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• 前言

       自動化擠乳系統（機器人）之起源，主要是因為80年代時期勞動人力成本逐漸增加的情形下所發展出的產物(Rossing et al, 1985; Rossing & Hogewerf, 1997; Lind et al, 2000)。擠乳作業是乳牛場經營管理中花費最多時間的部分，大約需佔牧場全部勞動力的25至35 %左右。若透過自動化擠乳系統對於節省乳牛場之人力與成本開銷有很大的助益。機器人擠乳除了節省擠乳作業的勞動人力也進一步改變乳牛場的運作模式，自動化擠乳大幅減少傳統人力管理與控制牧場的情形，酪農不再需要每日定時定點擠乳，且自動掌控技術會智慧偵測乳房健康取代以往需要長時間之肉眼觀察牛隻乳房。擠乳過程中最重要的清潔部分，自動化擠乳系統可以一天24小時準確的清潔乳頭、分析乳質與區分異常乳。另外，使用自動化擠乳系統必須考慮永久使用性的問題，例如可能需要在畜舍內配置特定的通道這可能會影響牛群放牧。自動化擠乳系統對於環境與減少擠乳時勞動人力而言是相當有其競爭力的，且其他的潛在好處包括提高動物健康、動物福祉與乳量。

• 自動化(機器人)擠乳系統技術層面

       自動化擠乳系統在60-70年代發展初期時，系統是缺少擠乳前準備與自動套脫杯系統。直至Rossing & Hogewerf (1997)時才開始發展自動化乳杯套裝與脫杯等相關技術。然而，自動化擠乳需要的不僅是自動化套杯與脫杯，還有其他許多重要的程序，包含自動擠乳、乳頭清潔、乳頭偵測、自動套杯脫杯、整組擠乳系統的控制感測器與軟體介面等。自動化擠乳系統分成兩種單欄整合型與多欄式搭配可移動擠乳與套杯設備。單欄式適用於55-65頭左右的牛群每日擠乳數次；而多欄式則包含2-4組擠乳設備可適用於80-150頭左右的牛群每日擠乳三次以上。自動擠乳系統的應用成敗與牛群之擠乳意願有極大的關聯性，因此系統在擠乳過程中都會搭配自動給料系統以提高牛群使用擠乳設備的動機。此系統必須取代傳統擠乳時人為操作的手、眼與耳朵功能，故其包含牛隻辨識系統、清潔系統、擠乳系統與辨別異常乳設備，以滿足各項乳品質標準。乳頭清潔系統中包含刷子與滾筒，可以清潔整組乳杯也可獨立清潔特定乳杯，根據試驗結果指出其清潔效果比乳杯未清潔前好，但仍未比使用人工清潔來得優(Schuiling, 1992, Knappstein et al, 2004)。整個擠乳過程中系統會全程監控並記錄，並自動貯存於資料庫中讓酪農依不同牧場的牛群狀況作最適的設定。擠乳重要訊息可藉由系統作表列式參考與報表輸出，甚至遠端的資料傳輸等。

• 使用自動化(機器人)擠乳系統之牧場

       因飼養成本增加與乳價降低導致酪農需將牛隻的生乳產能發揮至最大，1992年在荷蘭出現第一座使用自動化擠乳系統的商業牧場，在自動化擠乳系統發展早期酪農接受度不高，直到90年代末期才約有2000家酪農戶使用自動化擠乳系統其中多為荷蘭與歐洲國家，少數在日本與北美。2009年底，使用自動化擠乳系統之酪農超過8000戶左右（圖1），主要多為家庭式的1-3組擠乳設備但仍包含有10組以上的大型酪農戶使用，超過90%以上的自動化擠乳系統顧問團隊多集中於北歐區域。目前使用最多自動化擠乳系統的是荷蘭約有2000戶酪農使用。自動化擠乳系統需要高度的技術支援與維護管理，也是未來最主要的挑戰之一。

• 自動化擠乳(機器人)系統與擠乳管理

       從傳統式擠乳設備轉換成自動化擠乳設備初期，對於牛群習慣與酪農操作上有很大的改變。自動化擠乳系統淘汰了傳統長時間人為監督擠乳的程序，但也產生了新的勞動模式(Schön et al, 1992; Lind et al, 2000; De Koning et al, 2002)。自動化擠乳系統主要包含乳房清潔與擠乳控制兩部分，每日二至三次的擠乳可以完全取代傳統人為操作的限制並將乳產量發揮至最大。在大型乳牛場的應用結果發現，自動擠乳系統相較於傳統式擠乳設備可以節省約20-30%左右的勞動人力，但是在使用自動化擠乳系統的第一年，因為牛群與酪農對系統的磨合，擠乳會比以往花費較多的時間。因此，使用自動化擠乳最大的差異是在勞動力的減少，原本需要勞動的擠乳作業被自動化取代後轉變成利用電腦監控檢查機器運作是否正常。勞動力不會再被綁在擠乳作業而能更有效的發揮於其他區塊。這也是自動化擠乳吸引小型家庭式牧場的主要原因，且擠乳作業是持續進行的，不需要有任何人是必須為擠乳作業長時間待命。一般而言，兩星期會發生一次機械問題需要處理，但也會因管理與維持的程度有所差異。對牛群而言，自動化擠乳系統並不適用於所有的牛群，乳頭形狀與乳頭位置不佳可能會造成自動套杯困難，或甚至有些牛群完全無法適用自動擠乳系統。以新安裝自動化擠乳系統的酪農經驗而言，平均約有低於5%左右的牛群無法適用(De Koning & Rodenburg, 2004)。在轉換至自動化擠乳系統的初期，牛群適應自動化擠乳系統的時間會相較於適應傳統式擠乳設備的時間來得長，在訓練牛群適應的第一週必須安靜且前後一致的讓牛隻熟悉，牛隻即可快速的適應環境與機器。

1. 增加乳產量：使用自動擠乳系統其中一項好處是增加乳產量，Erdman & Varner( 1995)研究報告指出當擠乳次數尤每日兩次增加至三次其乳產量約增加6-25%左右。由圖二可以看出使用自動擠乳若擠乳次數低於每日兩次則其乳產量會反之減少。由歐洲各地使用自動化擠乳系統的經驗來看，使用自動化擠乳系統約可增加乳產量5-10% (De Koning & Rodenburg, 2004, Bach et al, 2007, Bijl et al, 2007)。在美國有許多大型的乳牛場每日三次擠乳是司空見慣的事，但若三倍量的牛群需要適應自動化擠乳設備，則乳產量反而會降低5-10% (De Koning & Rodenburg, 2004)。
2. 機器人擠乳系統之動態擠乳與飼養管理變化：在自動擠乳系統中，可以發現個別牛隻在擠乳性狀與飼料效率間有明顯的關聯性變化。目前的偵測系統並無法說明這些變化，這是因為系統中缺乏各項參數的運算模組，比較適合的模組如動態線性模型。動態擠乳與餵飼系統已在瓦赫寧根大學高科技農場架設完成，包含擠乳頻率與濃縮飼料資料等(André et al, 2007, 2010)。初步結果顯示，使用自動擠乳系統可以明顯的增加乳牛之飼料效率。
3. 機器人擠乳之感應器設備與資料收集：自動化擠乳系統包含感應器與資料數據收集管理系統，可以觀察並控制擠乳過程中的各項變化。數據會自動貯存於資料庫中便於酪農依照牛群狀況調整擠乳流程與條件。系統資料庫中的龐大資料內容，經過軟體運算後可轉化成條列式清單與報表，以螢幕顯示或報表列印的模式提醒酪農了解牧場的狀況(Hogeveen & Ouweltjes, 2003, De Koning & Ouweltjes, 2004)。對於製造商與使用者而言，最大的挑戰是偵測異常問題的出現，偵測異常被視為一種管理上的例外現象，例如:臨床性乳房炎與異常乳的關聯。一般而言，乳牛產生異常乳是因為乳房炎的關係，而乳房炎通常會伴隨一些肉眼可觀察的現象，這樣可以輔助偵測異常問題的解決。舉例說明，假設異常乳是由乳房炎所產生，每年約有25%左右的牛隻發生一次乳房炎，而其中異常乳出現於擠乳的比例約10%左右。以100頭牛每年擠乳310天，每天擠乳2.5次的基礎計算僅有0.32%的機率會在擠乳時出現異常乳。這可以清楚的計算出即使乳房炎的發生機率偏高，產生異常乳的比例相較於正常乳而言是偏低的。先進的自動化擠乳系統利用不同感測器控制擠乳程序且可偵測出乳品質包含乳成分、體細胞數、乳中含血、電導度與孕酮素等。這些偵測器搭配智慧型的運算處理軟體可以協助酪農更了解牛群並作出正確的決策。在自動化擠乳系統的特別指導方針中指出自動化擠乳感測器與應用技術都必須符合自動化國際標準組織的規範(ISO20966, 2007)。 
4. 態度與期待：要如何成功應用自動化擠乳系統最重要的一項因素是酪農的態度與期待(Mathijs, 2004, Ouweltjes & De Koning, 2004)。根據製造商的經驗指出，有許多酪農使用自動化擠乳系統後，又再轉換回傳統式的擠乳系統，雖然不同製造商在自動化擠乳系統銷售後調查中都有不錯的滿意度，但仍有5-10%左右的酪農會回頭使用傳統式的擠乳系統(De Koning & Rodenburg, 2004)。其中原因包含，酪農對於自動化擠乳系統的期待過高、或是酪農無法適應不同擠乳機系統，及自動化擠乳系統故障率較高導致酪農沒有信心使用。近年來，隨著自動化擠乳系統之軟硬體的更新，酪農的接受度也愈來愈高，但使用自動化擠乳系統初期會耗費較多的勞動力是無法避免的挑戰。如何成功使用自動化擠乳系統有以下幾個關鍵點 : 1.貼近現實的期望2.在新設備使用前與使用後，密切與顧問保持連繫發現問題並解決3.有紀律並有彈性的應用系統與管理牛群4.必須能有效了解並使用其電腦設備5.將關注力集中於畜舍規劃與牛群擠乳動線6.維持自動化擠乳系統於最佳狀態並定期維護7.健康的牛群包含正常的腳蹄與良好的採食慾望。

移動式自動擠乳系統
       傳統式的自動擠乳系統是固定在一定的位置，幾年後才發展出移動式自動擠乳系統(Mobile Automatic Milking System, MAMS)。近年來，移動性自動性擠乳系統概念雛型已經在丹麥與荷蘭發展出來，且已經在牧場實際應用。這解決了放牧的牧場需遠距離驅趕牛隻前往擠乳室的問題，移動式自動擠乳系統也提供牛群放牧的牧場擴大經營的機會。目前丹麥的使用方式是將移動式自動擠乳系統固定在一個位置使用(Oudshoorn et al, 2008)，荷蘭則常常更換其位置使用(Lennsinck & Zevenbergen, 2007)。該系統所配備的履帶每平方米所產生的壓力非常低，可以防止經過草原時的破壞。主要系統配備包含貯乳桶、真空泵浦、清潔系統與自動擠奶系統，它可以獨立操作2天左右。2008年該系統實際應用於放牧季節，測試35頭泌乳牛結果顯示無論在擠乳系統技術與泌乳牛適應間皆無不良影響且運作良好(Houwelingen et al, 2009)。2009年的放牧季節將移動式自動擠乳系統應用於管理60頭之泌乳牛群，該研究重點在於放牧牛群在使用移動式自動擠乳系統對於牛群動線與擠乳頻率上的變化，移動式自動擠奶系統能夠負擔60頭放牧泌乳牛群24小時擠乳作業，且無需額外供應粗精料，平均年產量約為7500kg，這也表示移動式自動擠乳系統提供精料給泌乳牛群在擠乳過程中採食，確實提高牛隻進入擠乳系統的意願。因此，需建立部分限制條件，以避免牛隻個別牛隻為了採食飼料進入擠乳而造成擠乳頻率的異常增加。
 
乳品質
       由於消費者對於牛乳的品質與安全性要求，生乳的品質是牧場經營過程中最重要的關鍵。雖然，自動擠乳系統與傳統式擠乳系統的應用主軸是相同的，但是仍有許多差異點。自動擠乳系統是24小時連續運作的因此不可能利用肉眼觀察所有的擠乳過程，不同牛隻會因為其對於自動擠乳系統的接受度高低而影響其擠乳頻率，所有的因素都會影響牛隻乳品質與乳產量。生乳中體細胞數與生菌數為生乳品質的重要指標，高體細胞數表示牛隻乳房不健康甚至可能已形成乳房炎導致生乳品質欠佳。而主要影響乳中生菌數的因素，為擠乳系統的清潔度與貯乳桶低溫的穩定度。一般而言，使用自動擠乳系統的牛群，其體細胞數與總生菌數會略高於使用傳統式擠乳設備的牛群(Klungel et al, 2000; Rasmussen et al, 2002; De Koning et al, 2004)(如表1)。24小時運作的擠乳系統需特別關注其生乳品質的穩定度，重點項目包含牛隻乳頭、擠乳杯、擠乳機與貯乳桶的清潔度等。

游離脂肪酸
       生乳中的脂肪經過脂肪水解作用(Lipolysis)會產生游離脂肪酸，一般乳中的脂肪會被脂肪球膜保以避免被脂肪酶作用分解。脂肪的水解作用也會在當乳脂肪因物理性的傷害時發生，例如:擠乳過程中的壓力變化、貯乳桶的攪拌過程與溫度。動物本身的導致脂解作用的因素包含泌乳期、牛隻健康狀況、擠乳頻率與日糧因素等。眾所皆知的若產乳量少又擠乳間距過短其生乳中的游離脂肪酸會增加，所有的研究結果都顯示，牛隻使用自動擠乳系統其生乳中的游離脂肪酸會顯著低於使用傳統擠乳系統的牛隻(Ipema & Schuiling, 1992; Klungel et al, 2000; Rasmussen et al, 2002, De Koning et al, 2004)。這項結果與擠乳間距過短導致生乳中游離脂肪酸增加的原因不同，因為其游離脂肪增加的量遠比使用傳統式擠乳系統，每日擠乳3次之牛群生乳含量高出許多。丹麥Rasmussen 等人(2006)調查市售5個品牌的牛乳中游離脂肪酸差異，結果顯示5個品牌牛乳中之游離脂肪酸差異小，但是在統計上有顯著差異。自動擠乳系統需使用較傳統擠乳系統寬約3-4倍的進氣管，是否因為這些管徑長度與寬度的差異導致生乳中的游離脂肪酸釋出目前未確定，但有研究指出過量的空氣會促成生乳脂解作用發生。Rasmussen 等人(2006) 收集了55家生乳中含較高游離脂肪酸酪農戶的資料發現，在31家傳統擠乳系統酪農戶中，最常見的故障問題為擠乳管線漏氣約佔71％；擠乳套杯過程中吸入過多空氣佔61％；貯乳桶攪拌器故障佔29％。其他使用自動擠乳系統故障問題則為貯乳桶乳量過低導致的低溫不穩定現象佔79％；擠乳幫浦異常佔67％與貯乳桶攪拌冷卻異常佔58％。較低的乳產量和低能量飼糧也會增加牛乳中的游離脂肪酸比例。然而，營養因子對於脂解作用的影響機制仍需進一步探討。
   
動物健康
       2000-2004年歐洲大規模的應用自動擠乳系統，最主要的原因是其對動物健康的影響。荷蘭、丹麥與英國等分別在15個牧場，使用其較具代表性的自動擠乳系統作為代表，進行自動擠乳系統對於動物健康的大規模研究(Hillerton et al, 2004)，每個牧場在安裝前後至少需輔導2-12次，安裝後每個牧場即進行至少50%以上牛群體型與活動狀態評分，荷蘭與英國境內牧場則額外進行乳頭健康評估。常規的評估數據包含乳產量、乳品質、個別牛體細胞數、繁殖力、獸醫治療等。愈來愈多國家應用自動擠乳系統最主要的原因是因為其對牛隻體型健康的正面影響(Hillerton et al, 2004)。在丹麥與英國的研究指出，牛群在使用自動擠乳系統6個月後其體型評分與使用前3-6個月是相同的。在荷蘭牛隻體型精瘦度由1.35至0.98表示其體態更佳且精實。牛隻的活動量在使用自動擠乳系統前後無顯著差異，丹麥與英國數據顯示在使用後3個月略為增加但不顯著，英國評估的13牧場中，7個牧場使用後活動量增加，6個牧場使用後活動量下降。但卻有觀察出使用自動擠乳系統12個月後牛隻跛腳率增加的趨勢，14個牧場中有11個出現牛隻擦傷的狀況(Hillerton et al, 2004)。使用自動擠乳系統最重要的關鍵在於將牛隻從傳統式擠乳系統轉換至新系統的適應期，整體而言使用自動擠乳系統對於牛群的健康無較大的影響。
 
結果
       使用自動擠乳系統的牧場在2000年左右明顯增加許多，尤其在部分地區其勞動力昂貴甚至找不到願意投入擠乳工作的人，使用自動擠乳系統可以有效的解決勞動力缺乏的問題。但是在勞動力充足的地區，特別是大規模的酪農戶而言快速的吞吐量大的擠乳設備仍會持續被使用。自動擠乳系統的導入確實對牧場的管理有很大的影響，擠乳間距會因為牛隻本身的意願有很大的改變，甚至牧場管理與酪農的生活型態都因而改變。使用自動擠乳系統相較於傳統擠乳系統需投入更多的資金，但乳產量增加與支付勞動的成本下降，使得每公斤牛乳的成本下降，個別員工可以獲得更多收益。成功應用自動擠乳系統的關鍵在於牧場管理者對系統的了解應用、牛舍動線的配合與牛舍環境的維持等。自動擠乳系統並不會危害到動物福祉但經研究也無促進的效果。一般而言使用自動化擠乳系通多半是因牛群放牧的關係，放牧過程中酪農需時時刻刻注意系統狀況，以維持正常運作。移動式自動擠乳系統可以應用的層面超出以往範圍，改善其牛隻辨識技術更有助於牛群資料管理。愈了解自動擠乳系統的優缺點等，有利於農民做出正確的決定。未來可預見的局面是傳統式與自動擠乳系統同時皆應用於乳牛場。

參考文獻
       C.J.A.M. (Kees) de Koning. 2010. Automatic milking common practice on dairy farms. The First North American Conference on Precision Dairy Management.

參考網址

https://www.angrin.tlri.gov.tw/cow/dhi107/dhi107P28.htm

https://agrkb.angrin.tlri.gov.tw/modules/icontent/index.php?op=print&page=6406