Оптимизация семейств рационов и кормосмесей

Лукьянов Б.В., Лукьянов П.Б.

Компьютерные программы оптимизации рационов и кормосмесей для сельскохозяйственных животных, как правило, выдают один рецепт – оптимальный, с фиксированным набором кормов. В то же время в реальных условиях производства могут возникать ситуации, когда с хозяйственной точки зрения допустимо несколько отойти от оптимального решения с целью использования другого набора кормов.

Формирование рецептов рационов и кормосмесей, близких к оптимальному, с другими наборами кормов, для специалиста по кормлению является сложной задачей. В программах КОРАЛЛ – Кормление решение этой задачи автоматизировано и выполняется следующим образом.

После расчета оптимального рецепта задается допустимое снижение показателя оптимальности для вариантов с другим набором кормов. Программа генерирует варианты рецептов со значениями целевой функции, находящимися в заданных пределах, и последовательно группами выдаёт их для просмотра и предварительного анализа. Выбираемые рецепты фиксируются и запоминаются для последующего детального анализа.

Так формируется семейство рецептов рационов или кормосмесей, близких к оптимальному, из которых могут выбираться те, которые наиболее полно отвечают требованиям текущей хозяйственной ситуации. Тем самым процедура оптимизации рациона или кормосмеси дополняется неформализованными знаниями специалиста, что повышает качество управления производством.

Далее сказанное иллюстрируется оптимизацией семейства кормосмесей для птицы. Оптимизация семейства рационов для КРС и свиней выполняется аналогично.

В программе КОРАЛЛ – Кормление птицы поиск рецептов семейства кормосмесей, близких к оптимальной, начинается с выбора кормов и расчёта оптимальной кормосмеси. Расчёт запускается щелчком на кнопке выбираемого критерия оптимизации (рис. 1).

Рис. 1. Выбор критерия оптимизации

На рисунке 2 представлен результат оптимизации кормосмеси по критерию «Максимальная сбалансированность» для несушек возраста 21-45 недель. Корма, напечатанные бледным шрифтом, в рецепт кормосмеси не вошли.

Рис. 2. Результат расчёта оптимальной кормосмеси

Щелчком на закладке «Поиск семейства» вызывается диалоговое окно задания для искомых рецептов величины допустимого отклонения от оптимального значения целевой функции и для запуска процедуры генерации рецептов кормосмесей, входящих в заданный диапазон (рис. 3).

Рис. 3. Задание величины допустимого отклонения от оптимума

Если генерация принудительно не прерывается, то она продолжается до получения шести новых рецептов кормосмесей (рис. 4).

Рис. 4. Семейство кормосмесей, близких к оптимальной по сбалансированности, полученное в одном из сеансов генерации

Щёлкнув на кнопке «Дисбаланс», Пользователь может оценить структуру дисбаланса и потерь, вызываемых дисбалансом, интересующего его варианта кормосмеси (рис. 5, 6).

Рис. 5. Диаграмма сбалансированности кормосмеси для рецепта № 2

Рис. 6. Диаграмма потерь для рецепта № 2 кормосмеси

Условные обозначения компонентов питания

Через экранную кнопку «Эффект» (см. рис. 4) можно перейти к оперативному анализу экономических показателей кормосмеси (рис. 7 - 9).

Рис. 7. Экономические показатели кормосмеси (рецепт № 2)

Рис. 8. Структура цены кормосмеси по её составляющим (рецепт № 2)

Рис. 9. Распределение потенциальной прибыли по издержкам и прибыли, обусловленным применением кормосмеси (рецепт № 2)

Каждый из рецептов может быть сохранён для последующего более детального анализа (экранная кнопка «Сохранить») и формирования производственного задания на подготовку кормов.

Генерация новых рецептов может повторяться многократно через закрытие текущего окна и щелчка на кнопке «Начать поиск семейства решений» (рис. 3). Новые рецепты раскрывают возможности вариаций в использовании кормов. В таблице «Соотношение зерновых в кормосмеси» на основе первой генерации показаны допустимые вариации зерновых кормов при составлении кормосмесей, остающихся в заданном диапазоне сбалансированности. Для наглядности данные таблицы отражены в диаграмме на рисунке 10.

Таблица Соотношение зерновых в кормосмеси, %

Из таблицы видно, что количество кукурузы в общей массе используемых зерновых кормов можно изменять от 1.22 до 52.61 %, овса – от 0 до 20.65 %, проса – от 6 до 48.07 %, пшеницы – от 26.21 до 65.26 %. Таким образом, сотрудник, ответственный за кормление птицы, получает возможность подбирать состав кормов исходя из их наличия, доступности или стоимости.

Например, на производстве сложилась такая ситуация, при которой по кукурузе возник дефицит на фоне избытка пшеницы. В этом случае для составления кормосмеси целесообразно принять рецепт № 1 из найденного семейства рецептов.

Рис. 10. Соотношение зерновых в разных вариантах кормосмеси при сохранении сбалансированности в заданном диапазоне

При этом, для выбранного варианта соотношения критичных кормов (в рассматриваемом случае для зерновых) может быть выполнен новый, улучшающий расчёт оптимизации кормосмеси с фиксацией данного соотношения кормов.

В программе «КОРАЛЛ – Кормление птицы» для фиксации процентного содержания отдельных кормов в кормосмеси или в группе кормов (например, в группе зерновых кормов) предусмотрены два способа:

• Задаётся процент контролируемого корма в составе кормосмеси
• Помечаются корма, входящие в контролируемую группу, и задаётся процент корма в группе

Фиксация соотношения кормов выполняется при подготовке данных к расчёту.

На рисунке 11 приведены результаты оптимизации первого рецепта, выполненной при фиксации в кормосмеси количества кукурузы, овса, проса и пшеницы в соответствии с данными, приведёнными на рисунке 4. Сбалансированность исходной кормосмеси улучшилась с 76.17 % до 79.06 % и приблизилась к сбалансированности оптимальной кормосмеси (79.18 %).

Рис. 11. Результат расчёта оптимальной кормосмеси при фиксированных долях зерновых кормов по рецепту № 1

Для задания структуры зерновой группы вызывается диалоговое окно «Задание структуры», корма помечаются и для них задаются диапазоны допустимого процентного содержания в структурируемой группе (рис. 12).

Рис. 12. Структуризация зерновых кормов по рецепту № 1

Результаты оптимизации рецепта № 1 при структуризации зерновых кормов приведены на рисунке 13.

Рис. 13. Результат расчёта оптимальной кормосмеси при структуризации зерновых кормов по рецепту № 1

Сбалансированность кормосмеси по рецепту № 1 улучшилась с 76.17 % до 79.11 % и приблизилась к сбалансированности оптимальной кормосмеси.

Для производственной ситуации, когда имеется избыток кукурузы и проса, а количество пшеницы ограничено, из найденного семейства рецептов целесообразно выбрать рецепт № 3. Оптимизация рецепта при сохранении в кормосмеси соотношения зерновых кормов путём их структуризации даёт результаты, представленные на рисунках 14 и 15.

Рис. 14. Результат расчёта оптимальной кормосмеси при структуризации зерновых кормов по рецепту № 3

Рис. 15. Структуризация зерновых кормов при оптимизации рецепта № 3

Сбалансированность кормосмеси по рецепту № 3 улучшилась с 76.6 % до 78.92 %, приблизившись к сбалансированности оптимальной кормосмеси.

Результаты оптимизации рецепта № 3 при фиксации в кормосмеси найденных количеств зерновых кормов близки к полученным при оптимизации со структуризацией кормов.