Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Рис. 1 - Схема информационных связей технологии управления кормлением скота

• 3. Структурированное описание информационной технологии планирования рационов с оптимизацией по критерию «минимальная стоимость» и ограничениями по содержанию в рационе компонентов питания
• 1. РИО:
• Рецепт рациона.
• 2. Входная информация:
• 2.1 Характеристики коров, удой, получаемый от них, жирность молока.
• · Перечень кормов, которые могут быть включены в рацион (РЕС).
• · Питательность кормов (РЕС).
• · Цены на корма (ВншС).
• · Нормы кормления (НСИ).
• 2.2 Неопределенность по нормам кормления.
• · Ограниченный перечень возможных для составления рациона кормов.
• · Во входной информации не предусмотрена такая, как стоимость животного, стоимость приплода и цена молока.
• · Недостаточно данных для оценки потерь возникающих при несбалансированном кормлении.
• 3. Содержание информационной работы:
• 3.1 Используя генератор случайных чисел, сгенерировать характеристики 10 коров.
• · По характеристикам 10 коров определить потенциальный суточный удой для каждой коровы, взяв исходный рацион.
• · Вычислить норму обменной энергии для каждой коровы, затем найти среднюю для коров группы норму обменной энергии.
• · Для коровы с потребностью в обменной энергии, наиболее близкой к средней, рассчитать оптимальный рацион из пяти кормов по критерию «минимальная стоимость» с ограничениями по содержанию в рационе компонентов питания.
• 3.2 Низкая сбалансированность рациона вследствие учета не всех компонентов питания для сбалансированного кормления.
• · Отсутствие учета продукционной стоимости коровы и продукции получаемой от нее.
• · Отсутствие учета потерь, вызываемых несбалансированностью рациона, неточной, устаревшей информацией.
• 4. Информационные процессы (Рис. 2):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Рис. 2 - Схема информационных процессов
• 5. Схема связи между информационными процессами (Рис. 3):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Рис. 3 - Схема связи между информационными процессами

• 6. Модель:
• 6.1 Содержание питательных веществ в рационе

_M

кп_i = ? v_ij * x_j

^{j =1}

где кп_i - содержание i-го компонента питания в рационе (i [1, N]);

v_ij - содержание i-го компонента питания в единице j-го корма (j [1, M]);

x_j - масса j-го корма в рационе;

N - количество нормируемых компонентов питания;

M - количество кормов в рационе.

Стоимость рациона

_M

С_рац = ? С_кормаj

^j=1

где С_рац - общая стоимость кормов, входящих в рацион (стоимость рациона);

С_кормаj - стоимость j-го корма.

Целевая функция

Z = min С_рац

6.2 Отсутствие потерь, обусловленных дисбалансом рациона.

· Отсутствие экономических показателей, характеризующих качество рациона.

7. Алгоритм выполнения информационной работы (Рис. 4):

7.1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4 - Блок-схема алгоритма выполнения информационной работы

7.2 Питательность кормов имеет справочный характер, а не фактический.

· Не учитываются погрешности характеристик коров.

8. Средства выполнения информационных процессов

- аппаратные:

· Персональный компьютер.

- программные:

· Методы «нелинейной» оптимизации (надстройка в Excel «Поиск решения»).

· «КОРАЛЛ - Кормление молочного скота».

· «MS Word», «MS Excel».

4. Расчет характеристик коров

Для расчета зоотехнических характеристик коров имеются следующие интервалы:

- возраст - [В] = [4.0, 8.0]

- масса - [М] = [420, 540]

- суточный удой - [У] = [8.0, 20.0]

- жирность молока - [Ж] = [3.40, 4.10].

Используя генератор случайных чисел, сгенерировали характеристики 10 коров (Табл. 1).

Таблица 1

Зоотехнические характеристики коров

Исходный рацион, который необходимо будет оптимизировать, включает в себя следующие корма в размере/ стоимость, руб. за 1 кг:

- силос разнотравный, кг/ руб.: 20,1/ 0,6

- свекла кормовая, кг: 10,2/ 1

- зерно ячменя, кг: 4,1/ 3

- шрот подсолнечный, кг: 1,55/ 1,7

- патока кормовая, кг: 3,1/ 2,2.

По заданному рациону, с помощью программы «КОРАЛЛ - Кормление молочного скота», рассчитали потенциальный суточный удой, норму обменной энергии для каждой коровы и среднюю для группы норму обменной энергии (Табл. 2).

Таблица 2

Суточный удой и норма обменной энергии

Из 10 коров, корова под номером 1 имеет самую близкую к средней по группе норму обменной энергии. Дальнейшие расчеты рационов будем проводить исходя из характеристик этой коровы. Рассчитаем для начала эффективность заданного рациона (Рис. 5).

Рис. 5 - Эффективность исходного рациона

Далее, согласно заданию, будем оптимизировать исходный рацион по разным критериям.

5. Оптимизация рациона по критерию «минимальная стоимость» с ограничениями по содержанию в рационе компонентов питания

Для проведения оптимизации по критерию «минимальная стоимость» используем надстройку программы Excel «Поиск решения». Получили следующее:

Таким образом, в наш оптимизированный рацион вошли следующие корма:

- силос разнотравный - 21,95 кг;

- шрот подсолнечный - 7,92 кг;

- патока кормовая - 1,01 кг.

Корма, не вошедшие в оптимальный рацион:

- свекла кормовая;

- зерно ячменя.

Рис. 6 - Эффективность рациона по критерию «минимум стоимости»

Но при оптимизации рациона только лишь с учетом стоимости рациона, мы не можем учесть такие показатели как: прибыль, рентабельность, сбалансированность и др. Поэтому воспользуемся программой «КОРАЛЛ Кормление молочного скота», которая позволяет оптимизировать рацион для коровы с учетом сбалансированности, получения максимальной прибыли, расчетом рентабельности и стоимости рациона.

Попробуем составить оптимальный рацион, из имеющихся кормов, при котором мы сможем получить максимальную прибыль от коровы.

6. Оптимизация рациона по критерию «максимальная прибыль» с помощью программы «КОРАЛЛ Кормление молочного скота»

Для коровы №1 рассчитаем рацион оптимальный по критерию «максимальная прибыль» с помощью программы «КОРАЛЛ Кормление молочного скота». Для этого внесем исходные данные для расчета в программу, получим следующее (Рис. 7, Рис. 8):

Рис. 7 - Набор кормов оптимального рациона по критерию «Максимум прибыли»

Анализируя рисунок 7, можно сказать, что свекла кормовая не вошла в оптимальный рацион, по критерию «максимальная прибыль».

Рис. 8 - Эффективность оптимального рациона по критерию «Максимум прибыли»

7. Сравнение эффективности рассчитанных рационов

Составим таблицу 3 для сравнительного анализа эффективности трех рационов:

- первый рацион - исходный;

- второй рацион - оптимальный по критерию «минимум стоимости»;

- третий рацион - оптимальный по критерию «максимум прибыли».

Таблица 3

Состав и показатели эффективности рационов

Из таблицы 3 видно, что при оптимизации на «минимум стоимости» был получен самый наихудший рацион, по всем показателям, кроме стоимости, а именно: при кормлении коровы рационом №2 хозяйство будет иметь самый большой убыток (27,3 руб./(гол.*сут.)), отрицательную рентабельность (-26,22%), сбалансированность рациона будет тоже самая низкая (44,04%), по сравнению с 1 (60,64%) и с 3 (80,35%) рационами, а потери по дисбалансу самые высокие (118 руб./(гол.*сут.)). По всем показателям, рассматриваемым в таблице 3, третий рацион будет самым наилучшим. Несмотря на то, что стоимость рациона оптимизированного на «максимум прибыли» выше, чем стоимость рациона №2, прибыль, получаемая при кормлении коровы рационом №3 будет максимальная (49,84 руб./(гол.*сут.)) из всех трех рационов, следовательно уровень рентабельности тоже самый наибольший (96,06%). При этом, рацион №3 сбалансирован на 80,35%, и потери по дисбалансу составляют 28,01 руб./(гол.*сут.). Следовательно, рацион, полученный при оптимизации по критерию «максимальная прибыль» является наилучшем, из трех выше рассмотренных рационов.

8. Анализ рациона оптимизированного по критерию «максимальная прибыль»

Для того, чтобы оценить эффект от кормления всего стада коров рационом №3 рассчитаем такой показатель, как коэффициент использования потенциала коров по удою:

К_{по удою} = 1 - (Потенциальный удой - Обеспечиваемый удой) / (Потенциальный удой)

В таблице 4 представлены частные коэффициенты использования потенциала коров по удою при кормлении их рационом №3 и средний по группе коэффициент.

Таблица 4

Коэффициенты использования потенциала коров по удою

Из таблицы 4 видно, что при кормлении коровы №1 рационом, оптимизированным по критерию «максимум прибыли», коэффициент использования потенциала коровы по удою равен 0,8496 (или 84,96%). В среднем по группе, коэффициент использования потенциала коров составил 0,7934 (или 79,34%). Так как оптимизированный рацион (по критерию «максимум прибыли») рассчитывался, учитывая зоотехнические характеристики коровы №1, то вполне логично, что частный коэффициент использования ее потенциала по удою будет выше среднего коэффициента использования потенциала всех коров стада при кормлении их анализируемым рационом. Следует заметить, что для коровы 3 данный коэффициент (0,8500 или 85%) немного выше, чем для коровы 1, следовательно, рацион №3 немного лучше учитывает особенности коровы №3. Продолжим дальнейший анализ рациона оптимизированного по критерию «максимум прибыли».

9. Расчет граничных рационов и поиск рациона с минимальным информационным риском

информационный технология кормление стадо

Рассчитаем граничные рационы по критерию «максимум прибыли» для коровы №1, учитывая следующие погрешности:

ь Масса коровы: ±4 %

ь Суточный удой: +3, -5 %

ь Жирность молока: ±6 %

ь Питательность кормов

по обменной энергии: ±10 %

по сырому протеину: ±8 %

по переваримому протеину: ±12 %

ь Цена молока: +10, -2 %.

Цена на молоко 3,5% жирности составляет 6 руб. Составим таблицу 4, где рассчитаем погрешности для расчета граничных рационов.

Таблица 4

Погрешности зоотехнических характеристик коровы и питательности кормов

Далее рассчитаем граничные рационы (Таблица 5), учитывая погрешности, приведенные в таблице 4.

Таблица 5

Граничные рационы

Теперь найдем промежуточные рационы. Для расчета применим следующую формулу:

x_i^(k) = x₁^(k) + (x₂^(k) - x₁^(k)) / (N - 1) * (N_{рациона} - 1), где

N - количество анализируемых рационов;

k - количество кормов, входящих в рацион;

x₁^(k) - масса k-ого корма в первом граничном рационе;

x₂^(k) - масса k-ого корма во втором граничном рационе.

Используя программу «КОРАЛЛ - Кормление молочного скота» произведем расчет прибыли каждого рациона. Рассчитаем информационно технологические потери (ИТП) для каждой граничной коровы (Таблица 6).

Таблица 6

Расчет промежуточных рационов и ИТП

Информационно-технологические потери - это разница между прибылью, которая могла бы быть достигнута на рассматриваемом участке производства при идеальных информационных технологиях (ПР_иит), и фактической прибылью (ПР), обеспечиваемой производственным процессом:

ИТП = ПР_иит - ПР

Под идеальными информационными технологиями понимаются информационные технологии, которые не вносят искажений при получении, передаче, обработке, хранении и представлении информации.

ИТП сельскохозяйственного производства проявляются через избыточные затраты труда и технологических ресурсов (энергии, удобрений, кормов и др.), недополученную продукцию, убытки из-за заниженного качества продукции, снижение потенциала сельскохозяйственного производства - плодородия почвы, продуктивности сельскохозяйственных животных, ухудшение экологических условий производства и среды обитания человека, ускоренный износ техники и т. п.

ИТП возникают при отклонении принимаемого управленческого решения от объективно оптимального. Построим график информационно-технологических потерь (Рис. 9).

Рис. 9 - Информационно-технологические потери

Поскольку оптимальное решение может находиться в любой точке области неопределенности, и точка эта остается неизвестной, то определить достоверно ИТП при данном принимаемом решении не представляется возможным. Можно лишь оценить их величину, которой они достигли бы при самом неблагоприятном стечении обстоятельств - информационный риск решения.

Информационным риском (ИР) решения называется риск, порождаемый в процессе формирования решения за счет несовершенства информационных технологий внутри исследуемой системы.

Минимальный информационный риск решения равен минимальному риску из рисков всех возможных решений, принимаемых на интервале оптимального решения.

На приведенном графике (Рис. 9) видно, что риск принимаемого решения не может быть ниже потерь, соответствующих точке пересечения кривых ИТП1(№_{рациона}) и ИТП2(№_{рациона}). Эта точка соответствует решению, оптимальному (минимальному) по риску №_{рациона (опт по риску)}, а соответствующее ей значение потерь равно минимальному риску ИР_{минимальное}. Очевидно, что решение №_{рациона (опт по риску)} по риску может быть найдено из равенства:

ИТП1(№_{рациона}) = ИТП2(№_{рациона})

Таким образом, №_{рациона (опт по риску)} и ИР_{минимальное} можно найти двумя способами:

- аналитически (решив систему уравнений):

аналитическое выражение зависимости ИТП1

y = - 0,0272х² + 1,1643х - 0,9578

аналитическое выражение зависимости ИТП2

y = - 0,0161х² - 0,6832х + 9,6116

В результате решения системы уравнений:

y = - 0,0272х² + 1,1643х - 0,9578

y = - 0,0161х² - 0,6832х + 9,6116, где

y - ИР_{минимальное}

x - №_{рациона (опт по риску)}

- графически.

Получили, что №_{рациона (опт по риску)} = 5,93 и ИР_{минимальное} = 4,99. Если округлить полученные значения, то оптимальным по риску будет считаться промежуточный рацион №6, а потери не будут превышать 5 руб./(гол.*сут.).

10. Усовершенствованная информационная технология расчета рациона для лактирующих коров

В пункте 3 курсового проекта было приведено структурированное описание информационной технологии планирования рационов с оптимизацией по критерию «минимальная стоимость» и ограничениями по содержанию в рационе компонентов питания и ее критика. В результате проделанной работы и анализа рационов, приведем новую усовершенствованную информационной технологии планирования рационов с оптимизацией по критерию «максимум прибыли». Её рассмотрение будет проводиться по пунктам, которые критиковались в третьем разделе курсового проекта.

Входная информация:

- характеристики животного и способа его содержания, необходимые для расчета норм кормления;

- набор доступных кормовых продуктов, с указание допустимых диапазонов, включения в рацион;

- питательность кормовых продуктов;

- стоимостные характеристики животного, продукции и кормов, достаточные для расчета экономических показателей рациона;

- функции издержек и потерь, зависимых от сбалансированности рациона.

Опираясь на результаты проделанной работы можно сказать, что данные требования к входной информации необходимы, т. к. при планировании рациона не учитывая стоимостные характеристики животного, невозможно составить оптимальный рацион, так чтобы он был наилучшим для животного и при этом приносил максимальную прибыль. Это видно при сравнении эффективности фактического, оптимизированного по критерию «минимум стоимости» рационов с оптимизированным по критерию «максимум прибыли» рационом с использованием усовершенствованной ИТ.

Содержание информационной работы:

Из имеющегося (заданного) набора кормов составить рацион, который может обеспечить наибольшую прибыль при учете зоотехнических характеристик животных, при текущих ценах на продукцию, стоимости животного и приплода. Погрешности измерения массы, суточного удоя и жирности молока, а также изменение питательности кормов и цены на продукцию (смотри пункт 9 курсовой работы).

По характеристикам животного и способу его содержания с помощью программы «КОРАЛЛ - Кормление молочного скота» определяем суточную потребность животного по нормируемым компонентам питания и составляем рацион с максимальной прибылью. Далее рассчитываем граничные рационы для определения оптимального рациона по информационному риску.

Модель:

Так как вручную вычисление всех потерь, обусловленных дисбалансом рациона, является очень трудоемким процессом, то целесообразно использовать специальные программы, выполняющие соответствующие функции. Одной из таких программ является «КОРАЛЛ - Кормление молочного скота». Данная программа рассчитывает и учитывает следующее:

- потери, обусловленные дисбалансом рациона (потери по продуктивности; потери по ценности коровы; потери по воспроизводству).

Оценка рациона проводится по следующим экономическим показателям:

- сбалансированность рациона;

- продуктивность, обеспечиваемая рационом;

- прибыль, обеспечиваемая рационом;

- уровень рентабельности рациона;

- потери по дисбалансу.

Алгоритм выполнения информационной работы:

Программный комплекс «КОРАЛЛ - Кормление молочного скота» содержит в себе усовершенствованный алгоритм выполнения информационной работы и получения оптимального рациона. В алгоритме заложены такие операции, как:

- многочисленные генерации текущих рационов;

- вычисление потерь;

- сравнением текущих решений по критерию оптимизации, до получения конечного оптимизированного объекта.

По результатам проделанной работы можно сказать, что как прибыль, так и сбалансированность рассчитанного рациона по критерию «максимум прибыли» выше по сравнению с другими рационами.

11. Оценка экономической эффективности предлагаемой модернизации информационной технологии управления кормлением коров

Оценку экономической эффективности будем проводить в двух направлениях:

- снижение информационного риска;

- увеличения прибыли.

Снижение информационного риска:

Минимальный информационный риск (смотри пункт 9) равен 5 (соответственно мы теряем не более 5 руб./(гол.*сут.)).

Максимальный информационный риск определяется как:

ИР_{максимальное} = MAX {ИТП1;ИТП2}

В нашем случае,

ИР_{максимальное} = ИТП2 = 9,32 руб./(гол.*сут.)

Это означает, что максимум потерь, которые может понести хозяйство при кормлении коровы составят 9,32 руб./(гол.*сут.). Благодаря усовершенствованию информационной технологии и учету погрешностей измерения масса, удоя и жирности молока, а также изменения питательности кормов и цены молока мы снизили информационный риск, а, следовательно, и потери хозяйства на:

9,32 - 5 = 4,32 руб./(гол.*сут.)

Увеличение прибыли:

Само по себе увеличение прибыли вытекает из уменьшения информационного риска и учета погрешностей. Так, при анализе трех рационов в пункте 7 было установлено, что рацион, оптимизированный с помощью программы «КОРАЛЛ - Кормление молочного скота» по критерию «максимум прибыли» является максимально эффективным для хозяйства, так обеспечивает наибольшую прибыль. Сбалансированность рациона (80,35%) №3 самая высокая, потери по дисбалансу самые низкие (28,01 руб./(гол.*сут.)). Если сравнивать прибыль в чистом виде, то получается следующее:

- рацион №3 по сравнению с рационом №1:

49,84 - ( - 7,47) = 57,31 руб./(гол.*сут.)

- рацион №3 по сравнению с рационом №2:

49,84 - ( - 27,30) = 77,14 руб./(гол.*сут.)

Можно сделать выводы:

1. Кормление по «шаблону», т.е. стандартными рационами, не учитывающими зоотехнические характеристики животных, приводит к снижению прибыли, а в худшем случае к убыточности производства.

2. При постановке цели «снижения стоимости рациона» нельзя упускать из виду такие показатели, как сбалансированность рациона, характеристики коровы и ее потенциал по продуктивности.

Заключение

Обеспечение эффективного функционирования системы управления существенно зависит от совершенства информационных технологий управляемых процессов. Совершенство информационных технологий определяется такими факторами, как полнота, своевременность и точность информации, правильность и емкость знаний, средства и методы обработки информации и формирование управленческого решения, точность и быстродействие исполнительных элементов.

Несовершенство информационных технологий в управлении сельскохозяйственным производством приводит к значительному недополучению продукции, обусловленному генетическим потенциалом животных, является причиной низкой эффективности управленческих решений и высокой себестоимости продукции.

При написании курсового проекта были выявлены недостатки традиционной технологии кормления молочного стада, также предложены пути их преодоление, а именно, попытка оптимизации рационов с учетом множества факторов, таких как масса животного, удой, жирность молока, сбалансированность рациона и т.д.

В курсовом проекте также проведен анализ экономической эффективности оптимизированного рациона по критерию «максимум прибыли», который еще раз доказал необходимость учета индивидуальных характеристик коровы, а также неточности информации.

Список используемой литературы