Ziel der Entwicklung
In der deutschen Milchviehhaltung sind große Herden mit über 1.000 Tieren die gängige Betriebsgröße. Eine rein visuelle Beobachtung der Tiere sowie die Erkennung von Tiergesundheit und Reproduktionsstadien mit anschließender händischer Dokumentation sind hier nicht mehr lückenlos möglich. Daher finden immer mehr Landwirte Unterstützung in modernen Technologien wie Sensorsystemen am Tier, Klimasensoren im Stall oder Milchsensoren in den Melkanlagen. Die auf dem Markt befindlichen Systeme dienen neben der Milchgüteüberprüfung vor allem der Brunsterkennung, dem Kalbe-Monitoring, der Überprüfung der Pansengesundheit oder einer Lahmheitserkennung. Darüber hinaus sind verschiedentlich Verfahren zur visuellen und manuellen Bewertung des Tierstatus anhand stallbezogener Parameter entwickelt worden, deren Erfüllung als Voraussetzung für Tierwohl angesehen wird. Ein System, welches das Wohlbefinden des Einzeltieres automatisiert detektiert (also ein tierindividueller routinemäßiger Tierwohl-Check) ist jedoch nicht bekannt. Das Ziel der Entwicklung und Validierung war ein flexibles, automatisiertes Bewertungstool für unterschiedliche Mess- und Management-Systeme in der Milchviehhaltung (KITi-Sens). Es ermöglicht anhand zuverlässiger Parameter und einer auf künstlicher Intelligenz basierenden Auswertesoftware (KITi-Soft) einen routinemäßigen Tierwohl-Check für das Einzeltier.
Vorteile und Lösungen
Die Entwicklung des KITi-Systems zur automatisierten Tierwohlerkennung gliederte sich in die zwei Teilprojekte KITi-Sens und KITi-Soft.
Die technisch-technologische Zielstellung im Teilprojekt KITi-Sens war die Weiterentwicklung eines vorliegenden Funktionsmusters der elektronischen Ohrmarke smardtag®. Die Weiterentwicklung hatte zum Ziel, die Energielaufzeit maßgeblich zu erhöhen, die Kontaktierung am Tier von einer Zweistift- auf eine Einstift-Kontaktierung zu modifizieren sowie Größe und Gewicht der Ohrmarke zu reduzieren. Dabei sollte die längere Laufzeit der Sensoren bis zu einer erforderlichen Nachladung über ein intelligentes Datenerfassungs- und -verarbeitungs-Management und die damit verbundene Energieersparnis ermöglicht werden. Die smardtag® erfasst psychophysiologische Parameter wie das Elektromyogramm, das Hautpotential, den Hautwiderstand und die Hauttemperatur sowie die Bewegungsaktivität. Die am Tier erfassten Werte werden bereits im Sensorsystem regulationsdiagnostisch analysiert, die Zwischenergebnisse anschließend KITi-Soft zur Verfügung gestellt.
Ziel von KITi-Soft war die KI-gestützte Bewertung der Ergebnisse aus KITi-Sens hinsichtlich der zu erkennenden Zielgrößen. Hier entstand eine auf künstlicher Intelligenz basierende Auswertesoftware für die automatisierte Erkennung des Tierstatus und somit einen routinemäßigen Tierwohl-Check. Dabei erfolgte das Training unter Ausschluss von Belastungssituationen, die vor allem durch Erkrankungen (Mastitis, Lahmheit oder Stoffwechselstörungen) aber auch durch natürliche Umstände (Brunst oder Kalbung) oder das Management (Hitzestress, Umstallung, Maßnahmen am Tier) hervorgerufen wurden.
Im Ergebnis des Projektes steht ein Funktionsmuster für ein Monitoring-System zur Verfügung, welches automatisiert und in Echtzeit den Tierwohl-Status des Einzeltieres beschreibt und zudem reproduktionsrelevante Zielgrößen wie Brunst oder Kalbeeintritt mit ausgibt.
Zielgruppe und Zielmarkt
In Deutschland leben rund 3,6 Mio. Milchkühe. Die Zielgruppe stellen die 47.000 landwirtschaftlichen Betriebe mit Milchviehhaltung dar. Der Einsatz des KITi-Systems ermöglicht dem Landwirt durch die Erkennung der Zielgrößen Brunst, Kalbung, Erkrankung und Tierwohl eine beachtliche Kostenreduktion. Zudem wird erstmalig die Voraussetzung geschaffen, eine objektive, tierbasierte Bewertung des betriebseigenen Tierwohlstatus auszugeben und somit eine Imagesteigerung der Milchviehhaltung zu begleiten.
Mit den angestrebten Wissens- und Technologietransfers werden kleine und mittelständische Unternehmen erreicht, welche den Entwicklungsprozess weiterführen, die Produktion einzelner Teilkomponenten und die Einführung am Markt sowie den Vertrieb des Produktes übernehmen. Die Forschungseinrichtung arbeitet mit den Unternehmen der freien Wirtschaft im Sinne eines langfristigen Technologietransfers vertrauensvoll zusammen und unterstützt diese bei der anschließenden Markteinführung.
Die Einrichtung selbst profitiert durch anschließende Forschungsprojekte, Forschungsaufträge und Erweiterung der Kernkompetenz. Forschungsaufträge aus der mittelständischen Wirtschaft sind eine wichtige Säule der finanziellen Einkünfte der Forschungseinrichtung. Im Rahmen ihrer wirtschaftlich orientierten Aktivitäten werden künftig Aufträge von KMU eingeworben, die auf der Basis des zu entwickelnden KITi-Systems umgesetzt werden können. Zudem erschließen sich durch die Entwicklung neuer KI-Verfahren weitere Transfermöglichkeiten und somit Einnahmequellen.
