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105年7月(第289期)

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家禽產業智慧化推動策略與目標


文‧圖 / 畜牧處 陳志維

一、前言

  全球農業的發展進程,產業型態從傳統露天栽種,搭配簡易耕作器具,加上人工勞力與經驗密集,隨著資材改良與機械化的導入,演進到設施栽培與機械密集之農業型態,近年更進一步藉助生物技術、資通訊( ICT )及自動化機械等技術,演化成知識與自動化密集的精緻農業型態。

  農業發展演進如以進階版本來劃分時,從講求勞力與經驗密集以確保基本產出的農業 1.0 版,邁入 80 年代之講求技術密集與機械密集以追求產量最大化的農業 2.0 版,於 90 年代再進入講求知識密集與自動化密集以要求精準、提升量質的農業 3.0 版。我國農業產業人均產值也從每人 1.0 版的 28 萬元,上升至 2.0 版的 41 萬元,農業 3.0 版時更躍升為 145 萬元。然而,農業 3.0 中仍仰賴許多人工的投入,對於已高齡化的農業人力,成為未來農業發展急需解決的課題。

  在全球面臨人口老化與缺工之趨勢下,歐美先進國家以工程技術進行跨域整合,讓農業邁向新世代。其關鍵元素與作法包括制定相關農業科技策略,發展農工技術跨域整合之創新農業技術,重視農產品衛生安全與營養需求,並運用物聯網( IoT )、雲端運算( Cloud Computing )、大數據( Big Data )等技術,提升產品附加價值。

二、計畫緣起

  農業為所有產業發展之基礎,在糧食與食品安全之挑戰下,近年來,我政府已著手建構農業新價值鏈,分別就生產面、銷售面和服務面等 3 大面向作為並有進展。惟未來農業將是講求效率和效能、安全與風險控管的時代,也是追求高品質、便捷與人性化的時代,爰推動農業生產力之提昇仍有賴藉由感測技術、智能機器裝置( IR )、物聯網( IoT )、巨量資料( Big Data )分析等技術,將可強化農業生產與產品銷售,進而結合生產面與銷售面、降低產銷落差,因此行政院在 104 年研議推動運用農業生產力 4.0 智慧化科技發展計畫,由智慧農業生產科技、智慧化物聯網感知系統、智慧農業決策體系等 3 大方向,建構智慧農業產銷與數位服務體系,建立安全、安心、永續的智慧農業。

三、計畫重點

  為了推升農業生產力重大發展課題,農業生產力 4.0 全程綱要計畫重點或解決方案定位為「智慧生產」與「數位服務」兩大標的。期透過智能生產與智慧化管理,突破小農單打獨鬥之困境,提升農業整體生產效率與量能;並藉由物聯網與巨資技術,建構主動式全方位農業消費/服務平臺,滿足所有農業利害關係人需求,提高消費者對農產品安全之信賴感。

  「智慧生產」將以導入人機協同機械,提高勞動生產力,建構地理資訊系統( geographic information system, GIS )等空間資訊大數據分析決策模組,推升高質化精準生產,並推動協同合作的智慧化集團契養 / 栽培模式,提升生產效率。「數位服務」方面,產業面臨課題主要在於生產與銷售環節資訊無法即時分析,消費者與生產者間資訊來源不對等,互信不足。推動農業生產力 4.0 計畫,即因應上述課題導入巨量資料分析與物聯網串接技術,及推動安全履歷智動化,以建立全方位人性化數位服務網。

四、農業生產力 4.0 ─家禽(水禽)產業推動之背景

  我國傳統飼養水禽的方式係採開放式型態經營,較難保有完整生產紀錄,近年來種禽、肉禽、蛋禽場管理面臨人力不足及數據的收集不完整,不利於建構生長管理標準模式、產銷鏈追蹤追溯體系工作的推動。

  禽畜產品自動化管理之目的是要利用數位化的控制系統,將環境與動物間之無形的互動與變化的差異使其轉化為數據,再利用智能化的控制系統將數據的變化應用於及時的修正與調整,以達到管理效率準確性及最大化;但與工業自動化的精簡人力不同,畜產自動化可以讓技術及人力因應動物個體生長的不同,藉以發揮適時與最佳的調度與管理。

  另外,臺灣成熟的網路資通訊技術( ICT )與環境,可應用在飼養環境與禽畜生長管理及資訊蒐集分析,以達成生產場管理效率最佳化,提高禽畜飼養環境監控之準確性。例如透過空氣導流、溫溼度與光照等環境控制,來建立一個穩定且安全的飼養空間和環境,以因應環境氣候變化及減少動物疾病傳播。此外透過採食量與飲水量追蹤、記錄以建立禽隻的日增重生長曲線,再藉由網際網路全天候的遠端監控,完整提供即時禽畜生產管理與可追蹤追溯之過程紀錄。

  在動物疾病與衛生工作方面,透過智慧家禽飼養場建立,結合養殖物聯網連結大數據系統分析,連結病原菌檢驗、施打及清除記錄等,為國民飲食健康及禽畜產品出口做最佳經濟利益把關;因此水禽產業鏈的上下游,從種禽育種孵化、養禽場飼養、屠宰分切、加工包裝及銷售販賣等各階段作業需求,均可藉由「自動化智能機器人」之應用,構成完整家禽產品販售鏈,提升整體國產畜禽產業競爭力。

五、計畫目標與方法

  計畫全程目標旨在建構「家禽智能化繁養殖、加工及數位化服務管理系統」,以提升國內家禽繁養殖技術與環境及其肉蛋品智能化加工及包裝之產業升級,並整合資訊化數位服務及物聯網,並進行巨量數據收集及分析之目的,達到加強產品服務層面的價值創造。提升家禽生產與產品安全風險控管之能力,提高消費者對家禽產品安全的信賴感。

  本計畫執行架構為 : 依據水禽產業鏈,以批次管理模式,建立生產追溯平臺,透過 Web 介面方式串聯資訊流,建立雲端資料庫,彙集家禽(水禽)生產追溯資料,以供後續大數據分析應用。除管理系統外,依據育種場、飼養場及加工廠需求,規劃開發自動化監控系統,監控各式環境參數,發展具備智能型的環控策略,提供自動化控管機制;建置智能餵飼管理系統,依據家禽營養狀態即時調整,提高生產管理效能,減少能源消耗。前開各自動化監控系統將與「生產追溯平臺」進行介接,並運用大數據分析,進行家禽特徵影像擷取辨識、疫情監控之影像分析、飼養最佳化效率分析及消費者行為喜好等的資訊回饋分析。主要之平台或系統簡介包括智慧家禽生產追溯平台 , 構想如圖 1 。

  智慧家禽生產追溯平台係整體智慧家禽生產追溯物聯網系統的其中一環,該物聯網系統尚包括禽畜產品管理自動化平行連結智慧家禽養殖大數據分析系統、智慧家禽消費行為分析平台;智慧家禽生產追溯物聯網系統之架構如圖 2 ,而所建立之各項平台或系統,目前已進行產業推廣,可協助家禽業者導入應用,全面提升臺灣家禽產業生產力及競爭力。

  發展家禽智慧物聯契約飼養生產管理系統,建立認證平臺機制,使其為一套符合國際食品安全的生產方式,從養殖源頭到銷售端的管控監測標準,增加外銷效益;未來,輸出家禽智慧物聯養殖管理方式之周邊技術與諮詢顧問服務;經由家禽 ( 水禽 ) 模式之建立,推展到其他畜牧產業,如養豬產業、養牛產業等。

 圖 1  智慧家禽生產追溯平台之關聯構思圖
圖 1  智慧家禽生產追溯平台之關聯構思圖

圖 2  智慧家禽生產追溯物聯網系統架構

圖 2  智慧家禽生產追溯物聯網系統架構

六、工作項目、進度與初步成果

  家禽產業鏈大致可區分為生產、屠宰、加工、行銷 4 大區塊,計畫初期先針對生產端進行開發。本( 105 )年建置源頭連續式孵化系統,並建立物聯網與企業資源規劃( enterprise resource planning, EPR )回饋分析的模式;另本年度主要針對家禽產業鏈中生產端的智能化家禽舍環控系統及家禽智能餵飼管理系統進行開發,連結 ERP 系統,進行巨量資料收集。主要工作項目及初步成果有:

(一)進行智能型禽舍環控系統之規劃設計及建置,並配合大氣即時資料,及氣候變化歷史資訊,彙集禽舍環控追溯資料,以建立智能化監控策略。

(二)進行家禽智能餵飼管理系統,取得每日餵飼量、禽隻日增重數據,計算飼料利用效率,供業者做即時調整,並連結 ERP 系統,修正餵飼成本分析,建立雲端資料庫,彙集飼料與家禽品種、日齡的影響關聯,待智能型禽舍環控系統完成後進行資料介接,可建立更完整且即時的生產管理資料庫。

(三)現階段初步成果已完成建置家禽大數據雲端資料庫之基本架構,持續收集相關家禽養殖資料。又完成智能化連續式孵化系統之控制板試運轉,後續進行實際家禽種蛋孵化測試。另刻正進行鴨蛋加工包裝智能化生產系統之機器手臂設計組裝。

  透過相關工作項目之執行,預期可提高家禽繁養殖及加工關鍵核心技術的本土自主性,讓家禽相關生產業者可得到成本較低且可行性高的技術,促進臺灣產業及其相關產品在國際上的競爭力。

七、總結與展望

  綜合來說,藉由建構農產品產銷智慧化整合平台綜整供需分析、生產支援、人機輔助、消費習性、食品安全等雲端資料,並提供消費者包括實體通路、網路購物與地產地消等農產品消費的數位資訊交換服務,誠如農產品互動資訊服務平台,勢可開創新生產消費信任溝通模式,進而穩固消費者對農產品的食安信心。當人們於電子商務網路購物時,將藉此分析消費大數據,同時帶動虛擬與實體( Online and Offline )農產品消費。當家戶休閒旅遊時,將能即時推播各項農產品相關產銷或體驗資訊,且帶動在地消費時令農產品。另一方面,各項資訊也將回饋到智慧化整合平台,並提供即時生產決策之參考。

  面對全球性的農業升級挑戰,相對於國外標竿國家已積極科技發展提升其競爭力,我國實需藉由農業生產力 4.0 科技發展,帶動農業轉型與升級。展望農業生產力 4.0 的發展趨勢,未來農業將是講求效能、安全與風險控管的時代,也是追求量穩、高質與便捷效率的時代。農業生產力 4.0 推動策略擬藉由感測、 IR 、物聯網、 Big Data 分析等前瞻技術,建構智慧農業產銷體系,建立安全、安心、永續的農業。


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