Case Study

事例紹介

北海道十勝農業協同組合連合会 湧洞牧場

預託牛管理システムで放牧牛の位置情報把握と個体管理の実現へ

  • LPWA
  • 畜産

預託牛管理システムで、過重労働と慢性的な人員不足解消を実現する。

十勝農協連湧洞(ゆうどう)牧場は、十勝地域南部の大樹町沿岸部に位置しており、夏季は冷涼、冬季はやや暖かい気象条件に恵まれ、丘陵地により足腰の強い牛を育成できる最適な条件を備えた764haの牧場である。一方で、広大な放牧地(534ha:東京ドーム114個分)での約2000頭の放牧牛の個体管理・位置情報把握が大きな負担となり、それに伴う慢性的な人員不足が大きな課題となっていた。この課題を解決するためには、湧洞牧場の預託牛全頭を対象とした預託牛管理システムの実現が必要であったが、情報通信環境整備の本格導入のための計画立案に必要な情報が不足していた。
そうした状況で令和5年に農林水産省の農山漁村振興交付金(情報通信環境整備対策事業)の計画策定支援事業について富士通Japanから紹介を受けた。
この事業を経て湧洞牧場の全頭を対象とした預託牛管理システムが実現できれば、早朝に現場に行かずとも放牧牛の位置情報把握が可能となり、人力での放牧牛の監視作業に代えて本システムを使うことで作業員の就労環境の改善および過重労働の解消に繋がり慢性的な人員不足を解消できると考え、本事業に応募することを決めた。

北海道十勝農業協同組合連合会 湧洞牧場

【湧洞牧場】
・放牧地面積 534ha
・採草地面積 230ha
・収容能力 1,900頭
・預託頭数 1,691頭
(令和5年3月末)
・職員 12名


  • 電算事業部 電算課

    水宅 優希

  • 畜産事業部 湧洞牧場場長 
           
    早田 典生

取組みの経緯(地域の課題と情報通信環境整備の狙い)

  • 十勝農協連畜産事業部湧洞牧場は酪農家の経営支援を図るため、十勝及び全国から預託牛を募集して事業を展開している。湧洞牧場は複雑な地形の丘陵地帯に位置しており、従業員の作業は主に牛の監視および頭数を確認する作業が中心である。牛の頭数確認は広大な敷地内をモーターバイクに乗り、悪天候の中でも、早朝から毎日実施する必要がある。この様な作業が過重労働となり、慢性的な人員不足が課題となっていた。
    これらの課題は、同じ様な環境下の公共育成牧場でも発生しており、北海道・日本全体でも課題となっていた。
  • これらの課題を解決するために、令和2年に総務省の事業を活用して「十勝農業協同組合連合会多頭数放牧牛管理に資する省電力IoTシステム実用化事業」を実施した。丘陵地帯で複数の通信機器を用いたプライベート通信網を構築するには、起伏や樹木による電波遮断、キャリアLTEの圏外になる地点があること、多数の送信機の同時接続による電波輻輳の発生などの課題があったため、放牧牛の首輪にLPWA送信機を装着し、併せてLPWA基地局を設置した。さらに受信中継機、LPWA/LTE接続GW、キャリアLTEを介して、クラウド上のサーバーで牛の位置情報を把握する「多頭数放牧牛管理システム」を構築することで一定の成果を得ていた。
    その後さらに取り組みを進めたいと思っていたが、湧洞牧場の様な広大な放牧地・中山間地域で本格的な投資をするまでには情報が不足していた。さらに令和3~4年は、活用できる事業が見つからず自費でシステムの改善や通信環境改善の取り組みを継続していた。継続した取り組みの中で課題となっていたのは、①広大な湧洞牧場で預託牛全頭を対象としたシステムを構築するための情報通信環境の仕様および機能要件が不明なこと。②さらにシステム構築を実現するためには社内決裁を通す必要があり、総額コストがいくらかかるのか?を把握する必要があったことである。
    令和5年度から2ヶ年で実施する計画策定支援事業では、これら(①・②)を明らかにし、システム導入するための整備計画を策定することを狙いとしている。

整備した情報通信環境

設置機器

  • 試行調査区域(青枠内)
  • 預託牛発信装置 :100個
  • 無線基地局   :4基

預託牛管理システム構築に向けて

十勝農業協同組合連合会では、農畜産分野のIT技術導入を積極的に推進している。代表例としてTAFシステム(十勝地域組合員総合支援システム)があり、組合員向けに有用な営農情報を提供している。この様な背景もあり、さらに酪農家の経営支援を図るため、中長期計画においても「ICTを活用した預託牛の個体管理技術の向上」について明記している。具体的な取り組みとして「湧洞牧場の全預託牛を対象とした預託牛管理システム」を実現させ導入するための整備計画が必要と考えていた。そこへ富士通Japanから、農林水産省の農山漁村振興交付金(通信環境整備対策)の計画策定支援事業について説明を受け、すぐに応募し取り組みをスタートさせた。

本事業では、地区の地形や既存電波等の諸条件の調査とともに、無線基地局4基(預託牛発信装置から発信されるデータを収集)・預託牛発信層100台(預託牛の位置データ(GPSセンサー)、活動量データ(加速度センサー)を発信)をリース契約し、土谷製作所が提供する預託牛管理ソフトを用いて現地で試行的に運用することにより、管理事務所のモニターや携帯電話で個々の預託牛の現在位置や頭数の確認、各種警報(脱柵牛、疾病・事故牛、発情牛)の受け取りを確認する。これら調査結果や試行調査で得られたデータを基に、地区の実情に即した情報通信環境の整備計画を策定し、全預託牛を対象とした預託牛管理システムの実装につなげていく予定である。

計画を進める上で重要なことは?

湧洞牧場のような大規模な公共育成牧場で、情報通信環境整備に関する試行調査・整備計画策定を行う取り組みは全国でも前例がない取り組みである。計画を進める上で重要だと思う点は2点ある。

①事業実施主体事業が目的を明確にし、システムに求める情報通信環境の仕様および機能要件を明らかにし、これらの求める要件の実現のためには決して妥協しないことである。湧洞牧場が具体的に要望する条件は次の2つである。一つ目は5分に1回位置データと活動量データを収集できること、そして二つ目は電池寿命は預託開始から終了まで14ケ月程度維持できることである。この2つの条件は現場で求められる現実的な水準でありハードルがかなり高いと認識しているが、試行調査を協力企業とともに試行錯誤を繰り返し協力しながら進めている。

②関係企業へ情報共有を迅速に行うことである。チームで情報共有を迅速に行えば、改善点の把握、対策の提案、実施を短期間に繰り返し行うことが可能で、信頼が醸成されていくと考える。
(写真:畜産事業部次長 由佐 哲朗氏)

預託牛管理システムを完成させ、監視業務の省力化と繁殖技術の向上を目指す

湧洞牧場で委託された牛全頭を対象とした預託牛管理システムを完成させ、預託牛の位置情報把握と個体管理・健康・繁殖管理に活用し、監視業務の省力化と繁殖技術の向上を目指したいと考える。
このシステムを完成させるためには、13基の無線基地局と約2,000頭の預託牛に同時に装着する発信装置が必要だと、試行調査を進める上でわかってきた。これらを整備できれば、全預託牛の遠隔監視が可能になる。
現在、作業員は居住地から遠くにある牧場に行くため早朝勤務を実施しているが、これらが無くなれば就業条件が改善される。さらにシステムを利用すれば、監視業務の経験・技術格差が是正され従業員確保に優位に機能していくと考える。

これまでの経験で学んだことは?

計画策定支援事業1年目の時点にはなるが、学んだことは以下の2点になる。

①データ取得率の改善方法である。牛の向きや態勢(起きている、寝ている)の影響により、データ取得率が落ちることが課題となっていた。今回の試行調査では、1頭の預託牛から発信される電波を複数の無線基地局で受信することにより、データ取得率を改善できるかどうかを調査した結果、取得率を改善できることが明確になった。この取得率の改善が情報通信環境の仕様、および機能要件の明確化につながった。

②今回の対象エリアでは、全頭把握の目標を達成するには基地局の設置数が不足することである。当初予定していた基地局の設置数4基に加え、基地局をあとどれだけ追加する必要があるかが分かった。試行調査を実施したおかげで、コストの算出も明確になった。
(写真:電算事業部長 大井 裕樹氏)

預託牛管理システムを完成させ、成果を北海道や全国の公共育成牧場へ波及させたい

本システムで放牧牛の位置情報把握と個体管理・健康・繁殖管理が実現すれば、預託牛発信装置により24時間監視ができることから、脱柵牛、疾病牛、事故牛、発情牛の早期発見率が向上する。早期発見により、治療費の低減や預託牛の損耗防止が見込まれる。また発情牛の早期発見による適期授精の実現で受胎率が高まれば、預託期間の短縮が見込めることから預託農家の経済的負担が小さくなる。さらに、公共育成牧場が安定的に預託頭数を維持できれば、預託する酪農家は育成預託を前提とした経営運営を行うことができ、効率的な生乳生産ができるようになる。湧洞牧場を好事例とし北海道全域へと取り組みを広げ、全国の公共育成牧場へ知見を共有したい。さらに北海道の公共育成牧場が機能を維持できれば、日本全体の生乳生産の基盤維持に貢献できると考えている。

活用した予算

・総務省
 十勝農業協同組合連合会多頭数放牧牛管理に資する省電力IoTシステム実用化事業で実証(国費100%)

・農林水産省
 実装に向けた整備計画の策定。農山漁村振興交付金(情報通信環境整備対策)の計画策定支援事業(国費100%)

取組み体制

成功要因・工夫した点

  • 計画策定支援事業1年目の段階ですが、以下の3点がスムーズに進められている要因ではないかと想定している。
  • 最終的に現場で現実的に使え求められる仕様を想定したこと。
  • 事業実施主体である湧洞牧場が目的、目標、協力企業への要望事項を明確にし、できる限り実現に向けて関係者と連携したこと。
  • 関係者間で情報共有を密にし、協力企業との信頼関係を構築できたこと。

担当者コメント

・試行試験を実施したところ、机上ではカバー範囲になっていても放牧地の傾斜と牛の態勢によって電波が届かない場合があり、放牧地全体をカバーするための基地局設置案の検討が必要だとわかりました。広大かつ起伏の激しい放牧地で、牛という動物の位置情報取得に加え、繁殖管理技術を補完する新しい取り組みにチャレンジしています。

・計画策定支援事業を検討されている地区の方で、弊会の取組の様に電波伝播に課題がある場合は、試行調査を有効に活用し、地区の実情に沿った整備計画を策定した上で、施設整備を行った方が良いと思います。


計画策定支援事業の関係会社一同
・十勝農協連の皆さま
・土谷製作所の皆さま
・富士通Japanの皆さま