在世界各地的牧場(chǎng)里，已經(jīng)有超過4萬個(gè)機(jī)器人擠奶系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱RMS）正在應(yīng)用。一項(xiàng)關(guān)于明尼蘇達(dá)州和威斯康辛州牧場(chǎng)的調(diào)查顯示，牧場(chǎng)安裝機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的前三種理由是：能減少勞動(dòng)力、改善生活方式和人體健康（減少擠奶過程中由于反復(fù)性動(dòng)作對(duì)操作人員造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)）。
但限制機(jī)器人擠奶系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的主要原因是投資太大，平均每50-70頭奶牛需要投入15-20萬美元的巨額投資。在過去的研究中，機(jī)器人擠奶系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的擠奶系統(tǒng)，其利潤(rùn)率更少。然而，隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步、機(jī)器人擠奶系統(tǒng)管理技術(shù)的改善和勞動(dòng)力成本的增加，這個(gè)結(jié)果也在發(fā)生著改變，機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的應(yīng)用前景仍很可觀… 牧場(chǎng)勞動(dòng)力和牛奶產(chǎn)量是影響機(jī)器人擠奶系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵因素
依據(jù)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)模型，影響機(jī)器人擠奶系統(tǒng)應(yīng)用利潤(rùn)的主要原因是勞動(dòng)力和產(chǎn)奶量的變化。
有關(guān)機(jī)器人擠奶系統(tǒng)節(jié)約的勞動(dòng)力成本的研究結(jié)果各不相同，從沒有到高達(dá)29%，這可能與牛舍的設(shè)計(jì)和管理有關(guān)。我們對(duì)明尼蘇達(dá)州和威斯康辛州的53個(gè)使用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的牧場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)即使每天的勞動(dòng)總時(shí)間相同，機(jī)器人擠奶節(jié)約的時(shí)間可被用在更有效的牧場(chǎng)管理操作中，如改善動(dòng)物的健康、分析記錄、改善動(dòng)物的繁殖性能和原料管理。
此外，未來的勞動(dòng)力可用性也要考慮其中。目前，牧場(chǎng)的擠奶工大部分是移民人員。低失業(yè)率、移民工人的其他工作機(jī)會(huì)以及移民法律的逐步健全和嚴(yán)格，可能會(huì)導(dǎo)致擠奶工工資的快速增長(zhǎng)，或減少愿意在牧場(chǎng)工作的移民人員數(shù)量。
綜合來看，牧場(chǎng)勞動(dòng)力的改變會(huì)促進(jìn)機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的應(yīng)用。
影響機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的另一個(gè)因素是牧場(chǎng)牛奶產(chǎn)量。擠奶頻率的變化是促進(jìn)牧場(chǎng)使用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的主要驅(qū)動(dòng)力。不過，盡管機(jī)器人擠奶的頻率高于每天兩次，但有些奶牛的擠奶時(shí)間間隔會(huì)拉長(zhǎng)，可能會(huì)降低這些奶牛的產(chǎn)奶量。相關(guān)研究表明，機(jī)器人擠奶與每天擠奶2次的奶廳擠奶方式相比，產(chǎn)奶量可以提高5-10%。相反的，與每天擠奶3次的奶廳擠奶方式相比，產(chǎn)奶量可能會(huì)下降5-10%。
機(jī)器人與傳統(tǒng)奶廳擠奶方式在牧場(chǎng)利潤(rùn)上的差異比較
我們開發(fā)了一個(gè)應(yīng)用程序來比較機(jī)器人擠奶和奶廳擠奶的經(jīng)濟(jì)效益。在20年的時(shí)間跨度里，我們比較了泌乳牛頭數(shù)在120、240和1500頭牧場(chǎng)使用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)和新的奶廳擠奶系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，并設(shè)定每小時(shí)的勞動(dòng)力成本為16美元（約102元），每英擔(dān)（約50.8kg）牛奶的價(jià)格為17美元（約108元）。
我們假設(shè)使用機(jī)器人擠奶與每天擠奶2次的奶廳相比，每頭奶牛每天的產(chǎn)奶量增加5磅（約2.25kg），與每天擠奶3次的奶廳相比，每頭奶牛每天的產(chǎn)奶量降低2磅（約0.9kg）。
對(duì)于使用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)，牛舍的投資更高，這反映在為節(jié)約勞動(dòng)力成本的額外成本，比如自動(dòng)刮糞、推料機(jī)和更寬的牛舍通道。此外，勞動(dòng)力成本正在以每年1%、2%或3%的速度通脹增長(zhǎng)。凈年度影響是指擠奶系統(tǒng)的現(xiàn)金流轉(zhuǎn)換為年金的預(yù)期差異的凈現(xiàn)值。
泌乳牛數(shù)量在120頭和240頭的牧場(chǎng)使用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)比8×2奶廳擠奶系統(tǒng)的凈年度影響更高，尤其是泌乳牛數(shù)量在120頭，每天擠奶2次的牧場(chǎng)（圖1）。勞動(dòng)力成本的通脹增長(zhǎng)和奶廳的擠奶頻率對(duì)利潤(rùn)的影響較大。若不同的擠奶系統(tǒng)之間每日的產(chǎn)奶量每變化1磅（約0.45kg），凈年度影響就會(huì)變化931美元（約5940元）。 對(duì)于1500頭泌乳牛的牧場(chǎng)來說，在所有的比較中，奶廳擠奶系統(tǒng)要比機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的利潤(rùn)更高。我們假設(shè)奶廳擠奶3次/天，使用機(jī)器人擠奶的產(chǎn)奶量每頭每天下降2磅（約0.9kg），勞動(dòng)力成本年通脹率為1%時(shí)，奶廳擠奶的利潤(rùn)比機(jī)器人高162672美元（約103.46萬元）；勞動(dòng)力成本年通脹率為3%時(shí)，奶廳擠奶的利潤(rùn)比機(jī)器人高130570美元（約83.3萬元）。兩種擠奶系統(tǒng)按照相同的產(chǎn)奶量和3%的勞動(dòng)力成本年通脹率計(jì)算，奶廳擠奶系統(tǒng)的年度影響比機(jī)器人高了80672美元（約51.47萬元）。
不同牛群規(guī)模之間存在的利潤(rùn)差異主要原因是擠奶系統(tǒng)使用的時(shí)間。若使用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)，假設(shè)每個(gè)機(jī)器人負(fù)責(zé)60頭奶牛，能使該系統(tǒng)充分利用。然而，一個(gè)泌乳牛頭數(shù)為120頭的牧場(chǎng)，奶廳每天只使用了4個(gè)小時(shí)，泌乳頭數(shù)為240頭的牧場(chǎng)，奶廳擠奶2次/天和3次/天的使用時(shí)間分別為8和12個(gè)小時(shí)。對(duì)于泌乳牛頭數(shù)達(dá)到1500頭的牧場(chǎng)，機(jī)器人和奶廳的使用都接近較大限度。
勞動(dòng)力成本按照16美元/小時(shí)（約102元/小時(shí)）計(jì)算，對(duì)于泌乳牛頭數(shù)達(dá)到1500頭的牧場(chǎng)使用機(jī)器人擠奶的利潤(rùn)低于奶廳擠奶系統(tǒng)。
因此，我們計(jì)算了兩種擠奶系統(tǒng)有相似的利潤(rùn)時(shí)勞動(dòng)力的盈虧平衡工資，假設(shè)工資通脹率1%，奶牛使用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)比奶廳擠奶系統(tǒng)的產(chǎn)奶量下降2磅（約0.9kg），勞動(dòng)力盈虧平衡工資為32.30美元/小時(shí)（約206元/小時(shí)）。如果牧場(chǎng)使用兩種擠奶系統(tǒng)能達(dá)到相似的產(chǎn)奶量，工資的通脹率在20年內(nèi)能平均達(dá)到3%，那么勞動(dòng)力盈虧平衡工資減少至22.91美元/小時(shí)（約146元/小時(shí)）。
我們還研究了應(yīng)用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的產(chǎn)奶量對(duì)利潤(rùn)的影響（圖2）。如果勞動(dòng)力工資年通脹率為3%，應(yīng)用機(jī)器人擠奶的產(chǎn)奶量比奶廳擠奶的產(chǎn)奶量每頭每天增加3磅（約1.35kg），那么奶廳的收入比機(jī)器人高3256美元（約20773元），如果機(jī)器人擠奶的產(chǎn)奶量每頭每天增加超過5磅（約2.25kg），在勞動(dòng)力工資年通脹率為1%和3%時(shí)，機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的利潤(rùn)都較奶廳擠奶系統(tǒng)高。 目前的研究表明，應(yīng)用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的牧場(chǎng)，產(chǎn)奶量并不能達(dá)到奶廳擠奶系統(tǒng)3次/天的產(chǎn)奶量。但隨著機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的管理和設(shè)施設(shè)計(jì)的改進(jìn)，這種情況可能會(huì)發(fā)生改變。而且，應(yīng)用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)的一個(gè)較大優(yōu)勢(shì)是，牛舍中的奶?？梢缘玫礁€(wěn)定的管理和擠奶操作，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)采食、飲水、躺臥和擠奶。更精準(zhǔn)的飼養(yǎng)管理會(huì)助力奶牛的健康及產(chǎn)奶量的提高。
影響機(jī)器人擠奶系統(tǒng)利潤(rùn)的因素
① 機(jī)器人的擠奶量
每個(gè)機(jī)器人每天的擠奶總量是實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)較大化的一個(gè)重要因素。使用4個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)，每年2%的工資通脹率和20年的時(shí)間跨度，每個(gè)機(jī)器人每天擠奶的總量每增加500磅（約225kg），凈年收入就會(huì)增加4100美元（約26158元）。美國(guó)的一些牧場(chǎng)每個(gè)機(jī)器人的擠奶總量都能達(dá)到6000磅（2700kg）以上。
很多因素會(huì)影響機(jī)器人的擠奶量，較重要的因素包括：擠奶的設(shè)置和策略，以確保需要進(jìn)行擠奶的奶牛在正確的時(shí)間擠奶；較高的奶牛日產(chǎn)奶量；減少每頭奶牛的擠奶時(shí)間；擠奶系統(tǒng)處于較佳工作狀態(tài)。
大多數(shù)先前的模擬和觀察研究表明，機(jī)器人擠奶系統(tǒng)并不像奶廳擠奶系統(tǒng)那樣利潤(rùn)可觀。但由于我們對(duì)于機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、奶牛飼喂和管理的了解都將持續(xù)改善，從而達(dá)到減少勞動(dòng)力需求和提高產(chǎn)奶量的目標(biāo)。
② 管理因素
為了比較機(jī)器人和奶廳的相對(duì)收益回報(bào)，牧場(chǎng)主需要了解他們的管理方式和未來工資通脹如何影響潛在的凈收入，即勞動(dòng)力成本。
③ 機(jī)器人的使用壽命
因此，牧場(chǎng)是否選擇使用機(jī)器人擠奶系統(tǒng)，關(guān)鍵還在投資回報(bào)比上。