفر نافذة لعدة دقائق لكل بقرة ولا يلزم التشغيل بسرعة عالية.

تتوفر وحدات AMS تجاريًا منذ أوائل تسعينيات القرن العشرين، وقد أثبتت نجاحها نسبيًا في تنفيذ طريقة الحلب الطوعي. وقد تم إجراء الكثير من الأبحاث والتطوير في هولندا . وتقع معظم المزارع التي تستخدم وحدات AMS في هولندا والدنمرك .

يتضمن أحد الاختلافات الجديدة في موضوع الحلب الآلي نظام ذراع آلي مماثل، ولكن مقترنًا بمنصة دوارة، مما يحسن عدد الأبقار التي يمكن التعامل معها لكل ذراع روبوت. ^[6] يتم استخدام نوع متحرك من الحلب الآلي، يتكيف مع تكوين الحظيرة المربوطة (الحظائر الدعامية)، في كندا. في هذا التكوين، يتحرك نظام الحلب الآلي في الجزيرة الوسطى للحظيرة ويقترب من الأبقار من الخلف لحلبها في حظائرها.

آلة الحلب المحمولة هي آلة حلب محمولة على عجلات. اكتسبت آلات الحلب المحمولة شعبية كبيرة بسبب انخفاض تكلفة تركيبها وقدرتها على حملها بالقرب من الحيوانات التي لا يمكن نقلها إلى الحظيرة للحلب. ^[7] ومع ذلك، فهي تعتمد على العمالة اليدوية للقيام بالحلب وقد لا تكون مناسبة كطريقة وحيدة للحلب في المزارع الكبيرة.

• إزالة العمالة - يتحرر المزارع من عملية الحلب والجدول الزمني الصارم المرتبط بها، ويخصص العمال للإشراف على الحيوانات والتغذية وما إلى ذلك.
• اتساق الحلب – تكون عملية الحلب متسقة لكل بقرة وكل زيارة، ولا تتأثر بأشخاص مختلفين يحلبون الأبقار. تتم إزالة أكواب الحلب الأربعة المنفصلة بشكل فردي، مما يعني أن الربع الفارغ لا يبقى متصلاً بينما تنتهي الثلاثة الأخرى، مما يؤدي إلى تقليل خطر الإصابة. يمكن لأحدث طرازات أجهزة الحلب الأوتوماتيكية تغيير معدل النبض ومستوى الفراغ بناءً على تدفق الحليب من كل ربع.
• زيادة وتيرة الحلب - قد يزيد تكرار الحلب إلى ثلاث مرات في اليوم، ومع ذلك يتم تحقيق 2.5 مرة في اليوم عادةً. ^[8] قد يؤدي هذا إلى تقليل الضغط على الضرع وزيادة راحة البقرة، حيث يتم تخزين كمية أقل من الحليب في المتوسط. يؤدي الحلب بمعدل أعلى إلى زيادة إنتاج الحليب لكل بقرة، ومع ذلك فإن الكثير من هذه الزيادة عبارة عن ماء وليس مواد صلبة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}
• بيئة ذات ضغوط أقل - هناك تصور بأن جداول الحلب الاختيارية تقلل من ضغوط الأبقار.
• إدارة القطيع – يتيح استخدام التحكم بالكمبيوتر مجالاً أكبر لجمع البيانات. وتسمح هذه البيانات للمزارع بتحسين الإدارة من خلال تحليل الاتجاهات في القطيع، على سبيل المثال استجابة إنتاج الحليب للتغيرات في الأعلاف. كما يمكن فحص تاريخ الأبقار الفردية، وتعيين تنبيهات لتحذير المزارع من التغييرات غير العادية التي تشير إلى المرض أو الإصابة. يوفر جمع المعلومات قيمة مضافة لنظام إدارة القطيع، ومع ذلك فإن التفسير الصحيح واستخدام هذه المعلومات يعتمدان بشكل كبير على مهارات المستخدم أو دقة خوارزميات الكمبيوتر لإنشاء تقارير الانتباه.

• تكلفة أولية أعلى - تكلف أنظمة AMS حوالي 120.000 يورو (190.524 دولارًا) لكل وحدة حلب اعتبارًا من عام 2003 (على افتراض أن مساحة الحظيرة متاحة بالفعل لإيواء الحظائر السائبة). انخفضت تكاليف المعدات من 175.000 دولار للحظيرة الأولى إلى 158.000 دولار. انخفضت تكاليف المعدات من 10.000 دولار / حظيرة لعميل مزدوج من ستة إلى 9000 دولار / حظيرة لعميل مزدوج من عشرة بتكلفة 1200 دولار / حظيرة للحلب عبر الأنابيب. تمت زيادة تكلفة الحظيرة الأولية بمقدار 5000 دولار / حظيرة لتمثل حظيرة عالية التكلفة. ^[9] يعتمد ما إذا كان من المفيد اقتصاديًا الاستثمار في نظام AMS بدلاً من حظيرة الحلب التقليدية على تكاليف البناء والاستثمارات في نظام الحلب وتكاليف العمالة. بالإضافة إلى تكاليف العمالة، يجب أيضًا مراعاة توفر العمالة. بشكل عام، يعد نظام إدارة الحلب مفيدًا اقتصاديًا للمزارع ذات النطاق الأصغر، ويمكن لمزارع الألبان الكبيرة عادةً العمل بتكلفة أقل مع صالة الحلب.
• زيادة تكاليف الكهرباء - لتشغيل الروبوتات، ولكن هذا يمكن تعويضه عن طريق تقليل مدخلات العمالة.

• زيادة التعقيد – في حين أن تعقيد المعدات يشكل جزءًا ضروريًا من التقدم التكنولوجي، فإن التعقيد المتزايد لوحدة الحلب AMS مقارنة بالأنظمة التقليدية يزيد من الاعتماد على خدمات الصيانة من الشركة المصنعة وربما يزيد من تكاليف التشغيل. ويتعرض المزارع للخطر في حالة فشل النظام بالكامل، ويعتمد على الاستجابة السريعة من مقدم الخدمة. وفي الممارسة العملية، أثبتت أنظمة AMS قوتها وتوفر الشركات المصنعة شبكات خدمة جيدة. ولأن جميع الأبقار الحلوب يجب أن تزور AMS طواعية، فإن النظام يتطلب جودة عالية من الإدارة. ويتضمن النظام أيضًا مكانًا مركزيًا للكمبيوتر في روتين العمل اليومي.
• من الصعب تطبيقه في أنظمة المراعي - نظرًا لأن وجود الحيوانات المستمر مطلوب للاستفادة المثلى من وحدة AMS، فإن AMS يعمل بأفضل حالاته في أنظمة الرعي الصفري، حيث يتم إيواء البقرة في الداخل لمعظم فترة الرضاعة. يناسب الرعي الصفري المناطق (مثل هولندا) حيث تكون الأرض ذات قيمة عالية، حيث يمكن تخصيص أقصى قدر من الأرض لإنتاج الأعلاف التي يجمعها المزارع بعد ذلك ويحضرها للحيوانات في الحظيرة. في أنظمة المراعي، ترعى الأبقار في الحقول ويُطلب منها المشي إلى صالة الحلب. وقد وجد أنه قد يكون من الصعب جعل الأبقار تحافظ على وتيرة حلب عالية إذا كانت المسافة التي يجب قطعها سيرًا بين المراعي ووحدة الحلب كبيرة جدًا. ومع ذلك، فقد ثبت أن الحفاظ على الإنتاج في المراعي ممكن من بين أمور أخرى في مشروع AUTOGRASSMILK. ^[10] توجد حاليًا مشاريع بحثية في منشأة Dexcel في نيوزيلندا ، وموقع FutureDairy بجامعة سيدني ، ومحطة كيلوج البيولوجية بجامعة ولاية ميشيغان ، ومركز أبحاث الثروة الحيوانية Lövsta التابع للجامعة السويدية للعلوم الزراعية ، حيث ترعى الماشية ويتم حلبها بواسطة AMS.
• جودة الحليب المنخفضة - مع الحلب الآلي، يزداد عدد الجراثيم اللاهوائية ونقطة التجمد، ويتضاعف تكرار فشل جودة الحليب تقريبًا، مما يعكس تمامًا جودة الحليب الناتج عن الحلب الآلي. على الرغم من أن آلة الحلب الأوتوماتيكية تنظف حلمة البقرة وتختبر الحليب المعصور مسبقًا، إلا أنه لا تزال هناك ظاهرة تتمثل في عدم نقل الحليب المصاب، كما يفتقر الجهاز نفسه إلى التنظيف، ولا يتم التعامل مع الحليب بشكل صحيح. تم تأكيد هذا الوضع أيضًا في عام 2002 عند التحقيق في ما يقرب من 98 مزرعة في الدنمارك بأنظمة حلب آلية. ^[11] يتأثر أيضًا عدد البكتيريا الكلية في الحليب السائب (BMTBC) وعدد الخلايا الجسدية (BMSCC) بالحلب الآلي. تمت دراسة هذين العددين عند إدخال نظام حلب آلي للأبقار التي تم حلبها تقليديًا سابقًا. وجد أن BMSCC لم يزداد بشكل كبير بين ما قبل وبعد تركيب AMS ولكن وجد أن BMTBC زاد بشكل كبير في الأشهر الثلاثة الأولى ولكنه عاد بعد ذلك إلى المستويات الطبيعية. وُجِد أن BMSCC يتحسن بشكل ملحوظ في السنة الثالثة مقارنة بمستوى ما قبل التقديم. ^[12]
• زيادة محتملة في التوتر لدى بعض الأبقار - الأبقار حيوانات اجتماعية، وقد وجد أنه بسبب هيمنة بعض الأبقار، فإن البعض الآخر سيضطر إلى الحلب ليلاً فقط. ^{[ بحاجة لمصدر ]} مثل هذا السلوك يتعارض مع التصور القائل بأن AMS يقلل من التوتر من خلال السماح "بالاختيار الحر" لوقت الحلب.
• تقليص الاتصال بين المزارع والقطيع – تتطلب تربية الحيوانات الفعّالة أن يكون المزارع على دراية كاملة بحالة القطيع. في الحلب التقليدي، تتم مراقبة الأبقار قبل تركيب معدات الحلب، ويمكن تحديد الأبقار المريضة أو المصابة للاهتمام بها. يقلل الحلب الآلي من الوقت الذي يكون فيه المزارع على اتصال وثيق بالحيوان، مع احتمالية عدم ملاحظة المرض لفترات أطول، مما يؤثر على جودة الحليب ورفاهية الأبقار. في الممارسة العملية، تحاول أجهزة استشعار جودة الحليب في وحدة الحلب اكتشاف التغيرات في الحليب بسبب العدوى، ويقوم المزارعون بفحص القطيع بشكل متكرر. (لا يزال المزارعون بحاجة إلى توفير الفراش للأبقار، وتقديم خدمات الصحة الإنجابية، وتوفير رعاية الحوافر ، وإطعامها، وإصلاح أجزاء من الحظيرة في بعض الأحيان). ومع ذلك، فإن هذا القلق يعني أن المزارعين لا يزالون مقيدين بجدول زمني مدته سبعة أيام. تحاول أنظمة الحلب الأوتوماتيكية الحديثة تصحيح هذه المشكلة من خلال جمع البيانات التي لن تكون متاحة في العديد من الأنظمة التقليدية بما في ذلك درجة حرارة الحليب، وموصلية الحليب، ولون الحليب بما في ذلك المسح بالأشعة تحت الحمراء، والتغير في سرعة الحلب، والتغير في وقت الحلب أو نزول الحليب بمقدار الربع، ووزن البقرة، ونشاط البقرة (الحركات)، والوقت الذي تقضيه في التجشؤ، وما إلى ذلك.
• الاعتماد على شركة الروبوتات - أصبحت الصيانة أكثر أهمية من حيث الوقت وقد تعرض المزارع لمخاطر أكبر. على سبيل المثال، أبلغت إحدى المزارع في إستونيا عن خسائر تزيد عن مليون يورو، عندما كان أداء الروبوتات من BouMatic Robotics أقل من المعايير الموعودة وفشلت الشركة في توفير الصيانة. ^[13]

• GEA Farm Technologies (ألمانيا، كانت تُعرف سابقًا باسم WestfaliaSurge)، وMIone AMS
• ليلي (هولندا)، رائدة فضاء ليلي AMS
• دي لافال (السويد)، دي لافال VMS
• فولوود (المملكة المتحدة)، ميرلين AMS
• ميلكوماكس (كندا)، Tie-Stall AMS
• اشترت شركة SAC (الدنمارك) الشركة المصنعة الهولندية لـ Galaxy Robot AMS في عام 2005، وتبيع تحت العلامات التجارية SAC RDS Futureline MARK II و Insentec Galaxy Starline و BouMatic's ProFlex
• BoumaticRobotics (هولندا)، MR-S1 ، MR-D1
• شركة برومبت سوفتك (أحمد آباد، الهند) الشركة المصنعة لنظام جمع الحليب الأوتوماتيكي.
• ADF Milking (المملكة المتحدة)، الشركة المصنعة لنظام الغمس والتنظيف التلقائي.
• شركة JSC Mototecha Lithuania، الشركة المصنعة لأنظمة صالات الحلب المتنقلة.

• الأصول العالقة
• معدات التخمير
• بديل الحليب

• مشروع الاتحاد الأوروبي؛ الحلب الآلي
• هوجيفين، هـ، و، وآخرون، (2001)، "فترة الحلب وإنتاج الحليب ومعدل تدفق الحليب في نظام الحلب الآلي"، علوم إنتاج الثروة الحيوانية، المجلد 72، ص 157-167.
• هوبستر، هـ، وآخرون، (2002)، "استجابات الإجهاد أثناء الحلب؛ مقارنة الحلب التقليدي والآلي في الأبقار الحلوب البكر"، مجلة علوم الألبان المجلد 85، ص 3206-3216
• ميلر، ك.م. (2000)، "احترام استقلالية الحيوان في التحليل الأخلاقي الحيوي: حالة أنظمة الحلب الآلية (AMS)"، مجلة الأخلاق الزراعية والبيئية ، سبرينغر، هولندا، المجلد 12، العدد 1، ص 41-50
• روسينج، دبليو. وهوجويرف، بي إتش، (1997)، "أحدث أنظمة الحلب الآلية"، الحاسبات والإلكترونيات في الزراعة ، المجلد 17، ص 1-17
• شوكين، واي اتش، وهوجيفين اتش، وسمينك، بي جيه، (1999)، "الحلب الآلي وجودة الحليب، تجارب من هولندا"، وقائع الاجتماع الإقليمي للمجلس الوطني لالتهاب الضرع 1999 ، ص 64-69 [1]

• أول نموذج أولي لروبوت الحلب، ووحدة AMS حديثة تعمل على YouTube (تعليق باللغة الفريزية )
• مصنعي آلات الحلب
• دوغ راينمان (18 يوليو 2018). "آلات الحلب: أول 100 عام". pbswisconsin.org . تم الاسترجاع في 10 يونيو 2021 .