养猪自动化之整体观

一、简介

讨论任何畜牧生产事业时均应考虑该项畜牧生产事业之目标，讨论畜牧产业自动化时亦不例外。今日世界上发展畜牧事业之趋势，迟早会是我们发展的趋势。再加上我们现有之环境来看目前台湾畜牧业发展之目标。

1. 畜牧业应改善效率及增加利润为其目标

目前畜牧业之效率在某些项目下不但效率未有改善而有下跌之情形。

2. 畜牧业应以生产高品质之健康产品为其目标

高品质包含卫生、无药物残留、味美而且有益健康(例如低脂肪和胆固醇之肉)之畜产品。

3. 无污染或极低污染环境下生产之畜产品

很多人都以为畜牧生产一定会造成污染，事实上畜牧生产所造成之污染远小於农作物和园艺作物，更小於家庭及工业废水。农作物和园艺所使用的肥料中之氮，磷所造成之污染，目前在台湾可能远胜於畜牧。如果以目前畜产业致力於废水处理之努力，可以想像未来之畜牧生产之污染势必愈来愈少。

4. 考虑动物福利环境下所生产之畜产品

动物福利并不是高谈阔论，而是事实上畜牧生产者长期以来就考虑到动物福利，如果不考虑动物福利怎可能达到最佳之生产呢？只是我们有些生产方式走的太过头了，可能对我们生产上也并不有利，何不乘此配合消费者之认同来改善一些生产方式呢？

5. 牧场公园化

牧场公园化可使得畜牧生产环境不致破坏了整体环境之美，进一步为社会所共同认同。目前本省就已有美且效率之鸡、猪和牛牧场，这是做得到的而非做不到的。

6. 畜牧场公园化之同时配合周遭环境之生态，畜牧场粪尿管理之同时，达成有机农业之整体性

未来农村农业可能会以畜牧场为主，如果能以我们畜牧农友为骨干，我们能为农村的生态尽一份保育之责任，对我们的乡间是一大福音。

7. 援助需要高品质畜牧生产技术的国家

这是可能做到的，以荷兰为例，他们并不是畜牧研究最发达之国家，但在畜牧发展上确是相当具有名气。

自动化生产当然也不例外，应该在发展过程中考虑上述7项畜牧生产之目标。

至於自动化如果仅在节省劳工该项自动化，在目前情况而言就不值得推动，推动畜产自动化。

1. 最先应问的问题是这项工作对改善自动化後达成畜牧生产目标有什麽好处。

2. 自动化在该项动物整体生产上有何缺点

3. 如何设计自动化

4. 如何使该项自动化达到最佳之效果

5. 该项自动化在该项畜牧学整体化生产上如何配合。

这些项目之思考过程可由图一来解释说明，事实上就发展自动化之过程应有图一之流程。此图之精神在自动化之发展应该是一个完整的生产流程，而非只有机械自动化而已。

"自动化"在畜产上很容易引起误解，以为生产过程完全不需要人之帮助。事实上，是否需要人帮助牵涉到：1. 自动化之经济效益；2. 配合措施是否齐备，例如若要牧草收割自动化，最好是在方整的草地上，唯有如此，无人割草机才能作业，前述方整的土地就是配合措施，这并非自动化本身之问题；3. 自动化技术是否已成熟。提出这三项问题之目的在说明，目前有些半自动化(或称为机械化)设施是未来自动化之基础。

养猪自动化之整体观

二、养猪自动化(AUTOMATION ON SWINE PRODUCTION)

养猪业依经营方式，可分为种猪场及繁殖猪场。前者以生产优良种猪为主，後者以生产肉猪直接供应市场为主。这两种生产方式除了种猪场需要种猪性能(performance)检定设施外，其他作业之自动化部份均大体相同不再分述。图二为猪只生产作业流程。本文将根据图中之分段作业依序分别讨论。就养猪场生产作业之整体规画，其自动化工作项目应包括：

(一)饲料生产自动化以饲料制作自动化为主；

(二)饲喂自动化定时自动同步落料或同步定时缓慢落料系统，电子办识喂饲母猪系统，保育猪、肉猪和泌乳母猪喂饲自动化，湿料自动喂饲系统；

(三)猪只管理自动化包括：专家系统、种猪性能、检定自动化；

(四)环境控制自动化包括地面保温或冷却系统、间歇性淋浴自动控制、畜舍环境、屋顶冲水或设施整体控制；

(五)废水管理自动化，包括地面高压冲洗机械手臂、自动瞬间冲洗系统；

(六)赶猪系统之建立。虽然赶猪系统目前尚未自动化，但也应该纳入经营管理作业，否则前段所省之人工将被赶时所耗之人工和时间抵消掉。

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(一)饲料生产自动化Automation on diet production

将饲料原料予以运输及前处理後，再依饲料配方及电脑指令定量落至混合机，混合後，依据市场需要进一步加工成粒状喂料或维持粉状饲料，并依需要以散装或袋装方式出售，其流程如图三。

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1. 饲料贮存仓(筒)Bin一般为高度超过直径，可贮存原料或饲料之容器。

2. 货车下料口(漏斗形)Truck receiving hopper

为使散装饲料下料方便，地面挖一空间且在表面覆以网孔铁架，当货车所载饲料倾斜倒下时，饲料可由网孔落入下方之漏斗形或双边斜向中间方式，落入下端之输送机。

3. 货车下料处底端输送机Truck receiving conveyor

散装货车下料口下方之输送机。

4. 收料升料机Receiving elevator

将下料处输送机所运饲料送到高处贮存仓之机器。

5. 永久性收料管道磁铁Permanent type hopper magnet

在料料管上设有强力磁铁，吸附进料中所含金属物质，以免混於饲料中伤及机器(如粉碎机)或动物肠胃。

6. 收料分料装置Receiving distributor(含出口outlet和管子spout)

收料後能将饲料分送到各储存仓，依需要利用电脑或电子设施，将欲外送之活门打开，此套设施合称为收料分料装置。

7. 螺旋送料器Auger

可利用管内螺旋装置输送原料或成品。

8. 混合机(Mixer)均匀混合饲料之机器

可分为直立式或卧式混合机。直立式混合机(Vertical mixer)是利用螺旋送料器，将饲料从底部经管道往上运送到混合机顶部再外落，如此可使得饲料均匀混合。目前使用者有A. 双股螺旋垂直立式混合机(Twin screw vertical mixer)，此混合机内具有双股之螺旋送料机B. 单股螺旋直立式混合机(Single screw Vertical mixer)此混合机内具有单股之螺旋送料机，卧式混合机(Horizontal ribbon)与带状卧式混合机(Horizontal ribbon mixer)相同，卧式混合机之搅拌设备在中心，经由马达带动能上下後翻动饲料，以达到混合之目的。C. 双股浆状卧式混合机，混合机内具有双股浆状搅拌铁带者。(Horizontal twin shaft paddle-type mixer)

9. 螺旋输送机Screw conveyor

利用马达带动螺旋式转轴，将饲料由甲位置输送到乙位置。

10. 斗升机Bucket elevator

此设备是利用马达带动厚帆布带，而厚帆布带每等距间隔上有一小斗，当帆布带被动时，此等小斗可将饲料出低处运往高处，到最高处後，小斗翻转180度，饲料便可倒在上方之筒内。

11. 锤碎机Hammer mill

利用马达转动射有锤刀(hammer)之旋转轴，在圆筒内转动，而此圆向之外围有一多孔性钢网，利用锤刀快速转动将饲料原料打碎，并使通过钢网。

12. 研磨式粉碎机Attrition or burrmill

能将饲料研磨成细粉状之机械。

13. 滚筒式压碎机Roller mill

由两个具有浪形之滚筒做不同方向之滚动，将饲料原料(特别是谷物)压碎或切断。当滚筒运转速度相同时有压碎之功能，速度不同时有切断、压扁之功能。

14. 磨碎滤网Grinding screen

装置在粉碎机内之滤网，其网子之大小、机器之转速以及锤刀与滤网之距离决定粉碎粒子之大小，通常可依据粉碎产品之需要，更换不同网乳之滤网。

15. 制粒机Pellet mill

粉状饲料经过调理後，再经由铸模(die)挤，并以刮刀依需要长度切下，制成粒状饲料。

16. 粒状料冷却器Pellet cooler

制粒後之饲料温度仍很高，若立刻储存容易坏，一般利用气冷方式冷却饲料。

17. 碎粒机Crumbler

粒料以浪形滚轴压成碎粒状之机器。

18. 挤压机Extrusion cooker

将蒸热之饲料强力挤压出，使成熟料之机器。

19. 气压式输送机Pneumatic conveyor

利用空气吹送方式运送饲料之机器。

20. 链条输送机Chain conveyor

利用链条输送饲料之机器。

21. 皮带输送机Belt conveyor

利用皮带输送饲料之机器。

(二)喂饲自动化Automatic feeding system(图四)

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1. 乾母猪喂饲自动化Automatic feeding for dry sows

乾母猪喂饲管理作业应具备下列几项条件：

(1)每一头母猪喂饲量应随着猪只生理、生产阶段之不同而改变，但重要的是应避免由於猪的社会位序造成猪只摄食不均，如此将会影响猪只繁殖成绩；

(2)减少猪只因竞争而打斗受伤；

(3)减少人工喂饲时引起全棵母猪吵闹和跳动，可能导致母猪流产、脚损伤，并影响工人的听力；

(4)母猪群养较能促进断乳母猪发情。母猪喂饲自动化，若能落实上述原则，不但可节省劳力，同时也可达到提高生产效率及维护工作人员健康之目的。乾母猪自动化喂饲法，目前有三类较适用，分别说明於下：

(1)定时自动同步落料或同步落料系统Simutaneous feeding system

本系统是将饲料由散装饲料贮料筒，输送到猪栏上方个别饲槽之定量饲料储存容器内，当到了所设定之喂饲时间(用定时器控制)，饲料便由上方容器同时自动落入饲料槽。饲料落下後，散装饲料贮料筒之饲料又会自动补满猪栏上方饲料储存容器，等待下次的落料。

此系统之优点是1. 猪只喂饲过程中无噪音；2. 喂饲次数增加，可以减少猪只打斗次数；3. 使得群养断乳母猪容易发情；4. 使母猪摄食量较均匀。此系统可选择每六小时落一次，每一头母猪每次仅能吃0.5公斤饲料，如此母猪便会专心吃饲料，且在短时间内吃完，猪只之间便不易因争食而打斗，可减少母猪受伤机会。

(2)饲料定时缓慢落料系统或缓慢落料系统Trickle feeding system

此系统乃将饲料由散装饲料贮料筒，输送到猪栏上方个别饲槽的定量饲料储存容器内，到了预定时间，此储存容器下方另一饲料输送管，就以最慢之速度(一般为猪群中吃的最慢母猪之速度落下)将饲料下到饲槽，此系统可使得一些吃料较慢的猪只能从容吃完落下的饲料，而那些吃得快的母猪经过几次到处寻找其他饲槽是否仍有多馀之饲料，但却找不着後，就会於落料时很习惯的固定在同一饲槽吃饲料。其优点与上述方式相同。

(3)电子办识喂饲母猪系统Electronic recognition and feed control system

饲料由散装饲料筒输送到喂饲站之承料漏斗。当带有识别器之母猪将後方门打开并站在接受器前时，接受器将转应器讯号传到後门及电脑，不但能将後门卡榫关上，不允许其他母猪进入(一个饲喂站约饲养40头母猪)，同时到电脑之讯号可立即查知这头母猪这一时段(由管理人员设定每天喂饲次数)，是否仍有未吃完之配额，如果有，则自动落料器会以每次约100公克之量落料，并给予至少2分钟的时间容许猪只吃饲料，如果它继续吃，则在设定时间内饲料会再落下100公克，直到此时段母猪之配额吃完为止。如它不吃，约隔2分钟，饲料槽会转向，而猪只可由前方走出，如猪只不走出喂饲站，由於站内设有高出地面之铁管不容许它躺下，因此它不可能久站在里面，再加上後方卡榫会自动打开让另一只母猪进入，即可将前一只母猪挤出。

喂饲站基本之设计型式有两类，一类为前方只有一个出口；另一类为前方有两个出口。後者之设计包括一个出口专供正常猪使用，而另一出口专供需要特别处理猪只之出口，例如母猪摄取之饲料量太低，表示这只母猪可能生病，因此由特殊出口出去，并停留在外面之小栏内，直到工作人员来给予诊断和治疗。另一种情形是这头母猪前往公猪栏拜访次数超过某一次数後，表示此母猪可能已发情，可将其由特殊门放出去，在小栏等待配种。系统设计中还需注意到应有训练栏，它是专供训练新母猪使用此设备之用，训练所需时间约1-3天，每天1-2次即可。有关转应器(transponder)之说明请见乳牛自动化部份。目前尚有一种群养个饲母猪采用转应器，达成自动个别喂饲之目的，但此法每一母猪有一饲槽，该饲槽仅充计特定母猪摄食。

2. 保育猪、肉猪和泌乳母猪喂饲自动化Automatic feeding for nursery, growing-finishing pigs and lactation sow

这三类猪只之喂饲自动化作业方式类似，可以乾饲(粉或粒状料)或湿饲来达成。

(1)乾料自动饲喂系统Automatic dry feeding system

饲料由散装饲料贮料筒经由输送管，输送至猪舍内每一栏之饲料槽内，并定期补充饲料量，供猪只任食。如果是限食管理，可将补充饲料之间距拉长，即可达到目的。

(2)湿料自动喂饲系统Wet feeding system或Liquid feeding system

本系统是在喂饲前，将饲料加定量水在混合机中混合并即打出喂饲，湿饲作业需要注意下列几点：1. 加水量；2. 每一只猪都要有摄食空间；3. 饲料量要计算好。目前在欧、美有愈来愈多养猪场采用湿料自动喂饲肉猪，其原因在於湿喂法可改善饲料适口性，因此猪只可消耗更多的副产品或较便宜之饲料原料，如此可降低饲料成本。

本省夏天应注意到饲料酸败问题，事实上，此一系统本身也有防止酸败的作业，它是采用类以乳牛挤乳系统的自动清洗方式，亦即在喂饲湿料一定时间後，再供以少量水，将供料管道清洗乾净，并使饲料槽泡一部份水，由於采用此种系统之猪舍无饮水器，所以猪只唯有靠摄取湿饲料中之水和泡在饲料槽之水，如此可防止饮水器溢流水，增加污水量之问题，但在本地仍需要考虑到夏天供水量和欧洲不同的事实。

(三)猪只管理自动化Automation on management for pigs

1. 专家系统Expert system

将猪场的各类基本资料输入电脑，而由电脑自动判断可能发生的问题，并提供解决之方法。

2. 种猪性能检定自动化Electronic identification in performance testing

此设备是利用自动给饲站，当耳朵上装有感应器之猪只走进喂饲站时，接收器立即辨识其身份，并传达到电脑，记录其身份，测量每次猪只摄食之重量，并记录该猪只每日摄食次数、时间、重量等，经由电脑完成初步之统计工作。给饲站作业顺序如下：刚开始时，其饲槽之负载胞(load cell)是接触的，停止时可秤饲槽内之饲料重，并予以记录，门是锁上。俟秤完并记录後，机器自动会添加饲料至早先设定之重量，然後负载胞脱离，此时门锁开启，当猪进入并推开饲料槽门时，此时接收器辨识耳号，并读取其采食时间，当猪只离开後，其饲槽门再度关闭并锁上，负载胞相接再度秤重，而得其与前次秤重之差额，即为此次此猪之摄食量。

猪只性能检定工作，由於必须将猪只分栏饲养外，且须要定时秤饲料重，并详加记录，其过程不但极耗人力，同时可能会因秤重及饲料回收造成误差问题。若使用检定自动化设施便可解决上述问题。

(四)环境控制自动化Automation on environmental control

利用环境控制设备可以调整猪只生活环境之温度，使适合猪只生产需要。由於小猪怕冷，大猪怕热，环境温度低会导致小猪易感染疾病，甚至死亡，因此小猪应该保温，保温方式很多，其中以地面保温较为有效。环境温度高导致猪只摄食量下降，以致生长不良，大肉猪问题较易解决，可以藉间歇性 水方式来达到蒸发散热之目的。分娩或哺乳的母猪在高环境温度下只能用间歇性滴水，不可以用 水方式来散热，因为 下去之水可能导致尚在吮乳的小猪受凉。在高温下分娩的母猪，不但会拉长其分娩时间，导致小猪胎死腹中，同时降低母猪乳中抗体及产乳量而影响小猪之存活，因此在分娩或哺乳舍中，可采用母猪分娩架(哺乳架)，母猪躺着的部份采用地面冷却的方式，以达到使母猪凉爽之目的。常用的自动化环控设备有：

1. 地面保温或次却系统：Floor heating or cooling system

无论是仔猪保温或母猪散热，均应有其最佳之舒适温度范围，过高或过低均不利於猪只生产及造成电力浪费。维持地面恒温的最佳方式是以管线通水保温，并在其温度之控制热水出水口之最远端地面，安装恒温调节器(Theroastat)，当地面温度高於设定之温度时，恒温调节器将储水式热水器打水帮浦打开，以提高其温度。相同之原理亦可用於地面冷却设施，唯一差别是地面恒温调节器连於控制冰水机抽回水之帮浦上，当母猪所躺的地面温度高於某一设定温度时，帮浦将冰水抽出循环，使得地面温度下降，反之当到达设定温度时，帮浦抽水便停止作业以保持温度。

2. 间歇性沐浴自动控制Automatic sprinkling system

(1)沐浴设施

淋浴之目的有二：1. 是水分蒸发可以带走猪只身上热量，减少其在高温下所受到之热紧迫；2. 是猪只缺少排热的汗腺，因此沐浴成为可帮助猪蒸发散热的的法。沐浴最好是能让淋下之水分蒸发後再喷水，否则便无法达到蒸发散热之目的。一般常用的淋浴设备有下列几种：1. 采用水管每天喷 猪只2-3次；2. 将软管打洞後一端接於畜舍上方之水笼头，另一端弯折绑紧，并於每日气温最高时，将水笼头开启 水；3. 采用自动控制式 水。电磁活门式装置之方法由於必须装设很多自动活门，因此较不方便，而马达式装置之方法则较方便且不易损坏。自动控制设备调节在环境温度高於21℃以上时，每隔40分钟喷水一次约一至二分钟，视喷出之水量而定。喷水头或喷雾头之选择，应以不易阻塞且耐久性者为原则。喷水头或喷雾头之选择，应以不易阻塞且耐久者为原则。淋浴之范围最好在条状地面上及靠近饮水器之地面。

3. 屋顶冲水式设施

将水直接喷 於猪舍屋顶，因水分蒸发会降低屋顶温度，如此减少猪舍内辐射热进入，进而降低室内温度，此种喷水设施的优点为水能均匀散布，同时可经天沟将水回收利用。

4. 畜舍环境整体化控制(图六)

目前国内的畜舍环境控制大都是单项的控制，如控制风扇、淋浴设备或滴水设施。未来整体化控制可以由各类感应器传回环境状况，再经由微电脑将资料判读後，决定因应之措施，例如当外界温度不太高而畜舍内之氨气浓度太高时，通风设施和挡风 应该如何配合才能达到最佳之处理效果。同时工作人员也可研判感应器所传回之资料作为管理上之参考。

养猪自动化之整体观

(五)废水管理自动化Automation on waste management

畜舍内之废水管理，目的在於减少猪舍用水量，而又能将畜舍清洗乾净，可减少处理废水总量，畜舍清洗乾净可减少氨气生成，以降低猪只肺炎之发生率。目前在两类自动化清洗设施，第一类为水泥地面上之清洗机，第二类为条状地面下之冲洗设施。

1. 地面高压冲洗机械手臂Floor cleaning robot

此机械设施是利用加压马达供水，利用机械手臂导引，水管，在猪舍内来回冲洗每一处地面。就冲洗作业而言，确实有其效果，但用水量偏高。栏内有猪的情况下，仍无法用处理过之废来冲洗，因为处理过之废水直接冲到猪只仍有卫生之顾虑，且处理过之废水有可能塞住喷头。这种冲洗设施，如想一栋仅用一套冲洗枪，必需将一栋双排或多排式猪舍改为单排式猪舍，否则每一排需要一套冲洗设施。

2. 自动瞬间冲洗系统Automatic flushing system

若条状地面下，采用本系统，则可利用处理过的猪粪尿废水回抽到水箱，再经由简单的控制设备及冲洗系统冲洗条状地面下的地面，如此不但能达到自动清洁猪舍，节省人工，且废水也可再回收利用，大幅的减少清洗所需之水量及减少污水处理量。本系统可分为二。

(1)球塞式：

设备是以一具深水马达抽取经过处理後的废水至蓄水箱内，再以变速马达将蓄水箱底部球塞瞬间拉开，水箱内之水即瞬间冲到高床下面，大量倾泻而下的水，藉冲力及地面坡度之助力，将高床下猪粪冲走，冲出的废水汇流後，再进入污水处理设施，如此依序循环再利用废水，不但达到自动冲洗效果，也减少了冲水用量，更改善了污水处理问题。

球塞式冲洗设备组件包括以下几项：

a. 深水马达：大口径，中型马力可将处理过的污水迅速抽到冲洗蓄水箱。

b. 蓄水箱：可依畜舍大小、饲养密度设计蓄水量；材质不限。

c. 泻水坡道：高床下的地面必须是表面平滑且坡度1-2／100以上。

d. 球塞设备：

(a)直径20公分出水孔：可依蓄水箱大小决定出水孔数目多寡。

(b)直径21公分球塞：硬质、比重比水大。

(c)拉起连杆及无方向性支撑板：连杆一端固定在球塞上方，另一端连接无方向性的支撑板。

(d)同轴转动顶杆：微触在无方向性支撑板的下方，当变速马达转动90度时，同轴顶杆同时将每一个无方向性支撑板向上顶起，连杆及球塞也在一瞬间同时被向上垂直拉起，冲洗水即由出水孔冲泻到高床下地面。

(e)自动控制器及感应器：24小时计时器，抽水马达及变速马达控制用电磁开关。

(2)倾倒式

本设备是以一水箱蓄水，当其含水量到达某高度时，此水箱便会倾斜，将箱内之水瞬间冲出，以清洗猪舍或条状地面下猪只粪尿水。本设备系藉着水箱进水速度控制冲洗频率。