规模化奶牛场设计的系统化思维主要是指以农业建筑学、畜牧学和奶牛行为与福利学等为理论基础，对奶牛场项目的可行性、工艺、场地、设备选型和建筑等进行全方位的分析和设计，较后达到各工种协调配合、各环节流畅合理、奶牛健康生产、奶牛场经济效益较大化。规模化奶牛场建设不仅需要对畜牧学、农业建筑学和奶牛行为与福利学等方面有深入了解，还需要了解水质卫生学、土壤学、建筑材料学、畜牧经济学、建筑热工学、畜牧机械学和家畜环境卫生学等方面的知识。建设奶牛场的过程中，各种阶段、流程相互制约和相互联系，是一个庞大的系统工程。目前在畜牧场设计过程中存在很多问题，很多畜牧场仍运用传统建造方法，导致设备与建筑类型不配套，奶牛活动流线、挤奶流线、人员流线以及运输车的流线设计不合理，奶牛场各环节不协调，不仅增加了奶牛场的人力、物力和财力，还会影响奶牛正常的生产。
1 奶牛场的工艺设计
系统化思维应该贯穿于奶牛场设计中的工艺设计、场地设计、流线设计及设备选型等整个过程中。工艺设计是奶牛场设计中的一个非常重要的环节，从牛群的组成、周转方式、饲喂方式、清粪方式到饮水方式等都需要进行充分考虑，从而统筹全局。合理的工艺设计要考虑奶牛的生活习性、气温、周边资源和牛场规模，尽量做到节能、节水，降低牛场投入和改善奶牛福利。规模化奶牛场牛群结构一般包括犊牛（0~6 月龄）、育成牛（7~16 月龄）、青年牛（17~26月龄）、泌乳牛和干奶牛。史枢卿等按奶牛产犊间隔为14 个月，犊牛公母比例为1∶1，母犊的存活率为90％，公犊全部出售，牛群的更新率为25％得出的典型的牛群结构见表１。规模化奶牛场的饲喂方式主要有三种，即栓系式、散放式和散栏式。栓系式可以做到个别饲养、区别对待，但劳动生产率低；散放式可以节省投资，提高劳动效率，但管理不够细致。此外，在具体饲喂方式方面，饮水方式的选择也要有系统化思维，要根据当地的具体情况合理分析，切忌盲目选择。目前规模化奶牛场大多采用散栏式饲养，机械饲喂全混合日粮（TMR），使奶牛采食、休息、活动和挤奶区域完全分离，同时具有散放式和栓系式的优点，更符合奶牛的行为习性，便于机械化、程序化管理。但是，散栏式饲喂投资较大，很大程度上制约了我国规模化奶牛场的发展。
2 北方规模化奶牛场场地设计
2.1 场址选择
北方规模化奶牛场选址一般遵循以下几个原则：第一，合理利用荒地，尽量避免占用耕田，土质要求干燥，尽量选择沙土地，背风向阳，水质干净，场区要有一定的坡度（1％～3％），并且不能建在低洼或风口处；第二，远离城市及村庄，应设在居民区的下风向，距离居民区不少于500 ｍ，距离医院、屠宰厂（场）、化工厂等不小于1 000 ｍ，距离交通道路不小于100 ｍ，距离交通主干道不小于200 ｍ，场区做好消毒防疫；第三，由于奶牛场每天饲料需要量以及产奶量较大，奶牛场到达饲料厂和鲜奶供应市场的交通要便利，但为避免交叉污染也不能离得太近。
2.2 场地功能分区与组合
北方规模化奶牛场一般可以分为四大功能区：生活办公区、生产管理区、粪污处理区和病畜隔离区。这些功能区要根据生产工艺、联系紧密程度、交通流线、卫生防疫等进行合理划分，做到设计紧凑、联系方便，从而促进整个场区功能的发挥。
2.3 场地流线组织
流线设计在建筑设计中具有非常重要的地位，普通建筑流线设计应以人为本，体现人性化，而规模化奶牛场设计要充分考虑奶牛的生活习性，改善奶牛福利。奶牛场流线设计一般包括奶牛流线设计、人车流线设计和物流线设计。
1）奶牛流线设计。主要包括奶牛挤奶流线和换舍流线。奶牛挤奶流线设计要相对独立，避免与其他流线交叉。挤奶厅要设在离泌乳牛舍较近的位置（较远不超过1 000 ｍ），但在实际设计时往往受到卫生防疫和主导风向等因素的制约，这时需要进行综合考虑和系统评估，较后确定挤奶厅的位置。由于奶牛场不同牛群分布在不同的牛舍，随着奶牛的生长需要进行换舍，从小犊牛舍到大犊牛舍，再到青年牛舍、成年牛舍、泌乳牛舍以及干乳牛舍、病牛隔离舍等。合理的换舍流线设计要与人车流线、物流线和挤奶流线不产生交叉但却能节省用地，保证联系方便。
2）人车流线设计。主要包括奶牛场中的工作人员、
牛奶运输车、饲料运输车、粪污运输车等。生产区除生产人员外其他人员尽量避免进入，这样可减少疾病的传播。车辆流线设计要做到人车分流、洁污分离，避免相互污染，但要方便快捷。
3）物流线设计。主要包括饲料、粪污和牛奶流线。饲料流线是从干草棚、青贮池和精料库到各牛舍，避免与牛群换舍流线和粪污处理流线相交叉；粪污流线与牛奶流线必须远离,饲料流线是由合到分，牛奶和粪污流线是由分到合；饲料是由场外到场内，而牛奶和粪污是由场内到场外，三者都要有相对独立的系统，都应做到互不干扰。但在实际设计中往往很难做到，需要运用系统化的思维综合考虑和权衡进行流线设计。
3 北方规模化奶牛场建筑设计
规模化奶牛场建筑设计主要包括各种牛舍设计（包括犊牛舍、青年牛舍、育成牛舍、成乳牛舍、产牛舍、病牛舍和种公牛舍）、挤奶中心设计和其他附属建筑设计。北方地区冬冷夏热，奶牛的防寒临界温度为4 ℃，防暑临界温度为21 ℃，因此做好避暑防寒工作至关重要。
3.1 牛舍朝向
北方地区冬季寒冷持续时间较长，主导风向以西北风为主，牛舍设计应座北朝南，但具体朝向还要根据当地的经纬度以及冬季较冷时期太阳较强辐射的时间点来确定，使牛舍接受较大的太阳辐射以达到防寒的目的。
3.2 卷帘开度
目前北方地区大多数牛场奶牛舍采用散栏饲养方式和自然通风，其较大问题是通风除湿与牛舍保暖问题相矛盾，而卷帘开度是解决这个问题的关键。要根据当地的气候、风向等，通过经验或其他方法来确定卷帘开度，这对牛舍温度湿度控制至关重要。
3.3 牛舍采光
采光设计既要满足避暑防寒要求，又要达到较基本的采光效果。目前多数北方规模化牛场采用牛舍南北面开窗，屋顶设置采光带来满足采光。但北方寒冷地区采光带作用并不明显，冬季采光带易被冰雪覆盖，采光效果较差，而夏季采光带下温度过高，容易引起奶牛热应激。
3.4 饲喂方式与粪污处理
奶牛的饲喂过程对生产至关重要，舒适的饲喂方式会大大提高奶牛采食量。颈枷的选择、TMR 采食区槽壁的高度、舍内地面材质等要根据奶牛的体型和体重等进行综合设计，充分考虑奶牛福利。粪污对牛舍的环境影响非常大，处理不好会使牛舍地面泥泞、增加奶牛蹄病发生率，也会增加牛舍气味。目前规模化奶牛场一般采用机械刮粪系统将粪污收集至地下粪沟，粪液再通过封闭管道泵送入发酵区域的浓度调节池进行处理。
3.5 卧床设计
卧床由卧栏、颈轨、挡胸和卧床垫料等组成，卧床要根据奶牛的实际情况来设计，卧床尺寸设计见表２。目前很多奶牛场存在牛床尺寸与奶牛不匹配的现象，违背了奶牛行为学与福利学。卧床过短容易导致奶牛乳房受到损伤，卧床过长奶牛会把粪便排到卧床上。另外，牛床的垫料也非常重要，一般可以选择木屑、沙土、干燥的沼渣等，垫料一般要铺设成一定的坡度，使奶牛更加舒适地躺卧。
4 小结
由于环境污染等原因，我国养殖业面临北迁，大量的养殖场转移到东北地区。环境对奶牛的生产有重要的影响。规模化奶牛场设计是由多学科交叉而成的，作为畜牧场设计人员除了对工艺设计以及建筑设计精通外，还应该加强对其他学科的学习，培养奶牛场设计的系统化思维，综合考虑设计中的各环节。在设备选型时要考虑对工艺设计选择，在工艺设计阶段要考虑对场地设计的制约，在设计组织功能流线时要考虑工艺设计之间的联系，以设计出较佳方案应用于生产。
