Быстрый поиск

Курсовая работа: Проектирование модели для составления оптимального рациона кормления скота

День защиты проекта__________________________

Руководитель_________________________________

Содержание

Введение

1 Классическая постановка модели оптимизации использования кормов

2 Постановка экономико-математической задачи оптимизации рациона скота

3 Алгоритм модифицированного симплекс – метода. Схема алгоритма

4 Решение поставленной задачи

4.1 Условие задачи

4.2 Решение задачи вручную

Вывод

Литература

Приложение А

Текст программы

Схема алгоритма

Описание программы

Расшифровка переменных

Инструкция пользователю

Приложение Б

Входная информация

Приложение В

Выходная информация

ВВЕДЕНИЕ

Сельское хозяйство является крупной отраслью народного хозяйства, которая имеет свои особенности. Во-первых, земля, как главное средство производства сельского хозяйства, обладает большой универсальностью: на одной и той же земле можно производить разную продукцию. Во-вторых, сельскохозяйственный труд менее специализирован, что создает большие возможности перемены труда в сельском хозяйстве. В-третьих, в сельском хозяйственном производстве имеет место большое разнообразии природно-климатических условий, обуславливающих относительно устойчивую дифференциацию производительности труда в различных районах. В-четвертых, для сельского хозяйства характерна взаимозаменяемость производимой продукции.

Эти особенности сельского хозяйства порождают множество вариантов развития. Планирование экономического процесса в сельском хозяйстве заключается в выборе наиболее эффективного варианта развития. Это значит, что надо установить такие связи и пропорции между различными сторонами и факторами производства и потребления, которые позволили бы достичь наибольшей эффективности сельского хозяйства в условиях ограниченности располагаемых ресурсов: земли, труда, техники и др. Большую помощь в этом процессе оказывают экономико-математические методы и вычислительная техника.

Одна из важнейших задач планирования повышение экономической эффективности сельскохозяйственного производства. Чтобы решить такую задачу, необходимо использовать критерий эффективности. В общем виде любой критерий эффективности должен зависеть от производительности труда. В настоящее время предложено много критериев оптимизации сельскохозяйственного производства. Приведем главные из них:

Максимум валовой или конечной продукции в стоимостных или эквивалентных единицах (например, в рублях или условных зерновых единицах и т.п.);

Максимум ассортиментных комплексов конечной продукции в натуральном выражении;

Максимум валового дохода (стоимость валовой продукции за вычетом материальных затрат);

Максимум чистого дохода (валовой доход за вычетом затрат на оплату труда в процессе производства продукции);

Максимум товарной продукции в действующих или неизменных ценах;

Максимум прибыли (выручка от реализации товарной продукции за вычетом затрат на производство и реализацию этой продукции);

Максимум продукции в денежных или условных единицах;

Максимум рентабельности производства (отношение чистого дохода к текущим затратам или к стоимости производства фондов);

Минимум суммарных затрат труда на получение заданного объёма продукции или на 1 рубль валовой продукции;

Минимум суммарной себестоимости на получение заданного объёма продукции;

Минимум суммарных приведенных затрат на получение заданного объёма продукции;

Минимум текущих затрат.

С помощью экономико-математических методов можно решить много различных задач из отрасли сельского хозяйства. Например:

оптимизация размещения сельскохозяйственного производства;

специализация сельскохозяйственного производства;

оптимальное сочетание отраслей в сельском хозяйстве;

определение наилучшей структуры кормовых культур и оптимальных рационов кормления скота;

определение потребности в технике и ее распределение по видам работ;

определение рациональной структуры стада;

оптимальное использование удобрений;

оптимальное планирование и распределение капиталовложений.

Большой объем работы, большой объем информации, оптимизация вычислений, многовариантные расчеты определяют необходимость применения в управлении отдельными видами сельскохозяйственной деятельности современных информационных технологий основанных на компьютерной техники и экономико-математических моделях и методах решения.

1 КЛАССИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА МОДЕЛИ ОПТИМИЗАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОРМОВ

Кормовая база является важнейшим условием развития животноводства. Наряду с повышение урожайности и снижение себестоимости кормовых культур необходимо внедрять более эффективную структуру кормов. Структура кормов должна рассматриваться не только с точки зрения технологической, но и с экономической. В зависимости от вида, возраста, веса и продуктивности животное требует определенного количества питательных веществ. Отсутствие какого- либо питательного вещества отрицательно сказывается на его продуктивностью. Если с целью увеличения продуктивности животное не ограничивать в кормах, то недостаток одного питательного вещества будет компенсироваться за счет других веществ, продуктивность животного будет наибольшей, но затраты кормов будут большими. Такой подход к решению вопроса кормов животного не экономичен.

Важнейшим элементом питательности является перевариваемый протеин. Если в кормах его недостает, то резко снижает продуктивность и ведет к значительному перерасходу кормов, но и белковый перекорм нежелателен: он отрицательно влияет на развитие организма животного. Кормовая база должна быть сбалансирована по минимальной потребности в кормовых единицах и перевираемом протеине; состав кормов должен быть разнообразен. Для этого нужно обеспечить зоотехнически допустимые соотношения между основными группами кормов: концентратами, сеном, сочными кормами, зеленым кормом; состав кормов должен содержать в достаточном количестве питательные вещества; суммарная себестоимость кормовой базы должна быть минимальной.

Одинаковый по питательности рацион кормов может состоять из различных кормов, поэтому среди вариантов рационов кормов следует выбрать наиболее экономичный (оптимальный) и соответствующий биологическим потребностям животных по содержанию питательных веществ.

Оптимальные рационы рассчитываются для отдельных видов групп животных с учетом способа их содержания, продуктивности, сезона и т.д. Большую помощь в получении оптимальной структуры кормов оказывают математические модели.

Для формализации этой задачи введем обозначения:

- количество имеющихся видов кормов

- вид корма

- количество элементов питания в корме

- вид элемента питания

- необходимое количество питательного вещества в рационе животного

- стоимость единицы вида корма

- норма содержания питательного вещества в единице

вида корма

- количество вида корма в рационе

Задача представляется так:

Найти такое количество кормов, при котором достигается минимум затрат на корма: (1.1)

при условиях, что каждое питательное вещество содержится в рационе в необходимом количестве (1.2)

количество кормов расходуется согласно имеющимся запасам (1.3)

Мы получим задачу линейного программирования, которая решается определенными методами.

2 ПОСТАНОВКА ЭКОНОМИКО – МАТЕМАТИЧЕКОЙ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ РАЦИОНА КОРМЛЕНИЯ СКОТА

Рассчитать оптимальный кормовой рацион, учитывающий зоотехнические требования, при помощи традиционных методов подбора очень сложно, а при большом наборе кормов практически невозможно, поэтому задачу целесообразно решать с помощью экономико-математических методов и ЭВМ.

Целевую установку можно выразить следующим образом:

Из имеющихся в наличии кормов составить такой рацион, который по содержанию питательных веществ, соотношению отдельных видов и групп полностью отвечал бы требованиям животных и одновременно был самым дешевым. Критерий оптимальности – минимум стоимости рациона.

Основными переменными являются корма, имеющиеся в наличие, а также корма, кормовые и минеральные добавки, которые хозяйство может приобрести. Единицами измерения этих переменных являются кг.ц в зависимости от периода, на который составляется рацион.

В задаче кроме основных могут быть и вспомогательные переменные. Они чаще всего выражают суммарное количество кормовых единиц или перевариваемого протеина в рационе. С помощью этих переменных записывают условия по структуре рациона (удельный вес отдельных групп кормов).

Основные ограничения необходимы для записи условий по балансу питательных веществ. Технико-экономические коэффициенты в этих ограничениях обозначают содержание соответствующих питательных веществ в единице корма (в 1 кг,1 ц). Константы в правой части ограничений (объемы) показывают количество питательных веществ, которое должно содержаться в рационе.

С помощью дополнительных ограничений записывают условия по соотношению отдельных групп кормов в рационе и отдельных видов кормов внутри групп. Если эти соотношения выражены в весовых единицах, то технико-экономическими коэффициентами по основным переменным соответствующих групп кормов являются единицы или величины, характеризующие удельный вес данного вида или группы корма в рационе (коэффициенты пропорциональности). Константы обозначают минимальное или максимальное зоотехнически допустимое количество данной группы корма в рационе.

С помощью вспомогательных ограничений записывают условия по суммарному количеству кормовых единиц и перевариваемого протеина. Технико-экономические коэффициенты по основным переменным (так же, как и в основных ограничениях) отражают содержание питательных веществ в единице корма или кормовых добавок, а по вспомогательным переменным равны –1. Константами в этих ограничениях являются нули.

Для составления модели оптимального рациона кормления скота необходимо установить следующее:

Вид и половозрастную группу скота, для которого рассчитывается рацион ; период; живую массу одной головы; планируемую продуктивность;

Содержание питательных веществ в рационе в зависимости от продуктивности животного, животной массы, физиологического состояния;

Предельные нормы скармливания отдельных кормов данному виду скота или допустимые зоотехнические нормы потребления кормов;

Виды кормов и кормовые добавки, из которых могут быть составлены кормовые рационы (смеси);

Содержание всех видов питательных веществ в единице корма или кормовой добавки;

Цену единицы кормов и кормовых добавок.

Рассматриваем пример оптимизации оптимального рациона кормления скота.

Необходимые данные по видам имеющихся в хозяйстве кормов, содержание питательных веществ и стоимости приведены в Таблице 4.1.

Система переменных определяется в соответствии с условиями задачи.

Количество кормов, которые могут войти в рацион обозначим символами:

- сено

- силос

- концентраты

Единица измерения – кг.

Система ограничений. Основными ограничениями в данной модели будут условия по обеспечению всеми питательными веществами (белок, кальций, витамины).

По экономическому содержанию и характеру формализации в модели целесообразно выделить группы ограничений:

I – по балансу питательных веществ;

II – удельному весу кормов суточной выдачи

III – удельному весу кормов в один рацион

IV – влияние на стоимость увеличение ресурсов

I группа ограничений отражает требование к рациону по питательным веществам и показывает, что он должен содержать данное питательное вещество не менее требуемого по норме количества:

ограничение по белку

ограничение по кальцию

ограничение по витаминам

В целях формализации записей приведенных ограничений введем ряд обозначений:

- индекс ограничения, показывающий порядковый номер элемента питания;

- индекс переменной, показывающий порядковый номер вида

корма в рационе;

-содержание питательного элемента i-го вида в единице

(1 кг) j-го вида кома;

- искомое количество корма j-го вида, входящего в рацион;

- требуемое по норме количество i-го вида питательного

вещества в рационе.

С учетом введенных обозначений обобщенная форма записи I группы ограничений будет иметь вид

(2.1)

II группа ограничений отражает физиологически допустимые пределы скармливания кормов. Эти дополнительные ограничения показывают верхние пределы отклонений по каждой группе кормов суточной выдачи, представляются следующим образом:

пределы ограничения по физической массе сена

пределы ограничения по физической массе силоса

пределы ограничения по физической массе концентратов

Обобщенная математическая модель записи ограничений II группы имеет вид

(2.2)

III группа ограничений отражает физиологические, зоотехнические или экономические требования по удельному весу отдельных видов кормов рассчитанных на один рацион.

Ограничения будут записываться так:

органичения по физической массе сена

ограничения по физической массе силоса

ограничения по физической массе концентратов

IV группа ограничений будет иметь экспериментальный характер, задача заключается в том, что, как увеличение ресурсов сена и силоса на 1 кг и концентратов на 3 кг. повлияет на оптимальную стоимость.

ограничения по сену