養豬自動化之整體觀
一、簡介
討論任何畜牧生產事業時均應考慮該項畜牧生產事業之目標，討論畜牧產業自動化時亦不例外。今日世界上發展畜牧事業之趨勢，遲早會是我們發展的趨勢。再加上我們現有之環境來看目前台灣畜牧業發展之目標。
1. 畜牧業應改善效率及增加利潤為其目標
目前畜牧業之效率在某些項目下不但效率未有改善而有下跌之情形。
2. 畜牧業應以生產高品質之健康產品為其目標
高品質包含衛生、無藥物殘留、味美而且有益健康(例如低脂肪和膽固醇之肉)之畜產品。
3. 無污染或極低污染環境下生產之畜產品
很多人都以為畜牧生產一定會造成污染，事實上畜牧生產所造成之污染遠小於農作物和園藝作物，更小於家庭及工業廢水。農作物和園藝所使用的肥料中之氮，磷所造成之污染，目前在台灣可能遠勝於畜牧。如果以目前畜產業致力於廢水處理之努力，可以想像未來之畜牧生產之污染勢必愈來愈少。
4. 考慮動物福利環境下所生產之畜產品
動物福利並不是高談闊論，而是事實上畜牧生產者長期以來就考慮到動物福利，如果不考慮動物福利怎可能達到最佳之生產呢？只是我們有些生產方式走的太過頭了，可能對我們生產上也並不有利，何不乘此配合消費者之認同來改善一些生產方式呢？
5. 牧場公園化
牧場公園化可使得畜牧生產環境不致破壞了整體環境之美，進一步為社會所共同認同。目前本省就已有美且效率之雞、豬和牛牧場，這是做得到的而非做不到的。
6. 畜牧場公園化之同時配合週遭環境之生態，畜牧場糞尿管理之同時，達成有機農業之整體性
未來農村農業可能會以畜牧場為主，如果能以我們畜牧農友為骨幹，我們能為農村的生態盡一份保育之責任，對我們的鄉間是一大福音。
7. 援助需要高品質畜牧生產技術的國家
這是可能做到的，以荷蘭為例，他們並不是畜牧研究最發達之國家，但在畜牧發展上確是相當具有名氣。
自動化生產當然也不例外，應該在發展過程中考慮上述7項畜牧生產之目標。
至於自動化如果僅在節省勞工該項自動化，在目前情況而言就不值得推動，推動畜產自動化。
1. 最先應問的問題是這項工作對改善自動化後達成畜牧生產目標有什麼好處。
2. 自動化在該項動物整體生產上有何缺點
3. 如何設計自動化
4. 如何使該項自動化達到最佳之效果
5. 該項自動化在該項畜牧學整體化生產上如何配合。
這些項目之思考過程可由圖一來解釋說明，事實上就發展自動化之過程應有圖一之流程。此圖之精神在自動化之發展應該是一個完整的生產流程，而非只有機械自動化而已。
"自動化"在畜產上很容易引起誤解，以為生產過程完全不需要人之幫助。事實上，是否需要人幫助牽涉到：1. 自動化之經濟效益；2. 配合措施是否齊備，例如若要牧草收割自動化，最好是在方整的草地上，唯有如此，無人割草機才能作業，前述方整的土地就是配合措施，這並非自動化本身之問題；3. 自動化技術是否已成熟。提出這三項問題之目的在說明，目前有些半自動化(或稱為機械化)設施是未來自動化之基礎。
二、養豬自動化(AUTOMATION ON SWINE PRODUCTION)
養豬業依經營方式，可分為種豬場及繁殖豬場。前者以生產優良種豬為主，後者以生產肉豬直接供應市場為主。這兩種生產方式除了種豬場需要種豬性能(performance)檢定設施外，其他作業之自動化部份均大體相同不再分述。圖二為豬隻生產作業流程。本文將根據圖中之分段作業依序分別討論。就養豬場生產作業之整體規畫，其自動化工作項目應包括：
(一)飼料生產自動化以飼料製作自動化為主；
(二)飼餵自動化定時自動同步落料或同步定時緩慢落料系統，電子辦識餵飼母豬系統，保育豬、肉豬和泌乳母豬餵飼自動化，濕料自動餵飼系統；
(三)豬隻管理自動化包括：專家系統、種豬性能、檢定自動化；
(四)環境控制自動化包括地面保溫或冷卻系統、間歇性淋浴自動控制、畜舍環境、屋頂沖水或設施整體控制；
(五)廢水管理自動化，包括地面高壓沖洗機械手臂、自動瞬間沖洗系統；
(六)趕豬系統之建立。雖然趕豬系統目前尚未自動化，但也應該納入經營管理作業，否則前段所省之人工將被趕時所耗之人工和時間抵消掉。
(一)飼料生產自動化Automation on diet production
將飼料原料予以運輸及前處理後，再依飼料配方及電腦指令定量落至混合機，混合後，依據市場需要進一步加工成粒狀餵料或維持粉狀飼料，並依需要以散裝或袋裝方式出售，其流程如圖三。
1. 飼料貯存倉(筒)Bin一般為高度超過直徑，可貯存原料或飼料之容器。
2. 貨車下料口(漏斗形)Truck receiving hopper
為使散裝飼料下料方便，地面挖一空間且在表面覆以網孔鐵架，當貨車所載飼料傾斜倒下時，飼料可由網孔落入下方之漏斗形或雙邊斜向中間方式，落入下端之輸送機。
3. 貨車下料處底端輸送機Truck receiving conveyor
散裝貨車下料口下方之輸送機。
4. 收料升料機Receiving elevator
將下料處輸送機所運飼料送到高處貯存倉之機器。
5. 永久性收料管道磁鐵Permanent type hopper magnet
在料料管上設有強力磁鐵，吸附進料中所含金屬物質，以免混於飼料中傷及機器(如粉碎機)或動物腸胃。
6. 收料分料裝置Receiving distributor(含出口outlet和管子spout)
收料後能將飼料分送到各儲存倉，依需要利用電腦或電子設施，將欲外送之活門打開，此套設施合稱為收料分料裝置。
7. 螺旋送料器Auger
可利用管內螺旋裝置輸送原料或成品。
8. 混合機(Mixer)均勻混合飼料之機器
可分為直立式或臥式混合機。直立式混合機(Vertical mixer)是利用螺旋送料器，將飼料從底部經管道往上運送到混合機頂部再外落，如此可使得飼料均勻混合。目前使用者有A. 雙股螺旋垂直立式混合機(Twin screw vertical mixer)，此混合機內具有雙股之螺旋送料機B. 單股螺旋直立式混合機(Single screw Vertical mixer)此混合機內具有單股之螺旋送料機，臥式混合機(Horizontal ribbon)與帶狀臥式混合機(Horizontal ribbon mixer)相同，臥式混合機之攪拌設備在中心，經由馬達帶動能上下後翻動飼料，以達到混合之目的。C. 雙股漿狀臥式混合機，混合機內具有雙股漿狀攪拌鐵帶者。(Horizontal twin shaft paddle-type mixer)
9. 螺旋輸送機Screw conveyor
利用馬達帶動螺旋式轉軸，將飼料由甲位置輸送到乙位置。
10. 斗昇機Bucket elevator
此設備是利用馬達帶動厚帆布帶，而厚帆布帶每等距間隔上有一小斗，當帆布帶被動時，此等小斗可將飼料出低處運往高處，到最高處後，小斗翻轉180度，飼料便可倒在上方之筒內。
11. 鎚碎機Hammer mill
利用馬達轉動射有鎚刀(hammer)之旋轉軸，在圓筒內轉動，而此圓向之外圍有一多孔性鋼網，利用鎚刀快速轉動將飼料原料打碎，並使通過鋼網。
12. 研磨式粉碎機Attrition or burrmill
能將飼料研磨成細粉狀之機械。
13. 滾筒式壓碎機Roller mill
由兩個具有浪形之滾筒做不同方向之滾動，將飼料原料(特別是穀物)壓碎或切斷。當滾筒運轉速度相同時有壓碎之功能，速度不同時有切斷、壓扁之功能。
14. 磨碎濾網Grinding screen
裝置在粉碎機內之濾網，其網子之大小、機器之轉速以及鎚刀與濾網之距離決定粉碎粒子之大小，通常可依據粉碎產品之需要，更換不同網乳之濾網。
15. 製粒機Pellet mill
粉狀飼料經過調理後，再經由鑄模(die)擠，並以刮刀依需要長度切下，製成粒狀飼料。
16. 粒狀料冷卻器Pellet cooler
製粒後之飼料溫度仍很高，若立刻儲存容易壞，一般利用氣冷方式冷卻飼料。
17. 碎粒機Crumbler
粒料以浪形滾軸壓成碎粒狀之機器。
18. 擠壓機Extrusion cooker
將蒸熱之飼料強力擠壓出，使成熟料之機器。
19. 氣壓式輸送機Pneumatic conveyor
利用空氣吹送方式運送飼料之機器。
20. 鏈條輸送機Chain conveyor
利用鏈條輸送飼料之機器。
21. 皮帶輸送機Belt conveyor
利用皮帶輸送飼料之機器。
(二)餵飼自動化Automatic feeding system(圖四)
1. 乾母豬餵飼自動化Automatic feeding for dry sows
乾母豬餵飼管理作業應具備下列幾項條件：
(1)每一頭母豬餵飼量應隨著豬隻生理、生產階段之不同而改變，但重要的是應避免由於豬的社會位序造成豬隻攝食不均，如此將會影響豬隻繁殖成績；
(2)減少豬隻因競爭而打鬥受傷；
(3)減少人工餵飼時引起全棵母豬吵鬧和跳動，可能導致母豬流產、腳損傷，並影響工人的聽力；
(4)母豬群養較能促進斷乳母豬發情。母豬餵飼自動化，若能落實上述原則，不但可節省勞力，同時也可達到提高生產效率及維護工作人員健康之目的。乾母豬自動化餵飼法，目前有三類較適用，分別說明於下：
(1)定時自動同步落料或同步落料系統Simutaneous feeding system
本系統是將飼料由散裝飼料貯料筒，輸送到豬欄上方個別飼槽之定量飼料儲存容器內，當到了所設定之餵飼時間(用定時器控制)，飼料便由上方容器同時自動落入飼料槽。飼料落下後，散裝飼料貯料筒之飼料又會自動補滿豬欄上方飼料儲存容器，等待下次的落料。
此系統之優點是1. 豬隻餵飼過程中無噪音；2. 餵飼次數增加，可以減少豬隻打鬥次數；3. 使得群養斷乳母豬容易發情；4. 使母豬攝食量較均勻。此系統可選擇每六小時落一次，每一頭母豬每次僅能吃0.5公斤飼料，如此母豬便會專心吃飼料，且在短時間內吃完，豬隻之間便不易因爭食而打鬥，可減少母豬受傷機會。
(2)飼料定時緩慢落料系統或緩慢落料系統Trickle feeding system
此系統乃將飼料由散裝飼料貯料筒，輸送到豬欄上方個別飼槽的定量飼料儲存容器內，到了預定時間，此儲存容器下方另一飼料輸送管，就以最慢之速度(一般為豬群中吃的最慢母豬之速度落下)將飼料下到飼槽，此系統可使得一些吃料較慢的豬隻能從容吃完落下的飼料，而那些吃得快的母豬經過幾次到處尋找其他飼槽是否仍有多餘之飼料，但卻找不著後，就會於落料時很習慣的固定在同一飼槽吃飼料。其優點與上述方式相同。
(3)電子辦識餵飼母豬系統Electronic recognition and feed control system
飼料由散裝飼料筒輸送到餵飼站之承料漏斗。當帶有識別器之母豬將後方門打開並站在接受器前時，接受器將轉應器訊號傳到後門及電腦，不但能將後門卡榫關上，不允許其他母豬進入(一個飼餵站約飼養40頭母豬)，同時到電腦之訊號可立即查知這頭母豬這一時段(由管理人員設定每天餵飼次數)，是否仍有未吃完之配額，如果有，則自動落料器會以每次約100公克之量落料，並給予至少2分鐘的時間容許豬隻吃飼料，如果牠繼續吃，則在設定時間內飼料會再落下100公克，直到此時段母豬之配額吃完為止。如牠不吃，約隔2分鐘，飼料槽會轉向，而豬隻可由前方走出，如豬隻不走出餵飼站，由於站內設有高出地面之鐵管不容許牠躺下，因此牠不可能久站在裡面，再加上後方卡榫會自動打開讓另一隻母豬進入，即可將前一隻母豬擠出。
餵飼站基本之設計型式有兩類，一類為前方只有一個出口；另一類為前方有兩個出口。後者之設計包括一個出口專供正常豬使用，而另一出口專供需要特別處理豬隻之出口，例如母豬攝取之飼料量太低，表示這隻母豬可能生病，因此由特殊出口出去，並停留在外面之小欄內，直到工作人員來給予診斷和治療。另一種情形是這頭母豬前往公豬欄拜訪次數超過某一次數後，表示此母豬可能已發情，可將其由特殊門放出去，在小欄等待配種。系統設計中還需注意到應有訓練欄，它是專供訓練新母豬使用此設備之用，訓練所需時間約1-3天，每天1-2次即可。有關轉應器(transponder)之說明請見乳牛自動化部份。目前尚有一種群養個飼母豬採用轉應器，達成自動個別餵飼之目的，但此法每一母豬有一飼槽，該飼槽僅充計特定母豬攝食。
2. 保育豬、肉豬和泌乳母豬餵飼自動化Automatic feeding for nursery, growing-finishing pigs and lactation sow
這三類豬隻之餵飼自動化作業方式類似，可以乾飼(粉或粒狀料)或溼飼來達成。
(1)乾料自動飼餵系統Automatic dry feeding system
飼料由散裝飼料貯料筒經由輸送管，輸送至豬舍內每一欄之飼料槽內，並定期補充飼料量，供豬隻任食。如果是限食管理，可將補充飼料之間距拉長，即可達到目的。
(2)溼料自動餵飼系統Wet feeding system或Liquid feeding system
本系統是在餵飼前，將飼料加定量水在混合機中混合並即打出餵飼，溼飼作業需要注意下列幾點：1. 加水量；2. 每一隻豬都要有攝食空間；3. 飼料量要計算好。目前在歐、美有愈來愈多養豬場採用溼料自動餵飼肉豬，其原因在於溼餵法可改善飼料適口性，因此豬隻可消耗更多的副產品或較便宜之飼料原料，如此可降低飼料成本。
本省夏天應注意到飼料酸敗問題，事實上，此一系統本身也有防止酸敗的作業，它是採用類以乳牛擠乳系統的自動清洗方式，亦即在餵飼溼料一定時間後，再供以少量水，將供料管道清洗乾淨，並使飼料槽泡一部份水，由於採用此種系統之豬舍無飲水器，所以豬隻唯有靠攝取溼飼料中之水和泡在飼料槽之水，如此可防止飲水器溢流水，增加污水量之問題，但在本地仍需要考慮到夏天供水量和歐洲不同的事實。
(三)豬隻管理自動化Automation on management for pigs
1. 專家系統Expert system
將豬場的各類基本資料輸入電腦，而由電腦自動判斷可能發生的問題，並提供解決之方法。
2. 種豬性能檢定自動化Electronic identification in performance testing
此設備是利用自動給飼站，當耳朵上裝有感應器之豬隻走進餵飼站時，接收器立即辨識其身份，並傳達到電腦，記錄其身份，測量每次豬隻攝食之重量，並記錄該豬隻每日攝食次數、時間、重量等，經由電腦完成初步之統計工作。給飼站作業順序如下：剛開始時，其飼槽之負載胞(load cell)是接觸的，停止時可秤飼槽內之飼料重，並予以記錄，門是鎖上。俟秤完並記錄後，機器自動會添加飼料至早先設定之重量，然後負載胞脫離，此時門鎖開啟，當豬進入並推開飼料槽門時，此時接收器辨識耳號，並讀取其採食時間，當豬隻離開後，其飼槽門再度關閉並鎖上，負載胞相接再度秤重，而得其與前次秤重之差額，即為此次此豬之攝食量。
豬隻性能檢定工作，由於必須將豬隻分欄飼養外，且須要定時秤飼料重，並詳加記錄，其過程不但極耗人力，同時可能會因秤重及飼料回收造成誤差問題。若使用檢定自動化設施便可解決上述問題。
(四)環境控制自動化Automation on environmental control
利用環境控制設備可以調整豬隻生活環境之溫度，使適合豬隻生產需要。由於小豬怕冷，大豬怕熱，環境溫度低會導致小豬易感染疾病，甚至死亡，因此小豬應該保溫，保溫方式很多，其中以地面保溫較為有效。環境溫度高導致豬隻攝食量下降，以致生長不良，大肉豬問題較易解決，可以藉間歇性灑水方式來達到蒸發散熱之目的。分娩或哺乳的母豬在高環境溫度下只能用間歇性滴水，不可以用灑水方式來散熱，因為灑下去之水可能導致尚在吮乳的小豬受涼。在高溫下分娩的母豬，不但會拉長其分娩時間，導致小豬胎死腹中，同時降低母豬乳中抗體及產乳量而影響小豬之存活，因此在分娩或哺乳舍中，可採用母豬分娩架(哺乳架)，母豬躺著的部份採用地面冷卻的方式，以達到使母豬涼爽之目的。常用的自動化環控設備有：
1. 地面保溫或次卻系統：Floor heating or cooling system
無論是仔豬保溫或母豬散熱，均應有其最佳之舒適溫度範圍，過高或過低均不利於豬隻生產及造成電力浪費。維持地面恆溫的最佳方式是以管線通水保溫，並在其溫度之控制熱水出水口之最遠端地面，安裝恆溫調節器(Theroastat)，當地面溫度高於設定之溫度時，恆溫調節器將儲水式熱水器打水幫浦打開，以提高其溫度。相同之原理亦可用於地面冷卻設施，唯一差別是地面恆溫調節器連於控制冰水機抽回水之幫浦上，當母豬所躺的地面溫度高於某一設定溫度時，幫浦將冰水抽出循環，使得地面溫度下降，反之當到達設定溫度時，幫浦抽水便停止作業以保持溫度。
2. 間歇性沐浴自動控制Automatic sprinkling system
(1)沐浴設施
淋浴之目的有二：1. 是水分蒸發可以帶走豬隻身上熱量，減少其在高溫下所受到之熱緊迫；2. 是豬隻缺少排熱的汗腺，因此沐浴成為可幫助豬蒸發散熱的的法。沐浴最好是能讓淋下之水分蒸發後再噴水，否則便無法達到蒸發散熱之目的。一般常用的淋浴設備有下列幾種：1. 採用水管每天噴灑豬隻2-3次；2. 將軟管打洞後一端接於畜舍上方之水籠頭，另一端彎折綁緊，並於每日氣溫最高時，將水籠頭開啟灑水；3. 採用自動控制式灑水。電磁活門式裝置之方法由於必須裝設很多自動活門，因此較不方便，而馬達式裝置之方法則較方便且不易損壞。自動控制設備調節在環境溫度高於21℃以上時，每隔40分鐘噴水一次約一至二分鐘，視噴出之水量而定。噴水頭或噴霧頭之選擇，應以不易阻塞且耐久性者為原則。噴水頭或噴霧頭之選擇，應以不易阻塞且耐久者為原則。淋浴之範圍最好在條狀地面上及靠近飲水器之地面。
3. 屋頂沖水式設施
將水直接噴灑於豬舍屋頂，因水分蒸發會降低屋頂溫度，如此減少豬舍內輻射熱進入，進而降低室內溫度，此種噴水設施的優點為水能均勻散佈，同時可經天溝將水回收利用。
4. 畜舍環境整體化控制(圖六)
目前國內的畜舍環境控制大都是單項的控制，如控制風扇、淋浴設備或滴水設施。未來整體化控制可以由各類感應器傳回環境狀況，再經由微電腦將資料判讀後，決定因應之措施，例如當外界溫度不太高而畜舍內之氨氣濃度太高時，通風設施和擋風簾應該如何配合才能達到最佳之處理效果。同時工作人員也可研判感應器所傳回之資料作為管理上之參考。
(五)廢水管理自動化Automation on waste management
畜舍內之廢水管理，目的在於減少豬舍用水量，而又能將畜舍清洗乾淨，可減少處理廢水總量，畜舍清洗乾淨可減少氨氣生成，以降低豬隻肺炎之發生率。目前在兩類自動化清洗設施，第一類為水泥地面上之清洗機，第二類為條狀地面下之沖洗設施。
1. 地面高壓沖洗機械手臂Floor cleaning robot
此機械設施是利用加壓馬達供水，利用機械手臂導引，水管，在豬舍內來回沖洗每一處地面。就沖洗作業而言，確實有其效果，但用水量偏高。欄內有豬的情況下，仍無法用處理過之廢來沖洗，因為處理過之廢水直接沖到豬隻仍有衛生之顧慮，且處理過之廢水有可能塞住噴頭。這種沖洗設施，如想一棟僅用一套沖洗槍，必需將一棟雙排或多排式豬舍改為單排式豬舍，否則每一排需要一套沖洗設施。
2. 自動瞬間沖洗系統Automatic flushing system
若條狀地面下，採用本系統，則可利用處理過的豬糞尿廢水回抽到水箱，再經由簡單的控制設備及沖洗系統沖洗條狀地面下的地面，如此不但能達到自動清潔豬舍，節省人工，且廢水也可再回收利用，大幅的減少清洗所需之水量及減少污水處理量。本系統可分為二。
(1)球塞式：
設備是以一具深水馬達抽取經過處理後的廢水至蓄水箱內，再以變速馬達將蓄水箱底部球塞瞬間拉開，水箱內之水即瞬間沖到高床下面，大量傾瀉而下的水，藉衝力及地面坡度之助力，將高床下豬糞沖走，沖出的廢水匯流後，再進入污水處理設施，如此依序循環再利用廢水，不但達到自動沖洗效果，也減少了沖水用量，更改善了污水處理問題。
球塞式沖洗設備組件包括以下幾項：
a. 深水馬達：大口徑，中型馬力可將處理過的污水迅速抽到沖洗蓄水箱。
b. 蓄水箱：可依畜舍大小、飼養密度設計蓄水量；材質不限。
c. 瀉水坡道：高床下的地面必須是表面平滑且坡度1-2／100以上。
d. 球塞設備：
(a)直徑20公分出水孔：可依蓄水箱大小決定出水孔數目多寡。
(b)直徑21公分球塞：硬質、比重比水大。
(c)拉起連桿及無方向性支撐板：連桿一端固定在球塞上方，另一端連接無方向性的支撐板。
(d)同軸轉動頂桿：微觸在無方向性支撐板的下方，當變速馬達轉動90度時，同軸頂桿同時將每一個無方向性支撐板向上頂起，連桿及球塞也在一瞬間同時被向上垂直拉起，沖洗水即由出水孔沖瀉到高床下地面。
(e)自動控制器及感應器：24小時計時器，抽水馬達及變速馬達控制用電磁開關。
(2)傾倒式
本設備是以一水箱蓄水，當其含水量到達某高度時，此水箱便會傾斜，將箱內之水瞬間沖出，以清洗豬舍或條狀地面下豬隻糞尿水。本設備係藉著水箱進水速度控制沖洗頻率。
飼料營養雜誌(p.4∼18)─夏良宙、九六年第四期