DOSSIER

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MECCANIZZAZIONE

Automazione dell’unil’evoluzione continua

L e modalità di alimen-tazione delle bovineda latte assumono un

ruolo di grande importanzanegli allevamenti modernisia per gli aspetti economiciimplicati che per quelli tec-nologici. Infatti, i costi deglialimenti zootecnici e le cre-scenti quantità utilizzate an-nualmente in allevamenti didimensioni sempre più gran-di, obbligano ad un loro uti-lizzo sempre più efficiente.Un esempio è fornito dal suc-cesso del razionamento uni-feed che consente di realizza-re diete perfettamente bilan-ciate tanto da far diventarequesta tecnica, negli ultimi15-20 anni, la più utilizzatanegli allevamenti europei enordamericani grazie anchealla vasta disponibilità dicarri trincia-miscelatori trai-nati e semoventi.

Più recentemente, tuttavia,sono stati sviluppati dei siste-mi automatici (Automatic Fee-ding Systems o Afs) in grado dipreparare e distribuire razioniunifeed con un intervento li-mitato da parte dell’operato-re. Questi sistemi sono basati

sia su tecnologie già esistentied utilizzate per distribuireautomaticamente singoli in-gredienti (concentrati, insilati,fieni), sia su concetti total-mente innovativi.

Uno degli aspetti emer-genti più interessanti riguar-da l’inserimento dei sistemiautomatici per l’unifeed siain stalle esistenti che nuovefacendo emergere ineditepossibilità di progettazionedegli edifici e degli stoccaggi.

LA DIFFUSIONEDEI SISTEMI AUTOMATICIA livello pratico, gli Afs sistanno diffondendo nelle

aziende zootecniche a partiredagli ultimi 3-5 anni, stimo-lando l’ingresso sul mercatodi un numero crescente dicostruttori. Al momento at-tuale, sono noti 17 produttoriche hanno sviluppato nume-rosi modelli di robot perl’unifeed da utilizzare in stal-le a stabulazione libera, chesi differenziano fondamen-talmente in base al principiodi funzionamento. Una sti-ma approssimativa consentedi valutare in circa 300-400gli allevamenti che stannogià adottando questo livellodi meccanizzazione, princi-palmente localizzati in NordEuropa, Canada e Giappone;nessun esempio, al momen-to, è presente in Italia.

Uno degli aspetti che

I carri miscelatori

azionati

dall’operatore

sono macchine

che hanno permesso

la larga diffusione

della tecnica unifeed.

E recentemente

sono apparsi sistemi

automatici

per la preparazione

e la distribuzione

del piatto unico

che permettono

di intravvedere

prospettive inedite,

dall’organizzazione

del lavoro, alle sinergie

con i sistemi

automatici

di mungitura fino

alla razionalizzazione

del comportamento

e del benessere

degli animali

diCARLO BISAGLIA(1),FRANZ NYDEGGER(2),ANNE GROTHMANN(2)E JOHANNAPOMPE(3)

1) Cra-Ing, Laboratorio di ricerca di Treviglio, Treviglio (Bg).2) Art Research Station, Agroscope Reckenholz-Tänikon, Ettenhausen, Svizzera.3) Wageningen University, Farm Technology Group, Wageningen, Paesi Bassi.

● I sistemi automatici di preparazione e distribuzione dell’unifeed

consentono di introdurre inedite modalità di foraggiamento, sinergie

con i robot di mungitura e nuovi schemi progettuali degli edifici

zootecnici con significative riduzioni degli spazi per l’alimentazione.

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DOSSIERMECCANIZZAZIONE

feed

maggiormente caratterizzaun sistema automatico perl’unifeed è la possibilità diaumentare la frequenza dipreparazione/distribuzionedella razione da 1 fino a 15volte al giorno. Questa mo-dalità operativa sembra pro-durre uno stimolo all’attivitàdi assunzione di cibo da par-te delle bovine le quali sonogià naturalmente predisposte

ad effettuare numerosi picco-li pasti giornalieri. Ad esem-pio, recentissime ricerche suvacche da latte hanno fattoregistrare una frequenza di7-9 pasti al giorno, con unadurata di ogni singolo pastodi 36-38 minuti ed un quanti-tativo di razione consumataper pasto di 2,0-3,5 kg.

Questi risultati, nella pra-tica, sono fortemente in-fluenzati dalle modalità digestione dell’allevatore. Al-tre ricerche, ad esempio,chiariscono che la frequenzadi distribuzione dell’unifeedpuò ridurre la competizionealimentare tra gli animali e laquantità di scarto lasciato inmangiatoia.

Inoltre - fatto di estremointeresse pratico - altre ricer-

che dimostrano come la fre-quenza di distribuzione del-la razione favorisca le visiteal robot di mungitura ridu-cendo i picchi di accesso chesi registrano con le modalitàconvenzionali di raziona-mento. Inoltre, sembra di-mostrato che distribuire larazione 6 ore dopo la mungi-tura faccia aumentare di cir-ca il 12% il tempo di alimen-tazione delle bovine rispettoal razionamento effettuatosubito dopo la mungitura.

Questi risultati fanno in-tuire inedite possibilità pro-gettuali per gli edifici zootec-nici che dovranno essere ingrado di integrare diversi si-stemi automatici come quel-lo di mungitura, di alimenta-zione, di pulizia, di attività o

riposo, di rilevamento dei ca-lori, ecc. Diventa quindi inte-ressante comprendere qualesia lo stato dell’arte relativa-mente alla tecnologia perl’automazione dell’unifeed.

I COSTRUTTORIE I PROGETTI SVILUPPATIConsultando numerose fonticommerciali (costruttori, fie-re nazionali ed internaziona-li, rivenditori, depliant, ecc.)ed analizzando la bibliogra-fia disponibile, sono statiidentificati numerosi pro-duttori di Afs i quali hannosviluppato diverse “varia-zioni sul tema”. Ai costrutto-ri è stato chiesto non solo difornire indicazioni sulle tec-nologie sviluppate, ma an-che di indicare alcuni alleva-

• TAB. 1 - COSTRUTTORI DI AFS PER UNIFEED IN STALLE A STABULAZIONE LIBERA

N. Costruttore (*) Modello Metododi distribuzione

Paesedi origine

1 Agro Contact SM 2000MS 3000 A gruppi Canada

2 Agro X One2Feed A gruppi Danimarca

3 Airablo R.T.M.i. A gruppi Canada

4 Cormall ** Multimix MTX a. Nastrob. Multi-feeder A gruppi Danimarca

5 De Laval Optimat A gruppi Svezia

6 Hetwin Fütterungsroboter A gruppi Austria

7 Lely ** Atlantis Individuale Paesi Bassi

8 Mullerup Mix feeder A gruppi Danimarca***

9 NHK-Keskus Oy RoboFeed A gruppi Finlandia

10 Pellon a. Miscelatore a. Nastrob. Container b. Feeder Robot A gruppi Finlandia

11 Rioh Sputnic A gruppi Danimarca

12 Rovibec Dec DPDec SR A gruppi Canada

13 Schauer ** Transfeed Dec (sistema Rovibec) A gruppi Austria

14 Schuitemaker Innovado A gruppi Paesi Bassi

15 Trioliet Triomatic A gruppi Paesi Bassi

16 ValMetal D.A.F. A gruppi Canada

17 Wasserbauer MixMeister A gruppi Austria

* Gli autori si scusano per eventuali ed involontarie dimenticanze. La citazione dei nomi commerciali è usata a solo beneficio del lettore e noncostituisce una preferenza nei confronti di altri prodotti non citati.** Accordi commerciali con altri costruttori consentono di ampliare l’offerta commerciale.*** La tedesca Gea Farm Technologies ha acquisito la Skiold Mullerup A/S il 31 marzo 2010.

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menti rappresentativi da po-ter visitare per sentire leimpressioni degli allevatori.12 di queste aziende sonostate individuate in Olanda evisitate nel corso di un pro-

gramma internazionale diformazione dei ricercatori incooperazione con l’Universi-tà di Wageningen.

La tabella 1 riporta i co-struttori di Afs per stalle a

stabulazione libera che sonostati individuati.

Dall’analisi del materialetecnico reperito si evidenziache attualmente sono pre-senti sia prototipi a livello

preindustriale (quindi moltoavanzato, ma non ancora incommercio) sia modelli com-merciali adatti a prepararerazioni unifeed (anche par-ziale) e ad alimentare gli ani-

● Foto 1 – Prototipo di sistema automatico per l’unifeed individuale

● Foto 2 - Sistema automatico di tipo stazionario per la

preparazione/distribuzione dell’unifeed a gruppi

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mali individualmente (soloun prototipo) o per gruppi(la maggior parte). Inoltre isistemi posso essere stazio-nari o mobili ed offrire diver-se strategie di alimentazione.

LE CARATTERISTICHEDEI SISTEMI AUTOMATICICome anticipato sopra,una prima distinzionetra i sistemi automaticidi distribuzione e prepa-razione dell’unifeed puòessere basata sulla possi-bilità di alimentare glianimali individualmen-te o per gruppi.✓ Unifeed individuale.Quest’opzione (foto 1) è statasviluppata per alimentare lesingole bovine con razionicalibrate individualmente inbase alla produzione di lattedi ciascuna. L’unico prototi-po oggi sviluppato e non incommercio è l’Atlantis diLely concepito per operare insinergia con i robot di mun-gitura. Il sistema prepara larazione quando la vacca sipresenta in mangiatoia e lefornisce una piccola quantitàdi unifeed per ogni pasto(circa 1 kg) per fare in modoche l’animale consumi tuttol’alimento evitando la sele-zione degli ingredienti piùappetiti e l’eventuale scarto.

Unifeed a gruppi. La mag-gior parte dei modelli analiz-zati appartiene a questa cate-goria di robot. Gli animali so-no alimentati con razionibilanciate per gruppi anchemolto piccoli di animali an-che in combinazione con au-to-alimentatori (sia in stallache in sala/box di mungitu-ra) per pervenire ad un’ali-mentazione il più possibile“di precisione”.

In questo caso possiamodistinguere i modelli propostisulla base del modo di distri-buzione (stazionario o mobi-le) oppure in base al modo dipreparazione della razione(miscelatori fissi o mobili).✓ Sistemi stazionari. Questimodelli si basano su nastrimetallici o in gomma (foto 2)per la distribuzione della ra-zione preparata da miscelato-ri fissi (Agro Contact, Cor-mall, Pellon, Rovibec, Valme-tal). La tecnologia è nota datempo e viene utilizzata inparticolare dove vi sono limi-tazioni di spazio. La sua evo-luzione ha portato a realizza-re sistemi automatici di distri-buzione a frequenza e oraridefinibili dall’allevatore.✓ Sistemi mobili con vago-ne distributore. Questi mo-delli (Cormall Multi-feeder,De Laval Optimat, Pellon Fe-

● Foto 3 – Miscelatore fisso e vagone distributore di tipo sospeso.

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eder robot, Schauer/RovibecSR, Rioh Sputnic) si basano suuno o più (in funzione del nu-

mero di razioni da preparare)trincia-miscelatori di tipo fis-so, azionati elettricamente

(foto 3). La razione preparatadurante le 24 ore successiveviene prelevata automatica-mente da un vagone mobiledi piccola cubatura ad inter-valli e con frequenze decisedall’allevatore.

In alternativa (De Laval) vipuò essere un solo miscela-tore con più container ausi-liari in grado di assicurarela realizzazione di diverserazioni. I vagoncini distri-butori sono generalmente

• TAB. 2 - PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEI SISTEMIAUTOMATICI PER L’UNIFEED CON VAGONE DISTRIBUTORE

ParametroCampo

di variabilità

min. max.Container per lo stoccaggiotemporaneo foraggi n. 0 4

Volume container (se presenti) m3 9 20Miscelatori stazionari n. 1 4Volume miscelatori stazionari m3 6 50Potenza miscelatori stazionari kW 4 44Potenza accessori (scarico, ecc.) kW 0,75 1Volume vagone distributore m3 1,76 4,3Potenza del fondo mobiledel vagone * kW 2,70 4,4

Potenza per la movimentazionevagone * kW 0,37 0,5

Potenza del nastro di scaricovagone* kW 0,70 0,75

Richieste energetiche del sistema(media)

kWh/giorno 20 35

* sia a batteria sia a rete

● Foto 4 – Vagone automatico di tipo semovente per la distribuzione

a frequenza programmabile di razioni unifeed.

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sospesi su binario, ma pos-sono essere anche semo-venti (Cormall) guidati dasensori laser e sensori anne-gati nel pavimento (foto 4).Alcuni dettagli costruttividi questi sistemi sono ri-portati in tabella 2.✓ Sistemi mobili con vago-ne miscelatore/distributore.Questi sistemi (Agro Contact,Agro X, Airablo, Cormall,Mullreup, Pellon, Rovibec DP,Wasserbauer) si basano suuna batteria di containers perlo stoccaggio temporaneo (da1 a 3 giorni) dei foraggi e siliper i mangimi che periodica-mente riempiono un vagonemiscelatore/distributore ge-neralmente di tipo sospeso surotaia. I container possono es-sere fissi ed allineati vicino al-la stalla (foto 5) o mobili incaso la disposizione dei silipermanenti sia in varie areedell’azienda (foto 6).I container vengono riempitidall’allevatore quando il tempoglielo consente durante la gior-nata, offrendo una grande fles-sibilità operativa. I sistemi discarico dei container prevedo-no tappeti a catene e traversine

oppure veri e propri dispositividi taglio (Trioliet, foto 7).

I vagoni/distributori sonodi piccolo volume e dotati disistemi di miscelazione simili aquelli disponibili per i carri mi-scelatori tradizionali anche sein questo caso, essendo aziona-

ti elettricamente tramite batte-rie imbarcate, è necessario otti-mizzare le richieste di potenzariducendo o eliminando i siste-mi di trinciatura (foto 8, 9 e 10).

Una sintesi delle caratteri-stiche di questa tipologia dirobot per l’unifeed è riporta-ta in tabella 3.✓ Sistemi semoventi. Que-sti sistemi consistono in carritrincia miscelatori completa-mente semoventi e automati-ci (foto 11) dotati di sistema dinavigazione basato su sensoriannegati nel pavimento.Attualmente un solo costrutto-re (Schuitemaker)haallostudioun prototipo molto avanzatocon cassone da 6 m3 e potenzadi 48 kW. Una delle caratteristi-

● Foto 5 – Container fissi per lo stoccaggio temporaneo dei foraggi. Al centro si nota il vagone

miscelatore/distributore in posizione di miscelazione.

● Foto 6 – Container per lo stoccaggio temporaneo dei foraggi,

di tipo mobile.

• TAB. 3 PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEI SISTEMI AUTOMATICIPER L’UNIFEED CON VAGONE MISCELATORE/DISTRIBUTORE

ParametroCampo

di variabilità

Min. Max.Container per lo stoccaggiotemporaneo foraggi n. 1 7

Volume container m3 7 50

Potenza container kW 2,2 3,4

Volume del vagonemiscelatore/distributore m3 1,75 4,4

Potenza del sistemadi miscelazione * kW 2,2 3

Potenza per il movimentodel vagone * kW 0,75 0,8

Potenza del sistema di scarico * kW 0,55 0,8

Potenza degli accessori(spazzole spingi-razione, ecc.) kW 0,55 0,55

Richieste energetichedel sistema (media)

kWh/giorno 30 45

* sia a batteria sia a rete

● Foto 7 - Dispositivo di taglio per il prelievo automatico di foraggi

da caricare nel miscelatore/distributore.

● Foto 8 – Il sistema di miscelazione a coclee verticali può esseredotato o meno di coltelli.

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che di questo sistema è di nonrichiedere modifiche di tipostrutturale (rotaie, alloggia-mento per i container tempora-nei, linea elettrica, ecc.), ma diadattarsi alle caratteristiche diedifici esistenti - purchè suffi-cientemente accorpati - e di lorosuccessive modifiche.

In definitiva, le tipologie dei

sistemi automatici per l’unifeedanalizzatioggipresenti sulmer-cato o in fase di sviluppo, pos-sono essere rappresentate sche-maticamente come in Figura A.

STRATEGIEDI RAZIONAMENTOUno degli aspetti che mag-giormente caratterizzano i

● Foto 9 - Sistema di miscelazione ad aspo a bassa richiesta

di potenza, azionabile a batteria.

● Foto 10 - Sistema di miscelazione a singola coclea orizzontale .

● Foto 11 - Carro miscelatore automatico privo di operatore.

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sistemi automatici per l’uni-feed riguarda la possibilità diaumentare la frequenza didistribuzione in modo da ge-stire l’ingestione di alimento,stimolare l’attività delle bo-vine, ridurre lo scarto inmangiatoia e adattare il vo-lume di razione da distribui-re alle dimensioni del grup-po di animali. Nel caso dellatecnica convenzionale il ra-zionamento avviene con 1-2distribuzioni al giorno inter-vallate da un numero varia-bile (3-5, nel maggior nume-ro di casi) di riavvicinamentidella razione in mangiatoia.Questa prassi, da un puntodi vista gestionale, non si di-scosta molto dalle più tradi-zionali tecniche di alimenta-zione ad libitum, dove l’alle-vatore ha ben pochepossibilità di intervenire sul

ritmo di assunzione del cibo.La Figura B illustra questa

situazione, in cui il 100% del-la razione viene distribuita 1volta al giorno ed in cui glianimali dispongono di unquantitativo decrescente di

alimento nelle 24 ore. Si puòcommentare, sulla base deirisultati di recenti ricerche,che la composizione dell’ali-mento in mangiatoia varianel corso della giornata in se-guito alla selezione operata

dagli animali sugli ingre-dienti più appetiti. Inoltre,altre ricerche riportano chegli animali ingeriscono rapi-damente circa 1/3 dell’interarazione nelle prime 3 ore dal-la distribuzione, evidenzian-

• Fig. A – Schema delle tipologie di Afs fino ad oggi sviluppate.

Sistemi automatici per l’unifeed

Individuali

MobiliStazionariStazionari

Mangiatoiemultiple

A nastro Vagone

su rotaia Miscelatoresemovente

Distributoresemovente

Vagonedistributore

Vagonedistrib./miscel.

A gruppi

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do un comportamento ali-mentare fuori dal controllodell’allevatore.

Nel caso della distribuzio-ne automatizzata con Afs, èpossibile ripartire la razionegiornaliera in più distribuzio-ni con alcuni risultati inediti.La Figura C riporta il caso in

cui il 12,5% dell’intera razio-ne giornaliera viene distribu-ito automaticamente con pic-coli vagoni alla frequenza di 8distribuzioni ogni 3 ore esat-te. In tal caso, la minor quan-tità distribuita ad ogni forag-giata può indurre gli animalia ridurre la selezione degli in-

gredienti, portandoli a consu-mare l’intero quantitativo of-ferto con poco scarto.

Tale strategia può preve-dere delle varianti grazie allapossibilità di allungare l’inter-vallo di distribuzione nelle orepiù calde (ad esempio ogni 4-5ore) oppure riducendo i quan-

titativi preparati nelle ore not-turne (8-10% della quantitàgiornaliera), agendo sulle im-postazioni del sistema.

Infine, la possibilità di di-sporre di vagoni di piccolovolume, ma azionabili confrequenze programmabili,consente di riempire sempreil cassone a livello ottimale(55-60% del volume nomina-le) modificando le quantitàda distribuire, ad esempio, agruppi aventi dimensionivariabili intervenendo sem-plicemente sulla frequenza.

ORA SERVONO LINEE GUIDAIn conclusione, i sistemi au-tomatici per la preparazionedell’unifeed (Afs) costitui-scono la più recente e ineditaopzione tecnologica per sup-portare gli allevatori nel ge-stire il razionamento dellemandrie. Diverse soluzionitecniche sono già oggi dispo-nibili ed altre sono in fase disviluppo molto avanzato.

Le strategie di alimenta-zione evidenziate anche inalcuni allevamenti nordeu-ropei consentono di intrav-vedere molteplici beneficianche se ulteriori ricerche so-no necessarie per stabilire li-nee guida per la progettazio-ne di stalle completamenteautomatiche (alimentazione,mungitura, pulizia), per va-lutare gli effetti sul benesseree sul comportamento dellebovine e per introdurre siste-mi per l’adattamento dina-mico della frequenza di di-stribuzione in funzione delresiduo in mangiatoia.

L’articolo è una sintesi del lavoro presentato alXVII Congresso mondiale della Cigr (Com-missione Internazionale di Genio Rurale),Quebec City, Canada, 13-17 giugno 2010.Lavoro svolto in parte grazie al Programma“Stage all’estero per ricercatori”, promosso dalCra e con finanziamento Mipaaf. La bibliogra-fia èdisponibilepresso il primoautoreo sul sito:https://www.bioeng.ca/publications/meetings-papers?sobi2Task=sobi2Details&sobi2Id=689

• Fig. B – Disponibilità di alimento unifeed con una distribuzione al giorno.In tratteggio la quantità consumata nelle prime 3 ore. Le frecce indicano i treravvicinamenti giornalieri ipotizzati.

100

50

02 4123 6 9 15 18 210

Tempo

Razi

one

disp

onib

ile%

• Fig. C – Disponibilità di alimento unifeed con otto distribuzioni al giornointervallate di tre ore.

100

50

024123 6 9 15 18 210

Razi

one

disp

onib

ile, %

Tempo