DE112004000810T5

DE112004000810T5 - Verfahren, Computerprogrammprodukt und Melkstation zum Initiieren eines bezüglich eines Milchtieres auszuführenden Vorgangs

Info

Publication number: DE112004000810T5
Application number: DE112004000810T
Authority: DE
Inventors: Anders Björk; Susanne Granz
Original assignee: DeLaval Holding AB
Current assignee: DeLaval Holding AB
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2006-03-23
Also published as: SE525522C2; SE0301393L; WO2004100650A1; SE0301393D0; US20080109266A1

Abstract

Verfahren zum Initiieren eines bezüglich eines Milchtieres auszuführenden Vorgangs, gekennzeichnet durch die Schritte:
– Registrieren einer Vielzahl von Milchausbeuten (MY₁, MY₂,..., MY_N), die während einer Vielzahl von Melkvorgängen eines Euterviertels oder eines Euters eines Milchtieres erhalten werden;
– Registrieren der Zeit (t₁, t₂,..., t_N) von jedem der Vielzahl der Melkvorgänge;
– Berechnen von Milchsekretionsraten (MSR₁, MSR₂,..., MSR_N) für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres gestützt auf die registrierte Vielzahl der Milchausbeuten und Zeiten;
– Anpassen einer zeitabhängigen Funktion (F(t)) an die berechneten Milchsekretionsraten, wobei die zeitabhängig Funktion einen Bereich, der mit der Zeit ansteigt, und einen Bereich aufweist, der mit der Zeit abfällt;
– Schätzen einer erwarteten Milchsekretionsrate

für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres zu einem Zeitpunkt (t_N+1), der dem letzten der registrierten Vielzahl der Melkvorgänge folgt, gestützt auf die zeitabhängige Funktion (F(t));
– Bestimmen einer erwarteten Milchausbeute

...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Milchwirtschaft und eine Überwachung und Steuerung einer Milchtierherde und deren Milchproduktion.
In einem automatisierten und hochkomplexen System, wie einem automatisierten Melksystem, bei dem niemand während des Melkens anwesend ist, ist es wichtig, alternative Einrichtungen zu verwenden, um die Milchtiere zu überwachen. Dies beinhaltet kontinuierliche Überwachung der Melkleistung, des Melkprozesses, des Melkintervalls und der erzielbaren Milchproduktion von jedem individuellen Milchtier.
Die Milchleistungen werden überwacht, um jede Abweichung von früheren Milchleistungen zu erkennen. Eine Produktionsverminderung in einem Maß, das von der normalen Variation des individuellen Tieres abweicht, kann ein Anzeichen sein, dass das Tier krank ist. Die Melkprozesse werden überwacht, um die individuellen Tiere zu identifizieren, bei denen wiederholt Melkvorgänge aufgrund von beispielsweise unvollständigem Melken oder Abstoßen der Zitzenschale fehlschlagen. Tiere, die wiederholt erfolgslose Melkvorgänge durchmachen, geben weniger Milch und sie sind empfänglicher zum Entwickeln von Euterableben (udder deceases).
Die Melkintervalle werden überwacht, um Tiere zu identifizieren, die wiederholt dazu neigen, zu lange Melkintervalle zu haben. Die akkumulierte Ausbeute steigert sich mit häufigerem Melken. Deshalb sollten verlängerte Melkintervalle von viel produzierenden Tieren vermieden werden. Plötzliche verlängerte Melkintervalle eines Tieres, das es gewöhnt ist, die Melkstation regelmäßig zu besuchen, können auch eine Krankheit anzeigen. Die erreichbare Melkproduktion wird überwacht, um die Tiere herauszufinden, die unterhalb ihrer Möglichkeiten produzieren. Solche Tiere stellen einen möglichen Verlust für die Milcheinkünfte dar.
Das Überwachen basiert auf einer Sammlung und einem Vergleich von Daten. Die Daten werden gesammelt, um ein Modell für jedes der Tiere aufzustellen, was in Be zug auf Milchausbeute, Milcheigenschaften, wie beispielsweise Milchleitfähigkeit, und Tierverhalten als normal zu erwarten ist. Die Sammlung der Daten wird kontinuierlich während des Betriebes ausgeführt. Akkumulierte Verlaufsdaten der Milchausbeute werden in einem Computermodell analysiert, um erwartete zukünftige Milchausbeutedaten abzuschätzen. Die erwartete Ausbeute für ein spezifisches Milchtier basiert auf dem normalen Niveau der Milchsekretionsrate (Milchproduktion in g/h) für das Tier und der seit dem letzten Melken des Milchtieres vergangenen Zeit. Die aktuelle Milchausbeute wird in dem Modell mit der erwarteten Milchausbeute verglichen. Wenn Abweichungen herausgefunden werden, die größer als die normale Variation der Ausbeute betrachtet werden, wird dies dem Landwirt angezeigt, beispielsweise durch Hervorheben auf einem Computerbildschirm. Die Genauigkeit hängt von der Menge der gesammelten Daten und dem verwendeten Modell ab.
Üblicherweise wird die erwartete Milchsekretionsrate als ein konstanter Wert, als ein Mittelwert oder als ein fließender Mittelwert aus den Verlaufsdaten der aktuellen Milchsekretionsraten bestimmt, die aus den Milchausbeuten und Melkintervallen bestimmt sind.
Derartige Verfahren zum Abschätzen der erwarteten Milchsekretionsrate sind jedoch eher statisch und berücksichtigen nicht eine gesteigerte oder verminderte Milchsekretionsrate während der Laktationsperiode. Insbesondere versagen die Verfahren, die Abhängigkeit der Milchsekretionsrate von der Anzahl der Tage in der Laktation zu berücksichtigen. Jegliche Anpassung an höhere oder niedrigere Milchsekretionsraten ist sehr langsam.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Initiieren eines bezüglich eines Milchtieres auszuführenden Vorgangs in Abhängigkeit eines neuen Verfahrens zum Bestimmen der erwarteten Milchausbeute bereitzustellen, welches nicht die Nachteile und Einschränkungen aufweist, die mit dem vorstehenden beschriebenen Stand der Technik verbunden sind.
Eine besondere Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren bereitzustellen, welches die aktuelle Laktationskurve des bestimmten Milchtieres berücksichtigt, um sich schnell an eine veränderte Milchsekretionsrate anzupassen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Verfahren anzugeben, welches zum Bestimmen der erwarteten Milchausbeute nicht nur auf der individuellen Basis eines Milchtieres, sondern auch auf der Basis individueller Zitzen in der Lage ist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Verfahren bereitzustellen, welches zuverlässig, flexibel, deutlich preiswert und relativ einfach zu implementieren ist.
Noch weitere Aufgaben der Erfindung sind, ein Computerprogrammprodukt, das das vorstehende Verfahren ausführt, wenn das Produkt auf einem Computer abläuft, und eine Melkstation bereitzustellen, bei der das vorstehende Verfahren implementiert ist.
Diese Aufgaben, unter anderen Aufgaben, werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch Verfahren, Computerprogrammprodukte und Melkstationen erzielt, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen spezifiziert sind.
Weitere Eigenschaften der Erfindung und Vorteile derselben werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die nachfolgend gegeben wird, und aus den beigefügten 1 bis 7 ersichtlich, die lediglich zur Darstellung gegeben werden und deshalb die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
In der folgenden detaillierten Beschreibung sind die Milch produzierenden Tiere Kühe. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Kühe beschränkt, sondern sie ist anwendbar auf jegliche Tiere mit der Fähigkeit, Milch zu produzieren, beispielsweise Schafe, Ziegen, Büffel, Pferde etc. Unter dem Begriff „Euterviertel" wird eine separate Milchproduktionseinheit eines Milchtieres verstanden, wobei die dort produzierte Milch durch eine einzelne Zitze gewonnen wird. Vorausgesetzt, dass das Tier beispielsweise ein Schaf oder ein Pferd ist, sollte der Begriff Euterviertel, wie er in der Beschreibung verwendet wird, durch „Euterhälfte" ausgetauscht werden.
1 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht Komponenten einer Melkstation, die eine Prozess- und Steuervorrichtung zum Ausführen der vorliegenden Erfindung enthält.
2 ist ein schematisches Diagramm von Milchausbeuten, die beim Melken eines Euterviertels einer Kuh erreicht werden, über die Zeit seit dem ersten Melken in einer Laktationsperiode.
3 ist ein schematisches Diagramm der in 1 gezeigten Melkintervalle über die Zeit seit dem ersten Melken in der Laktationsperiode.
4 ist ein schematisches Diagramm der (i) Milchsekretionsrate über die Zeit, die aus den Milchausbeuten und den Melkintervallen berechnet wird, und der (ii) zeitabhängigen Funktion F(t), die der berechneten Milchsekretionsrate angepasst ist.
5 ist eine schematische Laktationskurve, die die Milchsekretionsrate für ein einzelnes Euterviertel einer Kuh als eine Funktion der Zeit während einer vollständigen Laktationsperiode darstellt.
6 ist ein schematisches Diagramm der Milchproduktion als eine Funktion der Zeit zwischen zwei nachfolgenden Melkvorgängen eines einzelnen Euterviertels einer Kuh.
7 ist ein schematisches Diagramm der Milchsekretionsrate als eine Funktion der Zeit zwischen zwei nachfolgenden Melkvorgängen eines einzelnen Euterviertels einer Kuh.
1 zeigt einige der Hauptkomponenten einer automatisierten Melkstation für Kühe, bei der die vorliegende Erfindung implementiert ist. Die automatisierte Melkstation weist vier Zitzenschalen 11 auf, von denen lediglich eine aus Gründen der Übersichtlichkeit dargestellt ist. Jede Zitzenschale 11 ist mit einem entsprechenden Milchschlauch 13 verbunden, der anschließend mit einer Endeinheit 15 über ein entsprechendes Ventil oder einen Regler 17, eine entsprechende Milchleitung 18, einen entsprechenden Flussmesser 19 und einen gemeinsamen Milchmesser 21 verbunden ist. Die Endeinheit ist mit einer Unterdruckquelle (nicht dargestellt) über einen Milch/Luft-Separator und eine Unterdruckversorgungsleitung 23 verbunden.
Während des Melkens der Zitzen einer Kuh sind die Zitzenschalen üblicherweise an den Zitzen einer Kuh durch einen Roboterarm (nicht dargestellt) befestigt und ein Unterdruck wird an die Endeinheit 15 über die Unterdruckversorgungsleitung 23 geliefert, um Milch aus den Zitzen der Kuh, durch die Milchleitungen 13 und in die Endeinheit 15 zu ziehen. Die Ventile oder Regler 17 können verwendet werden, um die individuellen Unterdruckniveaus in den Zitzenschalen 11 zu steuern. Die Milchausbeute von jedem Euterviertel der Kuh wird individuell durch die Flussmesser 19 gemessen, wobei im Anschluss das Gewicht der Milch von der Kuh durch den gemeinsamen Milchmesser 21 gemessen wird. Schließlich wird die Milch in der Endeinheit 15 gesammelt und die Luft wird durch die Leitung 23 abgesaugt.
Weiterhin weist die Melkstation eine Pumpe und ein Reglersystem 27 zum Pumpen der Milch auf, beispielsweise zu einem größeren Milchlagertank (nicht dargestellt) über eine 29 einer Vielzahl von Milchabgabeleitungen 29, 31, die mit der Endeinheit verbunden sind. Eine andere Milchabgabeleitung 31 kann zum Ausscheiden der Milch von dem Melken einer Kuh, zum Pumpen der Milch zu einem anderen Tank (nicht dargestellt) oder zum Pumpen der Milch zu einer Füttervorrichtung zum Füttern von Kälbern verwendet werden.
Die Melkstation ist vorteilhafterweise mit einer computergestützen Prozess- und Steuervorrichtung 35 verbunden, die für das Ausführen und Steuern der automatisierten Melkstation verantwortlich ist, und die üblicherweise einen Mikrocomputer, geeignete Software und eine Datenbank aufweist, die Informationen von jeder der Kühe enthält, die an der Melkstation gemolken wird, wie zum Beispiel, wann die entsprechende Kuh das letzte Mal gemolken wurde, wann sie das letzte Mal gefüttert wurde, ihre Milchproduktion, ihre Gesundheit etc.
Ein Überwachungs- und Managementsystem der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt als ein Computerprogrammprodukt implementiert, das auf einem geeigneten Speichermedium, beispielsweise einer CD 36, gespeichert ist. Das Computerprogrammprodukt ist in den Speicher der Prozess- und Steuervorrichtung 35 ladbar und weist Softwarecodeteile zum Ausführen der verschiedenen, nachfolgend beschriebenen Vorgänge auf, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Prozess- und Steuervorrichtung 35 abläuft.
Das erfindungsgemäße Überwachungs- und Managementsystem weist sechs Hauptmodule auf:

– Modul zum Registrieren der Milchausbeute und Melkzeit
– Modul zum Berechnen der Milchsekretionsrate
– Modul zum Anpassen einer zeitabhängigen Funktion
– Modul zum Schätzen der erwarteten Milchsekretionsrate
– Modul zum Bestimmen der erwarteten Milchausbeute
– Modul zum Initiieren eines Vorgangs

Das Modul zum Registrieren der Milchausbeute und Melkzeit registriert die Milchausbeuten MY1, MY2,.... MYN,die während einer Vielzahl von Melkvorgängen eines spezifischen Euterviertels einer bestimmten Kuh erhalten werden. Es registriert ferner den Zeitpunkt t1, t2,... tN von jedem der Vielzahl der Melkvorgänge. Bevorzugt werden die Zeitpunkte als Zeiten seit dem Beginn einer Laktationsperiode für die Kuh oder als Zeiten seit dem ersten Melken einer Kuh in einer Laktationsperiode gegeben. Bevorzugt sind die Zeiten alle innerhalb der gleichen Laktationsperiode.
2 ist ein schematisches Beispieldiagramm der Milchausbeuten MY, die während 18 nachfolgenden Melkvorgängen eines Euterviertels einer Kuh über die Zeit t des Melkens erhalten wurden, und 3 stellt die 18 Melkintervallwerte MI über die Zeit t des Melkens dar. Natürlich existiert ein enger Zusammenhang zwischen diesen beiden Graphen, da ein großes Melkintervall ein Anwachsen zu einer größeren Milchausbeute während des nachfolgenden Melkens ergibt (eine stabile Milchsekretionsrate vorausgesetzt), als ein kürzeres Melkintervall es macht. Das gilt, wenn das Melkintervall nicht zu lang ist, beispielsweise unterhalb von 12 Stunden. Dies sollte nicht mit der akkumulierten Milchausbeute vermischt werden, die bekannterweise mit kürzeren Melkintervallen ansteigt, da die Euterviertel stimuliert werden, mehr Milch produzierende Zellen und mehr Milch zu produzieren, wenn die Kuh häufiger gemolken wird.
Das Modul zum Berechnen berechnet Milchsekretionsraten MSR1, MSR2,... MSRN für das spezifische Euterviertel der spezifischen Kuh basierend auf den registrierten Milchausbeuten und Zeiten: MSRi = MYi/MIi = MYi/(ti – ti–1), i = 1,..., N.
In 4 wird die Milchsekretionsrate (durchgezogene Linie mit Punkten) als eine Funktion der Zeit gezeigt, die aus den Milchausbeuten und Melkintervallen der 2 bis 3 berechnet wurde.
Das Modul zum Anpassen einer zeitabhängigen Funktion passt eine Funktion F(t), die einen Bereich, der mit der Zeit seit Beginn der Laktation ansteigt, und einen Bereich aufweist, der mit der Zeit seit Beginn der Laktation abfällt, an die berechnete Milchsekretionsrate an, die in 4 gezeigt ist. Deshalb wird eine Laktationskurve an die existierenden Daten angepasst.
Die zeitabhängige Funktion von F(t) ist an die berechnete Milchsekretionsrate durch irgendeine bekannte Technik angepasst, beispielsweise ein nicht-lineares Minimalverfahren zweiter Ordnung.
In 4 ist die zeitabhängige Funktion F(t) (Strichlinie) an die berechneten Milchsekretionsraten (durchgezogene Linie mit Punkten) angepasst.
Die Funktion ist geformt, mit der Zeit für niedrige Zeitwerte (entsprechend einer früheren Phase einer Laktationsperiode) anzuwachsen, einen Maximalwert zu erreichen und anschließend mit der Zeit (entsprechend einer späten Phase der Laktationsperiode) abzufallen, um in der Lage zu sein, einer typischen Laktationskurve zu folgen, wie beispielsweise der in 5 gezeigten Kurve. Die Milchsekretionsrate für ein einzelnes Euterviertel einer Kuh steigt stetig zu Beginn jeder Laktationsperiode an und erreicht nach einer bestimmten Anzahl von Wochen einen maximalen Sekretionsratenwert. Danach fällt die Rate langsam, bis die Kuh schließlich trocken wird oder am Melken gehindert wird, um trocken zu werden.
Die zeitabhängige Funktion F(t) ist bevorzugt durch ein Polynom F(t) = A + Bt + Ct2 + ... von zumindest zweiter Ordnung gegeben, sie kann jedoch in alternativen Weisen, beispielsweise durch ein Taylor Polynom oder durch F (t) ≈ A·tB·exp (Ct)gegeben sein. Die gleiche allgemeine Form einer Formel sollte für alle Euterviertel aller Kühe in der Herde verwendet werden, die Konstanten A, B und C jedoch sind für jede Kuh und auch für jedes Euterviertel unterschiedlich.
Wenn ein Wert der berechneten Milchsekretionsrate von der zeitabhängigen Funktion F(t) um mehr als eine vorbestimmte Betrag abweicht, kann der Wert aufgrund einer fehlerhaften Melkausrüstung, unterbrochenem Melken, plötzlicher Krankheit als zweifelhaft betrachtet werden oder er kann fehlerhaft aufgrund anderer Gründe sein.
Ein solcher Wert kann dann aus der berechneten Milchsekretionsrate gelöscht werden, wonach das Anpassen der zeitabhängigen Funktion an die berechnete Milchsekretionsrate erneut durchgeführt wird. Durch ein derartiges Vorgehen wird die Funktion F(t) enger an die verbleibenden Milchsekretionsratenwerte angepasst, und es wird deshalb erwartet, dass sie die aktuelle Rate besser wiedergibt. In 4 werden die zwei Milchsekretionsratenwerte, die durch die Pfeile identifiziert sind, als zweifelhaft betrachtet und sie werden deshalb bei dem Anpassungsprozess missachtet.
Das Modul zum Schätzen der erwarteten Milchsekretionsrate schätzt eine erwartete Milchsekretionsrate
für das spezifische Euterviertel der spezifischen Kuh zu einer Zeit t_N+1, die dem letzten der registrierten Melkvorgänge folgt, basierend auf der zeitabhängigen Funktion F(t). Dies wird durchgeführt durch Beziehen auf eine Verweistabelle, möglicherweise gefolgt durch eine Interpolation zwischen zwei Werten oder durch eine Extrapolation von einem Wert oder durch einfaches Berechnen der Funktion F(t) für die Zeit t_N+1. In der 4 werden die Zeit t_N+1 und die geschätzte erwartete Milchsekretionsrate
angezeigt.
Das Modul zum Bestimmen der erwarteten Milchausbeute bestimmt eine erwartete Milchausbeute
für das spezifische Euterviertel der spezifischen Kuh zu der Zeit t_N+1 basierend auf (i) der berechneten erwarteten Milchsekretionsrate und der Zeitdauer t_N+1 – t_N, die seit dem letzten Melken dieses Euterviertels verstrichen ist.
Vorausgesetzt, dass die Zeitdauer t_N+1 – t_N innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, beispielsweise 6 bis 12 Stunden, kann die erwartete Milchausbeute für das Euterviertel berechnet werden aus
d. h. die erwartete Milchsekretionsrate multipliziert mit der Zeitdauer, die seit dem letzten Melken dieses Euterviertels verstrichen ist.
Die aktuelle Milchsekretionsrate des spezifischen Euterviertels der spezifischen Kuh variiert jedoch in der Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Melkvorgängen, wie es schematisch in 6 und 7 gezeigt ist. 6 ist ein schematisches Beispieldiagramm der aktuellen Milchproduktion als eine Funktion der Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Melkvorgängen für ein Euterviertel einer Kuh, und 7 ist ein schematisches Beispieldiagramm der aktuellen Milchsekretionsrate als eine Funktion der Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Melkvorgängen für ein Euterviertel einer Kuh. Für ein gegebenes Euterviertel und einen Zeitbereich ist die zeitabhängige Milchproduktion das zeitliche Integral der Milchsekretionsrate. Es kann erkannt werden, dass die aktuelle Milchsekretionsrate am Anfang der Zeitdauer am höchsten ist, d. h. direkt nachdem gemolken wurde. Die Rate ist dann ziemlich konstant (eventuell leicht abfallend). Wenn das Euterviertel beginnt, sich zu füllen, sinkt die Rate, und wenn das Euterviertel nicht innerhalb einer bestimmten Zeit gemolken wird, wird die Rate negativ, d. h. Milch wird aufgelöst.
Wenn die Milchsekretionsrate zum Melkzeitpunkt (durch Messen der Milchausbeute und der Zeit seit dem letzten Melken) gemessen wird, wird in dem Modell ein einzelner Milchsekretionsratenwert für jeden Melkvorgang erhalten. Nichtsdestoweniger kann durch Kenntnis der seit dem letzten Melkvorgang verstrichenen Zeit und der Information, wie sie in den 6 und 7 dargestellt ist, die erwartete Milchausbeute für das spezifische Euterviertel korrigiert werden. Entweder ist diese Information für das spezifische Euterviertel oder für die spezifische Kuh durch Verlaufsdaten erhältlich oder lediglich auf einem allgemeinen Niveau, beispielsweise aus der Rasse, dem Alter, und/oder der Laktationsanzahl der Kuh.
Ein einfaches Model ist, die aktuelle Milchsekretionsrate aus 7 durch (i) Verwenden eines einzelnen konstanten Wertes bis zu einer bestimmten Zeitdauer (beispielsweise 12 Stunden) zu vereinfachen und (ii) anschließend (oberhalb von 12 Stunden) anzunehmen, dass die Rate Null ist. Andere kompliziertere Modelle können in einfacher Weise durch einen Fachmann in Erwägung gezogen werden. Beispiels weise kann ein Polynom zweiter Ordnung an die aktuelle Milchsekretionsrate angepasst werden.
Allgemein kann die erwartete Milchausbeute für das spezifische Euterviertel niedriger als die erwarte Milchsekretionsrate multipliziert mit der Zeitdauer bestimmt werden, die seit dem letzten Melken des Euterviertels verstrichen ist, vorausgesetzt, dass die Zeitdauer länger als eine bestimmte Zeitdauer ist.
Ferner kann die erwartete Milchausbeute höher als die berechnete erwartete Milchsekretionsrate multipliziert mit der Zeitdauer bestimmt werden, die seit dem letzten Melken verstrichen ist, vorausgesetzt, dass die berechnete Milchsekretionsrate zum Zeitpunkt des letzten Melkens des Euterviertels beträchtlich niedriger als die zeitabhängige Funktion F(t) zu diesem Zeitpunkt war. Dies kann anzeigen, dass das Melken nicht abgeschlossen war und dass die erwartete Milchausbeute entsprechend durch die Differenz F(tn) – MSRn erhöht werden sollte, die der in dem Euterviertel seit dem letzten Melken verbliebenen Milch entspricht.
Eine derartige Bedingung kann auch die vorstehend identifizierte bestimmte Zeitdauer beeinflussen, da das Euterviertel schneller gefüllt wird, wenn Milch zurückbleibt.
Es wird angemerkt, dass aufgrund des kurzfristigen Milchproduktionsverhaltens (wie in 6 dargestellt) eine berechnete Milchsekretionsrate vernachlässigt werden kann, die sich auf einen Melkintervall von mehr als einer vorbestimmten Zeit stützt (wenn die aktuelle Milchsekretionsrate fällt, beispielsweise bei 12 Stunden), wenn die zeitabhängige Funktion an die berechnete Milchsekretionsrate angepasst wird. Der obere Pfeil in 4 und der Pfeil in 3 identifizieren einen derartigen Fall. Das Melkintervall ist größer als 12 Stunden und der berechnete Milchsekretionsratenwert ist viel niedriger als erwartet.
Schließlich initiiert das Modul zum Initiieren einen Vorgang, der in Bezug auf die spezifische Kuh oder das spezifische Euterviertel der spezifischen Kuh in Abhängigkeit der berechneten erwarteten Milchausbeute auszuführen ist. Die erwartete Milchausbeute kann in verschiedenen Umständen verwendet werden, sie kann als sie selber verwendet werden oder sie kann mit anderen Parametern verglichen werden, insbesondere mit der erhaltenen Milch während des Melkens, wenn ein derartiger Vorgang ausgeführt wird. Nachfolgend ist eine nicht erschöpfende Liste verschiedener möglicher Vorgänge zu finden.
Der bezüglich einer Kuh auszuführende Vorgang kann sein, der Kuh zu erlauben, gemolken zu werden. Der Vorgang kann initiiert werden, vorausgesetzt, dass die berechnete erwartete Milchausbeute größer als eine vorbestimmte Milchausbeute ist, optional kombiniert mit anderen Melkzulassungsparametern.
Wenn das Melken eines spezifischen Euterviertels der spezifischen Kuh durchgeführt wird, wird die während des Melkens erhaltene Milchausbeute registriert und der bezüglich der Kuh auszuführende Vorgang kann sein, das Melken dieses Euterviertels zu beenden, möglicherweise nach einem Abstoßen der Zitzenschale. Bevorzugt wird der Vorgang initiiert, wenn die registrierte Milchausbeute mehr als D-mal die berechnete erwartete Milchausbeute ist, wobei D eine positive konstante Zahl kleiner als 1 ist.
Weiterhin kann der bezüglich einer Kuh auszuführende Vorgang sein, einen Abfall der Produktion anzuzeigen. Der Vorgang kann initiiert werden, wenn die registrierte Milchausbeute niedriger als E-mal die berechnete erwartete Milchausbeute ist, wobei E eine positive konstante Zahl kleiner als 1 ist. Der Abfall der Produktion kann beispielsweise anzeigen, dass die Melkausrüstung gestört arbeitet, dass die Kuh schwierig zu melken ist, oder dass die Kuh eine Infektion hat, krank ist, oder nicht frisst und trinkt, wie sie sollte.
Es ist anzumerken, dass die entsprechenden Vorgänge üblicherweise nur initiiert werden sollten, wenn die Abweichungen groß genug sind und nicht als innerhalb normaler Variationen für das spezifische Euterviertel oder Kuh zu betrachten sind.
Deshalb können sich die Konstanten D und E auf die Variation oder Standardabweichungen jüngerer berechneter Milchsekretionsraten beziehen.
Es sollte angemerkt werden, dass, um die Funktion F(t) an die berechnete Milchsekretionsrate mit einer bestimmten Genauigkeit anzupassen, eine bestimmte Anzahl von Milchsekretionsraten registriert worden sein müssen. Deshalb wird die Genauigkeit ganz zu Anfang einer Laktation nicht besonders gut sein, wenn das Melken der Kuh gerade begonnen hat. Eine derartige Einschränkung kann auf die folgenden Weisen behoben werden.
Eine erwartete Milchsekretionsrate für ein spezifisches Euterviertel einer spezifischen Kuh zu einem Zeitpunkt zu Beginn einer Laktationsperiode LN_i+1 kann basierend auf einer zusätzlichen zeitabhängigen Funktion F_i+1(t) geschätzt werden, wobei die zusätzliche zeitabhängige Funktion F_i+1(t) auf eine zeitabhängige Funktion F_i(t) gestützt ist, die an die berechneten Milchsekretionsraten in einer früheren Laktationsperiode angepasst ist, bevorzugt die letzte vollständige Laktationsperiode L_N. Dies nimmt jedoch an, dass die Milchausbeuten und Melkzeiten in einer früheren Laktationsperiode tatsächlich registriert wurden.
Die zeitabhängige Funktion F_i+1(t) kann ferner auf die Laktationsanzahl der Laktationsperiode gestützt sein. Im Allgemeinen haben Kühe jährlich akkumulierte Milchausbeuten (akkumulierte Milchausbeuten während jeder Laktationsperiode), die niedrig für junge Kühe sind, höher für ältere Kühe sind und wieder niedriger für noch ältere Kühe sind. Deshalb kann durch Kenntnis der Laktationsanzahl und optional des Alters der Kuh die erwartete Milchsekretionsrate durch einen Faktor nahe 1 korrigiert werden – etwas geringer oder etwas größer in Abhängigkeit davon, ob die Kuh ihre maximale jährliche Milchausbeute erreicht hat oder nicht. Ein weiterer Korrekturfaktor/-term kann in Abhängigkeit davon eingeführt werden, wann die Kuh in der Laktationsperiode trächtig wird.
Wenn die Kuh jedoch ihre erste Laktationsperiode hat oder wenn keine detaillierte frühere Kenntnis der Milchausbeuten und Melkzeiten von früheren Laktationsperioden bekannt ist, ist es nicht möglich, die vorstehende Näherung anzuwenden.
In diesem Fall kann die erwartete Milchsekretionsrate für ein spezifisches Euterviertel der Kuh zu Beginn einer Laktationsperiode auf eine zeitabhängige Funktion F₃(t) gestützt abgeschätzt werden, wobei diese Funktion F₃(t) auf eine zeitabhängige Funktion F_G(t) gestützt ist, die an berechneten Milchsekretionsraten für ein Euterviertel einer anderen Kuh, für alle Euterviertel einer anderen Kuh, oder für eine Gruppe von Eutervierteln von verschiedenen Kühen angepasst ist. Diese anderen Euterviertel und Kühe können ausgewählt werden, ähnlich dem Euterviertel/der Kuh zu sein, für die die erwartete Milchsekretionsrate bestimmt werden soll, beispielsweise gleiche Rasse und ähnliches Alter.
Die zeitabhängige Funktion F₃(t) kann zusätzlich auf irgendeinen der folgenden Parameter Milchproduktionsverlauf, Rasse, Laktationsanzahl, Produktionsniveau, Gesundheit, physischer Zustand, Futterverbrauch, Anzahl der Milchtage, Anzahl der nichtträchtigen Tage, Laktationspersistenz, Saison des letzten Kalbens, Rang in der Herde, Melkfrequenz oder Auftreten von Melkproblemen der Kuh mit dem Euterviertel gestützt werden, für das die erwartete Milchsekretionsrate bestimmt werden soll. Alternativ oder zusätzlich kann die zeitabhängige Funktion F₃(t) auf irgendeinen der Parameter Milchproduktionsverlauf, Produktionsniveau, Gesundheit, physischer Zustand, Auftreten von Melkproblemen oder Position des Euterviertels gestützt werden, für das die erwartete Milchsekretionsrate bestimmt werden soll.
Das Modell der vorliegenden Erfindung berücksichtigt im Allgemeinen unterschiedliche Informationen, die während des Betriebs erhalten werden, wobei die Information sich auf vorstehend aufgelistete Parameter oder andere bezieht. Wenn beispielsweise eine erweiterte Milchsekretionsrate für ein Euterviertel einer Kuh bestimmt wird, kann jegliche Verletzungen oder Infektionen des Euterviertels der Kuh, die zu einem Zeitpunkt vor- oder nachfolgend des letztmaligen registrierten Melkens auftreten, bei der Anwendung eines Korrekturfaktors oder -terms berücksichtigt werden.
Es sollte von einem Fachmann anerkannt werden, dass die vorliegende Erfindung in scheinbar jeder Art automatisierter oder halbautomatisierter Melksysteme implementiert werden kann, die die Möglichkeit des Messens der Milchausbeuten auf individueller Basis eines Euterviertels oder eines Tieres aufweist.
Zusammenfassung
Ein Verfahren enthält die Schritte des Registrierens von Milchausbeuten (MY₁, MY₂, ..., MY_N) von Melkvorgängen eines Euterviertels oder eines Euters eines Milchtieres, Registrieren der Zeitpunkte (t₁, t₂,..., t_N) der Melkvorgänge; Berechnen von Milchsekretionsraten (MSR₁, MSR₂,..., MSR_N) für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres gestützt auf die Milchausbeuten und Zeiten; Anpassen einer zeitabhängigen Funktion (F(t)) an die berechneten Milchsekretionsraten, wobei die zeitabhängige Funktion einen Bereich, der mit der Zeit ansteigt, und einen Bereich aufweist, der mit der Zeit abfällt; Schätzen einer erwarteten Milchsekretionsrate
für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres zu einem Zeitpunkt (t_N+1), der dem letzten der Melkvorgang folgt, gestützt auf die zeitabhängige Funktion (F(t)); Bestimmen einer erwarteten Milchausbeute
für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres zu dem Zeitpunkt (t_N+1) gestützt auf die geschätzte erwartete Milchsekretionsrate und zu dem Zeitpunkt, an dem die Zeitdauer (t_N+1 – t_N) seit dem letzten Melken des Euterviertels oder Euters des Milchtieres verstrichen ist; und Initiieren eines bezüglich des Milchtiers auszuführenden Vorgangs in Abhängigkeit der erwarteten Milchausbeute.

Claims

Verfahren zum Initiieren eines bezüglich eines Milchtieres auszuführenden Vorgangs, gekennzeichnet durch die Schritte: – Registrieren einer Vielzahl von Milchausbeuten (MY₁, MY₂,..., MY_N), die während einer Vielzahl von Melkvorgängen eines Euterviertels oder eines Euters eines Milchtieres erhalten werden; – Registrieren der Zeit (t₁, t₂,..., t_N) von jedem der Vielzahl der Melkvorgänge; – Berechnen von Milchsekretionsraten (MSR₁, MSR₂,..., MSR_N) für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres gestützt auf die registrierte Vielzahl der Milchausbeuten und Zeiten; – Anpassen einer zeitabhängigen Funktion (F(t)) an die berechneten Milchsekretionsraten, wobei die zeitabhängig Funktion einen Bereich, der mit der Zeit ansteigt, und einen Bereich aufweist, der mit der Zeit abfällt; – Schätzen einer erwarteten Milchsekretionsrate
für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres zu einem Zeitpunkt (t_N+1), der dem letzten der registrierten Vielzahl der Melkvorgänge folgt, gestützt auf die zeitabhängige Funktion (F(t)); – Bestimmen einer erwarteten Milchausbeute
für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres zu dem Zeitpunkt (t_N+1) basierend auf die geschätzte erwartete Milchsekretionsrate und zu dem Zeitpunkt, an dem die Zeitdauer (t_N+1 – t_N) seit dem letzten Melken des Euterviertels oder Euters des Milchtieres verstrichen ist; und – Initiieren eines bezüglich des Milchtieres auszuführenden Vorgangs in Abhängigkeit der bestimmten erwarteten Milchausbeute.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Funktion (F(t)) die berechneten Milchsekretionsraten durch ein nicht-lineares Minimalverfahren zweiter Ordnung angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Wert der berechneten Milchsekretionsraten von der zeitabhängigen Funktion F(t) um mehr als eine vorbestimmte Größenordnung abweicht, der Wert aus den berechneten Milchsekretionsraten gelöscht wird und der Schritt des Anpassens der zeitabhängigen Funktion (F(t)) an die berechneten Milchsekretionsraten wiederholt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der registrierten Zeiten als Zeiten seit Beginn einer Laktationsperiode des Milchtieres gegeben wird, und die Vielzahl der registrierten Zeiten vollständig innerhalb der Laktationsperiode liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Funktion (F(t)) mit der Zeit für niedrige Zeitwerte ansteigt, um einen Maximalwert zu erreichen, und anschließend mit der Zeit abfällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Funktion (F(t)) durch eine Polynom (F(t) = A + Bt + Ct² + ... ) zumindest zweiter Ordnung gegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erwartete Milchausbeute für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres zu dem Zeitpunkt als eine geschätzte erwartete Milchsekretionsrate multipliziert mit der Zeitdauer bestimmt wird, die seit dem letzten Melken des Euterviertels oder des Euters des Milchtieres verstrichen ist, vorausgesetzt, dass die Zeitdauer innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erwartete Milchausbeute für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres zu dem Zeitpunkt niedriger als die geschätzte erwartete Milchsekretionsrate multipliziert mit der Zeitdauer bestimmt wird, die seit dem letzten Melken des Euterviertels oder des Euters des Milchtieres verstrichen ist, vorausgesetzt, dass die Zeitdauer länger als eine vorbestimmte Zeitdauer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erwartete Milchausbeute für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres zu dem Zeitpunkt höher als die geschätzte erwartete Milchsekretionsrate multipliziert mit der Zeitdauer bestimmt wird, die seit dem letzten Melken des Euterviertels oder des Euters des Milchtieres verstrichen ist, vorausgesetzt, dass die berechnete Milchsekretionsrate zu dem Zeitpunkt des letzten Melkens des Euterviertels oder des Euters des Milchtieres beträchtlich niedriger als die zeitabhängige Funktion (F(t)) zu diesem Zeitpunkt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – der bezüglich des Milchtieres auszuführende Vorgang ist, dem Milchtier zu erlauben, gemolken zu werden; und – der Vorgang initiiert wird, vorausgesetzt, dass die bestimmte erwartete Milchausbeute größer als eine vorbestimmte Milchausbeute ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Milchausbeute registriert wird, die während des Melkens des Euterviertels oder des Euters des Milchtieres zu dem Zeitpunkt erhalten wird; und – der bezüglich des Milchtieres auszuführende Vorgang ist, das Melken des Euterviertels oder Euters des Milchtieres zu beenden, optional nach einem Abstoßen einer Zitzenschale; und – der Vorgang initiiert wird, wenn die registrierte Milchausbeute höher als D-mal die vorbestimmte erwartete Milchausbeute ist, wobei D eine positive Konstante nicht größer als 1 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Milchausbeute registriert wird, die während des Melkens des Euterviertels oder Euters des Milchtieres zu dem Zeitpunkt erhalten wird, – der bezüglich des Milchtieres auszuführende Vorgang ist, einen Abfall der Produktion anzuzeigen; und – der Vorgang initiiert wird, wenn die registrierte Milchausbeute niedriger als E-mal die vorbestimmte Milchausbeute ist, wobei E eine positive Konstante kleiner als 1 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zeiten alle innerhalb einer Laktationsperiode (LN_i) liegen; und – eine erwartete Milchsekretionsrate für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres zu einer Zeit zu Beginn einer nachfolgenden Laktationsperiode (LN_i+1) gestützt auf eine zusätzliche zeitabhängige Funktion (F₂(t)) geschätzt wird, wobei die zusätzliche zeitabhängige Funktion (F₂(t)) auf die zeitabhängige Funktion (F(t)) gestützt ist, die an die berechneten Milchsekretionsraten angepasst ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche zeitabhängige Funktion (F₂(t)) auf die Laktationsanzahl der nachfolgenden Laktationsperiode gestützt ist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche zeitabhängige Funktion (F₂(t)) darauf gestützt wird, wann das Milchtier in der nachfolgenden Laktationsperiode trächtig wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Schätzens einer erwarteten Milchsekretionsrate für das Euterviertel oder das Euter des Milchtieres jegliche Verletzungen oder Infektionen des Euterviertels oder des Euters des Milchtieres, die in einer Zeit nach dem letzten der registrierten Vielzahl von Melkvorgängen auftreten, bei der Anwendung eines Korrekturterms oder -faktors berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine erwartete Milchsekretionsrate für ein Euterviertel oder Euter eines anderen Milchtieres zu Beginn einer Laktationsperiode gestützt auf eine noch weitere zeitabhängige Funktion (F₃(t)) geschätzt wird, wobei die noch weitere zeitabhängige Funktion (F₃(t)) auf die zeitabhängige Funktion (F(t)) gestützt wird, die an die berechneten Milchsekretionsraten angepasst ist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die noch weitere zeitabhängige Funktion (F₃(t)) auf irgendeinen der folgenden Parameter gestützt wird: Milchproduktionsverlauf, Rasse, Laktationsanzahl, Produktionsniveau, Gesundheit, physischer Zustand, Futterverbrauch, Anzahl der Milchtage, Anzahl der nichtträchtigen Tage, Laktationspersistenz, Saison des letzten Kalbens, Rang in der Herde, Melkfrequenz oder Auftreten von Melkproblemen des anderen Tieres.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die noch weitere zeitabhängige Funktion (F₃(t)) auf irgendeinen der folgenden Parameter gestützt wird: Milchproduktionsverlauf, Produktionsniveau, Gesund heit, physischen Zustand, Auftretens von Melkproblemen oder Position des Euterviertels oder Euters des anderen Milchtieres.
Computerprogrammprodukt, das in den internen Speicher eines Computers (35) einer Melkstation ladbar ist und Softwarecodeteile zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19 aufweist, wenn das Produkt auf dem Computer abläuft.
Melkstation mit einer Melkmaschine und mit einer Prozess- und Steuervorrichtung (35), die ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 auszuführen, und die ein Modul zum Registrieren der Milchausbeute und Melkzeit, ein Modul zum Berechnen der Milchsekretionsrate, ein Modul zum Anpassen einer zeitabhängigen Funktion, ein Modul zum Schätzen der erwarteten Milchsekretionsrate, ein Modul zum Bestimmen der erwarteten Milchausbeute und ein Modul zum Initiieren eines Vorgangs aufweist.