La producción de leche de las vacas lecheras en un estado no estresado en la región fría de China es menor durante las temporadas frías. En este estudio, se analizaron las correlaciones entre los factores ambientales interiores y la producción de leche. Se encontró que la temperatura, la humedad relativa y la intensidad lumínica son los principales factores que afectan la producción de leche. Los valores de advertencia de estos factores para una menor producción de leche fueron de 5 grados Celsius, 60% y 300 lx, respectivamente. Se estableció un modelo de red neuronal que predice la producción de leche basada en factores ambientales, y se determinaron los parámetros óptimos del modelo, lo que resultó en una alta precisión de R = 0.802. Este modelo se utilizó para investigar la medida óptima para mejorar el ambiente interior, lo que ayuda a aumentar la producción de leche y los beneficios económicos, incluyendo luces LED, radiadores de calefacción y deshumidificadores. En conclusión, cada tipo de dispositivo condujo al aumento de la producción de leche, alcanzando 2.341, 1.706 y 1.893 kg de vaca por día. La combinación de radiador de calefacción y luz LED resultó en el mayor aumento neto de beneficios de 16.802 CNY por día de vaca. Esta es la primera vez que se construyó con éxito un modelo de red neuronal para predecir la producción de leche basada en características climáticas que también se aplicó al análisis económico de la mejora del ambiente interior para establos lecheros en regiones extremadamente frías.