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Early disease detection for weaned piglet based on live weight, feeding and drinking behaviour

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Michel Marcon et al., 70th Annual Meeting of the European Federation Animal Science (EAAP), 26-30 août 2019, Ghent, Belgique, p. 547

Early disease detection is one of the key to effective disease control in farms and reducing antibiotics usage. A batch of 153 weaned piglets was used to test a first machine learning algorithm in order to predict the individual health state of each animal. In order to build the early disease detection algorithm, nine boxes of 17 piglets has been set up with automata. In real time within this section we knew the number of times each animal went to the drinker or the feeder, the quantity of water and feed it took and its weight. As the golden standard to know either a piglet seems healthy or not, the clinical signs will be observed by trained operators on each pig every workday and recorded on a standardized grid (diarrhoea, cough, lameness…). Then, data collected from this batch of 153 piglets were used to create an algorithm with the software R, based on bagging and random forest machine-learning method. The database was split into learning (70%) and testing (30%). We obtained a global success of 86% of good prediction. 
In order to validate the accuracy of the model, a second batch of 153 piglets was used. Every day, a list of predicted sick pigs was printed automatically, indicating the individual identification of the animal, and its pen. Then, the results of these predictions were compared with the golden standard (observations of clinical signs by trained operators). Out of 3,437 observations (including predictions that the piglet is not sick), the algorithm correctly predicted the status of the piglets 2,462 times. Artificial intelligence has made 72% of good predictions. Regarding the true positive results, 96 alerts out of 117 were actually associated with observations of animals suffering mainly
from diarrhoea within two days (82% of success). Now, the aim is to improve this algorithm in different ways: to test accelerometers to check the activity of each piglet; to be more accurate on recording cough by a microphone (SOMO, Soundtalks); to test if some trajectories of behavioural change are linked to specific diseases (lameness, digestive or respiratory disease) and not only to generic disease. These studies will be part of the Healthylivestock project (EC funded H2020 research project).

PDF icon Mchel Marcon et al., 70th EAAP, 26-30 août 2019, Ghent, Belgique, p. 547
2019

Application of a precision feeding program in growing pigs: effect on performance and nutrient use

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Ludovic Brossard (INRA) et al., 70th Annual meeting of the European Federation of Animal science (EAAP), 26-30 août 2019, Ghent, Belgique, p. 469

Improvement of feed efficiency in growing pigs is a key issue for the economic and environmental sustainability of livestock production. This can be achieved with novel techniques such as precision feeding (PF). Within the Horizon 2020 EU Feed-a-Gene program (grant agreement n°633531), a decision support system (DSS) was developed to implement precision feeding in commercial pig farms. This study aimed to test the functioning of the DSS in practical conditions and the consequences on performance and nutrient use of growing pigs fed ad libitum. Sixty-four pigs were reared from 77 to 161 days of age (34 to 109 kg body weight, BW) in a single pen equipped with an automatic weighing-sorting system and eight automatic feeders allowing to register feed intake and deliver a tailored blend of two diets (A and B with respectively 1.0 and 0.4 g SID Lysine (Lys)/MJ NE, and 9.7 MJ NE/kg) to individual pigs.

Pigs of the control group received a blend providing 0.9 g SID Lysine (Lys)/MJ NE until the average group BW was 65 kg (growing phase) and 0.7 g SID Lys/MJ NE thereafter (finishing phase). For the PF group, the assessment of the SID Lys requirement was performed individually and on a daily basis, based on up to 20 previous records of BW and feed intake. Feed composition was changed accordingly by blending diets A and B in appropriate proportions. Daily feed intake, average daily gain, and feed conversion ratio did not differ between treatments for the overall period or per period. During the growing period, the SID Lys intake and the nitrogen intake and excretion were respectively  10.8, 8.8, and 14.4% lower in the PF group compared to the control group (P<0.05). During the finishing period, these values were only numerically lower (difference <2%; P>0.68). This could result from a slightly higher feed intake (+100 g/d, P=0.24) in PF group combined with a SID Lys supply already low in control group. A second experiment will be performed in the same conditions to confirm the potential of the PF using the developed DSS.

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2019

Vers une distribution multiphase en soupe

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Didier Gaudré, Bilan 2018, éditions IFIP, avril 2019, p. 81

La distribution multiphase consiste à mélanger en cours d’engraissement 2 aliments de composition différente selon des proportions variables au cours du temps, de façon à suivre au plus près les besoins nutritionnels des animaux, de manière à maintenir leurs performances en réduisant leurs rejets. En distribution d’aliment liquide (machine à soupe), système très représenté en France, ce type de plan d’alimentation est difficile à réaliser car il suppose la préparation de petites quantités de soupe et leur acheminement jusqu’à la case de destination. Dans le cadre du programme SOS Protein conduit par les régions Bretagne et Pays de la Loire, des travaux expérimentaux et d’enquêtes ont été entrepris afin d’évaluer les possibilités d’amélioration du mode de distribution en soupe sur ce point.

PDF icon Didier Gaudré, Bilan 2018, éditions IFIP, avril 2019, p. 82
2019

Adapter le rationnement des truies à leur activité : quelle précision d'un accéléromètre fixé à l'oreille

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Nathalie Quiniou et Michel Marcon, Bilan 2018, éditions IFIP, avril 2019, p. 80

Des progrès dans l’alimentation des truies gestantes sont attendus par la prise en compte de leur activité. En effet, cette activité consomme de l’énergie et elle est en outre très variable d’un individu à l’autre, plus encore si les animaux sont élevés dans des grandes cases. Des études démontrent la possibilité d’utiliser l’accélérométrie pour quantifier en continu l’activité des truies. Pour passer du niveau expérimental au développement en élevage, il est nécessaire de disposer d’un outil fiable, robuste, peu coûteux et pouvant équiper la truie pendant toute sa carrière. Dans le cadre du projet CASDAR BEALIM, un prototype a été développé par la société RF-Track en partenariat avec l’IFIP. Fixé à l’oreille, le boîtier émet toutes les heures une synthèse, après traitement par un algorithme embarqué dans la boucle, des données recueillies par l’accéléromètre. Un travail a été réalisé afin d’en évaluer la fiabilité.

PDF icon Nathalie Quiniou et Michel Marcon, Bilan 2018, éditions IFIP, avril 2019, p. 80
2019

Prédiction en temps réel du poids vif des porcs en croissance logés en groupe à partir des pesées quotidiennes réalisées avec une bascule automatique

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51es Journées de la Recherche Porcine, 5 et 6 février 2019, Paris, p. 153-154, par Nathalie Quiniou et al., poster

Poster. 

La mise en oeuvre de l’alimentation de précision chez le porc consiste à adapter quotidiennement l’apport de nutriments en fonction des besoins nutritionnels de chaque animal au sein du groupe. Dans un contexte où les animaux sont rationnés, la quantité d’aliment distribuée dépend étroitement des spécificités du plan de rationnement, qui peut intégrer certaines caractéristiques individuelles, par exemple le poids de chaque porc à l’entrée en engraissement pour fixer la ration initiale ou le sexe pour fixer le plafond d’alimentation.
Dans le même temps, la qualité de l’aliment apporté peut être modulée de façon dynamique, par exemple au regard de la teneur en acides aminés, selon le poids atteint chaque jour par le porc (qui détermine le besoin d’entretien) et la variation de poids quotidienne (qui détermine le besoin de croissance). Le système d’alimentation de précision développé dans le cadre du projet européen H2020 Feed-a-Gene intègre à la fois des distributeurs de granulés, une bascule automatique et un logiciel de pilotage (OAD) qui s’appuie sur les données historiques de chaque porc pour prédire ses caractéristiques pondérales le lendemain et modéliser les besoins en acides aminés associés.
L’objectif de l’étude est d’évaluer la pertinence des prédictions de poids réalisées par cet outil tout au long de l’engraissement selon le porc, voire selon la séquence alimentaire appliquée à chaque animal qui est susceptible d’influencer son gain de poids.

Real-time prediction of individual body weight of group-housed growing pigs from daily measurements with an automatic weighing scale

Precision feeding is a promising strategy to improve the efficiency of resource use by improving the adequacy between nutrient supplies and animal requirements. Technologies that identify each pig within a group (RFID ear tags), weighs it automatically and mixes different diets to adapt the quality of the feed ration on an individual and daily basis (precision feeders) were combined in a decision support system developed in the H2020 Feed-a-Gene project. It also includes a conceptual model to estimate nutritional requirements that relies on prediction of body weight (BW) and BW gain. These day D+1 criteria must be predicted from daily and individual measurements of BW performed up to day D on growing pigs group-housed in a pen equipped with an automatic weighing scale. The BW predicted with the Holt-Winters’ double exponential smoothing model (HWα, with the smoothing parameter α set at 0.6) were compared to measurements performed over at least 97 days on two groups of 96 pigs. From the 85 and 83 individual growth curves available, the slope of the regression between mean measured and predicted BW averaged 0.98 (R² = 0.99). Based on 9080 and 7662 measured BW available (respectively in each group), mean daily RMSEP regularly varies over time around 4-5% (without any particular event during the trial). Consequently, the accuracy of the prediction method was considered to meet expectations.

2019

ActiSow mesure l’activité des truies

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Yvonnick Rousselière, Réussir Porc-Tech Porc (FRA), 2019, n° 265, janvier, p. 39

L’ActiSow est un accéléromètre positionné à l’oreille permettant de mesurer le niveau d’activité des porcs. Ce capteur embarqué a été codéveloppé par l’Ifip et la société RF Track.

PDF icon Yvonnick Rousselière, Réussir Porc-Tech Porc (FRA), 2019, n° 265, janvier, p. 39
2019

L’intelligence artificielle entre dans les élevages

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Michel Marcon, Réussir Porc-Tech Porc (FRA), 2018, n° 261, septembre, p. 64-65

De nouvelles solutions capables d’améliorer la gestion quotidienne de l’élevage font appel à l’intelligence artificielle. Parmi elles, un système de détection précoce de pathologies est testé actuellement par l’Ifip.

PDF icon Michel Marcon, Réussir Porc-Tech Porc (FRA), 2018, n° 261, septembre, p. 64-65
2018

Precision feeding with a decision support tool dealing with daily and individual pigs’ body weight

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Nathalie Quiniou (IFIP) Michel Marcon (IFIP) et Ludovic Brossard (INRA), 69h Annual meeting of the european federation of animal science (EAAP), Dubrovnik, Croatie, 27-31 août 2018 

Nutritionists, feed companies and equipment manufacturers look for solutions that help farmers to improve sustainability of pig production. Based on experimental results obtained in silico or in vivo, a better adequacy between amino acid supplies and requirements increases feed efficiency and farmer’s income and reduces the environmental impact of growing pigs, highlighting the interest for precision feeding. Data are collected to characterize daily animal traits (e.g. body weight, BW) and their variation from one day to another (e.g. growth rate, &‘6;BW). They are used to determine the requirement for maintenance and growth on the next day, respectively. Therefore, adequacy between requirements and supplies depends on these predicted BW and &‘6;BW. The double exponential smoothing (Holt-Winters) method with a smoothing parameter &”5;=0.6 (HW0.6), presents a low sensitivity to the number of latest values used to forecast BW. It seems to allow for a secured prediction of BW soon after the beginning of the growing phase (at least after 4 days). A group of pigs was used in restricted feeding conditions to compare results obtained either with a 2-phase feeding strategy, considered as the control treatment, or a precision feeding strategy based on BW forecasting with the HW0.6 method. Pigs allocated to both treatments were group-housed in the same pen, equipped with the decision support system built in the Feed-a-Gene project to manage the data, to determine in real-time the corresponding nutritional requirements, and to adapt the feed characteristics provided to each pig through the blend of two diets (9.75 MJ net energy/kg, 0.5 or 1.0 g of digestible lysine per MJ). Available results from 24 pigs per treatment indicate that overall average growth performance were not influenced by the feeding strategy (P>0.58 for both average daily gain and feed conversion ratio) but digestible lysine intake was reduced by 6% (1,774 vs 1,879 g, P<0.01) and N output by 7% (P<0.01) with precision feeding. Results will be completed by a second group using the same treatments. This study is part of the Feed-a-Gene project and received funding from the European Union’s H2020 program under grant agreement no. 633531.

PDF icon Nathalie Quiniou et al., 69th EAAP, Dubrovnik, Croatie, 27-31 août 2018
2018

Prédire le poids du porc en temps réel pour mettre en œuvre une alimentation de précision

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Nathalie Quiniou et Michel Marcon, bilan 2017, éditions IFIP, mai 2018, p. 45

L’alimentation de précision consiste à adapter l’apport de nutriments chaque jour en fonction des besoins nutritionnels de chaque porc au sein du groupe.
La qualité de l’aliment apportée au jour J dépend des besoins estimés ce jour-là. Or, ces derniers dépendent à la fois du poids du porc et de sa croissance, qui doivent donc être prédits à partir des caractéristiques connues du porc. La bascule automatique permet de peser chaque porc chaque jour et de décrire la forme de sa courbe de croissance de façon satisfaisante sur l’ensemble de l’engraissement. Mais l’utilisation de ces données en temps réel est plus compliquée du fait des variations soudaines enregistrées d’un jour à l’autre. Des méthodes de lissage doivent alors être mise en œuvre.

PDF icon Nathalie Quiniou et Michel Marcon, bilan 2017, éditions IFIP, mai 2018, p. 45, fiche n° 17
2018

L’Ifip affine les plafonds d’aliment

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Nathalie Quiniou, Réussir Porc - Tech Porc (FRA), 2018, n° 258, mai, p. 32-33

Un suivi précis des porcs en engraissement avec un système d’alimentation individualisé démontre qu’un plafond de 2,7 kg rationne les mâles, mais pas les femelles.

PDF icon Nathalie Quiniou, Réussir Porc - Tech Porc (FRA), 2018, n° 258, mai, p. 32-33
2018

Accelerometer technology to perform precision feeding of pregnant sows and follow their health status

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8e European Conference on Precision Livestock Farming (ECPLF), le 12-14 septembre 2017, Nantes, in : Precision Livestock Farming 17, 2017, p. 666-673, par Michel Marcon et al.

Two trials were conducted at experimental stations of IFIP, located in Romillé (France, Trial 1), and INRA, located in Saint Gilles (France, Trial 2), on pregnant sows equipped with individual ear tag accelerometers to record their activity level: duration of lying, standing and moving sequences. The first trial involved 72 sows penned on a slatted floor in a dynamic group with connected drinkers and automatic feeders, whereas the second trial was carried out on 4 small groups of 6 sows penned on a concrete floor with straw and fed in individual stalls. Firstly, an algorithm was built from video recordings of 24 sows on the slatted floor (2 x 2 h sequences per sow, 96 h). Secondly, the accuracy of the algorithm was assessed by recording and sequencing 96 h and 109 h, respectively, on the slatted floor and concrete floor with straw. The respective sensitivities of the lying, standing and moving behaviours on the slatted floor were 94.4%, 66.9% and 68.4%. With straw, lower sensitivity values were found: 93.65% for lying, 68.35% for standing and 38.83% for moving, linked to more investigative behaviours using the head. The final step was to use these data to improve the feeding practices of pregnant sows, taking their activity level into account. The strong inter- and intra-individual variability shown in the physical activity is a limiting factor for detection of health problems, such as lameness, through the accelerometers. Thus we need additional information, especially the behaviour data generated by identified drinkers and automatic feeders.

PDF icon Michel Marcon et al., 8e ECPLF, 12-14 septembre 2017, Nantes
2017

Assessment of the dynamic growth of the fattening pigs from body weight measured daily and automatically to elaborate precision feeding strategies

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8e European Conference on Precision Livestock Farming (ECPLF), le 12-14 septembre 2017, Nantes, in : Precision Livestock Farming 17, 2017, p. 593-602, par Nathalie Quiniou et al.

Growing pigs are often fed below ad libitum to increase their feed efficiency and carcass leanness. When energy supply is under control, precision feeding is implemented through the amino acids (AA). As the AA requirement depends on the body weight (BW) for the maintenance part and on its daily variation (ΔBW) for the growth part, the adequacy between requirements and supplies on day D+1 depends on the adequacy of predicted BWD+1 and ΔBWD+1. Data sets from four trials were used to forecast BW from time series analyses based either on multivariate adaptive regression splines (MARS) or double exponential smoothing (HWα) methods using the k latest data (8, 14 or 20). Pigs (n = 117) were group-housed and restrictively fed, and their BW was recorded daily and individually with an automatic scale (n = 11 736). With HW0.6, the RMSEP of BWD+1 was the smallest one (1.21 kg) and not influenced by k. Linear regression on the l latest forecasted BW was used to assess ΔBWD+1. At the beginning of the trial, ΔBWD+1 was more difficult to predict from BW forecasted with MARS than with HW0.6. Descriptive statistics of individual variation of ΔBWD+1 based on MARS and HW0.6 were comparable with k = l = 20 only after removal of the first 19 days. Compared to other methods studied, the method HW0.6 seems to be the best compromise to forecast BWD+1 and ΔBWD+1 of restrictively fed pigs.

PDF icon Nathalie Quiniou et al., 8e ECPLF, 12-14 septembre 2017, Nantes
2017

Development of a precision support system for precision feeding application in pigs and poultry

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Ludovic Brossard et al. 68th Annual Meeting of the European Federation of Animal Science, Tallin, Estonie, 28–31 août 2017, session 33, p. 319, abstract

Precision feeding is a promising way to improve feed efficiency and thus economic and environmental sustainability of livestock production. A decision support system (DSS) was built to determine in real-time the nutritional requirements of animals and feed characteristics (composition, amount). This tool will be associated with a controlling module to be part of an automatic feeding system and exchange data with different devices for an application of precision feeding in pig and poultry commercial farms (Figure 1). This DSS tool, dedicated to animals managed individually or in group, is designed with a modular structure for adaptation to different feeder devices, species and production stage (growing pigs, gestating and lactating sows, broilers, laying hens) (Figure 2). The modules are built to perform specialized tasks in a cooperative way. It includes a data management module with a proper characterization of data by meta-data definition for precision feeding. It ensures standard encoding to allow data interoperability from any platform. Other modules are dedicated to data checking and correction for database filling, prediction of most probable body weight (BW) gain and feed intake (ad libitum or restricted feeding) and calculation of nutritional requirements. The BW and feed intake prediction is based on dynamic data analyses. For that, specific methods have been studied and selected depending on the number of available data, their type (BW or feed intake) and recording frequency. The calculation of nutritional requirements is performed using nutritional models specific to a species or a production stage. These two last modules are currently designed for healthy animals and will be refined to extent prediction to a larger range of field situations (e.g. health problems, climatic conditions) with nutritional models in development/refinement in other workpackages of the project. The general specifications of this DSS and dynamic data analyses will be illustrated for growing pigs.

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2017

Reduction of the amino acids supplied in excess to the growing pig using a precision feeding device

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Nathalie Quiniou et al. 68th Annual Meeting of the European Federation of Animal Science, Tallin, Estonie, 28–31 août 2017, session 43, p. 389, abstract

PDF icon Nathalie Quiniou et al. 68th Annual Meeting of the EAAP, Tallin, Estonie, 28–31 août 2017, session 43, abstract
2017

Alimentation de précision des porcs charcutiers rationnés

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Fiche n° 039 : mise au point des technologies innovantes

La réduction des apports protéiques est une voie de progrès qui peut être réalisée à l’échelle des aliments distribués à tous les porcs ou à celle de
 l’animal par un ajustement quotidien des apports en nutriments.
L’alimentation de précision est une voie prometteuse pour améliorer le bilan environnemental, tout en préservant les résultats économiques. C’est un concept qui intègre l’estimation des besoins et la mise en oeuvre de techniques d’alimentation de pointe. Au Canada, un système est développé pour les porcs alimentés à volonté. Dans le cadre du projet RERALIM, un prototype a été développé par l’IFIP en partenariat avec la société Asserva pour le porc alimenté de façon rationnée.

PDF icon fiche_bilan2015_039.pdf
2016

Alimentation de précision des truies

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Fiche n° 038 : mise au point des technologies innovantes

La gestion individuelle des réserves corporelles des truies en gestation, est rendue plus difficile depuis leur mise en groupes. Or, dans les élevages équipés de distributeurs automatiques de concentré (DAC) identifiant les truies, l’individualisation de l’alimentation reste possible. En y associant une pesée automatisée, un comptage individuel des consommations d’eau et un capteur spécifique (accéléromètre) pour quantifier le niveau d’activité physique de chaque truie, ce projet vise une alimentation de précision de chaque animal.
Enfin, ces mêmes technologies peuvent aussi produire des indicateurs d’alerte en identifiant des signaux comportementaux susceptibles d’indiquer précocement un problème d’élevage et/ou de santé (interruption de la gestation, fièvre, boiterie, comportement alimentaire …). Les attendus de cette gestion de précision consistent ainsi en une amélioration des conditions d’élevage mais aussi de l’efficacité économique.

PDF icon fiche_bilan2015_038.pdf
2016

Nutrition en acides aminés de la truie gestante : vers une alimentation azotée de précision / Amino acid nutrition of the gestating sow in a precision feeding approach

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Les Cahiers de l'IFIP, 2(2), 17-28 - La revue R&D de la filière porcine française

L’amélioration de l’adéquation entre apports et besoins en acides aminés des animaux est motivée par le contexte de prix élevé des matières premières riches en protéines et par la recherche de solutions pour atténuer l’impact environnemental de la production de porc. L’alimentation de précision vise à apporter la bonne quantité d’acides aminés au bon porc au bon moment. Dès lors que la marge de sécurité diminue pour les apports en acides aminés essentiels dans les régimes à basse teneur en protéines, la qualité de l’estimation des besoins est d’autant plus cruciale. Les connaissances sont déjà abondantes sur ce sujet chez la truie mais les travaux de recherche se poursuivent pour augmenter la précision de l’estimation des besoins à l’échelle de l’individu de façon dynamique. Cela concerne l’évolution du besoin en lysine, du profil de la protéine idéale, mais également d’autres acides aminés semi-essentiels ou fonctionnels. Le développement dans un futur proche de nouveaux capteurs permettant de mieux caractériser l’animal et d’équipements d’alimentation de précision devrait permettre de relever le défi de la mise en oeuvre de ces connaissances scientifiques en élevages de production.

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2015

Alimentation de précision des porcs rationnés : des tests prometteurs

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Dossier Bâtiment : nouvelles technologies et élevage de précision

Les besoins nutritionnels des porcs évoluent non seulement au cours du temps mais sont différents d’un individu à l’autre. A la station expérimentale de Romillé, l’Ifip développe actuellement en partenariat avec Asserva un équipement, APPoR, permettant d’individualiser l’alimentation des charcutiers. L’objectif est de réduire les impacts environnementaux, et d’améliorer les performances par l’alimentation de précision.

PDF icon techporc_quiniou_n25_2015.pdf
2015

L'alimentation de précision :une voie d'amélioration des performances du porc

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L'alimentation de précision est prometteuse et concerne potentiellement tout le cheptel à des degrés divers. Elle repose sur deux composantes complémentaires :
1. L'estimation journalière des besoins individuels
2. La mise en oeuvre de techniques d'alimentation à même d'adapter de façon dynamique à la fois la quantité et la qualité de l'aliment apporté à chaque animal -> vers du multiphase individuel quotidien
Des perspectives existent en truies également :
- Truie gestante en groupe -> vers une alimentation ajustée au niveau des réserves et au niveau d'activité physique
- Truie allaitante -> vers une alimentation adaptée au niveau de production laitière

PDF icon présentation space 2015 Nathalie Quiniou
2015

Développement d’un prototype pour l’alimentation de précision du porc en croissance rationné

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Fiche n° 072 : facteurs de productivité des élevages

Dans la plupart des élevages de porcs, une alimentation par phases est mise en oeuvre.
Au cours de chaque phase, la quantité d’aliment allouée peut augmenter mais sa qualité reste stable.
Or, les besoins nutritionnels sont très variables entre porc à un jour ou un poids donné.
Le concept d’alimentation de précision implique la mise en oeuvre des connaissances disponibles sur l’estimation individuelle des besoins des porcs et d’un système (automate) capable d’alimenter individuellement le porc élevé en groupe.
Les systèmes déjà disponibles ont été développés en conditions d’alimentation à volonté.
Afin de fonctionner en mode de rationnement alimentaire, un nouveau dispositif prototype a été conçu en collaboration avec l’équipementier Asserva, testé à la station IFIP de Romillé (35).

PDF icon fiche_bilan2014_072.pdf
2015

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