畜牧行業(yè)如何借助大數據、云計算、物聯網等現代科學技術手段，將動物營養(yǎng)學、飼料學及其相關學科的最新研發(fā)成果應用到生產實際，在提高企業(yè)經濟效益的同時，實現產業(yè)真正意義的提質增效和轉型升級是目前飼料養(yǎng)殖企業(yè)急需解決的關鍵問題。

     ODM（Original Design Manufacturer，原始設計制造商）是指在制造業(yè)中，由采購方委托制造方提供從研發(fā)、設計到生產、后期維護的全部服務的生產方式。隨著大數據分析技術的進步，ODM物聯網技術發(fā)展迅速。2016年開始，湖南偉業(yè)動物營養(yǎng)集團提出飼料ODM的概念，并聯合農業(yè)農村部飼料工業(yè)中心、北京中農聯成科技公司等單位對飼料ODM物聯網進行研究和實踐，2019年ODM物聯網系統(tǒng)試運行成功。本文簡要介紹了該系統(tǒng)的研發(fā)背景、理論基礎、系統(tǒng)價值和實際應用前景。

1. 飼料ODM物聯網研發(fā)背景
     隨著我國經濟的發(fā)展，廣大飼料企業(yè)和大型養(yǎng)殖場飼料生產硬件設備不斷改進，基本具備了自動化生產條件，但如何使生產和最新科研成果實現無縫對接，以達到有效利用資源、提高企業(yè)效益的目的，尚有許多瓶頸問題需要解決。這些問題主要體現在以下方面：
1.1 飼料企業(yè)與科研機構對接不緊密
在習近平總書記“希望科研工作者要把科研論文寫在中國大地上”精神號召下，我國廣大科研工作者在飼料營養(yǎng)價值、各種動物的營養(yǎng)需求、飼料加工工工藝和質量安全檢測等方面做了大量基礎性研究工作，獲得了海量科研數據。如農業(yè)部飼料工業(yè)中心（MAFIC）在豬營養(yǎng)研究中，結合中國的實際飼養(yǎng)條件實測出幾十萬個原料數據，包括飼料化學組成、抗營養(yǎng)物質和有毒有害物質含量、生物學效價、氨基酸、有效能和氨基酸消化率的動態(tài)預測方程，以及個生理階段豬的營養(yǎng)需求等。再如各級管理部門多年積累的飼料質量安全數據、畜禽生產數據、畜產品質量安全數據、生態(tài)環(huán)境數據等，這些成果迫切需要經過大數據分析應用于指導生產。
    然而，受諸多條件限制，現實情況下很多企業(yè)除飼養(yǎng)試驗外幾乎不具備獨立研發(fā)能力，一些企業(yè)還沒有建立企業(yè)自身的數據庫，使配方師在設計配方時隨意性較大，往往都是參考甚至照搬某一個飼養(yǎng)標準，如美國NRC（2012）、荷蘭CVB和法國INRA等，但是這些國外的數據大都是文獻總結數據,與中國的飼料原料和養(yǎng)殖環(huán)境的實際情況相差比較大，因此照搬國外的數據不適合國內的配方體系，由于營養(yǎng)不精準造成較大浪費。
1.2. 飼料企業(yè)與養(yǎng)殖場嚴重脫節(jié)
    多年以來，飼料企業(yè)生產商品飼料主要面對的是千家萬戶的散養(yǎng)戶，運用人海戰(zhàn)術通過業(yè)務員、經銷商等銷售渠道最后到養(yǎng)殖場，沒有考慮到不同客戶的品種、環(huán)境和管理水平，因此，同樣的飼料在不同養(yǎng)殖場表現出很大的差異，導致養(yǎng)殖成本居高不下，既花了錢，也養(yǎng)不好動物。隨著我國經濟發(fā)展、養(yǎng)殖政策、市場競爭、禽流感和非洲豬瘟疫情等因素的影響，大量散養(yǎng)戶退出養(yǎng)殖產業(yè)，規(guī)模化養(yǎng)殖場對產品要求話語權加大，提出代加工、定點供應飼料的需求的越來越多，但是，由于飼料企業(yè)和養(yǎng)殖企業(yè)之間的關注點有所不同，信息缺乏有效溝通，常見的買與賣互不信任現象依然普遍存在。
1.3. 養(yǎng)殖場與市場嚴重脫節(jié)
     眾所周知，養(yǎng)殖行業(yè)利潤不高，受行情波動影響風險比較大，賺錢與否基本靠養(yǎng)殖業(yè)主盲目判斷。影響?zhàn)B殖場利潤的因素有很多，要做到降低風險把握主動權，需要對養(yǎng)殖品種、飼料成本、生產性能、體型、出欄時間及價格、市場需求等各個環(huán)節(jié)進行數據化、智能化的科學決策和過程管理，才能做到盈利時多盈利，虧本時盡量少虧。
2. 飼料ODM物聯網概念及系統(tǒng)構架

   飼料ODM物聯網是以提高養(yǎng)殖場收益為終極目的，通過物聯網技術利用現代化的設備將飼料加工、品控管理、飼養(yǎng)效果和市場利潤分析等聯系在一起，根據養(yǎng)殖場的實際情況（品種、環(huán)境、管理、健康水平、畜禽價格等）制定的包括配方、飼喂階段、保健、效果跟蹤并反復驗證等環(huán)節(jié)得出的優(yōu)化方案的系統(tǒng)平臺，其架構包括數據采集層、通信層、數據處理平臺和終端應用層四個部分（見圖1）。

數據采集層：包含各種現場參數的采集及報警。                      
通信層：包含有線、無線通信中間件設備，云端中間件。          
數據處理平臺：專家數據庫&ODM數據平臺&云配方&生產控制。                         
終端應用層：通過手機、平板、電腦等對數據進行展示及運用。 
3. 飼料ODM系統(tǒng)的理論基礎
    飼料ODM系統(tǒng)是以動物營養(yǎng)學、動物生產學、飼料學等畜牧科學的理論和技術為基礎，緊密結合大數據分析技術和物聯網技術，通過不斷的生產實際積累而建立起來的。
3.1 日增重和采食量曲線
   在一定范圍內，動物生長為能而食，據此可以推算出凈能及其它營養(yǎng)指標攝入量，以此作為基礎精準配制日糧。就豬而言，日增重是體重的導函數；日增重在體成熟后逐漸下降，說明上市體重、豬價和飼料價格之間存在一個最優(yōu)解，包括特定豬價下最優(yōu)的飼料成本、最優(yōu)的上市體重或日齡。
3.2 動物的生長發(fā)育規(guī)律
   以豬為例，豬的不同組織發(fā)育一般遵循先骨骼后肌肉再脂肪的順序，從圖2可以看出，對于飼喂低營養(yǎng)的晚熟品種，其肌肉和脂肪的交點大概在90kg，而對于飼喂高營養(yǎng)的早熟品種交點大概在60kg，這說明飼喂低營養(yǎng)水平的晚熟品種，其脂肪大量沉積的時間較飼喂高營養(yǎng)水平的早熟品種晚，同時說明營養(yǎng)水平和品種都會對生長曲線造成影響，因此真正的飼料ODM系統(tǒng)就是要在特定品種下制定特定的需要量。


3.3動物生長曲線
    圖3是豬典型的S型生長曲線，其模型為BW = A，拐點為（InB/k，A/e）。B越大，拐點日齡越大；K越大，拐點日齡越小，該曲線在養(yǎng)豬生產上的指導意義有：1).拐點日齡越小，成熟快，早出欄；2).拐點日齡動物新陳代謝旺盛，相對生長率高，日增重大，營養(yǎng)物質需求大；3).拐點不是絕對的，不同品種不一樣，同一品種在不同的飼養(yǎng)條件下也不相同。

3.4凈能體系
      與消化能 (DE) 和代謝能 (ME) 體系相比，從理論上講，凈能體系是使日糧能值與豬能量需要量相統(tǒng)一的衡量指標，更能真實地反映飼料的能量利用效率；從實際生產上講，通過補充必需氨基酸，凈能體系可以降低養(yǎng)殖業(yè)的碳和氮排放，是動物營養(yǎng)與飼料科學的發(fā)展方向。
4. 飼料ODM物聯網系統(tǒng)的應用價值
      就養(yǎng)豬場而言，飼料成本占豬場運行成本的60-70%。傳統(tǒng)的飼料企業(yè)與養(yǎng)殖場的合作方式很難準確計算出飼料成本和利潤之間的關系，導致養(yǎng)殖場領導在選擇飼料時難于決斷。飼料ODM物聯網系統(tǒng)根據出欄時期貨價格或市場預估價格，合理選擇預期生長曲線及相應凈能需要量，找到利潤最高點，優(yōu)化飼料供給方案，以提高養(yǎng)殖整體效益為目標，應該是飼料企業(yè)的長遠發(fā)展的經營宗旨，也只有這樣才能真正幫助養(yǎng)殖企業(yè)。
4.1飼料ODM以數據說話，促進飼料業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)聯動
     目前飼料企業(yè)和養(yǎng)殖場之間存在存在許多中間環(huán)節(jié)，養(yǎng)殖場管理者很難直接評估飼料產品的好壞。料ODM物聯網系統(tǒng)可以讓飼料企業(yè)與養(yǎng)殖場管理層雙方都能直觀地看到飼料質量評估的現場數據，同時可以通過自動飼喂系統(tǒng)準確測定飼喂效果，實際數據的信息溝通打破了原來的隔閡，有助于幫助飼料企業(yè)和養(yǎng)殖場建立長久穩(wěn)定的信任關系。
4.2飼料ODM依靠凈能數據庫，提供精準營養(yǎng)
     由于品種-飼料-飼養(yǎng)-環(huán)境這條聯動軸互相影響，不同的養(yǎng)殖場對飼料的要求是絕對不同的。飼料ODM物聯網系統(tǒng)的核心包括原料預測模型、配方優(yōu)化模型、生長曲線模型（體重、采食量、蛋白沉積和脂肪沉積等）、凈能對生長曲線的影響模型和利潤模型等。每個模型都以大量的數據作為支撐，且這些模型不是固定不變的，而是會根據養(yǎng)殖場實際情況進行自我學習、自我優(yōu)化，從而幫助養(yǎng)殖場設計最優(yōu)方案。
     從基本國情上講，我國擁有豐富的谷物、油料作物等加工副產物，這些副產物含有較多的纖維和粗蛋白質，由于DE和ME體系高估了纖維和粗蛋白質的能量，而凈能體系考慮了熱增耗，從而對更加合理地利用這些副產物提供了理論依據。
凈能體系是聯系飼料供給和動物營養(yǎng)需要的橋梁。飼料ODM物聯網系統(tǒng)就是以凈能為根本出發(fā)點，從企業(yè)的角度：采購原料、設計配方時都是以凈能為基礎；從養(yǎng)殖場的角度：尋找特定品種、環(huán)境和飼養(yǎng)密度下的凈能需要量才能更好地預測其生長性能。
4.3飼料ODM系統(tǒng)依靠數據處理平臺，降低企業(yè)風險成本
     飼料ODM系統(tǒng)中，從原料入庫—粉碎—混合—制粒—成品倉的每個環(huán)節(jié)都有在線近紅外系統(tǒng)檢測其化學成分的變化，所有檢測結果與生產記錄自動生成并發(fā)送給飼料ODM物聯網平臺。在線品控確保了產品理化指標符合養(yǎng)殖企業(yè)的實際要求，真正做到了先檢驗后出廠，確保產品質量。
    養(yǎng)殖場選取有代表的欄舍安裝自動飼喂系統(tǒng)后，能準確稱量出每頭豬的采食量、體重以及豬舍溫濕度、氨氣等信息，信息在匯總后將自動傳送飼料ODM物聯網平臺。同時該數據對養(yǎng)殖場管理者和ODM配方師都可監(jiān)測實時飼喂效果，減少更換配方造成的動物應激，也解決了技術人員頻繁進出養(yǎng)殖場帶來的疫情風險。
     所有實際數據對于企業(yè)是很寶貴的資料，飼料ODM系統(tǒng)可以將這些數據及時在系統(tǒng)中保存和云備份。湖南偉業(yè)動物營養(yǎng)集團股份有限公司通過與農業(yè)農村部飼料工業(yè)中心、國防科大、德國布魯克公司等單位合作，目前已經成功開發(fā)了擁有自主知識產權的精準動物營養(yǎng)云系統(tǒng)、NIR近紅外在線飼料檢測系統(tǒng)、生豬生長性能和環(huán)境參數自動評定系統(tǒng)，并形成了子模塊。上述子模塊與企業(yè)ERP系統(tǒng)實現了互聯互通。該系統(tǒng)在京東云上建有服務器，購買賬號修改其密碼后，該賬號只對注冊用戶公開，這樣就對其數據有了很強的保密性，從而避免企業(yè)關鍵技術人員等突然離職給企業(yè)帶來的不確定性問題。
5. 飼料ODM系統(tǒng)應用前景
     自2016年以來，湖南偉業(yè)動物營養(yǎng)集團股份有限公司聯合國內高校和研究機構聯合研發(fā)的飼料ODM物聯網系統(tǒng)已在湖南“天心種業(yè)”、“安化輝華牧業(yè)”、“湖南旺森牧業(yè)”、“湘村黑豬”等大型養(yǎng)豬企業(yè)推廣運行；在“佛山科技技術學院”、“湖南農業(yè)大學”等高校也建立了自己的飼料ODM物聯網賬號，教研應用狀況良好。
5.1飼料ODM系統(tǒng)適合一條龍企業(yè)使用
      對于既有飼料企業(yè)又有養(yǎng)殖場的大型農牧集團，使用該系統(tǒng)可以充分利用其產業(yè)鏈優(yōu)勢，打造自己的飼料ODM物聯網系統(tǒng)。管理者只需登錄自己企業(yè)網站打開飼料ODM物聯網版塊，輸入其賬號后可以瀏覽豬的各項指標，包括實時豬價下的利潤曲線、出欄時間、人工和獸藥成本等;輸入預測原料成本及生豬價格可預測利潤，并及時通過調整現有飼喂方案實現最大利潤。
技術總監(jiān)可以實時了解原料數據（近紅外實時數據）、豬場的品種、環(huán)境、健康以及使用目前飼料配方下的生長性能等信息。準確測定出引進品種或特定品種的理想生長曲線；依據未來市場生豬價格、原料行情選擇預期生長曲線（見圖4）；通過大數據對非常規(guī)原料、功能性原料及新的添加劑進行優(yōu)化和篩選，降低成本。


      通過飼料ODM平臺掌控同期生長育肥豬生產性能信息，對于公司+農戶模式有極其重要的指導意義，精確計算每天的投料量、料比及出欄日齡，以求養(yǎng)殖利潤最大化及代養(yǎng)和公司利潤合理分配比例。
5.2飼料ODM系統(tǒng)可進一步提高飼料企業(yè)的經濟效益
     飼料企業(yè)可根據自身情況選擇搭建自己專有的飼料ODM物聯網系統(tǒng)，或是購買在線品控系統(tǒng)、云配方系統(tǒng)模塊。
在線品控系統(tǒng)與中控室鏈接，可以在總部檢查旗下各分公司生產現場質量檢測數據、混合均勻度等指標，如遇質量問題投訴可迅速溯源；可以通過調節(jié)物料水分使制粒機運行更加平穩(wěn)，提高產量的同時提高質量。
集團企業(yè)由技術總監(jiān)管理數據庫，可經授權分配賬號明確配方師使用權限，通過數據共享減少配方師的隨意性，保證集團產品穩(wěn)定一致；可建立飼養(yǎng)試驗站，評估新的原料效果以減少成本或提升產品市場競爭力。
飼料企業(yè)戰(zhàn)略合作客戶通過與其客戶達成ODM服務協議，可以在其客戶養(yǎng)殖場安裝自動飼喂系統(tǒng)。該系統(tǒng)對飼料企業(yè)和養(yǎng)殖場都是開放的，飼料企業(yè)了解養(yǎng)殖場的生產性能，同時養(yǎng)殖場了解飼料的生產過程，二者建立了公開透明穩(wěn)定的合作機制，實現雙贏的目的。
    單個飼料企業(yè)可以自成體系，也可以聘請第三方機構專業(yè)為提供服務。
5.3飼料ODM系統(tǒng)在規(guī)?；B(yǎng)殖場的應用
     養(yǎng)殖場可以選擇與具有飼料ODM物聯網系統(tǒng)的飼料廠合作，或者直接要求飼料ODM物聯網系統(tǒng)的企業(yè)為自己的養(yǎng)殖場提供第三方服務。
     養(yǎng)殖場可以向服務商提出自己的需求，比如查驗每批次飼料檢測數據、建立自己豬場條件下的需要量、提高肉品質的ODM方案、縮短出欄時間的ODM方案、選種育種ODM方案，無抗條件下獸藥成本最低化的ODM方案等。
養(yǎng)殖場決策層可以快速簡單地評估飼料的性價比，監(jiān)督產品質量。養(yǎng)殖場選擇了與飼料企業(yè)合作的同時，可以測試不同廠家的飼料產品，根據對照組相比得出的飼料影子價格說明試驗料‘值’多少錢（見表1），可以倒逼飼料企業(yè)的技術人員做出真正符合養(yǎng)殖場利潤的方案。

表1. 飼料影子成本比較表（豬價6.5元/斤，岳陽石田豬場）

5.4飼料ODM在科研教學方面的應用
    專家教授及有經驗的營養(yǎng)師可以建立個人數據庫，利用ODM物聯網系統(tǒng)在線直接為更多企業(yè)和客戶提供更優(yōu)質的服務，同時提升自身的價值。
    動物營養(yǎng)學科的學生在學習書本知識的同時，可以通過登錄該系統(tǒng)查詢各大數據庫的飼料原料數據，了解動物的生長性能并模擬設計配方，提高實踐能力。
6. 推廣飼料ODM系統(tǒng)需要進一步解決的問題
     完全理解飼料ODM系統(tǒng)重要性，在認識上有難度，或者將因有損部分人利益導致人為障礙；建立模型（數據模型、近紅外建模）需要海量的數據做支撐才更準確，專業(yè)技術人員耗時耗力；在線品控系統(tǒng)建設需要一定的前期成本投入等等，這些問題的解決需要行業(yè)共同努力，做進一步的研發(fā)和完善。
7. 小結與展望
     綜上，飼料ODM系統(tǒng)可以通過精準評估每批飼料原料的有效成分（包括凈能、SID氨基酸、系酸力、霉菌毒素等），根據養(yǎng)殖場實際情況（品種、環(huán)境、管理、健康水平），結合市場信息（原料價格、畜禽市場價格等）制定優(yōu)化方案，在豬養(yǎng)殖場實際條件下通過反復驗證、修訂，最終確定養(yǎng)殖場的終極方案。積極推廣飼料ODM物聯網系統(tǒng)是畜牧養(yǎng)殖行業(yè)的系統(tǒng)工程，它的建設和全面應用，必將極大提升企業(yè)經濟效益，從根本上加速行業(yè)的提質增效與可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻（略）