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Alla scoperta di un’autentica stalla 4.0

La tesi di laurea di un ingegnere racconta come, in un’azienda agricola, sia stato possibile creare un’autentica stalla 4.0

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Nel mese di settembre 2021, presso l’Università di Brescia, corso di Ingegneria Gestionale, ho discusso la mia tesi sugli sviluppi di Industria 4.0 nel settore della zootecnia. La tesi, avente relatore il prof. dott. ing. Lucio Zavanella, riporta lo stato dell’arte dell’innovazione tecnologica applicata ad una “stalla 4.0”, nell’ottica del Paradigma 4.0. L’introduzione generale riassume la storia di Industria 4.0 in Italia, sia dal punto di vista dei piani industriali, che delle leggi di bilancio, che dei benefici fiscali, e considera le necessità tecniche che hanno condotto alla scrittura di Standard tecnici, quali ad esempio UNI/TR 11749:2020 e PdR 91:2020.

La seconda parte illustra un esempio concreto di innovazione tecnologica e digitale nelle società agricole e zootecniche, tutt’ora in fase di completamento, che ho avuto l’occasione di approfondire sul campo sin dalla fase progettuale. In questo progetto, che ho chiamato “Stalla 4.0”, sono stati effettuati numerosi investimenti in chiave 4.0, tra di loro integrati al fine di raccogliere, elaborare, supervisionare ed analizzare, anche storicamente, i dati, così da perseguire gli obiettivi di miglioramento continuo del benessere dell’animale, della qualità del latte prodotto e della sostenibilità ambientale.

Il progetto “stalla 4.0”

Nel progetto “Stalla 4.0” sono stati approfonditi alcuni dei beni che permettono questi obiettivi, quali:

  • i sistemi (anche wearable) per l’identificazione di capi e mandrie, utili sia per il monitoraggio degli stessi animali, sia per il riconoscimento delle bovine, ad esempio durante le fasi di mungitura automatica, di analisi del latte munto, di alimentazione per gruppo omogeneo di animali. Inoltre, questi dispositivi wearable sono in grado di dialogare attraverso sistemi Wireless e, in coordinamento con un software di supervisione, gestione e controllo, i più importanti stati di salute degli animali (calori, asciutte, parti, durata del riposo, ecc.). La tecnologia che ho avuto modo di approfondire è di origine israeliana, ed è considerata lo stato dell’arte attuale per questo tipo di sensoristica, anche in considerazione del considerevole numero di dispositivi che possono essere contemporaneamente gestiti (fino a 10.000). Questi beni sono classificabili, per la legge 232/2016, come gruppo 3 punto 3;
  • gli impianti di controllo del microclima della stalla, collegati ad opportuni sensori ambientali (ad es. indice THI per temperatura e umidità), attraverso appositi sistemi di ventilazione (che variano per numero di pale, dimensione e inclinazione), il raffrescamento ad acqua (di solito a goccia grossa, dove la bagnatura viene poi seguita da una sessione di asciugatura specifica con ventilatori), le tende (che permettono o meno lo scambio termico con l’esterno e contengono l’eccessivo irraggiamento solare) e l’illuminazione di fotoperiodo (dove è addirittura possibile, nelle brevi e uggiose giornate invernali, simulare normali giornate di luce, con alba e tramonto e durata prefissata); agli effetti dell’allegato A, tali beni sono riconducibili al gruppo 2 punto 2;
  • i robot di alimentazione, composti dalle cucine di preparazione di pasti e dai robot di distribuzione. Nelle cucine viene preparato il giusto mix per l’alimentazione in base al gruppo omogeneo, all’età e ai periodi di gestazione delle bovine ed è possibile anche aggiungere ai componenti acqua, integratori, minerali, vitamine e medicinali al bisogno; ad ogni cucina sono collegati uno o più robot di distribuzione dell’alimento, i quali consentono la corretta distribuzione e dosaggio. Questo robot è in grado di distribuire fino a 40 razioni di foraggio al giorno per i vari gruppi, in considerazione del fatto che per le vacche da latte sono consigliati 12 pasti quotidiani, mentre per i bovini da carne sono sufficienti dai 3 ai 5 pasti. La corretta razione ed il giusto mix previene uno dei problemi più comuni nelle stalle, ovvero l’acidosi ruminale. L’inquadramento relativamente all’allegato A, può essere visto sia dal punto di vista dei sistemi robotizzati (gruppo 1 punto 8) che dal “classico” punto 3, così come anche considerato all’interno della PdR 91;
  • i robot di mungitura automatica, dove l’animale entra ed esce in completa autonomia senza la necessità di intervento umano, anche più volte al giorno. Una volta entrata la bovina, questa viene immediatamente riconosciuta tramite i dispositivi di identificazione e le viene fornita una dose di alimento “goloso” ed eventuali ulteriori integratori durante l’intero ciclo di mungitura. Contemporaneamente, un braccio robotizzato pulisce e disinfetta le mammelle e, attraverso un sistema di riconoscimento laser, individua i quattro quarti (i quattro capezzoli), così da iniziare la mungitura vera e propria; una volta concluso il processo, i capezzoli vengono ulteriormente disinfettati ed il cancello si apre, permettendo l’uscita in autonomia dell’animale; il sistema ovviamente rifiuta l’ingresso ripetuto della stessa bovina, permettendo la successiva mungitura solo dopo un tempo minimo prefissato. Il latte, appena munto, viene subito analizzato dal software dedicato così da individuare, sempre in relazione all’animale identificato, qualità, quantità e l’utilizzo, oltre a fornire altri dati importanti sullo stato di salute della vacca. Questa tecnologia è di origine inglese. La classificazione è la medesima del robot di alimentazione, anche se allo stato attuale non è prevista alcun inquadramento all’interno della PdR 91. A titolo informativo, riporto, di seguito, un’immagine dell’impianto e una schermata del software di gestione.

Efficienza e benessere animale

Nel progetto Stalla 4.0 è stato poi condotto un ulteriore passo, dal punto di vista dell’integrazione di tutti i beni acquisiti (non solo quelli qui descritti) con il sistema informativo. Tutti questi beni interconnessi, attraverso il proprio software (da considerarsi embedded, in quanto parte integrante e funzionale dello stesso bene materiale), sono coordinati in un unico cruscotto “di stalla” (anche chiamato sistema operativo di stalla), così da porre in comunicazione bidirezionale tutti gli attori coinvolti nel processo (quali, ad esempio, il veterinario, il manutentore, lo specialista del benessere animale, ecc.), consentendo a tutti di assumere le decisioni più opportune e tempestive, punto fondamentale anche della UNI/TR 11749:2020.

Al di là dei benefici fiscali, in questo progetto “Stalla 4.0” sono ancora più evidenti tutti i vantaggi della trasformazione digitale nella zootecnia in termini di efficienza, sostenibilità, gestione dei costi e, non ultimo, di qualità della vita dell’animale, dalle fasi della nascita, alla crescita, alle gravidanze, fino alla produzione di latte, destinata alle successive attività industriali.

Il merito di tutto ciò è sicuramente quello dell’imprenditore che ha saputo vedere oltre il semplice risparmio economico connesso al credito d’imposta.

Dott. ing. ir Elisa Gecchelin – eg@team40.it

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