So smart ist die Milchproduktion

Die Entwicklung „digitaler Helfer“ im Rinderstall nimmt weiter Fahrt auf. Inzwischen gibt es ein Netz aus Sensoren, die Informationen über Tiere und Umwelt liefern, sich steuern lassen bzw. weitere Prozesse einleiten. Sie sollen Tiergesundheit und Komfort verbessern, die Wirtschaftlichkeit steigern und den Tierhalter entlasten.

1. Kuhdaten

• Bewegung

• Wiederkauen
• Futter-/Wasseraufnahme
• Körpertemperatur
• Tierortung
• Abkalbung
• Pansen pH-Wert

Die Zeit, in der Sensoren nur die ­Brunst erkannten, ist vorbei. Unabhängig davon, ob die Sensoren am Hals, Bein oder Ohr der Kuh angebracht sind, erfassen sie Parameter wie Bewegungs- und Wiederkau­aktivität, Fressverhalten, Körpertemperatur, pH-Wert im Pansen oder kündigen den Beginn der Kalbung an.

Um die Genauigkeit zu erhöhen, ­arbeiten viele Sensorsysteme mit der Kombination mehrerer Parameter. Das ermöglicht auch, Erkrankungen der Tiere zu erkennen, bevor sie eindeutig sichtbar werden. Alarmlisten auf dem PC, in einer App oder als Push-Nachricht auf das Smartphone zeigen Kühe an, die der Landwirt oder Herden­manager sich genauer ansehen sollte. Ortungssysteme erleichtern die Suche nach einzelnen Tieren im Stall. Sie funktionieren auf bis zu 1 m genau.

Die Ortung lässt sich auch nutzen, um die Verhaltensmuster von Kühen zu bewerten: Welche Fressplätze nutzen die Tiere besonders gerne oder wo liegen sie bei hoher Lufttemperatur? Daraus lassen sich auch Rückschlüsse für den Stallbau ziehen.

2. Kälberdaten

• Futteraufnahme
• Bewegung
• Körpertemperatur

Auch im Kälberstall geben Aktivitätssensoren Hinweise auf den Gesundheitszustand der Tiere. Die Tränkemenge von Einzeltieren lässt sich dort über Tränkeautomaten sehr genau erfassen. Im PC-Programm oder mobil über eine App können Landwirte diese steuern, Daten abrufen und auswerten. Eine Vorderfußwaage erfasst das Gewicht der Kälber im Tränkeautomaten. So lässt sich die Tränkekurve, abhängig von der Zunahme der Tiere, gestalten und Krankheiten früher erkennen.

Auch für die Einzelhaltung von Kälbern in Boxen oder Hütten gibt es Lösungen, die eine individuelle Fütterung vereinfachen sollen: Mobile Milchwagen erkennen im Vorbeifahren die Boxennummer und dosieren jedem Kalb, abhängig von Tränkekurve und weiteren Informationen, die passende Milch­menge aus. Vollautomatische mobile Einzelkälbertränken fahren mehrmals täglich an den Boxen entlang. Dabei füttert ein Schwenkarm jedes Kalb individuell und registriert die aufgenommene Milchmenge.

3. Personal

• Verwaltung
• Aufgabenverteilung
• Kontrolle
• Abrechnung

Für die Personalplanung und -verwaltung gibt es zahlreiche Programme ­sowie Apps, die Beginn und Ende der Arbeitszeit dokumentieren. Über GPS kann der Arbeitgeber sehen, wo der Mitar­beiter mit seiner Arbeit beginnt. Die Programme erstellen Stundenzettel und übermitteln an die Buchführung.

Die Kommunikation mit Mitarbeitern und innerhalb des Teams läuft auf vielen Betrieben über Kurznachrichten und Videos. Um Aufgaben effizienter zu verwalten, eignen sich Apps, die di­gitale To-do-Listen zur Verfügung stellen. Dort können alle berechtigten Personen Aufgaben einstellen und später als ­„erledigt“ abhaken.

4. Externe

• Tierarzt, Berater, Landhandel
• Tiermeldung
• Milchleistungsprüfung
• Zuchtwertschätzung
• Futteranalyse

Der Austausch von Tier- und Betriebsdaten mit externen Organisationen oder Personen kann Betriebsabläufe enorm vereinfachen. Im Idealfall werden Tiermeldungen ohne eine zweite Dateneingabe an das Herkunfts- und Informa­tionssystem (HIT) übermittelt. Und ­Ergebnisse der Milch­leistungsprüfung oder Zuchtwertschätzung werden im Herdenmanagementprogramm automatisch bei dem jeweiligen Tier hinterlegt. Auch der Austausch mit Beratern, Tierärzten und Herstellern ist über die Freigabe von Zugängen möglich. Idealerweise lassen sich diese Zugänge einschränken, sodass externe Personen nur auf bestimmte Ansichten oder Funktionen Zugriff haben.

5. Fütterung

• Fütterungssysteme: vom Futteranschieber über Abrufstation bis zum autonomen Selbstfahrer
• Futtermanagement: Qualitäts- und ­Rationskontrolle, Bestellung

Um die Ration zu kontrollieren und zu steuern, lassen sich Futterkomponenten mit Sensoren überwachen. Bei der ­Aufnahme durch den Futtermisch­wagen bewerten diese beispielsweise die Trockenmasse mittels Nahinfrarot­spektroskopie (NIRS).

Die Zusammensetzung der Ration ist in der Regel auf dem PC hinterlegt. ­Futtermanagementsysteme übertragen Rationsänderungen drahtlos zur Wiegeanzeige des Futtermischwagens. Auf dem gleichen Weg kann der Landwirt die dosierten Mengen der einzelnen Komponenten abrufen und die Mischgenauigkeit auswerten. Die Programme dienen auch der Verwaltung von Futtervorräten und dem Datenaustausch mit dem Futtermittelberater.

Misch- und Fütterungsroboter erleichtern bereits in vielen Betrieben das zeitaufwendige Futtermischen. Inzwischen gibt es autonome selbstfahrende Futtermischwagen, die sich auch außerhalb des Stalls bewegen und das Futter am Silo einladen. Gleichzeitig erfassen diese Systeme Daten zu Tierbestand und Futtervorrat, die der Landwirt für das Management nutzen kann.

Die genaue Futteraufnahme von Einzelkühen lässt sich bislang nur mit Wiegetrögen erfassen. Einzelne Sensortechniken arbeiten mit Antennen oder Kameras, die registrieren, wenn eine Kuh ihren Kopf in das Fressgitter schiebt. Zwar messen sie nicht die ­genaue Menge, jedoch aber die Dauer der Futteraufnahme. Bislang nicht marktreife Systeme sollen die Futteraufnahme künftig mit bildverarbeitender Analyse am Futtertisch schätzen. Das wäre auch für die Rinderzucht ein großer Fortschritt.

6. Milchanalyse

• Milchleistung
• Inhaltsstoffe, Zellzahl
• Temperatur, Farbe
• Leitfähigkeit

Melkstände und automatische Melk­systeme sind mit Messinstrumenten ausgestattet, um Milchqualität sowie Leistung und Gesundheit der Kühe zu überwachen. Dazu erfassen die ­Systeme unter anderem: Milchmen­ge, Milch­fluss, Leitfähigkeit, Zellzahl, Milch­farbe, Temperatur sowie Milch­inhaltsstoffe, z. B. Fett- und Eiweißgehalt, Laktose oder Progesteron. Die Softwares kombinieren diese Daten mit Aktivitäts- oder Wiederkauverhalten. Wenn Messwerte von der tierindividuellen Norm abweichen, gibt das Hinweise auf mögliche Erkrankungen. Beispiel dafür sind Veränderungen von Leitfähigkeit, Zwischenmelkabstand und Milchfarbe in Kombination mit einem Rückgang der ­Aktivität, was auf eine Euter­entzündung hindeuten könnte. Dann bekommt der Landwirt eine Alarmnachricht auf das Smartphone und kann alle Informationen im PC-­Programm einsehen und reagieren.

Neben den Melksystemen liefert die Milchleistungsprüfung, also die klassische Analyse im Labor, Informationen zur Milchqualität. Dort lässt sich über die Infrarot-Absorptionsspektren der Milch auch die Stoffwechselgesundheit von Kühen beurteilen. Zukünftig soll die Zellzahl genauer differenziert werden und zeigen, ob ein Tier gesund bleibt oder eine Eutererkrankung chronisch verläuft. All diese Infos bieten den Landwirten ein Frühwarnsystem für die Eutergesundheit und die allgemeine Fitness der Kühe.

7. Sonstige Sensoren

• Klimasteuerung
• Körperkonditionsanalyse
• Wärmebildkamera
• Gangbildanalyse

Das Management von Stall und Tieren kostet Zeit. Zudem kann ein ­manuelles Steuern von Prozessen zu Fehlern führen, beispielsweise beim Kühlen oder Belüften. Wenn Klimasensoren die Kühlung aber automatisch ansteuern, sinkt die Gefahr, zu spät auf Hitze zu reagieren.

Wiegeplattformen, z. B. im Melk­roboter, erfassen regelmäßig die Gewichte aller Kühe und senden diese zur Auswertung an eine Software.

Künftig könnten mit bildverarbeitender Analyse Lahmheiten erkannt oder die Körperkondition geschätzt werden. Wärmebildkameras, die Euterentzündungen oder Fieber erkennen, könnten zum Standard werden.

8. Speichern und Austauschen

• Lokaler Server, Herstellerserver, Cloud
• Software zur jeweiligen Anwendung
• Datendrehscheiben: Managementsystem zur Bündelung von Informationen

Wo erfasste Leistungs-, Gesundheits- oder Technikdaten gespeichert werden, ist je nach Programm verschieden: lokal auf dem PC, auf einem ­separaten Server des Betriebs, beim ­Hersteller oder in einer Cloud. Einige Hersteller werben damit, dass ihr Programm die Daten nur lokal auf dem Betrieb speichert. Zugriff durch ­Externe ist erst nach Freigabe durch den Betrieb möglich. Andere stellen die Möglichkeiten von Datenspeicherung und -austausch der Cloud-­Lösungen in den Vordergrund.