機器人擠奶系統或將顛覆傳統擠奶方式

在世界各地的牧場(chǎng)里，已經(jīng)有超過(guò)4萬(wàn)個(gè)機器人擠奶系統（簡(jiǎn)稱(chēng)RMS）正在應用。一項關(guān)于明尼蘇達州和威斯康辛州牧場(chǎng)的調查顯示，牧場(chǎng)安裝機器人擠奶系統的前三種理由是：能減少勞動(dòng)力、改善生活方式和人體健康（減少擠奶過(guò)程中由于反復性動(dòng)作對操作人員造成損傷的風(fēng)險）。
但限制機器人擠奶系統廣泛應用的主要原因是投資太大，平均每50-70頭奶牛需要投入15-20萬(wàn)美元的巨額投資。在過(guò)去的研究中，機器人擠奶系統相比傳統的擠奶系統，其利潤率更少。然而，隨著(zhù)機器人技術(shù)的進(jìn)步、機器人擠奶系統管理技術(shù)的改善和勞動(dòng)力成本的增加，這個(gè)結果也在發(fā)生著(zhù)改變，機器人擠奶系統的應用前景仍很可觀(guān)… 牧場(chǎng)勞動(dòng)力和牛奶產(chǎn)量是影響機器人擠奶系統應用的關(guān)鍵因素
依據當前的經(jīng)濟模型，影響機器人擠奶系統應用利潤的主要原因是勞動(dòng)力和產(chǎn)奶量的變化。
有關(guān)機器人擠奶系統節約的勞動(dòng)力成本的研究結果各不相同，從沒(méi)有到高達29%，這可能與牛舍的設計和管理有關(guān)。我們對明尼蘇達州和威斯康辛州的53個(gè)使用機器人擠奶系統的牧場(chǎng)進(jìn)行調查，發(fā)現即使每天的勞動(dòng)總時(shí)間相同，機器人擠奶節約的時(shí)間可被用在更有效的牧場(chǎng)管理操作中，如改善動(dòng)物的健康、分析記錄、改善動(dòng)物的繁殖性能和原料管理。
此外，未來(lái)的勞動(dòng)力可用性也要考慮其中。目前，牧場(chǎng)的擠奶工大部分是移民人員。低失業(yè)率、移民工人的其他工作機會(huì )以及移民法律的逐步健全和嚴格，可能會(huì )導致擠奶工工資的快速增長(cháng)，或減少愿意在牧場(chǎng)工作的移民人員數量。
綜合來(lái)看，牧場(chǎng)勞動(dòng)力的改變會(huì )促進(jìn)機器人擠奶系統的應用。
影響機器人擠奶系統的另一個(gè)因素是牧場(chǎng)牛奶產(chǎn)量。擠奶頻率的變化是促進(jìn)牧場(chǎng)使用機器人擠奶系統的主要驅動(dòng)力。不過(guò)，盡管機器人擠奶的頻率高于每天兩次，但有些奶牛的擠奶時(shí)間間隔會(huì )拉長(cháng)，可能會(huì )降低這些奶牛的產(chǎn)奶量。相關(guān)研究表明，機器人擠奶與每天擠奶2次的奶廳擠奶方式相比，產(chǎn)奶量可以提高5-10%。相反的，與每天擠奶3次的奶廳擠奶方式相比，產(chǎn)奶量可能會(huì )下降5-10%。
機器人與傳統奶廳擠奶方式在牧場(chǎng)利潤上的差異比較
我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)應用程序來(lái)比較機器人擠奶和奶廳擠奶的經(jīng)濟效益。在20年的時(shí)間跨度里，我們比較了泌乳牛頭數在120、240和1500頭牧場(chǎng)使用機器人擠奶系統和新的奶廳擠奶系統的經(jīng)濟效益，并設定每小時(shí)的勞動(dòng)力成本為16美元（約102元），每英擔（約50.8kg）牛奶的價(jià)格為17美元（約108元）。
我們假設使用機器人擠奶與每天擠奶2次的奶廳相比，每頭奶牛每天的產(chǎn)奶量增加5磅（約2.25kg），與每天擠奶3次的奶廳相比，每頭奶牛每天的產(chǎn)奶量降低2磅（約0.9kg）。
對于使用機器人擠奶系統，牛舍的投資更高，這反映在為節約勞動(dòng)力成本的額外成本，比如自動(dòng)刮糞、推料機和更寬的牛舍通道。此外，勞動(dòng)力成本正在以每年1%、2%或3%的速度通脹增長(cháng)。凈年度影響是指擠奶系統的現金流轉換為年金的預期差異的凈現值。
泌乳牛數量在120頭和240頭的牧場(chǎng)使用機器人擠奶系統比8×2奶廳擠奶系統的凈年度影響更高，尤其是泌乳牛數量在120頭，每天擠奶2次的牧場(chǎng)（圖1）。勞動(dòng)力成本的通脹增長(cháng)和奶廳的擠奶頻率對利潤的影響較大。若不同的擠奶系統之間每日的產(chǎn)奶量每變化1磅（約0.45kg），凈年度影響就會(huì )變化931美元（約5940元）。 對于1500頭泌乳牛的牧場(chǎng)來(lái)說(shuō)，在所有的比較中，奶廳擠奶系統要比機器人擠奶系統的利潤更高。我們假設奶廳擠奶3次/天，使用機器人擠奶的產(chǎn)奶量每頭每天下降2磅（約0.9kg），勞動(dòng)力成本年通脹率為1%時(shí)，奶廳擠奶的利潤比機器人高162672美元（約103.46萬(wàn)元）；勞動(dòng)力成本年通脹率為3%時(shí)，奶廳擠奶的利潤比機器人高130570美元（約83.3萬(wàn)元）。兩種擠奶系統按照相同的產(chǎn)奶量和3%的勞動(dòng)力成本年通脹率計算，奶廳擠奶系統的年度影響比機器人高了80672美元（約51.47萬(wàn)元）。
不同牛群規模之間存在的利潤差異主要原因是擠奶系統使用的時(shí)間。若使用機器人擠奶系統，假設每個(gè)機器人負責60頭奶牛，能使該系統充分利用。然而，一個(gè)泌乳牛頭數為120頭的牧場(chǎng)，奶廳每天只使用了4個(gè)小時(shí)，泌乳頭數為240頭的牧場(chǎng)，奶廳擠奶2次/天和3次/天的使用時(shí)間分別為8和12個(gè)小時(shí)。對于泌乳牛頭數達到1500頭的牧場(chǎng)，機器人和奶廳的使用都接近較大限度。
勞動(dòng)力成本按照16美元/小時(shí)（約102元/小時(shí)）計算，對于泌乳牛頭數達到1500頭的牧場(chǎng)使用機器人擠奶的利潤低于奶廳擠奶系統。
因此，我們計算了兩種擠奶系統有相似的利潤時(shí)勞動(dòng)力的盈虧平衡工資，假設工資通脹率1%，奶牛使用機器人擠奶系統比奶廳擠奶系統的產(chǎn)奶量下降2磅（約0.9kg），勞動(dòng)力盈虧平衡工資為32.30美元/小時(shí)（約206元/小時(shí)）。如果牧場(chǎng)使用兩種擠奶系統能達到相似的產(chǎn)奶量，工資的通脹率在20年內能平均達到3%，那么勞動(dòng)力盈虧平衡工資減少至22.91美元/小時(shí)（約146元/小時(shí)）。
我們還研究了應用機器人擠奶系統的產(chǎn)奶量對利潤的影響（圖2）。如果勞動(dòng)力工資年通脹率為3%，應用機器人擠奶的產(chǎn)奶量比奶廳擠奶的產(chǎn)奶量每頭每天增加3磅（約1.35kg），那么奶廳的收入比機器人高3256美元（約20773元），如果機器人擠奶的產(chǎn)奶量每頭每天增加超過(guò)5磅（約2.25kg），在勞動(dòng)力工資年通脹率為1%和3%時(shí)，機器人擠奶系統的利潤都較奶廳擠奶系統高。 目前的研究表明，應用機器人擠奶系統的牧場(chǎng)，產(chǎn)奶量并不能達到奶廳擠奶系統3次/天的產(chǎn)奶量。但隨著(zhù)機器人擠奶系統的管理和設施設計的改進(jìn)，這種情況可能會(huì )發(fā)生改變。而且，應用機器人擠奶系統的一個(gè)較大優(yōu)勢是，牛舍中的奶?？梢缘玫礁€定的管理和擠奶操作，實(shí)現隨時(shí)采食、飲水、躺臥和擠奶。更精準的飼養管理會(huì )助力奶牛的健康及產(chǎn)奶量的提高。
影響機器人擠奶系統利潤的因素
① 機器人的擠奶量
每個(gè)機器人每天的擠奶總量是實(shí)現利潤較大化的一個(gè)重要因素。使用4個(gè)機器人系統，每年2%的工資通脹率和20年的時(shí)間跨度，每個(gè)機器人每天擠奶的總量每增加500磅（約225kg），凈年收入就會(huì )增加4100美元（約26158元）。美國的一些牧場(chǎng)每個(gè)機器人的擠奶總量都能達到6000磅（2700kg）以上。
很多因素會(huì )影響機器人的擠奶量，較重要的因素包括：擠奶的設置和策略，以確保需要進(jìn)行擠奶的奶牛在正確的時(shí)間擠奶；較高的奶牛日產(chǎn)奶量；減少每頭奶牛的擠奶時(shí)間；擠奶系統處于較佳工作狀態(tài)。
大多數先前的模擬和觀(guān)察研究表明，機器人擠奶系統并不像奶廳擠奶系統那樣利潤可觀(guān)。但由于我們對于機器人系統的設計、奶牛飼喂和管理的了解都將持續改善，從而達到減少勞動(dòng)力需求和提高產(chǎn)奶量的目標。
② 管理因素
為了比較機器人和奶廳的相對收益回報，牧場(chǎng)主需要了解他們的管理方式和未來(lái)工資通脹如何影響潛在的凈收入，即勞動(dòng)力成本。
③ 機器人的使用壽命
因此，牧場(chǎng)是否選擇使用機器人擠奶系統，關(guān)鍵還在投資回報比上。