用例:畜牧业中的数字孪生

发布于2020年3月6日

农业产业面临着一系列新的问题,如劳动力短缺,饲养人口增加的压力,以及影响植物和动物健康的环境退化,并因此,农产品。AgTech,需要将技术应用于农业运营和流程,作为解决这些问题的解决方案是快速的。在增加生产力,工艺效率和动物福利方面,农业数字化的投资是有利可图的。一种这样的方法是数字双胞胎技术,尚未在牲畜养殖中探索。此处提到的用例表明了该技术在畜牧业的应用。

数字双胞胎是建立在人类知识和现实世界数据的任何物理资产或系统的虚拟模型。该模型使用预先分析,通常是人工智能(AI),提供了其物理对应的重要信息和见解。GE,ABB和IBM等公司已准备好数字双平台,并已成功实施其制造,汽车,能源效用和航空航天行业。

在Agtech中使用数字双胞胎有几个好处。它可以提高食物的生产力和质量,防止食物短缺。供应侧分析表明,直到现在,该技术尚未应用于畜牧业。这可能是公司探索和产生额外收入的商业机会。

用例:数字孪生如何在畜牧业中使用?
肉类生产和加工公司已经启用了数字化,无论是单独的数字化还是与初创公司合作。

  • 爱尔兰初创公司caainthus使用基于人工智能的计算机视觉来确定动物的健康状况。美国本土全球农业公司嘉吉公司(Cargill)已经与该公司合作跟踪牛的健康状况。
  • 总部位于美国的初创公司Rex通过整理各种来源的事实和数据,开发了关于家畜遗传、性能和健康的最大数据库。
  • Connecterra和量化AG提供监测牲畜健康的设备。

数字双胞胎在牲畜养殖中的应用可以帮助:

  1. 获得关于健康生长条件的见解:使用数字双胞胎可以帮助肉类生产商,农场管理人员和育种者通过感知以下参数来准确地了解其牲畜的健康日益增长的条件:
    • 动物相关参数:妊娠激素、身体和肠道温度等。
    • 提要类型:摄入的质量和数量
    • 环境参数:温度、气体成分(氧、氨、二氧化碳水平、周围硫化氢的存在)、湿度等。
  2. 检测疾病的发作:患病的动物显示了可以使用传感器和/或计算机视觉检测的临床符号。数字双胞胎技术可以帮助识别可患病的动物,然后可以及时分离和处理。这项技术可以帮助降低发病率和死亡率,并防止人畜共患病如H1N1,SARS,埃博拉和冠状病毒的传播。
  3. 研究新饲料引入的效果:农场管理者可以模拟饲料类型的改变或在动物身上引入新的食物样本的影响。在这种情况下,之前的食物类型和内容的附加信息需要作为数字孪生输入。
  4. 研究栖息地对新品种的影响:数字双胞胎可以帮助了解任何新开发的品种对周围条件,饲料,环境等的变化的响应

实现场景
数字孪生在畜牧业的实施包括:

  • 数据收集,气体传感器、温度传感器、湿度传感器、摄像头、无人机等数据采集工具的使用;数据可以通过附着在动物身上或放置在动物周围的传感器收集
  • 分析和建模 -分析收集的数据,开发准确的模型,相关的物理资产和周边环境,可以不断地基于更新的数据更新
  • 大数据 -对重要数据进行识别,以确保收集到的庞大数据池中的必要信息得到保留,并决定如何存储这些信息。
  • 数据可视化,易于理解的数据和分析结果表示;可以是2D或3D格式

实现约束
这种技术的有效实施需要各种组件的无缝集成。它的采用可能存在某些限制:

技术限制

市场限制

  • 该技术已准备就绪。可以使用集成API或采用由ETSI等组织开发的IOT标准来克服大规模实施期间的集成问题。
  • 网络可用性,速度和延迟 - 远程位置的约束 - 预计将在接下来的3 - 5年内克服,随着连通技术(如5G,NB-IOT和LTE-M)的采用增加。
  • 没有一家大公司为畜牧业提供数字孪生解决方案。
  • 目前还没有制定kpi来评估这一技术在畜牧业中的好处。
  • 畜牧业还没有开发出一种商业模式来将这项技术货币化。

经济的制约因素

法律的约束

  • 由于该技术尚未在畜牧业实施,经济学未知。
  • 考虑到投资这项技术的风险,只有业务多元化的公司才更倾向于投资这项技术。
  • 迄今为止没有框架的监管指南涉及牲畜的数字双胞胎的道德使用。
  • 如果在数字双床系中实施自动化决策,则将对动物的用途进行法律考虑。

下一个什么?
全球人口正呈爆炸式增长,目前的出生率为每秒2.5人。畜牧业已经在努力应对一些问题,如不断增长的食品需求、不断变化的消费者偏好,以及对高质量食品的高需求。为了解决这一问题,畜牧公司和农场管理者将不得不在制造业和农业中采用先进的技术。数字孪生是一个高质量的解决方案,它在畜牧业中的应用只是一个时间问题。预计2021年将成为该计划实施的一年并不太牵强。到2025年,它可能会被各大畜牧业公司所接受。因此,肉类生产、加工公司和农场管理者现在应该采取行动,在他们的生产过程中拥抱数字化。作为第一步,这些公司可以执行技术经济分析,以衡量该解决方案的可行性,或确定适当的合作伙伴,以帮助他们进行转型。

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