Модель по оптимизации суточного рациона коров в стойловый период в СПК «Ждановский» Кстовского района Нижегородской области

 

Можно сказать, что в динамике за последние три года финансовые результаты деятельности предприятия улучшились. Так выручка от реализации товаров, работ и услуг увеличилась примерно на 40%. Значительно выросла рентабельность производства и продаж, что объясняется снижением коммерческой себестоимости производимой продукции.  Большая часть выручки приходится на отрасль животноводства, отрасль растениеводства в хозяйстве в  2006 году убыточна. Следует отметить, что в 2000 году хозяйство отказалось от выращивания картофеля и свиноводческой отрасли в связи с нерентабельностью данных видов деятельности.

Таким образом, изучив природно-экономическую характеристику СПК «Ждановский», можно отметить, что климатические условия, структура сельскохозяйственных угодий, обеспеченность основными фондами, определяет выбранную специализацию. У  исследуемого предприятия имеется производственный потенциал для ведения эффективного производства.

Важнейшими факторами и условиями повышения производительности труда и эффективности в отрасли животноводства являются: переход к новым более прогрессивным технологиям, системам организации производства и труда, улучшение породных и племенных признаков животных, при значительном повышении обеспеченности их высококачественными кормами достаточного объема.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Оптимизация суточных  рационов

 

2.1 Постановка задачи, подготовка информации, модель.

 

 

     Многолетняя практика общественного скотоводства показала,  что  широкое применение   силосного,   силосно-концентрированного   типов  кормления  коров  не  обеспечивает   их   высокой   и устойчивой      молочной      продуктивности,      сохранения      здоровья, воспроизводительной   способности   и   нормального   срока   хозяйственного использования животных.  Именно поэтому для успешного развития животноводства важное значение имеет организация кормовой базы.

      В себестоимости молока на долю кормов в ТнВ «Кудряшов и К» приходится в среднем 40%. Важным фактором снижения себестоимости производимой продукции является снижение затрат на корма.

       Одним  из способов снижения затрат  на корма является оптимизация  рационов кормления скота. Рассчитать  оптимальный кормовой рацион, учитывающий  зоотехнические и экономические  требования, при помощи традиционных методов подбора очень сложно, а при большом наборе кормов практически невозможно, потому задачу целесообразно решать   при помощи экономико-математических методов и ЭВМ.

        Целевая  установка задачи может быть  выражена 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 бы самым дешевым.  

       Критерий оптимальности в данном случае -  минимум стоимости рациона.

       В 2006 году СПК «Ждановский» располагало следующими видами кормов (таблица 2.1).

 

Таблица 2.1

Корма СПК «Ждановский»

 

Вид корма	Содержится в 1кг корма											Стоимость 1кг корма,       руб.
	Корм. ед.,  кг.	Обм. энер МДЖ	Сух. вещ. кг.	Сыр. прот. г.	Пер. прот. г.	Сыр. клет г	Са-хар, г	Каль- ий, г	Фос- фор г	Каро тин мг
Зерносмесь	1,01	10,2	0,84	143	115,7	95,4	52	1,8	3,7	-	2,83
Сено клеверо-тимофеечное	0,            0,52	7,33	0,83	114	60	259,8	48,1	11,3	2,6	30	0,27
Сено клевера	0,49	6,88	0,81	68	52	242	44,3	5,25	2,16	28	0,27
Силос (кукурузный)	0,21	2,67	0,27	21,3	11	75,9	6	2,06	0,7	14	0,26
Жом (свекольный свежий)	0,32	3,4	0,31	28,0	14,2	498	1,0	5,0	0,6	-	0,05
Солома ржаная	0,17	6,0	0,87	43,6	11,5	395,1	3,8	4,69	1,21	-	0,09
Солома ячменная	0,34	6,05	0,85	43,6	12	365,1	4	1,21	1,6	4
Сенаж вико-овсяный	0,36	4,24	0,47	78,2	68	153,9	27,4	1,29	2	36	0,28
Патока	1,00	9,4	0,78	87,0	44,3	-	500	4,8	5,78	-	3,0

 

             Суточный рацион составлен для  дойных коров в стойловый период. Живая массы 1 головы 400кг. Планируемая продуктивность 10, 14 и 20 кг в сутки.

        Для обеспечения  таких суточных надоев необходимо, чтобы в рационе содержалось  определенное количество питательных  веществ. Минимальные границы по содержанию элементов питания (кроме сухого вещества) приведены в таблице 2.2.

 

 

 

Таблица 2.2

Нормы кормления дойных коров живой массой 400кг, на голову в сутки

Показатели	Удой, кг
	10	14	18
Кормовые единицы, кг	9	11	13,1
Обменная энергия, МДЖ	106	127	149
Сухое вещество, кг	11,6	13,3	15
Сырой протеин, г	1355	1652	2015
Переваривымый протеин, г	880	1150	1350
Сырая клетчатка, г	3350	3590	3750
Сахар, г	750	1080	1280
Кальций, г	60	76	92
Фосфор, г	41	54	60
Каротин, мг	385	495	590

 

           Система переменных. Количество кормов, которые могут войти в рацион, обозначим символами:

         Х1-   зерносмесь,

         Х2- сено клеверо-тимофеечное,

          Х3- сено клевера 2 класса,

          Х4- силос кукурузный,

Х5- жом свекловичный свежий,

Х6-солома ржаная,

Х7-солома ячменная,

Х8- сенаж вико-овсяный,

Х9- патока,

Х10- общее содержание кальция

         Система ограничений. Основными ограничениями в данной модели будут условия по обеспечению всеми питательными веществами.

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

1. по балансу питательных веществ;
2. содержанию сухого вещества;
3. удельному весу групп кормов в рационе;
4. удельному весу видов  кормов внутри групп.

1 группа ограничений имеет вид:

∑ Vij * xj ≥ bi (i    I1), где

 

           i- индекс ограничения, показывающей порядковый номер элемента питания;

            j- индекс переменной, показывающей порядковый номер вида корма в рационе;

           Vij – содержание питательного элемента   i- вида в единице (1 кг)   j-го корма;

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

           bi- требуемое по норме количество i-го вида питательного вещества в рационе.

             I1   - множество по элементам питания;

             J- множество видов кормов.

По кормовым единицам при удое в 10 кг (14кг); (18кг)        

  1,01х1 + 0,52х2 + 0,49х3 + 0,21х4 +0,32х5 +0,17х6 + 0,34х7 +0,36х8 +1,0х9 ≥ 9(11);(13)

Обменная энергия:

10,2х1 + 7,33х2 + 6,88х3 + 2,67х4 + 3,4х5 +6,0х6 +6,05х7 +4,24х8 +9,4х9 ≥ 106(127);(149)

Сырой протеин:

143х1 +114х2 + 68х3 + 21,3х4 + 28х5 + 42х6 + 43,6х7 +78,2х8 +87,0х9 ≥ 1355(1652);(2015)

Переваримый протеин:

12,67х1 + 60х2 +52х3 +11х4 + 14,2х5 +11,5х6 + 12х7 + 68х8 + 44,3х9 ≥ 880(1150);(1350)

Клетчатка:

103х1 + 259,8х2 +242х3 + 75,9х4 +498х5 + 395,1х6 +365,1х7 +153,9х8 +0х9 ≥            3350(3390);(3750)

Сахар:

56х1 + 58,1х2 + 44,3х3 +6х4 + 1,0х5 + 3,8х6 + 4х7 + 27,4х8 + 500х9 ≥750(1080);(1280)

Кальций:

4,81х1 + 11,3х2 +5,25х3 + 2,06х4 + 5х5 +4,69х6 + 1,21х7 + 1,29х8  + 4,8х9 ≥ 60(76);(92)

Фосфор:

4,3х1 + 2,6х2 +2,16х3 + 0,7х4 + 0,6х5 + 1,21х6 + 1,6х7 + 2х8 + 5,78х9 ≥ 42(54);(60)

Каротин:

1,3х1 + 30х2 + 28х3 +14х4 + 0х5 +0х6 + 4х7 + 36х8 + 0х9 ≥ 385(495);(590)

 

2 группа ограничений имеет вид:

∑ Vij *xj ≤ bi ( i    I2 )

 

Сухое вещество:

0,84х1 + 0,83х2 + 0,87х3 + 0,27х4 +0,31х5 + 0,87х6 + 0,85х7 +0,47х8 +0,78х9 ≤ 11,6(13,3);(15)

 

3 группа ограничений имеет вид:

bi ≤ ∑ xi ≤ bi (i    I3), где

 

bi , bi – нижний и верхний пределы физиологически допустимых норм содержания данной группы кормов в рационе;

H- подмножество видов однородных кормов.

        Концентраты:

х1 ≥ 2(1,5);(3)

х1 ≤  4(3); (6)

 

       Грубые корма:

х2 +х3 +х6 +х7 ≥ 2(3);(3)

х2 + х3+ х6 +х7≤ 6,5(8,5);(6)

        Сочные корма: 

Х4 + х5 + х8 ≥10(12);(15)

Х4  + х5 + х8 ≤ 27(29,5);(39)

 

4 группа ограничений имеет вид:

∑xj Wij ∑xi   (i   I4)

              Wij- коэффициент пропорциональности;

              I4- множество, включающее номера ограничений по удельному весу отдельных видов кормов внутри групп.

      Сено в грубых  не менее 60%:

-0,67х2 – 0,67х3 + х6 +х7  0

      Кальций к фосфору 1: 1,5:

3,2х1 + 7,53х2 + 3,5х3 +1,37х4 + 3,33х5 +3,12х6 +0,81х7 +0,86х8 +3,2х9 -1,5х10   0

 

5 группа ограничений:

xj≥0 (j    J)

Z(min)=∑Cj *xj ( j    J), где

 

Z(min)- минимальная себестоимость рациона;

Cj – себестоимость( стоимость) 1 кг корма;

2,83х1 + 0,27х2 +0,27х3 + 0,26х4 + 0,05х5 +0,09х6 +0,09х7 +0,28х8 + 3,0х9   min

 

        Полная запись модели суточного рациона кормления дойной коровы живой массой 400 кг и удоем 10 кг, представлена в приложении 2. Составленную модель переносим в персональный компьютер и и решаем по стандартной программе(приложение 3).

          Аналогично  рассчитываем рацион для удоя 14 и 18 кг молока в сутки     ( приложение 4 и приложение 5).

2.2 Анализ результатов  решения и предлагаемые рационы

 

         Оптимальный рацион для коровы весом 400кг и с удоем 10л в сутки включает корма: зерносмесь- 2 кг; сено клеверо-тимофеечное -1,2 кг; силос кукурузный – 7,1 кг; жом свекловичный- 2,9 кг; солома ячменная- 0,8кг; сенаж вико-овсяный – 10,8 кг; патоки - 0,4кг. Стоимость рациона при этом составит 12руб. 42коп.

          Корма, вошедшие в оптимальный рацион  для коровы с удоем 10л, содержат  питательные вещества требуемого количества. Так, например, обменной энергии на 6,9 МДЖ больше минимального значения. Сырого протеина в рационе содержится 1573,9 г, что выше минимальной границы на 219 г. Переваримого протеина больше минимального количества на 329г. Выдержаны границы по содержанию каротина, сахара, фосфора и кальция. Кормовые единицы не отклоняются от заданной нормы. Сухого вещества рацион включает 11,6кг, что также соответствует предельно допустимому значению. Наглядно выполнение зоотехнических требований по заданным элементам питания представлено в следующей таблице.

Таблица 2.2.1

Выполнение зоотехнических требований

Показатели	Св.член	Сумма	Отклонение
Кормовые ед., кг    >	9,0	9,0	0
Обменная энергия, МДЖ >	106	112,869	-6,869
Сухое вещ, кг     <	11,6	11,6	0
Сырой протеин, г >	1355	1573,94	-218,94
Переваримый протеин, г >	880	1208,88	-328,88
Сырая клетчатка, г >	3350	4411,81	-1061,81
Сахар, г >	750	750	0
Кальций, г            >	60	139,139	-79,139
Фосфор, г            >	42	43,909	-1,90879
Каротин, мг  >	385	530,412	-145,412