Оптимизация рационов сельскохозяйственных животных при ограниченном наборе кормов

В улучшении качества кормления животных скрыты значительные резервы повышения эффективности производства животноводческой продукции. От соответствия питательности рационов научно обоснованным нормам зависят удои, привесы, показатели воспроизводства, развитие животных и сохранность их здоровья, продукционного генетического потенциала.

Планирование рационов – многофакторная оптимизационная задача, и ее решение требует применения математических методов и компьютерной техники. Расчеты выполняются на основе следующего методического положения: «Добиться минимальной стоимости рациона при обеспечении его заданной питательности (определяемой устанавливаемыми интервалами допустимых значений компонентов питания и их соотношений)».

Традиционно оптимизация рационов выполняется на основе линейной экономико-математической модели, целевой функцией в которой является минимум стоимости рациона, а ограничениями – допустимые интервалы значений содержания в рационе нормируемых компонентов питания.

На раннем этапе математической оптимизации рационов учитывалось небольшое количество питательных веществ (до 4-5) и решение задачи, с математической точки зрения, давало хорошие результаты. Современная наука характеризует питательность рационов десятками компонентов питания. И линейная модель рациона при ограниченном наборе кормов, которым располагают хозяйства, часто не обеспечивает нахождение оптимального решения - удовлетворить требуемые ограничения при составлении рационов не представляется возможным.

Кроме того, традиционная методика оптимизации рационов не учитывает экономические потери, возникающие в результате несбалансированного кормления животных, которые в общем случае соизмеримы со стоимостью рациона. Отсутствие в модели рациона описания этих потерь вносит значительную погрешность в результаты экономической оптимизации рациона.

Отмеченные недостатки традиционного подхода к оптимизации рационов устранены в новой информационной технологии оптимизации рационов для сельскохозяйственных животных [1], реализованной в комплексе компьютерных программ КОРАЛЛ.

В программах КОРАЛЛ жесткие ограничения на содержание в рационе компонентов питания заменены непрерывными функциями потерь, что обеспечивает нахождение оптимального решения при любом наборе кормов и количестве учитываемых компонентов питания.

Использование в расчетах рационов функций потерь позволило перейти к критериям оптимизации более точно соответствующим основной цели товарного производства – получению прибыли.

Кроме того, благодаря введению функций потерь в модель рациона оказалось возможным:

• определить меру общей сбалансированности рациона;
• вычислять продуктивность, обеспечиваемую рационом;
• рассчитывать потенциальную продуктивность животных;
• расширить зоотехнический и экономический анализ кормления.

Далее на примере оптимизации рациона для молочного скота поясняются основные особенности программ «КОРАЛЛ – Кормление» и некоторые приемы составления рационов при ограниченном наборе кормов.

Вначале перед расчетом рациона указывается способ кормления – индивидуально дозированный или вволю, и выбирается из списка половозрастная группа животных. Затем вводятся сведения о животном, необходимые для расчета норм кормления, и стоимостные показатели, используемые при оптимизации рациона (рисунок 1). По запросам Пользователя на экран компьютера выдаются пояснения по используемым показателям (рисунок 2.1 и 2.2.).

Рисунок 1. Окно ввода данных для расчета рациона.

Рисунок 2.1. «Подсказки» Пользователю.

Рисунок 2.2. «Подсказки» Пользователю.

Из имеющихся или доступных для приобретения кормов указываются корма, которые могут быть включены в рацион.

Задается (выбирается из списка) критерий оптимизации рациона и выполняется расчет. Диалоговое окно с результатами расчета показано на рисунке 3. Находясь в этом окне, можно предварительно проанализировать сбалансированность, питательность и эффективность рассчитанного рациона (более полный анализ выполняется после сохранения рациона).

Рисунок 3. Окно с результатами расчета рациона.

Щелчком на кнопке «Сбалансированность» вызывается диаграмма, представленная на рисунке 4.

Рисунок 4. Диаграмма показывающая соответствие рациона нормам кормления.

Круг диаграммы поделен на количество секторов, равное количеству нормируемых компонентов питания. Секторам присвоены наименования компонентов питания, располагаемые по окружности.

По диаграмме видно, что в рационе имеется дефицит микроэлементов, витаминов и аминокислот. Улучшить сбалансированность рациона можно за счет премикса, рецепт которого формируется одновременно с оптимизацией рациона. Для расчета рациона с учетом формируемого премикса в состав кормов следует включить и элементы премикса (в программе это делается щелчком по одной из экранных кнопок). Диаграмма сбалансированности рациона, оптимизированного с добавлением элементов премикса, показана на рисунке 5, а на рисунке 6 приведена копия экрана с экономическими показателями этого рациона.

Рисунок 5. Диаграмма сбалансированности рациона с включением элементов премикса.

Рецепт рассчитанного рациона может быть сохранен для последующего более детального анализа (экранная кнопка «Сохранить») и формирования производственного задания на подготовку кормов.

Рисунок 6. Экран с показателями эффективности рациона.

В результате расчета зоотехнику предлагается один, лучший рацион, в котором состав и массы кормов жестко фиксированы. 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.

Так, в приведенном примере в состав оптимального рациона (рисунок 3) не попала пшеница, а в хозяйстве может быть избыток пшеницы и ее включение в рацион с хозяйственной точки зрения целесообразно.

Формирование рационов, близких к оптимальному, с наборами кормов, отличных от оптимального рациона, в программах «КОРАЛЛ – Кормление» выполняется следующим образом.

После расчёта оптимального рациона задается допустимое снижение показателя оптимальности для поиска рационов, отличающихся набором кормов от оптимального. Программа генерирует варианты рационов и последовательно группами выдает их для просмотра и предварительного анализа. Выбираемые рецепты фиксируются и запоминаются для последующего использования. Таким образом, формируется семейство рационов, близких к оптимальному, из которых могут выбираться рационы, наиболее полно отвечающие требованиям текущей хозяйственной ситуации. Тем самым процедура оптимизации рациона дополняется не формализованными знаниями специалиста, что повышает качество управления производством.

Рисунок 7. Один из вариантов генерации рационов, близких к оптимальному.

Для представленной хозяйственной ситуации предпочтительными являются рецепты № 1 и № 4, по которым в рацион сельскохозяйственных животных включается 1 кг пшеницы за счет снижения в рационе доли зерна кукурузы.

Литература: Лукьянов Б.В., Лукьянов П.Б. Новая информационная технология оптимизации рационов для сельскохозяйственных животных (Компьютерные программы «КОРАЛЛ»): Учебно-методическое пособие – М.: Изд-во РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2009.