Разработка экономико-математической модели оптимизации кормового рациона

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Декабря 2011 в 19:43, курсовая работа

Описание

Составление рационов для животных при большом числе нормируемых показателей и многообразии кормов требует большой вычислительной работы и как следствие много времени. В связи с этим в последние годы интенсивно проводятся разработки по использованию математических методов и ЭВМ при организации рационального кормления животных.

Содержание

Введение 3
Глава 1. Разработка экономико-математической модели оптимизации кормового рациона 5
1.1. Постановка задачи 5
1.2. Входная информация 6
1.3. Система переменных и ограничений 9
1.4 Математическая запись задачи и запись в математической форме целевой функции задачи. 14
Глава 2. Анализ оптимального решения 18
Заключение 26
Список литературы 28
Приложение 1 29
Приложение 2 31
Приложение 3 33
Приложение 4 34
Приложение 5 35

Работа состоит из  1 файл

Курсовая работа Зайцевой Ирины.doc

— 576.50 Кб (Скачать документ)
 

       Стоимость единицы питательного вещества грубых кормов, представленных в рационе соломой овсяной и сенажом разнотравным, составила по кормовым единицам 1,00 ден.ед., по переваримому протеину 0,02 ден.ед.., каротина 0,04 ден.ед. Грубые корма – самые дешевые из всех представленных в таблице 6 «Стоимость единицы питательного вещества». Самые дорогостоящие группы кормов – корнеклубнеплоды, представлены в рационе картофелем, стоимость 1 кг кормовых единиц корнеклубнеплодов 8,80 ден.ед.., 1 г переваримого протеина 0,18 ден.ед., каротина корнеклубнеплоды не содержат.

       Далее для определения типа кормления  животных следует рассмотреть состав и структуру кормового рациона в разрезе отдельных групп кормов и питательных веществ. Рассмотрим таблицу  7 «Структура кормового рациона по группам кормов». 
 
 
 
 
 
 

Таблица 7 Структура кормового рациона по группам кормов

Структура кормового рациона  по группам кормов
ед. из-мере-ния Показатели концен-траты грубые Силос корнеклубнеплоды прочие Итого  
 
кг Кормовые единицы 1,25 5,99 16,93 4,00 - 28,17  
% 4,43 21,26 60,11 14,20 - 100,00  
г Переваримый протеин 349,20 6,34 338,67 64,00 - 758,21  
% 46,06 0,84 44,67 8,44 - 100,00  
мг  Каротин 0,00 170,20 304,80 0,00 - 475,00  
% 0,00 35,83 64,17 0,00 - 100,00  
коп. Стоимость 1,81 5,86 6,94 15,20 - 29,81  
% 6,07 19,66 23,29 50,98 - 100,00  
 
 

     Данные  получены из таблицы 4 «Состав оптимального кормового рациона». В таблице 7 «Структура рациона по группам кормов» содержатся данные о массе кормовых единиц, переваримого протеина, каротина по группам кормов, а также их процентная доля от общего количества.

         Для того чтобы рассчитать, сколько  килограммов кормовых единиц входит в концентрированные корма, сложим числа из строк «Комбикорм, дерть ячменная и Жмых подсолнечниковый», столбца «ЭКЕ (КРС), кг)», таблицы 4 «Состав оптимального кормового рациона»:

       0,12+1,12=1,24

       Процентное  отношение определяется следующим  образом. В соответствие с пропорцией:

       1,24 / 12,6 * 100% = 9,9%, где:

       1,24 кг – содержание концентратов в рационе,

       12,6 кг к. ед. – сумма в целом по строке «кормовые единицы».

       По  остальным кормам количество кормовых единиц рассчитывается аналогично.

      Анализируя  таблицу 7 «Структура кормового рациона по группам кормов», делаем выводы, что потребность в кормовых единицах (50,3%), каротине (35,83%)  большей частью покрывается за счёт  грубых кормов, на которые  приходится и третья по величине стоимость (19,83%); по переворимому протеину большую часть рациона покрывают грубые корма (37,24%).

      Далее проведём анализ двойственных оценок ограничений. Он определяет влияние содержания каждого вида питательных веществ на стоимость рациона, эффективность различных групп кормов и возможность увеличения их удельного веса в рационе. Двойственные оценки ограничений показывают, как изменится значение целевой функции, при изменении объёма ресурса на единицу, то есть на сколько изменится (подорожает или подешевеет) суточный кормовой рацион КРС при увеличении или уменьшении на единицу количества какого-либо вида корма, имеющегося в хозяйстве.  Рассмотрим таблицу 8 «Двойственные оценки ограничений».

       Таблица 8 Двойственные оценки ограничений

Двойственные  оценки ограничений
Название и номер  ограничения единица измерения Вi Сумма Отклонение Двойственная  оценка    
   
1.Баланс  энергетических кормовых единиц ЭКЕ 12,60 12,60 0,00 0,5    
2.Баланс  обменнной энергии МДж 126,00 126,00 0,00 0,0    
3.Баланс  перевариемого протеина г 1060,00 1198,09 138,09 0,0    
4.Баланс  каротина мг 475,00 475,00 0,00 0,0    
5.Концентрированные  корма, не менее 1,2 кг 1,20 1,20 0,00 0,0    
6.Концентрированные  корма, не более 3 кг кг 3,00 1,20 -1,80 0,0    
7.Грубые  корма, не менее 10 кг 10,00 16,00 6,00 0,0    
8.Грубые  корма, не более 16 кг 16,00 16,00 0,00 0,0    
9.Силос,  не менее 12 кг 12,00 16,93 4,93 0,0    
10.Силос  не более 25 кг 25,00 16,93 -8,07 0,0    
11.Корнеклубнеплоды, не менее 4 кг 4,00 4,00 0,00 3,6    
12.Корнеклубнеплоды, не более 9 кг 9,00 4,00 -5,00 0,0    
13.Карбамида,  не более 17% от всего содержания перевариемого протеина г 0,00 -203,68 -203,68 0,0    
14.Содержание  перевариемого протеина в рационе г 0,00 0,00 0,00 0,0    
15.Содержание  жмыха в рационе не менее  10% от массы концентрированных  кормов кг 0,00 0,00 0,00 2,8    
16.Удельный  вес соломы в грубых кормах 35% кг 0,00 -1,52 -1,52 0,0    
17.Удельный  вес силоса подсолнечникового  не менее 40% от силоса кг 0,00 2,40 2,40 0,0    
18.Удельный  вес брюквы в корнеплодах не  менее 20% кг 0,00 0,00 0,00 -1190,7    
 

     Остановимся подробнее на том, как было найдено отклонение Вi от суммы для баланса кормовых единиц. Из значения в столбце сумма (12,6) вычитаем значение Bi (12,6), получаем отклонение по кормовым единицам, оно равно 0.

      12,6-12,6=0

        Остальные отклонения рассчитываются аналогично.   

Проанализируем данные, представленные в таблице 8 «Двойственные оценки ограничений».

       Данные  этой таблицы характеризуют выполнение условий задачи. В ограничении  по кормовым единицам, переваримому протеину и каротину отклонение равно нулю, то есть они вошли в оптимальный рацион в заданном количестве. Применительно к рассматриваемой задаче двойственные оценки ограничений показывают, как изменится стоимость рациона при изменении объёма той или иной его составляющей.

       Если увеличить потребность в ЭКЕ на 1 ЭКЕ, то стоимость рациона увеличится на  0,5 ден. ед. Корнеклубнеплоды вошли по нижней границе 4,0 кг., если мы увеличим долю корнеклубнеплодов на 1кг, то стоимость рациона увеличится на 3,6 ден.ед. .

       Отрицательные двойственные оценки получили ограничения, отражающие необходимые объёмы кормов, которые в данной ситуации являются невыгодными (корнеклубнеплоды: картофель). При этом увеличение содержания этого вида корма в рационе повышает его стоимость, при внесении каждого дополнительного килограмма кормовых единиц картофеля рацион подорожает на 1190,7 ден.ед. Нулевые двойственные оценки получили корма, которые не влияют на значение целевой функции. Так как карбамид в рацион не вошел, то изменение условий не влияет. Двойственная оценка нулевая..

Заключение

       Цель  курсового проекта - разработать экономико-математическую модель оптимизации кормового рациона и проанализировать полученные данные. Критерий оптимальности - минимальная стоимость рациона. Модель  построена средствами MS Excel. А в результате ее решения с помощью использования процедуры «Поиск решения»  получен оптимальный рацион кормления для коровы живой массой 400 кг и суточным удоем молока 10 кг.

       В оптимальный рацион вошли следующие  корма:

      • Комбикорм - 0,12 кг
      • Жмых подсолнечниковый - 1,08 кг
      • Солома овсяная – 5,99
      • Сенаж разнотрапвный - 10,01 кг
      • Силос клеверотимофеечный – 16,93 кг
      • Картофель – 4,00 кг

     Содержание кормовых единиц в рационе 12,6 кг, переваримого протеина – 1198,09 г и каротина - 475 мг.

     Наибольшую  долю в рационе составляет силос клеверотимофеечный (16,93 кг), а наименьшую – комбикорм (0,12 кг), что удовлетворяет всем поставленным ограничениям.

       Общая стоимость кормового рациона  при этом составила 29,81 ден.ед. Причём наибольшую часть в стоимости занимают корнеклубнеплоды (51,43%), представленны в рационе картофелем, так как они наиболее дорогие, это подтверждается ещё и тем, что их ограничения получили отрицательную двойственную оценку.  Также наибольшую часть в стоимости занимают силос (23,49%), представленны в рационе силосом клеверотимофеечным, так как они наиболее дешевые, и наиболее питательные (содержат 60,11%  кормовых единиц от общего рациона и 44,67%  переваримого протеина, то есть из всех, представленных в рационе кормов силосные корма самые выгодные (самые питательные и самые дешёвые одновременно)

         Меньшую часть в стоимости занимают концентраты, представленные в рационе комбикормом, и жмыхом подсолнечниковым -6,07%.

       Получение оптимального рациона кормления  и по питательности,  и по стоимости  является очень важным, так как  только в этом случае можно достичь высоких результатов при минимальных затратах.

 

Список литературы

 
       
  1. Лядина  Н.Г., Ермакова Е.А., Светлов Г.Н., Уразбахтина  Л.В., Хотов А.В., Линейное и дискретное программирование: Практикум.- М.: Изд-во РГАУ-МСХА им К.А. Тимирязева, 2009
  2. Математическое моделирование экономических процессов в сельском хозяйстве/ Учебное пособие.   Р.Г.Кравченко  М.: «Колос»,1978.
  3. Моделирование оптимальных рационов кормления животных/ Методические указания.  Гаврилов Г.В., Романов Н.Т.  М.: МСХА,1995.
  4. Построение и решение оптимизационных моделей средствами MS Excel и XA/ Методические указания. Н.М.Светлов, Г.Н.Светлова. М.: МСХА, 2005.
  5. Моделирование использования кормов на сельскохозяйственных предприятиях/ Методическое пособие.  Ю.И. Копенкин.
  6. Математическое моделирование экономических процессов в сельском хозяйстве/ Учебник под ред. А. М. Гатаулина. М.:  «Агропромиздат», 1990.
  7. Лядина Н.Г., лекции по курсу «Математические методы в экономике»
 
 

 

       

Приложение 1

Числовая  экономико-математическая  модель оптимизации  кормового рациона (фомульный вид)  
№ и название ограничения Единицы измерения X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 Тип ограничения Свободные члены Формулы Qi-Ri
Комбикорм Дерть ячменная Жмых  подсолнечниковый Сено  луговое Сено  вико-овсяное Солома  овсяная Сенаж разнотравный Силос клеверный-тим Силос подсолнечниковый Картофель Брюква  кормовая Карбамид Содержание  переваримого протеина
1.Баланс  энергетических кормовых единиц ЭКЕ 1,04 1,18 1,04 0,69 0,68 0,54 0,31 0,23 0,21 0,28 0,21     >= 12,6 =СУММПРОИЗВ(C4:O4;$C$23:$O$23) =Q4-R4
2.Баланс  обменнной энергии МДж 10,4 11,8 10,4 6,9 6,8 5,4 3,1 2,3 2,1 2,8 2,1     >= 126 =СУММПРОИЗВ(C5:O5;$C$23:$O$23) =Q5-R5
3.Баланс  перевариемого протеина г 120 83 310 46 49 16 35 20 13 16 8 2600   >= 1060 =СУММПРОИЗВ(C6:O6;$C$23:$O$23) =Q6-R6
4.Баланс  каротина мг 0 0 0 16 12 0 17 18 15         >= 475 =СУММПРОИЗВ(C7:O7;$C$23:$O$23) =Q7-R7
5.Концентрированные  корма, не менее 1,2 кг 1 1 1                     >= 1,2 =СУММПРОИЗВ(C8:O8;$C$23:$O$23) =Q8-R8
6.Концентрированные корма, не более 3 кг кг 1 1 1                     <= 3 =СУММПРОИЗВ(C9:O9;$C$23:$O$23) =Q9-R9
7.Грубые  корма, не менее 10 кг       1 1 1 1             >= 10 =СУММПРОИЗВ(C10:O10;$C$23:$O$23) =Q10-R10
8.Грубые  корма, не более 16 кг       1 1 1 1             <= 16 =СУММПРОИЗВ(C11:O11;$C$23:$O$23) =Q11-R11
9.Силос,  не менее 12 кг               1 1         >= 12 =СУММПРОИЗВ(C12:O12;$C$23:$O$23) =Q12-R12
10.Силос  не более 25 кг               1 1         <= 25 =СУММПРОИЗВ(C13:O13;$C$23:$O$23) =Q13-R13
11.Корнеклубнеплоды, не менее 4 кг                   1 1     >= 4 =СУММПРОИЗВ(C14:O14;$C$23:$O$23) =Q14-R14
12.Корнеклубнеплоды, не более 9 кг                   1 1     <= 9 =СУММПРОИЗВ(C15:O15;$C$23:$O$23) =Q15-R15
13.Карбамида,  не более 17% от всего содержания перевариемого протеина г                       2600 -0,17 <= 0 =СУММПРОИЗВ(C16:O16;$C$23:$O$23) =Q16-R16
14.Содержание  перевариемого протеина в рационе г 120 83 310 46 49 16 35 20 13 16 8 2600 -1,7 равно 0 =СУММПРОИЗВ(C17:O17;$C$23:$O$23) =Q17-R17
15.Содержание  жмыха в рационе не более  10% от массы концентрированных  кормов кг 0,9 -0,1 -0,1                     >= 0 =СУММПРОИЗВ(C18:O18;$C$23:$O$23) =Q18-R18
16.Удельный  вес соломы в грубых кормах 35% кг       -0,35 -0,35 0,65 -0,35             <= 0 =СУММПРОИЗВ(C19:O19;$C$23:$O$23) =Q19-R19
17.Удельный  вес силоса подсолнечникового  не менее 40% от силоса кг               -0,4 0,6         >= 0 =СУММПРОИЗВ(C20:O20;$C$23:$O$23) =Q20-R20
18.Удельный  вес брюквы в корнеплодах не  менее 20% кг                   0,8 -0,2     <= 0 =СУММПРОИЗВ(C21:O21;$C$23:$O$23) =Q21-R21
19.Целевая  функция ден. ед. 3,2 1,85 1,32 0,72 0,78 0,31 0,4 0,41 0,37 3,8 0,51 132 0 0 0 =СУММПРОИЗВ(C22:O22;$C$23:$O$23)  
20.Значение  пременных кг                                  

Информация о работе Разработка экономико-математической модели оптимизации кормового рациона