養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)數(shù)字化管理與可持續(xù)發(fā)展研究

石芳權(quán)，吳彥雄，盧異軍

（甘肅省西和縣畜牧獸醫(yī)站，甘肅 西和 742100）

養(yǎng)豬業(yè)是我國畜牧業(yè)的一項支柱性產(chǎn)業(yè)，我國生豬飼養(yǎng)量和豬肉消費量位居世界第一。2018年以來，非洲豬瘟疫情全球蔓延，嚴(yán)重影響了我國養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在全面推動生豬產(chǎn)能恢復(fù)的情況下，應(yīng)逐漸推行養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，構(gòu)建健康、穩(wěn)定、可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[1]。

1 我國養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展進(jìn)程

我國養(yǎng)豬業(yè)歷史悠久，與國外發(fā)達(dá)國家相比，養(yǎng)豬業(yè)集約化、自動化及信息化程度總體較低，雖然在自動清糞、精準(zhǔn)飼喂、環(huán)境監(jiān)測、發(fā)情鑒定等方面取得了重大突破，通過機械設(shè)備和動物育種、飼料營養(yǎng)等技術(shù)使養(yǎng)豬生產(chǎn)效率最大化，一步一步走向智能化，但仍然存在諸多重大挑戰(zhàn)，需要向更嚴(yán)格、更精準(zhǔn)、更智能的方向發(fā)展，以滿足現(xiàn)代科技與經(jīng)濟快速發(fā)展的需求。

近年來，設(shè)施農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，物聯(lián)網(wǎng)（IOT）、大數(shù)據(jù)、云計算的發(fā)展賦予了產(chǎn)業(yè)更高的效率，畜牧業(yè)搭乘數(shù)字化快車，體現(xiàn)在數(shù)字化生產(chǎn)、數(shù)字化流通、數(shù)字化營銷、數(shù)字化服務(wù)和數(shù)字化管理等方面，為養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的發(fā)展空間，為豬肉產(chǎn)品提升了市場競爭力[2]。2013年，我國開始先后引進(jìn)法國ISAGRI、美國Herdsman2000、英國Agritec公司的Porcitec等豬場管理軟件平臺，打破了傳統(tǒng)養(yǎng)豬觀念，有效提高了生產(chǎn)管理水平。久翔軟件公司開發(fā)的“豬場管家”、大北農(nóng)集團研發(fā)的“豬聯(lián)網(wǎng)”、唐人神集團推廣的“神農(nóng)寶”等軟件平臺優(yōu)化了資源配置，推動了畜牧業(yè)與大數(shù)據(jù)融合發(fā)展，涉及豬場管理、生產(chǎn)紀(jì)錄、選種與淘汰等項目[3]。阿里云研發(fā)的人工智能“ET大腦”應(yīng)用在智能養(yǎng)豬行業(yè)中，實現(xiàn)對豬場的全方位監(jiān)控，京東農(nóng)牧公司依托數(shù)據(jù)技術(shù)推出“神農(nóng)大腦（AI）”，打造智能化、數(shù)字化養(yǎng)豬全產(chǎn)業(yè)鏈，恒大集團研發(fā)AI技術(shù)推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[4]，加之我國電子飼喂站、樓房養(yǎng)豬等飼養(yǎng)模式以及機器人、無人機的投入使用，徹底改變了養(yǎng)豬“臟而臭”的落后形象，將養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)打造成了一個“體面”行業(yè)。目前，動物健康、應(yīng)激、疾病和福利等問題已經(jīng)引起越來越多的關(guān)注和重視，人們對精準(zhǔn)化生產(chǎn)和精細(xì)化管理越來越感興趣，這些科技將養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)推向數(shù)字化、平臺化、智能化時代。

2 養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)數(shù)字化管理

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理平臺建設(shè)是建設(shè)現(xiàn)代化生豬產(chǎn)業(yè)、經(jīng)營與溯源體系的重要支撐，推動著5G、窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用水平的提升[3]，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接起來的自動化設(shè)備、傳感器、通信系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)形成一個智慧網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用各種資源優(yōu)勢，幫助人們更有效、更精準(zhǔn)地管理豬群，形成高效的管理體系，最大限度地降低產(chǎn)業(yè)能耗及成本，優(yōu)化養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)方式，從而提高生豬生產(chǎn)效率?；谖锫?lián)網(wǎng)下的云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，數(shù)字化管理平臺的建立主要分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)控制層和管理應(yīng)用層3個層次（如圖1所示）。

圖1 數(shù)字化管理平臺的構(gòu)建與管理流程

數(shù)據(jù)采集層是利用無線射頻識別（RFID）電子耳標(biāo)、智能環(huán)控傳感器、巡檢機器人、智能攝像頭、電子飼喂站、智能飼喂器、智能水電表等設(shè)備采集各類數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)同步的方式把數(shù)據(jù)上傳到體系內(nèi)的數(shù)據(jù)管理平臺（控制端）。

數(shù)據(jù)控制層的主要功能在于通過智能過濾和分析數(shù)據(jù)來尋找其規(guī)律，對采集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、篩選和轉(zhuǎn)換為有用數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計算、分析和處理，為生產(chǎn)管理應(yīng)用提供決策依據(jù)。大數(shù)據(jù)集中反映了使用現(xiàn)有的軟件工具對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲、搜索、分析和處理的能力，隨著計算機、互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，不僅指“數(shù)字”形式信息，也包括文字、視頻、音頻等。使用計算機技術(shù)進(jìn)行分類和篩選有用數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的重要形式。

管理應(yīng)用層包含生產(chǎn)智能化、經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)化、管理高效化、服務(wù)便捷化4個維度，涉及豬群生產(chǎn)管理、遺傳育種、購銷存貨、豬群健康、生物安全、成本核算等方面，并將這些數(shù)據(jù)信息與互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)進(jìn)行有效融合，以顯示屏、小程序、移動手機App等方式同步顯示給管理者[5]。

2.1 生產(chǎn)管理

精準(zhǔn)畜禽養(yǎng)殖（PLF）是利用現(xiàn)代信息技術(shù)對畜禽個體（群體）的健康、福利、生產(chǎn)、繁殖及其環(huán)境變化實時監(jiān)測，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)管理，優(yōu)化畜禽的生產(chǎn)性能，并將獲取的數(shù)據(jù)信息應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)管理的現(xiàn)代畜牧業(yè)理念。PLF利用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代技術(shù)使畜牧業(yè)智能化，可同時監(jiān)控大量動物的健康狀況，包括對豬的行為監(jiān)測和檢測豬的發(fā)聲、咳嗽以識別其健康，甚至可以根據(jù)以前的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，最終改善動物健康狀況，同時解決食品安全問題，成為決策和應(yīng)用的依據(jù)。

數(shù)字化養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)管理的核心在于從智能物聯(lián)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，以及從豬群生產(chǎn)過程中記錄各類數(shù)據(jù)[6]，如搜集豬場溫度、濕度、氨氣含量等信息，記錄每頭豬的采食、體重、健康情況和日常行為，為每頭豬建立一個“檔案”，便于飼養(yǎng)員或機器人進(jìn)行必要的調(diào)控。

2.2 營銷體系

物流聯(lián)結(jié)著生產(chǎn)和營銷兩端，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的中樞，運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)，可打造智慧物流體系，實現(xiàn)人物、物物的高效聯(lián)結(jié)，提升畜產(chǎn)品智能化營銷水平[5]。大數(shù)據(jù)技術(shù)在市場營銷方面的優(yōu)勢不僅表現(xiàn)在銷售渠道方面，更重要的是對生豬及其產(chǎn)品期貨的價格走勢分析和對未來產(chǎn)業(yè)恢復(fù)或市場供應(yīng)預(yù)判，豬飼養(yǎng)量的減少引發(fā)產(chǎn)品價格上漲，從而影響群眾生活。對養(yǎng)殖企業(yè)來說其核心就是賺錢，期望低成本、高效率、高收益；對政府部門來說，更需重視合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定的產(chǎn)品市場。從2020年2月—2021年2月全國生豬及其產(chǎn)品價格趨勢來看（見圖2），我國養(yǎng)豬業(yè)已進(jìn)入寬松期，保供穩(wěn)價已成為市場共識，一方面生豬發(fā)展勢頭需要一段時間的鞏固，另一方面養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)經(jīng)營風(fēng)險也會有所加大。我國生豬及其產(chǎn)品價格較長時間處于高位的原因除了主要受疫情影響外，另外一個原因是設(shè)施裝備條件差、規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化程度偏低，當(dāng)然還與政府對供求平衡的宏觀調(diào)控相關(guān)[7]。

圖2 全國仔豬、活豬及其產(chǎn)品價格走勢

生豬的“產(chǎn)、供、銷”是一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈條，目前我國“龍頭企業(yè)+合作社+養(yǎng)豬專業(yè)戶”的多樣化養(yǎng)豬方式有利于產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定，形成一套生豬產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和市場信息平臺，對養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義[8]。

2.3 生物安全

生物安全是防止動物疫病傳入或蔓延的關(guān)鍵，也是生產(chǎn)安全和產(chǎn)品安全的核心，可以優(yōu)化養(yǎng)豬場環(huán)境，采取更嚴(yán)格的消毒、防疫、檢疫及無害化處理等生物安全措施。根據(jù)動物疫病監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)平臺、屠宰行業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)、獸醫(yī)實驗室信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)資源分析平臺等，進(jìn)行定期或不定期的效果評估及監(jiān)管。不斷加強獸藥經(jīng)營和使用環(huán)節(jié)的監(jiān)管，依據(jù)國家違禁獸藥清單及農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布的抽檢不合格獸藥目錄等數(shù)據(jù)庫資源，杜絕使用違禁或不合格藥品，減少抗生素藥物的使用。獸醫(yī)診療方面采用遠(yuǎn)程或診斷成像等現(xiàn)代技術(shù)來監(jiān)測或檢查豬只，努力提高其免疫力。不斷提高生豬無害化處置能力，研發(fā)和推廣達(dá)到生物安全、動物福利及環(huán)保的生豬宰殺、疫情處置方法，并根據(jù)溯源追溯全面切斷疫情傳播鏈條以確保養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)安全。

2.4 產(chǎn)品溯源

基于區(qū)塊鏈去中心化、分布式處理以及數(shù)據(jù)共享不可篡改等特性，將豬的生產(chǎn)、運輸、屠宰以及肉產(chǎn)品加工庫存和銷售等信息進(jìn)行記錄，各種數(shù)據(jù)可在區(qū)塊鏈中被查詢，保證了肉品及來源信息透明化，提高了產(chǎn)品信息和交易的可靠性，同時也為政府部門的監(jiān)管、追責(zé)提供了便利，完善了養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)監(jiān)管和產(chǎn)品追溯體系，形成了養(yǎng)豬生產(chǎn)與銷售數(shù)字化管理，促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量安全。大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈技術(shù)已應(yīng)用到包括物流、金融、保險等領(lǐng)域，方便用戶或協(xié)議方通過二維碼、條形碼查詢和處理。

3 今后攻關(guān)方向

預(yù)計在未來10年中，需要建立健全更為完善的大數(shù)據(jù)分析預(yù)測模型，投入應(yīng)用先進(jìn)的科技設(shè)備，如生物傳感器、機器人等，為豬業(yè)高效發(fā)展提供更好的服務(wù)，以提升養(yǎng)殖效益和生產(chǎn)效率，提高動物福利和健康水平。

3.1 個體信息智能識別

豬只個體信息智能識別正在引起人們的關(guān)注，生物識別傳感器可以監(jiān)測豬只運動量、聲音（如發(fā)聲、咳嗽等）以及特定行為（如豬的攻擊性）、健康狀況等；聲學(xué)檢測技術(shù)可以判斷豬只不同特征的發(fā)聲所對應(yīng)的需求；面部檢測技術(shù)的發(fā)展替代RFID電子標(biāo)簽成為另一個擴展領(lǐng)域，除了檢測動物面部特征以識別個體信息外，還可以研究面部特異性表情數(shù)據(jù)庫，從而確定動物的行為意識。

3.2 構(gòu)建精準(zhǔn)飼喂模塊

依托不斷改進(jìn)的智能飼喂設(shè)備和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，根據(jù)不同類型豬的營養(yǎng)需求數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建更精準(zhǔn)的飼喂模型，來預(yù)判準(zhǔn)確的營養(yǎng)供給和異常數(shù)據(jù)，為管理者提供決策依據(jù)，從而達(dá)到降低成本、提高養(yǎng)豬效益的目的。應(yīng)不斷開展技能培訓(xùn)與機器學(xué)習(xí)（ML），一是設(shè)置合理的管理、獸醫(yī)、檢疫等崗位，實行定崗定責(zé)和崗前培訓(xùn)。二是使用統(tǒng)計學(xué)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、預(yù)測和推斷，達(dá)到自我完善。

3.3 構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺

構(gòu)建跨領(lǐng)域服務(wù)平臺，完善智能設(shè)備軟硬件以及質(zhì)量調(diào)控機制，改進(jìn)和優(yōu)化多維數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法，確定最合適的數(shù)據(jù)分析模型，建立更全面的數(shù)據(jù)庫資源，進(jìn)一步提高養(yǎng)豬生產(chǎn)效率；利用電子商務(wù)與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測平臺，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品流通交易公平化、信息透明化和可預(yù)測，降低養(yǎng)豬風(fēng)險，提高管理服務(wù)水平，更好地實現(xiàn)畜產(chǎn)品溯源追溯，保障質(zhì)量安全[9]。

4 結(jié)束語

當(dāng)前正是國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施階段，畜牧業(yè)數(shù)字化發(fā)展?jié)摿κ志薮?，在傳感器、無人機、巡檢機器人等硬件設(shè)備和5G、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能等前沿技術(shù)的指引下，實現(xiàn)智能化養(yǎng)豬、數(shù)字化管理，對推動養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、有效提高生產(chǎn)效率和市場競爭力、促進(jìn)畜牧業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。