種豬生長性能自動測定設備數(shù)據(jù)的特點及其正確性監(jiān)控內(nèi)容

戴美玲，杜秉華，樓平兒

（浙江天蓬集團有限公司，浙江 衢州 324100）

前言

近年來隨著養(yǎng)豬規(guī)?；?、現(xiàn)代化發(fā)展，種豬生長性能自動測定設備在我國的豬育種中使用越來越多，成為獲取大群體生長性能數(shù)據(jù)的不二選擇。自動測定設備是一種由多項現(xiàn)代科學技術合成的裝備，需要相應現(xiàn)代管理技術支持，才能得到正確性比較理想的測定數(shù)據(jù)?？赡苋藗儧]意識到如何對其設備進行現(xiàn)代化管理，所以很多國內(nèi)豬場在場內(nèi)測定的自動測定設備測定數(shù)據(jù)的正確性方面并不理想。2017年國家進一步推行全基因組選育技術，這個技術對各相應的表型值測定正確性提出了更高的要求。對于豬場來講，生長性能的表型值（如日增重和料比等）是降低豬場單位生產(chǎn)成本的重要途徑，但數(shù)據(jù)的正確性卻是不少人對此技術沒有信心的原因，所以現(xiàn)場表型數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題也越來越廣泛地引起大家的關注。

提高數(shù)據(jù)質(zhì)量是一個系統(tǒng)的管理工作，對測定工作的運行進行監(jiān)測，卻又是系統(tǒng)管理很重要和很基礎的工作之一。隨著社會的發(fā)展，國內(nèi)畜牧業(yè)已經(jīng)把測定工作從集中測定逐步轉移至場內(nèi)測定，由場內(nèi)測定人員直接管理測定數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的監(jiān)測也成為他們管理的基礎工作內(nèi)容。但目前，對該測定數(shù)據(jù)正確與否和對其監(jiān)測方法的標準幾乎沒有，我國大多數(shù)豬場對運行自動測定設備的測定數(shù)據(jù)質(zhì)量認識也不多，對運行監(jiān)測的管理工作也基本沒有實行；國外雖有專著對自動測定設備的數(shù)據(jù)準確性和監(jiān)測方法進行論述，但這些論文中所介紹的方法多以學術為主，對我國豬場場內(nèi)測定的具體操作來講還是有相當大的困難。所以我國豬場的場內(nèi)測定工作者要進行監(jiān)管測定的運行，就需要系統(tǒng)的監(jiān)管方法，而這個方法的要求是有效和易操作的實用方法。

種豬生長性能自動測定設備獲得的測定數(shù)據(jù)受到的影響因素除了測定設備的性能和測定管理之外，它在實際運行過程中還要受到被測定豬群行為的影響，以及這種動物行為與測定行為互動作用等諸多因素的影響。影響測定數(shù)據(jù)正確性的因素不僅復雜，數(shù)據(jù)正確的正確與否又意味著能否準確表述豬的行為，所以測定數(shù)據(jù)的特點和數(shù)據(jù)正確性的表現(xiàn)與其他行業(yè)又有不同之處。造成每個 異常 數(shù)據(jù)的結果并非與每一種影響因素呈必然的因果關系，但在大數(shù)據(jù)的情況下其數(shù)據(jù)的異常狀態(tài)與綜合影響原因會呈現(xiàn)一定的相關性。為此我們對實踐過程發(fā)現(xiàn)的幾種常見的異常測定數(shù)據(jù)的主要發(fā)生原因、原因的影響、以及在正常運行狀況下正常數(shù)據(jù)與異常數(shù)據(jù)的正態(tài)分布狀況進行分析，并以此測定數(shù)據(jù)出現(xiàn)的特點為依據(jù)對測定數(shù)據(jù)正確性問題進行分析和探討。我們認為測定數(shù)據(jù)的特點和其正確性的概念是測定工作監(jiān)管的基礎，這兩點正是文章主要探討的內(nèi)容。

探討自動測定設備的測定數(shù)據(jù)正確性以及監(jiān)測方法涉及到較多的具體內(nèi)容，限于篇幅，后續(xù)的文章再分別對實際的數(shù)據(jù)現(xiàn)象展開討論和分析。

1 測定數(shù)據(jù)的特點

自動測定設備的測定對象是動物的即時行為，因此測定數(shù)據(jù)的特點有：

1）其每個測定數(shù)據(jù)都沒有一個通常數(shù)據(jù)誤差理論定義的 真值來被監(jiān)測和校正。對任何一個具體的測定數(shù)據(jù)來講都不存在一個相應的標準值來核算它的精確性和準確性，即使個別明顯看上去有悖常理的數(shù)據(jù)，也只能認為其是 有問題數(shù)據(jù)而已；

2）數(shù)據(jù)量巨大。由于全天候自動化測定的結果，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是巨大的，一個測定工作站一個測定周期的數(shù)據(jù)量就有10 000個左右；

3）單個數(shù)據(jù)的信息價值低。測定設備的數(shù)據(jù)量是所有場內(nèi)性能測定項目中最大量的，而每個數(shù)據(jù)的信息價值卻又很低，如果 感覺某數(shù)據(jù)有問題的話，就單個數(shù)據(jù)而言既少有實際意義而且又難以分析該數(shù)據(jù)背后的原因；

4）較差的測定環(huán)境和受到干擾較多。由于測定種豬的環(huán)境相比其他行業(yè)來講恐怕是最惡劣的，設備經(jīng)常處于被粗暴干擾其穩(wěn)定運行的測定環(huán)境；

5）動物行為與測定行為介入產(chǎn)生的互動作用會放大數(shù)據(jù)的異常程度。由于測定活體動物行為的特殊性，被測動物不僅有個體之間的行為差異，還會由于動物行為受到外界事件影響后產(chǎn)生的應激反應，放大了故障原因下的數(shù)據(jù)異常程度。

所以豬場內(nèi)的測定設備在運行時受到的影響因素多于其他行業(yè)的影響因素，而這些因素又常常多重和疊加發(fā)生。在這樣的測定背景下，雖然測定數(shù)據(jù)呈大數(shù)據(jù)的低價值狀態(tài)，然而有幸的是這些數(shù)據(jù)性質(zhì)卻應該是符合生物體生長規(guī)律的行為數(shù)據(jù)。所以對自動測定設備的測定數(shù)據(jù)進行合適的統(tǒng)計學方法分析后，或許就是能發(fā)現(xiàn)出錯數(shù)據(jù)和出錯原因的方法。

2 測定數(shù)據(jù)的正確性

現(xiàn)代育種技術對表型值的定義是在生產(chǎn)中被直接觀察到的成績，影響表型值的兩個因素是基因和環(huán)境效應[1]。表型值對豬場的育種和生產(chǎn)管理有重要的意義，它直接影響對育種值的估計（EBV或GEBV）和數(shù)量性狀基因（QTL）等的鑒別及定位，也能提供生產(chǎn)管理中出現(xiàn)問題的重要信息。種豬生長性能自動測定設備就是測定生長性能的表型值，有關表型值中的基因因素不是數(shù)據(jù)質(zhì)量管理關注的問題，這里關心的是環(huán)境因素。但表型值需要在測定條件下獲取，而測定工作本身又會產(chǎn)生一個人為和設備的干預效應，所以在考慮自動測定設備下的數(shù)據(jù)正確性時除了育種學上的環(huán)境因素外還要加上測定豬行為與測定行為的互動效應。

測定環(huán)境就是測定時設備的本身狀況和各種外界因素影響測定運行的情況，飼養(yǎng)環(huán)境中的基本條件如欄舍，飼料和氣候等，但這些目前還不考慮為本文議題中的管理因素，可作為以后評估數(shù)據(jù)質(zhì)量時的加權因素和進一步深化管理的因素。在數(shù)據(jù)質(zhì)量管理中關注的環(huán)境因素在本文中暫指的是設備故障、動力和飼料的中斷，意外突發(fā)事件等，這些因素在實際的測定過程中影響設備的運行甚至破壞設備的功能，對數(shù)據(jù)誤差的影響往往是很大的。

測定豬與測定環(huán)境的互動因素有兩個方面，一個是在測定行為的約束下動物為此產(chǎn)生的反應，如單位測定站的測定頭數(shù)會影響站內(nèi)個體豬和群體豬的平均日采食量和日增重，這是測定豬在這樣的群養(yǎng)條件下被迫適應而產(chǎn)生的平衡狀態(tài)，卻會影響表型結果。另一個是在故障和突發(fā)事件會刺激動物行為，這樣應激行為與測定故障產(chǎn)生互動作用而放大數(shù)據(jù)異?；虺鲥e的程度[2]（戴美玲等，2018）。這是自動測定時常見的情況，但這個結果對測定數(shù)據(jù)的影響往往是不小的。

如果有一個 標準的 正確值（真值），那么對這個真值來講對應的測定數(shù)據(jù)正確性可用數(shù)據(jù)的精確性和準確性的兩個方面來表述（圖1）。

圖1所示的a和b就是表示數(shù)據(jù)精確性和準確性的情況。數(shù)據(jù)精確性是指設備能夠表現(xiàn)這個測定值表現(xiàn)誤差范圍多少之內(nèi)，在圖1中a表示的就是指各個實測數(shù)據(jù)圍繞中心點-真值的離散情況，但不管中心點的真實位置在哪里。數(shù)據(jù)準確性，即在圖1中b就是指各個離散數(shù)據(jù)的中心離開真正中心點-真值的距離，它只關心中心點的真實位置是否變動而不管各個數(shù)據(jù)的離散情況。

圖1 數(shù)據(jù)精確性和準確性圖示

對自動測定生長設備的測定數(shù)據(jù)來說，假設一頭體重為真正50 kg的測定豬，那么在測定正常的情況下，數(shù)據(jù)的精確性是由設備本身的性能而定。數(shù)據(jù)精確度是設備標定的性能指標，如體重稱量精度能保持小于f0.2 kg，則測定結果應該為50f0.2 kg之內(nèi)。這就是以上圖1中a的表示。

在正常測定情況下，數(shù)據(jù)準確性是指這個數(shù)據(jù)中心點在測定過程中受各種原因影響而偏離50 kg的距離。如這次稱體重時后面一頭豬也擠了上來，或者這頭豬把自身的部分抵在體重秤以外的地方，或者體重秤被卡住了等等。即出現(xiàn)了類似圖中b的表示。在這種情況下得到的體重記錄往往是遠大于50f0.2 kg的結果。

當然測定過程是諸多內(nèi)外影響因素和動物行為的互動作用的過程，測定數(shù)據(jù)往往受到多重因素的疊加影響，“問題 數(shù)據(jù)可能難以簡單地歸屬到精確性或準確性的原因，但這不是本文的議題。鑒于本文的監(jiān)測主題，我們從數(shù)據(jù)正確性的精確度和準確度的概念出發(fā)，對實踐結果的數(shù)據(jù)進行分析，探討測定數(shù)據(jù)的表現(xiàn)和測定過程正確的監(jiān)測方法。

參考美國國家豬肉委員會名義進行研究測定數(shù)據(jù)出錯的科研文章[3]（Casey等，2005），實驗在明尼蘇達豬肉協(xié)會測定站進行。他們在研究中提出了監(jiān)測測定工作的方法，我們引用了他們的部分監(jiān)測項目和方法來評估本文使用的材料數(shù)據(jù)。 對比的內(nèi)容和結果如下，由此可以認為用于本文分析的材料數(shù)據(jù)是有一定意義的，我們在這個材料數(shù)據(jù)的基礎上探討在場內(nèi)測定時豬只行為數(shù)據(jù)的正確性和界限。

以上的平均值和變異系數(shù)均是在以測定工作站為單位分別統(tǒng)計分析后再匯總的數(shù)據(jù)，如表1中為1.20%。按全體數(shù)據(jù)平均值與之不同，如上述材料中介紹的無效事件數(shù)平均值為1.03%。

平均值基本反映了整個測定項目數(shù)據(jù)的正確性狀況，變異系數(shù)大致反映了測定過程中對整個測定工作的管理能力。

3 方法

自動測定設備報告中的測定數(shù)據(jù)是描述動物行為的直接數(shù)據(jù)，如一次測定數(shù)據(jù)（以下稱為事件數(shù)據(jù)）包括的具體內(nèi)容是：身份識別號、該次測定過程進入的時間和料槽內(nèi)的開始飼料量、該次過程結束后的飼料量、中途的投料量和對該次測定結算的采食量、該次過程結束時的體重量。一個測定站在一個測定周期內(nèi)發(fā)生的事件數(shù)據(jù)約在10 000個左右。

根據(jù)動物的行為數(shù)據(jù)是符合生物體生長規(guī)律的，以及在正常運行情況下這些行為數(shù)據(jù)的界限是能用統(tǒng)計學的方法來推算和評估的原則，這里先以測定站為單位分別統(tǒng)計各站的數(shù)據(jù)，然后匯總整個測定批次的數(shù)據(jù)情況，最后進行統(tǒng)計分析。我們從幾種常見和主要異常的數(shù)據(jù)類型出發(fā)，分析這些情況下出錯數(shù)據(jù)的概率及影響，從而推導出各種情況下出錯數(shù)據(jù)的定義閾值，出錯數(shù)據(jù)量對飼料報酬的影響閾值。這些常見故障基本覆蓋了飼料稱量的穩(wěn)定性、飼料的缺損、飼料和體重量的粘連故障和數(shù)據(jù)的缺失等，因為它們直接并主要影響了數(shù)據(jù)的誤差（精確性）和數(shù)據(jù)的真實和完整（準確性）。

表2就是我們對場內(nèi)測定提出的監(jiān)控項目及其內(nèi)容，表2中的定義閾值是指具體監(jiān)控內(nèi)容達到出錯的臨界值，用于鑒定數(shù)據(jù)的出錯；正確性閾值是該測定的出錯數(shù)據(jù)累積量影響分析報告所要求正確性的臨界值，該值用于測定過程中的運行監(jiān)測和故障原因的分析，也可用于出錯后的數(shù)據(jù)質(zhì)量評估，以致數(shù)據(jù)維護。

表1 與美國文獻數(shù)據(jù)對比監(jiān)測和評估測定數(shù)據(jù)的結果

表 2 場內(nèi)測定出錯數(shù)據(jù)監(jiān)控項目及內(nèi)容

4 小結

種豬自動測定設備是現(xiàn)場育種工作的精密測定設備，但其工作環(huán)境是相對比較惡劣、相應的管理細致程度需提高，所以現(xiàn)行條件下的測定數(shù)據(jù)，需要在日常的數(shù)據(jù)管理中進行正確性的監(jiān)控和評估，具體包括單次最大采食量、單次最小采食量、相鄰日體重變化量、數(shù)據(jù)鏈中斷、零耳牌事件和飼料稱重穩(wěn)定性。才有得到相對比較可靠數(shù)據(jù)的基本保障。對后續(xù)的日增重、料比等進行分析，或指導生產(chǎn)，才有可靠性保障。