agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2023-2-4-9agroengineering-464Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПКFARM MACHINERY AND TECHNOLOGIESГрафоаналитическая оценка функционирования локальных биотехнических систем в животноводствеGraph analytics of the performance of local biotechnical systems in animal husbandryhttps://orcid.org/0000-0003-2549-4070КирсановВ. В.KirsanovV. V.

Владимир Вячеславович Кирсанов, чл.- корр. РАН, д-р техн. наук, профессор

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Vladimir V. Kirsanov, Corresponding Member of RAS, DSc (Eng), Professor

5, 1st Institutskiy Proezd Str., Moscow,109428

kirvv2014@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4758-3843ДороховА. С.DorokhovA. S.

Алексей Семенович Дорохов, академик РАН, д-р техн. наук, профессор РАН

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Researcher ID: H-4089-2018

Aleksei S. Dorokhov, Full Member of RAS, DSc (Eng) Professor

5, 1st Institutskiy Proezd Str., Moscow,109428

Researcher ID: H-4089-2018

dorokhov.vim@yandex.ruИвановЮ. А.IvanovY. A.

Юрий Анатольевич Иванов, академик РАН, д-р с.-х. наук

108823, г. Москва, поселение Рязановское, поселок Знамя Октября, д. 31

Yury A. Ivanov, Full Member of RAS, DSc (Ag)

31, Znamya Oktyabrya Settlement, Ryazanovskoe, 108823, Moscow

vniimzh@mail.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientifi c Agroengineering Center VIMRussian FederationИнститут механизации животноводства – филиал Федерального научного агроинженерного центра ВИМРоссияInstitute of Animal Husbandry Mechanization – Branch of Federal Scientifi c Agroengineering Center VIMRussian Federation20232704202325249Copyright © Кирсанов В.В., Дорохов А.С., Иванов Ю.А., 20232023Кирсанов В.В., Дорохов А.С., Иванов Ю.А.Kirsanov V.V., Dorokhov A.S., Ivanov Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/464

Процессы развития биотехнических систем в животноводстве характеризуются уровнем их интеллектуальной и цифровой трансформации на основе нейросетевых технологий и систем искусственного интеллекта, которые должны эффективно распознавать и учитывать рефлексы, индивидуальную и групповую мотивацию поведения животных и возможную их реализацию в соответствующих локальных технологических подсистемах. Пути к местам отдыха и самообслуживания животных могут быть представлены в виде ориентированного графа, для анализа которого предложен интегральный ST-критерий (путь-время), характеризующий продолжительность перемещения по ребрам графа (логистической инфраструктуре коровника) между его вершинами: пунктами обслуживания животных в соответствующих локальных биотехнических системах (ЛБТС доения, кормления, поения и др.). Графоаналитическая оценка по каждому животному позволяет оценить холостые переходы от мест отдыха к местам обслуживания (самообслуживания), продолжительность обслуживания в соответствующих ЛБТС (рабочий ход), лечение в стационаре при наличии заболеваний, суммарную двигательную активность, общее время отдыха в боксе (не менее 14 ч для высокопродуктивных животных), в том числе продолжительность ночного и дневного отдыха, аномальные перерывы между доениями (свыше 14 ч) в случае «добровольного» доения в автоматических системах (роботах) и др. Сопоставив фотохронометражные показатели с продуктивностью и физиологическим состоянием каждого животного в отдельности и проанализировав возможные потери времени (простои) в местах об служивания (самообслуживания), отклонения в поведении животных, получим четкую картину организации и эффективности выполнения технологических процессов на ферме, возможные потери продуктивности и издержки производства. Графоаналитическая оценка функционирования локальных биотехнических систем в животноводстве, оснащенных системами идентификации животных и видеонаблюдения, позволит оптимизировать управление технологическими процессами на ферме. 

The development of biotechnical systems in animal husbandry is characterized by the level of its intellectual and digital transformation based on neural network technologies and artifi cial intelligence systems. They are supposed to effi ciently recognize and take into account the refl exes, individual and group motivation of animal behavior and implement them in the corresponding local technological subsystems. Pathways to resting and self-service places for animals can be represented in the form of an oriented graph. To analyze it, the authors propose an integral ST-criterion (path-time), characterizing the duration of movement along the graph edges (a logistical infrastructure of the barn) between its vertices. The proposal includes some points of animal service in the corresponding local biotechnological systems (LBTS) (those of milking, feeding, watering, etc.). The graph analytics for each animal helps estimate idle travels from resting to service places (self-service), duration of service in the respective LBTS (working movement), veterinary treatment in case of diseases, total motor activity, total rest time in the box (at least 14 hours for highly productive animals), including duration of night and day rest, abnormal breaks between milkings (over 14 hours) in case of “voluntary” milking in automatic systems (robots), etc. By comparing photo-chronometer indicators with productivity and physiological state of each animal separately and analyzing possible time losses (downtime) at service (self-service) places, deviations in animal behavior, we can get a clear picture of the organization and effi ciency of technological processes on the farm, possible productivity losses and production costs. The graph analytics of local biotechnical systems in cattle breeding equipped with animal identifi cation and video surveillance systems wi ll enable farmers to optimize the on-farm control of technological processes. 

искусственный интеллектлокальная биотехническая системаориентированный графST-критерий (путь-время)животноеобслуживаниехолостой и рабочий ходыпродуктивностьфизиологическое состояниецикл обслуживанияgraph analyticsperformance evaluation of local biotechnical systems (LBTS)service of animalsintegral ST-criterion (path-time)control of on-farm technological processesReferencesЧерноиванов В.И., Судаков С.К., Толоконников Г.К. Биомашсистемы, функциональные системы и категорная теория систем // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2017. № 2 (26). С. 32-43. EDN: YTNKTT.Chernoivanov V.I., Sudakov S.K., Tolokonnikov G.K. Biomachine systems, functional systems and categorical theory of systems. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2017;2(26):32-43. (In Rus.)Кирсанов В.В., Цой Ю.А. Тенденции развития биотехнических систем в животноводстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14, № 3. С. 27-32. https://doi.org/ 10.22314/2073-7599-2020-14-3-27-32Кирсанов В.В., Цой Ю.А. Тенденции развития биотехнических систем в животноводстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14, № 3. С. 27-32. https://doi.org/ 10.22314/2073-7599-2020-14-3-27-32Кирсанов В.В., Кравченко В.Н. Пути совершенствования оборудования для доения и первичной обработки молока // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2005. № 9. С. 41-45.Kirsanov V.V., Tsoy Yu.A. Trends in the Development of Biotechnical Systems in Animal Husbandry. Agricultural Machinery and Technologies. 2020;14(3):27-32. (In Rus.) https://doi.org/10.22314/2073-7599-2020-14-3-27-32Винницки С., Романюк В., Юговар Е., Артс И., Савиных П.А. Эффективность применения доильных роботов на фермах крупного рогатого скота // Вестник Марийского государственного университета. 2014. № 1 (13). С. 28-35. EDN: SGLMUH.Винницки С., Романюк В., Юговар Е., Артс И., Савиных П.А. Эффективность применения доильных роботов на фермах крупного рогатого скота // Вестник Марийского государственного университета. 2014. № 1 (13). С. 28-35. EDN: SGLMUH.Кирсанов В.В., Павкин Д.Ю., Никитин Е.А., Довлатов И.М. Методика оптимизации параметров машинного кормления крупного рогатого скота // Агроинженерия. 2021. № 1 (101). С. 10-14. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2021-1-10-14Kirsanov V.V., Kravchenko V.N. Ways to improve equipment for milking and primary milk processing. Tractors and agricultural machinery. 2005;9:41-45. (In Rus.)Четвертакова Е.В. Молочная продуктивность и адаптивная способность дочерей быков разного экогенеза // Вестник Омского аграрного университета. 2016. № 1 (21). С. 192-197. EDN: VVQHNV.Четвертакова Е.В. Молочная продуктивность и адаптивная способность дочерей быков разного экогенеза // Вестник Омского аграрного университета. 2016. № 1 (21). С. 192-197. EDN: VVQHNV.Рузин С.С., Владимиров Ф.Е., Юрочка С.С., Довгерд Г.А. Обоснование технологических схем и параметров роботизированных доильных залов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14, № 3. С. 20-26. https://doi.org/10.22314/ 2073-7599-2020-14-2-20-26Vinnitsky S., Romanyuk V., Yugovar E., Arts I., Savinykh P.A. Effectiveness of using milking robots on cattle farms. Vestnik of the Mari State University. 2014;1(13):28-35. (In Rus.)Попов С.В. Неопределенность внешней среды и возбуждение/стресс как детерминанты поведения // Журнал общей биологии. 2010. Т. 71, № 4. С. 287-297. EDN: MSWULV.Попов С.В. Неопределенность внешней среды и возбуждение/стресс как детерминанты поведения // Журнал общей биологии. 2010. Т. 71, № 4. С. 287-297. EDN: MSWULV.Кирсанов В.В., Юрочка С.С., Павкин Д.Ю., Владимиров Ф.Е., Рузин С.С. Методика получения и обработки фотои видеоматериала для автоматической бонитировки молочных коров // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. № 1 (33). С. 142-146. EDN: CKYGEB.Kirsanov V.V., Pavkin D.Yu., Nikitin E.A., Dovlatov I.M. Methodology for optimizing the parameters of the machine feeding of cattle. Agricultural Engineering, 2021;1(101):10-14. (In Rus.) https://doi.org/10.26897/2687-1149-2021-1-10-14Винницки С., Юговар Л., Морозов Н.М. Эффективность комплексной роботизации ферм КРС в Республике Польша // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2017. № 2 (26). С. 220-225. EDN: YTNLGB.Винницки С., Юговар Л., Морозов Н.М. Эффективность комплексной роботизации ферм КРС в Республике Польша // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2017. № 2 (26). С. 220-225. EDN: YTNLGB.Chetvertakova E.V. Milk productivity and adaptive capacity of cows produced by bulls of diff erent ecogenesis. Vestnik of Omsk SAU. 2016;1(21):192-197. (In Rus.)Chetvertakova E.V. Milk productivity and adaptive capacity of cows produced by bulls of diff erent ecogenesis. Vestnik of Omsk SAU. 2016;1(21):192-197. (In Rus.)Ruzin S.S., Vladimirov F.E., Yurochka S.S., Dovgerd G.A. Justifi cation of Technological Schemes and Parameters of Robotic Milking Parlors. Agricultural Machinery and Technologies. 2020;14(3):20-26. (In Rus.) https://doi.org/10.22314/2073-7599-2020-14-2-20-26Ruzin S.S., Vladimirov F.E., Yurochka S.S., Dovgerd G.A. Justifi cation of Technological Schemes and Parameters of Robotic Milking Parlors. Agricultural Machinery and Technologies. 2020;14(3):20-26. (In Rus.) https://doi.org/10.22314/2073-7599-2020-14-2-20-26Popov S.V. Environmental uncertainty and arousal/stress as the direct determinants of animal behaviour. Journal of general bio - logy. 2010;71(4):287-297. (In Rus.)Popov S.V. Environmental uncertainty and arousal/stress as the direct determinants of animal behaviour. Journal of general bio - logy. 2010;71(4):287-297. (In Rus.)Kirsanov V.V., Yurochka S.S., Pavkin D.Yu., Vladimirov F.E., Ruzin S.S. Method for obtaining and processing photo and video material for automatic grading of dairy cows. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2019;1(33):142-146. (In Rus.)Kirsanov V.V., Yurochka S.S., Pavkin D.Yu., Vladimirov F.E., Ruzin S.S. Method for obtaining and processing photo and video material for automatic grading of dairy cows. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2019;1(33):142-146. (In Rus.)Vinnitsky S., Yugovar L., Morozov N.M. Effi ciency of integrated robotization of cattle farms in the Republic of Poland. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2017;2(26):220-225. (In Rus.)Vinnitsky S., Yugovar L., Morozov N.M. Effi ciency of integrated robotization of cattle farms in the Republic of Poland. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2017;2(26):220-225. (In Rus.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.