Chăn nuôi 4.0: Ứng dụng công nghệ thông tin và công nghệ số trong quản lý chăn nuôi, quản lý dịch bệnh và an toàn sinh học

Ngày nay, các nhà chăn nuôi hay các chủ trang trại cần phải làm gì để duy trì sự cạnh tranh khi thị trường đầu ra của các sản phẩm có nguồn gốc từ chăn nuôi đang trong giai đoạn biến động do ảnh hưởng của chiến tranh kinh tế, do dịch COVID-19 trên người, giá nguyên liệu tăng cao, giá bán đầu ra của sản phẩm chăn nuôi không ổn định. Đặc biệt, thị trường chăn nuôi còn bị tác động trực tiếp từ các loại dịch bệnh có tính lây lan lớn không chỉ ở quy mô một quốc gia mà chúng có thể lây lan ở cấp châu lục hay toàn cầu như bệnh cúm gà trên gia cầm, lở mồm long móng, viêm gia nổi cục trên bò, dịch tả heo châu phi và bệnh tai xanh trên heo. Trong khi đó, nhu cầu các loại thực phẩm có nguồn gốc từ chăn nuôi như thịt, trứng và sữa ngày càng tăng cao do việc gia tăng dân số trên toàn cầu, sự tăng trưởng kinh tế của các nước đông dân cư như Trung Quốc và Ấn Độ không chỉ làm tăng thu nhập của người dân tại các nước này, mà còn giúp cho một tầng lớp lao động có thu nhập thấp trước đây có thể tiếp cận được nhu cầu thực phẩm tối thiểu. Cùng với đó làm tăng số người có thu nhập cao, tạo ra một tầng lớp trung lưu có nhu cầu thực phẩm cao cấp hơn. Xu hướng đô thị hóa các vùng nông thôn cũng làm ảnh hưởng trực tiếp lên diện tích canh tác nông nghiệp trong đó có chăn nuôi, hơn nữa việc dịch chuyển số lượng lao động từ các vùng nông thôn ra các khu công nghiệp hay các thành phố lớn đã tạo ra sự khan hiếm lực lượng lao động đặc thù của ngành chăn nuôi. Để duy trì sự cạnh tranh trước tác động mạnh mẽ của những yếu tố trên ngành chăn nuôi đã thay đổi theo chiều hướng chăn nuôi qui mô lớn, công nghiệp hóa và ứng dụng công nghệ thông tin, công nghệ số vào trong chăn nuôi để duy trì lợi thế cạnh tranh trong kỷ nguyên 4.0 này.

2. CHĂN NUÔI 4.0 LÀ GÌ?

Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (Cách mạng công nghiệp 4.0) đã và đang diễn ra có tác động lên tất cả các ngành nghề, tổ chức và công ty. Mặc dù các tổ chức hay công ty này có nhận diện hay không thì thực tế công nghệ thông tin đã đi vào trong từng loại hình công việc của tổ chức, công ty trong đó ứng dụng công nghệ thông tin như điện toán đám mây (Cloud computing), dữ liệu lớn (Big data), internet vạn vật (Internet of things) và công nghệ blockchain là những công nghệ mới và cũng là xu hướng tạo ra làn sóng công nghiệp 4.0 gần đây. Thực tế các công nghệ mới này đã được ứng dụng thành công không chỉ ở những ngành mang tính kỹ thuật và công nghệ cao như tài chính, ngân hàng, quảng cáo tiếp thị và giáo dục, mà những công nghệ này còn có thể áp dụng được trong các ngành nông nghiệp như trồng trọt, chăn nuôi… Chăn nuôi 4.0 hay còn gọi là chăn nuôi thông minh (Smart farming) hoặc chăn nuôi kỹ thuật số (Digital farming) là thuật ngữ để nói đến ứng dụng công nghệ thông tin, kỹ thuật số vào trong quá trình chăn nuôi như: quản lý chăn nuôi, dịch bệnh và an toàn sinh học giúp tạo ra năng suất cao hơn, giảm giá thành và cuối cùng là đem lại lợi nhuận cao hơn. Sự phát triển của hệ sinh thái công nghệ thông tin bao gồm điện thoại thông minh, thiết bị di động và các ứng dụng (application), các phần mềm phân tích dữ liệu, xây dựng và dự báo giả lập giúp cho quá trình ứng dụng công nghệ thông tin và kỹ thuật số vào trong chăn nuôi được thuận tiện, đơn giản hơn bao giờ hết.

Hình 1. Mô hình mô phỏng hoạt động nhai lại của bò sữa giữa hai chu kỳ lên giống thông qua hệ thống HeatTime® Pro+

3. MỘT SỐ VÍ DỤ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SỐ TRONG QUẢN LÝ CHĂN NUÔI, DỊCH BỆNH VÀ AN TOÀN SINH HỌC TRONG CHĂN NUÔI GIA SÚC

3.1. Quản lý lên giống trong chăn nuôi bò sữa

Trong chăn nuôi bò sữa, năng suất sữa của toàn trại phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Trong đó quy trình phát hiện lên giống, phối giống thành công và bò cái mang thai là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng suất sữa của từng cá thể bò sữa và của trại. Trước đây, việc phát hiện bò cái lên giống toàn phụ thuộc và ba phương pháp truyền thống sau đây:

 – Quan sát bằng mắt thường.

– Sự dụng hormone sinh sản để kích thích lên giống

– Sơn vào đuôi bò.

 Các phương pháp này được áp dụng rất phổ biến, tuy nhiên khi chăn nuôi ở quy mô công nghiệp sẽ rất tốn nhân công, tốn thời gian và luôn có những sai sót như phối tinh không đậu do không đúng thời điểm, không phát hiện lên giống (lên giống ẩn, biểu hiện không rõ ràng) hoặc bỏ sót chu kỳ lên giống làm tăng chi phí sản xuất, giảm năng suất sữa của tổng đàn. Công nghệ thông tin đã được ứng dụng để giải quyết vấn đề này thông qua một thiết bị có tên gọi là HeatTime® Pro+ bao gồm thẻ đeo điện tử và hệ thống phần tích dữ liệu nhằm phát hiện chính xác thời điểm lên giống, từ đó khuyến cáo thời điểm phối giống thích hợp. Bò sữa hay bò thịt thuộc nhóm động vật có những hành vi, hoạt động có tính chu kỳ hay lặp lại. Trong đó, thời gian và tần xuất của hoạt động nhai lại là chỉ số quan trọng liên quan đến tình trạng tiêu hóa thức ăn, tình trạng sức khỏe và hoạt động sinh sản của bò.

Trung bình một cá thể bò sữa có tổng thời gian nhai lại từ 8 – 9 giờ mỗi ngày (Adin và cs., 2009; Byskov và cs., 2015), tuy nhiên vào ngày lên giống hoạt động này giảm đáng kể (Stangaffero và cs., 2016). Thẻ đeo điện tử được gắn cho bê từ lúc được sinh ra, thiết bị sẽ thu thập tần suất và thời gian của hoạt động nhai lại của mỗi cá thể bò trong cả suốt vòng đời. Số liệu này sẽ được truyền về máy tính trung tâm thông qua các thiết bị cảm biến và phát sóng ngoại vi được gắn trong trại. Dữ liệu thu thập hàng ngày sẽ được xử lý và phỏng đoán thành mô hình hành vi nhai lại chuẩn cho từng cá thể. Vào ngày lên giống hoạt động nhai lại giảm đi, các hoạt động khác cũng thay đổi tất cả sẽ được hệ thống thu thập và so sánh với mô hình chuẩn. Từ đó, xác định được thời điểm lên giống của bò cái và khuyến cáo thời gian phối giống chính xác.

3.2. Quản lý và phát hiện sớm dịch bệnh ở bò sữa

Trong chăn nuôi nói chung hay chăn nuôi bò sữa nói riêng, phát hiện và chẩn đoán bệnh sớm là một yếu tố quan trọng, giúp giảm chi phí điều trị, giảm các tác hại bất lợi do bệnh gây ra (Stangaffero và cs., 2016) như thời gian hồi phục sau bệnh, thời gian ngưng sản xuất sữa. Thông thường, khi bắt đầu bị nhiễm bệnh cá thể bò sữa sẽ trải qua thời gian ủ bệnh, thời gian này dài hay ngắn tùy theo mầm bệnh nhưng có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tuần. Sau đó mới đến thời gian xuất hiện các biểu hiện lâm sàng, trong chăn nuôi bò sữa, một trong những biểu hiện lâm sàng của nhiều bệnh là giảm sản lượng sữa khai thác hàng ngày. Khi bị nhiễm bệnh hoạt động nhai lại của bò sẽ giảm trước khi xuất hiện các triệu chứng lâm sàng khác nhiều ngày, thẻ đeo điện tử của thiết bị HeatTime® Pro+ sẽ đo lường và ghi nhận mức giảm của hoạt động này sau đó truyền về máy tính trung tâm để phân tích và phát hiện những bất thường vì số liệu ghi nhận khác với mô hình chuẩn của từng cá thể, xuất ra cảnh báo tức thì giúp cho các bác sỹ thú y và quản lý trang trại phát hiện những bất thường trên từng cá thể bò sữa, thông qua các ứng dụng được cài đặt trên các thiết bị di động như điện thoại thông minh hay máy tính bảng.

Hình 2. Mô hình hoạt động nhai lại của bò sữa trước, trong và sau chẩn đoán và điều trị thông qua hệ thống HeatTime® Pro+ ; (1) Hoạt động nhai lại giảm trong giai đoạn ủ bệnh; (2) Hệ thống gởi cảnh báo cho bác sỹ thú y, cá thể bò sữa được chẩn đoán bị viêm vú và được điều trị sớm bằng kháng sinh, (3) Giai đoạn hồi phục sau điều trị; (4) Hoạt động nhai lại hồi phục như bình thường

• Quản lý an toàn sinh học trong chăn nuôi heo

An toàn sinh học là mối quan tâm bậc nhất của các chủ trang trại, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cũng như sự thành công hay thất bại của một trang trại. Trong chăn nuôi heo công nghiệp hiện nay, các trang trại thực hiện nghiêm ngặt các quy trình an toàn sinh học, bao gồm cả quy trình phòng bệnh bằng vắc xin để kiểm soát dịch bệnh. Các chủ trang trại áp dụng quản lý an toàn sinh học với hai mục đích chủ yếu (1) Ngăn ngừa mầm bệnh xâm nhập từ bên ngoài vào, (2) Ngăn ngừa sự lây lan mầm bệnh bên trong trại, tức từ khu chuồng này sang khu chuồng khác, vấn đề (2) hoàn toàn dựa và các quy trình (protocol), huấn luyện công nhân và nhân viên trong trang trại thực hiện đúng các bước được mô tả trong các quy trình này, cách tiếp cận này vẫn đáp ứng được về mặt quản lý tổng thể, tuy nhiên khi dịch bệnh nổ ra rất khó để tìm ra nguyên nhân để khắc phục vì để kiểm soát sự tuân thủ của nhân viên hoàn toàn dựa vào tính tự giác và báo cáo hàng ngày của nhân viên một cách rất thụ động.

Vấn đề này hoàn toàn khắc phục được bằng cách ứng dụng công nghệ thông tin thông qua giải pháp B-eSecure. Hệ thống giúp kiểm soát và đo lường sự di chuyển của mỗi công nhân trong mỗi khu chuồng, từ khu chồng này sang khu chuồng khác có đúng như quy trình đã được huấn luyện và triển khai từ đó đưa ra những khuyến cáo để khắc phục nếu có sự sai sót so với khuyến cáo của quy trình.

Hệ thống B-eSecure bao gồm chíp điện tử, mỗi công nhân khi làm việc trong trại phải đeo vào trong túi áo, và các thiết bị cảm ứng (có thể cài ứng dụng vào điện thoại thông minh) có kết nối internet được gắn tại mỗi cửa ra vào của các khu trại, các thiết bị cảm ứng này sẽ đo lường mỗi khi có sự di chuyển, số liệu thu thập được sẽ truyền ngay tức thì vào máy tính, máy tính phân tích và xuất báo cáo dưới dạng biểu đồ để các bác sỹ thú y hay quản lý trại tham khảo, một quy trình sẽ được phát triển sau đó để huấn luyện cho công nhân và áp dụng cho trại nếu trại có tỉ lệ di chuyển sai cao so với quy trình. Sau đó hệ thống tiếp tục đo lường sự di chuyển của công nhân và xuất báo cáo sai phạm nếu có hay báo cáo đánh giá mức độ cải thiện trong trại. Hệ thống B-eSecure sẽ phân loại di chuyển của công nhân thành 3 nhóm: – Nhóm di chuyển an toàn: Từ khu heo khỏe sang khu heo bệnh, khu nguy cơ nhiễm bệnh thấp sang khu có nguy cơ nhiễm bệnh cao (ví dụ: Từ khu nái mang thai sang khu nái đẻ, đang nuôi con). – Nhóm di chuyển không an toàn – rủi ro thấp: Từ khu có nguy cơ nhiễm bệnh cao sang khu có nguy cơ nhiễm bệnh thấp (ví dụ: từ khu nái đẻ, đang nuôi con sang khu nái mang thai). – Nhóm di chuyển không an toàn – rủi ro cao: Từ khu có nguy cơ nhiễm bệnh cao sang khu an toàn hay khu có nguy cơ nhiễm bệnh thấp (ví dụ: Từ khu heo thịt sang khu nuôi heo hậu bị).

Hình 3. Báo cáo sự di chuyển của công nhân trong một trang trại, số liệu được đo lường và phân tích thông qua giải pháp B-eSecure: (1) Tỉ lệ di chuyển đúng của công nhân trong trại, (2) Tỷ lệ di chuyển không an toàn – rủi ro cao; (3) Tỉ lệ di chuyển không an toàn – rủi ro thấp; (4) Báo cáo đánh giá mức độ cải thiện di chuyển không an toàn-rủi ro cao sau khi áp dụng quy trình mới, và huấn luyện lại tất cả công nhân trong trại.

4. KẾT LUẬN

Ứng dụng công nghệ thông tin và kỹ thuật số vào trong canh tác nông nghiệp nói chung hay trong chăn nuôi nói riêng là một xu hướng tất yếu của thời đại công nghiệp 4.0. Tuy nhiên, để công nghệ thông tin phát huy hiệu quả trong chăn nuôi thì các giải pháp này cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

– Đầu tiên cũng là trên hết, ứng dụng công nghệ thông tin vào trong chăn nuôi phải tạo ra lợi thế cạnh tranh cho các trang trại như giảm giá thành, giảm công lao động, tăng năng suất hay tạo ra sự minh bạch về dữ liệu giúp quá trình truy xuất nguồn gốc được dễ dàng trong chuỗi cung ứng.

– Ứng dụng công nghệ thông tin vào trong chăn nuôi sẽ không thay thế hoàn toàn công việc của công nhân lao động mà chỉ cung cấp các dữ liệu thu thập được, đưa ra những phân tích, những cảnh báo giúp cho các bác sỹ thú y hay các quản lý trang trại đưa ra được các quyết định chính xác hơn dựa vào các vấn đề đang diễn ra, không phải dựa vào các vấn đề trong quá khứ để đưa ra quyết định như trước. Để đáp ứng được yêu cầu này, các dữ liệu cung cấp từ các thiết bị đo lường trong trại phải thực sự dễ dàng truy cập, truy cập được từ xa không cần có mặt tại trang trại.

– Yêu cầu dữ liệu thu thập được phải chính xác, tin cậy và liên tục cập nhật vào thời gian thực (real-time). – Ứng dụng công nghệ thông tin vào bất cứ lĩnh vực nào luôn luôn gặp trở ngại về mặt năng lực của lực lượng lao động. Trong chăn nuôi cũng vậy, công nhân lao động trong các trang trại luôn có về trình độ và nhận thức thấp hơn so với các ngành nghề khác. Do vậy, các thiết bị này phải thực sự thân thiện với người dùng như dễ lắp đặt, dễ thao tác, công tác bảo trì bảo dưỡng phải đơn giản.

Đặng Ngọc Hoàng1*

Công ty MSD Việt Nam; Email: ngoc.hoang.dang@merck.com