Riconoscimento elettronico, management informatizzato e tracciabilità in zootecnia (ReMiTrack) Massimo Lazzari Dipartimento di Scienze e tecnologie Veterinarie per la Sicurezza Alimentare Università degli Studi di Milano ANNO ACCADEMICO CORSO LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZE DELLA PRODUZIONE ANIMALE

Dott.ssa Pasqualina Sacco IIA Milano DALLA REALTÀ OSSERVATA AI DATA BASE PER LA GESTIONE AZIENDALE DALLA REALTÀ OSSERVATA AI DATA BASE PER LA GESTIONE AZIENDALE

ENTITÀ RELAZIONI ATTRIBUTI STRUTTURARE LA REALTÀ OSSERVATA DOMINIO INDAGATO: AZIENDA AGRARIA STRUMENTO DI ANALISI: AZIENDA INFORMATIZZATA

PERCORSO METODOLOGICO 1.DOMINIO: 1.DOMINIO: identificare i confini concettuali della porzione di mondo reale che si intende analizzare; 4.ONTOLOGIA: 4.ONTOLOGIA: accordo sui termini che descrivono le entità del sistema (compresi i loro attributi e le relazioni tra esse); 2.OBIETTIVI DELLANALISI: 2.OBIETTIVI DELLANALISI: identificare gli obiettivi dellanalisi; 3.CONCETTUALIZZAZIONE: 3.CONCETTUALIZZAZIONE: identificare le entità del dominio necessarie e sufficienti per la comprensione della struttura del sistema reale e dei processi che in esso hanno luogo coerentemente con gli obiettivi fissati; 5.MODELLAZIONE: 5.MODELLAZIONE: sintesi tra semplificazione del sistema reale e conservazione ed evidenziazione dei ruoli delle diverse entità e le loro relazioni; 6.STRUMENTI: 6.STRUMENTI: scelta di opportuni strumenti di rappresentazione ed analisi (UML, diagrammi ER).

A seconda di come si fissano i confini concettuali si possono identificare diversi domini in uno stesso sistema reale … DELIMITAZIONE DEL DOMINIO

azienda agraria nel suo complesso riparto colturale (uno o più appezzamenti) allevamento contesto territoriale

OBIETTIVI DELLANALISI Obiettivi diversi allinterno di uno stesso dominio …

OBIETTIVI DELLANALISI ALLEVAMENTO Gestione stalla per gruppi di animali, Gestione per singolo capo, Problemi sanitari, Controllo alimentazione, etc. RIPARTO COLTURALE Sviluppo fenologico singola pianta, Sviluppo canopy, Mappe di produzione, Tecniche colturali, etc. CONTESTO AZIENDALE Bilanci economici, Protocolli particolari (biologico, etc.), Tracciabilità, Gestione informatizzata, Automazione parziale/totale processi aziendali, etc. CONTESTO TERRITORIALE Aspetti sociologici di interazione tra aziende, Aspetti ambientali (es. gestione reflui tra aziende), Politiche agrarie, etc.

ANALISI DEL SISTEMA E PUNTI DI VISTA A seconda degli obiettivi dellanalisi uno stesso sistema può essere studiato dando diversa importanza ad alcuni aspetti particolari piuttosto che ad altri: UN SISTEMA PUÒ ESSERE ANALIZZATO SECONDO DIVERSIPUNTI DI VISTA UN SISTEMA PUÒ ESSERE ANALIZZATO SECONDO DIVERSI PUNTI DI VISTA ESEMPIO: Un allevamento di vacche da latte puo essere studiato secondo: punto di vista epidemiologico: prevalgono aspetti biologico-fisiologici punto di vista efficienza mungitura: prevalgono aspetti biologici e tecnologici punto di vista economico: prevalgono aspetti di gestione della mandria 4 MACRODOMINI In termini generali nello studio dei sistemi si possono identificare 4 MACRODOMINI

DOMINI E MACRODOMINI ambito di competenza di un insieme di attività cognitive, spesso anche molto eterogenee tra loro, che connotano gli elementi di interesse di un dato sistema reale di riferimentoDOMINIO punto di vista generale di riferimento che raggruppa domini omogeneiMACRODOMINIO

MACRODOMINI (1) 1.CHIMICO-FISICO 1.CHIMICO-FISICO: considera tutti i sistemi il cui comportamento è determinato esclusivamente da fenomeni di natura fisica e/o chimica; la dinamica dei sistemi è esprimibile da regole logiche, matematiche o fisiche spesso suffragate da teorie ampiamente convalidate, poco o per nulla influenzabili direttamente dal comportamento di entità biologiche; vi rientrano i domini tipici di fisica e chimica, anche nei loro aspetti applicativi (ad esempio, impianti industriali, macchine e processi di vario tipo) 2.BIOLOGICO 2.BIOLOGICO: considera tutti i sistemi il cui comportamento è determinato dalla presenza di organismi viventi (che possono rappresentare anche la natura intrinseca del sistema stesso); pur avendo, anche in tale ambito, la possibilità di utilizzare teorie convalidate, il comportamento dei sistemi risulta spesso di difficile generalizzazione, essendo di norma governato da relazioni empiriche che richiedono tarature e calibrazioni; i sistemi hanno spesso natura mediamente o altamente complessa; rientrano in tale ambito i domini tipici della biochimica e fisiologia, delle scienze biomediche, nonché di tutti le principali discipline che studiano i meccanismi di produzione dei sistemi agrari, forestali e zootecnici

MACRODOMINI (2) 3.MICROECONOMICO ED ORGANIZZATIVO 3.MICROECONOMICO ED ORGANIZZATIVO: considera tutti i sistemi rappresentabili da una struttura che raggruppa un insieme di componenti interagenti attraverso relazioni di tipo gerarchico ed il cui comportamento complessivo è anche il risultato di processi decisionali finalizzati alla produzione di beni, servizi od azioni (includono cioè anche agenti decisionali); si tratta spesso di sistemi complessi la cui natura deriva non tanto dalla numerosità dei componenti, quanto, piuttosto, dalla moltitudine di relazioni tra essi; tali relazioni, peraltro, sono di norma difficilmente modellabili a causa del grado di soggettività che caratterizza un qualunque processo decisionale; in questo ambito i sistemi oggetto di studio riguardano strutture produttive ed organizzative, variamente articolate, i cui singoli elementi possono anche includere aspetti più o meno dettagliati dei macrodomini precedenti; tutti gli studi sui sistemi di produzione rientrano in tale contesto;

MACRODOMINI (3) 4.MAGROECONOMICO E SOCIALE 4.MAGROECONOMICO E SOCIALE: considera tutti i sistemi, di norma complessi, che raggruppano diverse categorie di entità assimilabili a sistemi dei macrodomini precedenti; il comportamento delle principali entità è, pertanto, ancora soggetto al potere di intervento ed al giudizio di scelta dei singoli agenti decisori; il comportamento complessivo derivante determina le risposte (ovvero, le proprietà emergenti) di natura macroeconomica, ambientale e sociale del sistema nel suo complesso; le azioni esterne dirette sul sistema globale definiscono dei vincoli al comportamento dei suoi componenti interni e determinano le cosiddette politiche e normative di intervento; di regola, questi sistemi comportano una connotazione spaziale della loro struttura, ed ogni elemento ha una corrispondenza biunivoca con i punti di detto spazio; ciò porta, spesso, a far coincidere tali sistemi anche con le problematiche di natura territoriale (tuttavia, lo studio dellapproccio territoriale non è condizione sufficiente per determinare lappartenenza a tale macrodominio; gli studi idrologici, ad esempio, salvo particolari contesti applicativi, rientrano nel macrodominio chimico-fisico).

Conoscenza CHIMICO - FISICO BIOLOGICO MICROECONOMICO & ORGANIZZATIVO MACROECONOMICO & SOCIALE Esiste un rapporto di importanza relativa ottimale tra i domini? Approccio teorico Dipende dagli obiettivi dellanalisi MACRODOMINI DI CONOSCENZA

CONCETTUALIZZAZIONE Una volta identificati: DOMINIO il DOMINIO (cosa voglio studiare) OBIETTIVI gli OBIETTIVI (che problemi mi aspetto di risolvere) COMPETENZE le COMPETENZE necessarie (i macrodomini di conoscenza) il sistema deve essere semplificato in modo tale da mettere in evidenza le caratteristiche che più interessano rispetto ad altre SI REALIZZA UN MODELLO CONCETTUALE MODELLO CONCETTUALE DEL SISTEMA entità attributi relazioni sistema struttura processi

APPROCCIO INTERDISCIPLINARE Spesso è richiesta la competenza in diversi macrodomini di conoscenza. Ciò comporta la necessità di: comprensione tra esperti di settori diversi integrazione di visioni del mondo diverse definizioni univoche e prive di ambiguità visione unitaria e condivisa del modello concettuale NECESSITÀ DI UNONTOLOGIA Entità, attributi e relazioni devono essere definiti in modo univoco e condiviso tra tutti coloro che partecipano allo studio

APPROCCIO CLASSICO M1 M2 M3 DB1DB1DB2DB2 DB3DB3 INTEGRAZIONE DB D1 D2 D DOMINIO Non sempre possibile Problemi: inconsistenza, ridondanza, riservatezza e integrità dei dati, concorrenza FS1FS1 FS2FS2FS3FS3 Dal DOMINIO al DATA BASE SENZA ONTOLOGIA

APPROCCIO MIGLIORATO Dal DOMINIO al DATA BASE CON ONTOLOGIA DB INTEGRATO D1 D2 D DOMINIO ONTOLOGIA M1M2M3 Data Base Management System

COSA E UNA ONTOLOGIA ? Un accordo – anche incompleto – riguardo una concettualizzazione che è il risultato dello studio delle categorie di cose che esistono, o potrebbero esistere, in un certo dominio Kett, 2004 Non vi è UN SOLO modo corretto per modellare un dominio; vi sono SEMPRE diverse alternative percorribili; Lo sviluppo di unontologia è necessariamente un processo ITERATIVO; I concetti dellontologia devono essere vicini agli oggetti (entità fisiche o logiche) ed alle relazioni del dominio di interesse Nel formulare una nuova ontologia si deve tenere conto di 3 semplici regole:

PERCHÉ UNA ONTOLOGIA? … alcune possibili motivazioni: DOMINIO tra persone Per condividere una conoscenza comune del DOMINIO considerato, incluse le strutture dellinformazione tra persone riutilizzo Per garantire il riutilizzo della conoscenza del DOMINIO esplicite Per rendere esplicite le ASSUNZIONI sul dominio OPERATIVA Per separare la conoscenza del dominio dalla conoscenza OPERATIVA analizzare Per analizzare la conoscenza del dominio

FORMULAZIONE DI UNA ONTOLOGIA 1.COMPETENZA 2.TERMINOLOGIA 3.DEFINIZIONE scopo: domande e argomenti in cui si deve poter trovare risposta nellontologia; entitàattributi relazioni accordo sui termini con cui si identificano le entità del dominio modellato, i loro attributi e le relazioni tra esse semantica condivisione semantica dei termini

IL SISTEMA OGGETTO DI STUDIO Entità controllabili Entità NON controllabili legislazione prezzi clima suolo … strategico direttivo operativo CONTESTO DECISIONALE INDICI DI PRESTAZIONE FARM

COMPETENZA DELLA FARM ONTOLOGY … la competenza è il sistema azienda agraria FARM ONTOLOGY aziendaSistema di riferimento: farm

ONTOLOGIA PER LAZIENDA AGRARIA base di conoscenza condivisa sugli aspetti rilevanti dellazienda agraria metaontologia: concetti generali (entità, attributo, relazione, tempo, situazione, etc.) decisioni e gerarchia del sistema ziendale: scopo, processo decisionale, decisioni e ambiti decisionali azioni: azione e sue proprietà, classificazione delle azioni entità del sistema aziendale: risorse, merci, categorie di azioni specifiche I concetti considerati nella Farm Ontology:

MODELLO DI AZIENDA: CONFIGURAZIONE RISORSE : fondo agricolo, manodopera e fattori a logorio parziale in dotazione allazienda AZIONI : processi che combinano PA e R, consumano e generano M PRESTAZIONI : indici di comportamento del sistema sotto diversi aspetti AZIENDA AGRICOLA MERCI : fattori a logorio totale e prodotti (beni e servizi) R R M M A A Famiglie di ENTITA ENTITA omogenee Famiglie di ENTITA ENTITA omogenee FARM FARM P P APPLICAZIONE APPLICAZIONE per estrapolare giudizi sul comportamento del sistema FARM = ATTIVITÀ PRODUTTIVE : produzione di beni e servizi

DEFINIZIONIRISORSERISORSE AZIONIAZIONI MERCIMERCI FATTORI A LOGORIO PARZIALE entità assimilabili a FATTORI A LOGORIO PARZIALE INVESTIMENTI profondeMODIFICHE la loro adozione comporta INVESTIMENTI o profonde MODIFICHE nelle strutture aziendali biologici strumentaliumani dotazione di beni biologici (animali e vegetali), strumentali ed umani necessari al conseguimento delle produzioni FATTORI A LOGORIO TOTALE entità assimilabili a FATTORI A LOGORIO TOTALE PRODOTTISOTTOPRODOTTI PRODOTTI e SOTTOPRODOTTI animali e vegetali dinamiche utilizzati e combinati modalità dinamiche con cui Risorse e Fattori vengono utilizzati e combinati nell'ambito dei processi

R fag =Fondo agricolo R man =Manodopera R mac =Macchine R str =Impianti e strutture rurali R car =Impianti arborei R bes =Bestiame RAPPRESENTAZIONE FORMALE RISORSE AZIONI MERCI Formalmente rappresentabili attraverso TUPLE o INSIEMI DI ELEMENTI OMOGENEI Partizione in classi facenti riferimento ad aspetti specifici del sistema produttivo aziendale R = esempio Risorse ATTIVITÀ PRODUTTIVE R mac = TR = { TR 1, …, TR T }

PRESTAZIONI Si distinguono le seguenti categorie di prestazioni: PRESTAZIONI ECONOMICHE PRESTAZIONI ECONOMICHE: PLV, costi di produzione, margini netti, calcolati secondo le procedure di bilancio classiche; PRESTAZIONI OPERATIVE PRESTAZIONI OPERATIVE: ore di lavoro totali annuali per ettaro, distribuzione delle ore di lavoro totali annuali ad ettaro nei diversi periodi dellanno (intervallo di tempo mensile, settimanale, giornaliero), etc.; PRESTAZIONIAMBIENTALI PRESTAZIONI AMBIENTALI: relative allimpatto delle attività aziendali sullambiente circostante (quantità di agrofarmaci e concimi minerali ed organici distribuiti, emissioni di CO 2, etc.); PRESTAZIONI ENERGETICHE PRESTAZIONI ENERGETICHE: consumi energetici diretti ed indiretti associati a tutti i processi produttivi (consumi di gasolio, lubrificanti, energia elettrica per singolo evento, etc.). Gli indici devono poter essere riferiti: 1) allattività globale annua dellazienda, 2) ai singoli centri di costo (ovvero: unattività produttiva o una risorsa).

Comparto aziendale preposto alla produzione di beni o servizi omogenei rispetto a specifici indirizzi produttivi (IP) ATTIVITÀ PRODUTTIVA EsempiIPAPPRODOTTI SeminativiMais da granella Granella Stocchi Seminativi (foraggeri) Mais da trinciato Silomais Zootecnico da latte Bovine da latteLatte Vitelli Vacche fine carriera Effluenti zootecnici Ogni azienda si articola su una o più attività produttive

ANALISI FLUSSI (1) AZIENDA A SEMINATIVI Nessun reimpiego MPMP MFMF AP: SEMINATIVI (IP SA ) AA RR 1 sottosistema flusso di M monodirezionale

2 sottosistemi connessione tra sottosistemi flussi ciclici di M tra sottosistemi ANALISI FLUSSI (2) AZIENDA FORAGGERO ZOOTECNICA MPMP MFMF Reimpiego foraggi e letame AP : BOVINE LATTE (IP ZL ) AARR AP : FORAGGI (IP SP ) AA RR MP/MFMP/MF foraggi freschi e conservati MP/MFMP/MF reflui zootecnici MFMF

AZIONI e PROCESSI Fanno riferimento allo svolgersi delle attività aziendali (dinamicità). ATTIVITÀ PIANIFICATEATTIVITÀ EFFETTIVAMENTE SVOLTE Si distinguono ATTIVITÀ PIANIFICATE ed ATTIVITÀ EFFETTIVAMENTE SVOLTE. specifiche periodichegiornaliere Si distinguono attività specifiche (cura malattie), periodiche (pulizia stalla) e giornaliere (mungitura, alimentazione). TEMPI EFFETTIVI TEMPI AUSILIARI Ciascuna attività può essere vista come linsieme di AZIONI ELEMENTARI che corrispondono a TEMPI EFFETTIVI e a TEMPI AUSILIARI di lavoro Esempio: attività di mungitura Ingresso animali Lavaggio mammella Massaggio mammella Attacco gruppo mungitura Mungitura effettiva Distacco e sgocciolatura Uscita animali Tempo effettivo

FORMALISMO DI RAPPRESENTAZIONE Un adeguato formalismo di rappresentazione è indispensabile quando nel sistema si riscontrano: NUMERO ELEVATO DI ENTITÀNUMERO ELEVATO DI ENTITÀ RELAZIONI COMPLESSE TRA LE ENTITÀRELAZIONI COMPLESSE TRA LE ENTITÀ I principali strumenti in uso sono: UMLUML (unified modeling language) entità-relazioniDiagrammi entità-relazioni Permettono di rappresentare il sistema esplicitando entità, attributi e relazioni. progettazione concettuale Si tratta di una rappresentazione astratta dei dati e delle relazioni tra essi, ovvero la fase di progettazione concettuale di un DB.

ORGANIZZAZIONE DELLO SPAZIO

APPEZZAMENTI

STRUTTURE E IMPIANTI

La struttura del DB deve prevedere la massima flessibilità riguardo alle modalità di raccolta e immissione origine dei dati : 1)raccolta manuale in campagna con successivo inserimento da parte di un utente, 2)acquisizione automatica mediante apposita strumentazione con successivo trasferimento nel DB, 3)modelli di simulazione specifici direttamente interfacciati al DB. FLESSIBILITÀ DEL DB

LA RISORSA FONDO AGRICOLO fondamentale E la risorsa fondamentale SPAZIALE STRUTTURAZIONE ED ORGANIZZAZIONE SPAZIALE DELLE AREE IN CUI SI ATTUANO I PROCESSI AGRICOLI E ZOOTECNICI APPEZZAMENTI LISTA di APPEZZAMENTI, PROPRIETA ciascuno con specifiche PROPRIETA Centro Aziendale Appezzamento 1 Appezzamento 2... Appezzamento C Strade Tare... Caratteristiche: Logistico-strutturali Funzionali Pedologiche Colturali

IL FONDO AGRICOLO (1) Rilievi diretti (tradizionali o con GPS) Catastale Appezzamenti Come arrivare ad una rappresentazione su MAPPA

IL FONDO AGRICOLO (2) Logistica aziendale

FONDAMENTALE IL GIS AZIENDALE Informatizzazione delle MAPPE TOPOGRAFICHE Lavorare con SFONDI e LAYER Georeferenziazione dei rilievi di campo Disponibilità di mappe catastali, CTR, foto aeree Creazione di DATABASE