Программы оптимизации рационов кормления сельскохозяйственных животных (14104)

Посмотреть архив целиком













Курсовая работа

по курсу “Основы информационных технологий”

на тему: Программы оптимизации рационов кормления сельскохозяйственных животных



Введение


Стабильное функционирование и развитие экономики сельскохозяйственных организаций в современных условиях предполагает внедрение и использование информационных технологий [1].

Использование информационных достижений позволяет увеличить производительность предприятий и рациональное использование ресурсов, что является основой интенсификации.

Интенсификация труда работников является важной составляющей интенсификации производства в целом. Интенсификация труда на базе информационных технологий заключается в повышении качества управленческих решений и точности их исполнения [2].

Отсутствие эффективных методов, моделей и программно-алгоритмических средств, отражающих специфику продукционных процессов в животноводстве, не позволяет использовать информацию в качестве производственной силы отрасли. И, как следствие, недостаточный уровень информационного обеспечения приводит к слабой организационной деятельности управляющей системы отрасли [3].

Информатизация всех сфер деятельности, в том числе сельскохозяйственного производства и, в частности, животноводства, диктует принципиально новый подход к управлению хозяйством. Повсеместное внедрение компьютерных технологий требует наличия у специалистов знаний, умений и навыков, которые ещё недавно даже не рассматривались.

Сейчас зооинженер, наряду с серьезными познаниями в области кормления, содержания, разведения, селекции животных, должен лично свободно владеть персональным компьютером (ПК), который становится основным рабочим инструментов интеллектуальной деятельности. Эта проблема постепенно нарастает и в ближайшее время станет одной из основных, по мере формирования баз данных, отражающих многочисленные аспекты деятельности хозяйства [4].

К числу задач компьютерной технологии промышленного животноводства можно отнести организацию исходных данных, их обработку при помощи современной вычислительной техники, получение и представление результатов для оперативного контроля и перспективного прогнозирования производственного процесса. Это будет способствовать принятию решений, направленных на повышение эффективности реализации существующих материальных и трудовых ресурсов [5].

Сегодня успехи в области средств и систем автоматизации позволяют достичь любого ее уровня на сельскохозяйственном производстве. Отсюда задачей специалиста становится выбор из многообразия предложений на рынке средств, наиболее подходящих в конкретных производственных условиях по критерию цена – качество.

Для успешного развития животноводства важное значение имеет организация кормовой базы, поскольку от этого во многом зависят здоровье и продуктивность животных, себестоимость производимой продукции. Определение состава оптимальных кормовых смесей, рационов – одна из первых экономических задач, к решению которой были применены методы нелинейного программирования. Первая попытка составления набора продуктов, который был бы самым дешевым и содержал бы необходимое количество питательных веществ была сделана Дж. Стиглером в 1945 г. В 50-е годы задача оптимизации кормовых рационов получает распространение [6].

В настоящее время далеко не все комплексы и фермы промышленного типа по производству свинины работают эффективно, что объясняется слабой кормовой базой, низким уровнем кормления животных во многих хозяйствах, необеспеченностью кадрами, слабой их квалификацией, недостатками в техническом оснащении отрасли животноводства [7].

Это дает основание для дальнейшего развития указанного направления применения информационных технологий в животноводстве.


1 Применение программ оптимизации рецептов кормления свиней


Прежде всего, специалист племенного и промышленного животноводства, приступающий к организации компьютерной технологии в отрасли, должен иметь четкое представление об алгоритме решаемой задачи и иметь объем специальных знаний, обеспечивающий правильную интерпретацию и эффективное использование полученных результатов. При этом от зооинженера требуется понимание возможностей компьютерной техники и программного обеспечения. Персональный компьютер в области животноводства следует рассматривать не только как средство облегчения интеллектуального труда, но и в качестве исключительно мощного инструмента познания и воздействия на процессы, осуществляемые при разведении, селекции, кормлении, содержании, обслуживании поголовья [8].

В современных условиях интенсивного ведения животноводства основной задачей специалистов является обеспечение животных полноценными сбалансированными по всем питательным веществам комбикормами, позволяющими максимально реализовать генетический потенциал продуктивности.

В связи с этим существует необходимость в автоматизации расчетных процессов, связанных с составлением и балансированием рационов кормления сельскохозяйственных животных. В настоящий момент в Республике Беларусь происходит широкое внедрение в сельскохозяйственные предприятия персональных компьютеров для решения подобных задач, однако, программное обеспечение не отвечает требованиям отрасли [9].

Оптимизация рационов для сельскохозяйственных животных традиционно выполняется на основе линейной экономико-математической модели, целевой функцией в которой является минимум стоимости рациона, а требования к качеству рациона задаются в виде жестких ограничений на содержание в рационе компонентов питания и ряд соотношений [2].

Сегодня каждый производитель самостоятельно решает вопрос оптимального расчета рецептов кормов, либо разрабатывая программное обеспечение собственными силами, либо покупая его за немалые деньги у западных производителей. При этом остается вопросом, удовлетворят ли такие программы требования, как мелких фермеров, так и крупных животноводческих хозяйств [10].

Однако остается бесспорным то, что применение компьютерных технологий в животноводстве послужит толчком к более эффективному развитию отрасли.

Общая схема компьютеризации в животноводстве представлена на схеме (рис. 1). Мероприятие осуществляется на основе трех взаимосвязанных и взаимообусловленных компонент, с участием специалистов разного профиля. Так, постановка задач, анализ результатов и принятие решения входят в компетенцию зооинженеров и ветеринарных врачей. Компьютерное решение задач до последнего времени выполняли профессионалы в области вычислительной техники. С появлением новых поколений персональных компьютеров и программного обеспечения стало возможным решение поставленных задач при помощи ПЭВМ непосредственно специалистами животноводства. Такой подход к компьютерной технологии, особенно в племенном животноводстве, следует признать наиболее перспективным.

Последнее связано с тем, что существует довольно актуальная проблема, заключающаяся в недостаточном "взаимопонимании" специалистов, имеющих биологическую и техническую подготовку. Это, при внедрении компьютерной технологии, приводит к непроизводительным потерям времени, неполному использованию вычислительной техники [5].

Следовательно, существует необходимость провести сравнительный анализ основных программ, используемых в данной области, для того чтобы подобрать наиболее подходящее решение для конкретных условий, в которых продукт будет наиболее экономически выгоден и эффективен в работе, его использование должно обеспечить динамический рост производственных показателей.




Рисунок 1. Структурно-логическая схема компьютеризации в животноводстве.



1.1 Программа «Рецепт Плюс» компании «АгроОптим»


Программа Рецепт Плюс позволяет составлять рецепты комбикормов используя питательные компоненты, имеющихся в базе приложения. Также в базу можно заносить новые корма и изменять характеристики существующих.

Программа отвечает всем требованиям, предъявляемым к современным программам подобного класса:

- Предусмотрено ведение справочников сырья, цен.

- Заложены справочники нормативов кормления различных групп животных, причем справочник охватывает весь диапазон требований к рецепту: по питательности; по соотношению показателей питательности (например: энерго-протеиновое, кальциево-фосфорное и прочие соотношения).

- Ограничения на использование сырья.

- Автоматический (с оптимизацией) режим расчета комбикорма найдет сбалансированное решение при наименьшей стоимости, проанализирует рентабельные цены на сырье, укажет стоимость всевозможных ограничений.

- Ручной режим расчета позволит ввести готовые рецептуры и проанализировать их питательность.

- Из готовых рецептов можно выделить и сохранить в базе данных предварительные смеси (премиксы, БВМД, зерновые смеси), с сохранением связи рецептуры и данной смеси.

- Учитывается влияние ферментных препаратов.

- Питательность сырья может быть скорректирована, используя уравнения зависимостей одних показателей качества от других.

- Расчет потребности в сырье по выбранному ассортименту рецептур комбикормов.

- Можно создать несколько баз данных и использовать их раздельно друг от друга.

- Возможен вывод на печать любой информации из расчетов и базы данных [11].

Окно расчета рецепта имеет вид, представленный на рисунке 2. В нем имеется две основные зоны, которые характерны для всех программ подобного класса. Первая область отображает структуру рецепта и корма, которые в ходе оптимизации не были включены в рецепт, вторая отображает питательность данного рецепта.


Рисунок 2. Главное рабочее окно


При составлении рецепта в справочнике нормативов определяется группа животных, для которых будет составляться рацион. В справочнике имеется перечень видов животных и требования к рационам для различных половозрастных групп каждого вида в отдельности (рис. 3).


Рисунок 3. Справочник нормативов


После того как была определена группа животных для которых будет балансироваться рацион, в справочнике сырья (рис. 4) определяются кормовые компоненты, которые войдут в состав рациона. Справочник включает список сырья, а также питательность каждого корма.


Рисунок 4. Справочник сырья


После определения всех параметров нажимаем кнопку , и программа подбирает такое количество отдельных питательных компонентов, которое в сумме удовлетворяло бы потребность животных. В случае если оптимизатору не удается найти необходимое решение, имеется возможность рассчитать рецепт по текущим значениям, при помощи команды .

После завершения расчетов имеется возможность распечатать отчет, который составляется автоматически. Причем существует несколько вариаций отчетов, в зависимости от требований: текущий рецепт, рецепт (коммерческое предложение); рецепт с учетом выработки; развернутый отчет по рецепту.

Программы компании АгроОптим благодаря современным методикам расчета и оптимизации решений являются гибким и мощным инструментом в руках специалиста, ответственного за расчет рационов для КРС, комбикормов или премиксов. При разработке каждого программного продукта учитывались особенности отечественных производителей комбикормов и премиксов, пожелания российских специалистов в области кормления, а также мировой опыт экономической оценки получаемых решений. При разработке интерфейса учитывалось, что будущие пользователи имеют самый минимальный навык в общении с компьютером. Простота и удобство программ позволяют начать работу при минимальных затратах времени на обучение, а встроенная справочная система содержит ответы на большинство вопросов [12].


1.2 Разработка «ВНИИКП» программа «Комбикорм Оптимум v.5»


Основным и наиболее ответственным этапом компьютеризации животноводства является формирование баз данных. Помимо MS Excel для этой цели используются различные системы управления базами данных (СУБД) [13].

Программа Комбикорм Оптимум v.5, является клиент-серверным приложением на основе СУБД Firebird. Достоинством подобных решений является то, что СУБД Firebird – приложение открытого типа, распространяется бесплатно, занимает немного места на жестком диске. Также базы данных созданные при помощи данной СУБД построены по схеме «клиент – сервер». При чем «клиент» и «сервер» могут находиться как на разных компьютерах так и на одном.

Программа имеет многооконный интерфейс, что позволяет одновременно производить несколько операций. Однако вести расчет одновременно по нескольким рецептам исключена, т.к. активным может быть только один рецепт (рис. 5). В своем составе приложение имеет несколько справочников, которые представляют собой базу с данными необходимыми для расчета рациона.

Приложение дает возможность расчета рецептов комбикормов, концентратов и премиксов. Первоначально рассчитывается полная кормовая смесь с учетом ввода всех кормовых добавок. Далее определяется какие компоненты войдут в состав концентрата, для этого ставится флажок в столбце «Конц.». Для определения компонентов, которые войдут в состав премикса в столбце «Тип» необходимо квадратами различного цвета определить соответствующее сырье, после чего вызвать команду



Рисунок 5. Окно расчета рецепта программы Комбикорм Оптимум v.5


В справочнике сырья (рис. 6) находится все сырье, которое может быть использовано при составлении рациона. Оно классифицировано по группам. Также в базе имеется информация о питательности каждого кормового элемента. Программа позволяет добавить, удалить либо скорректировать любой элемент базы, используя соответственно команды , и .



Рисунок 6. Окно справочника сырья


В справочнике нормативов (рис. 7) находится перечень норм кормления для различных половозрастных групп животных. Все данные справочника также можно корректировать, в случае необходимости.


Рисунок 7. Окно нормативов

В программе также есть возможность запрограммировать способ расчета цены 1 тонны продукции с учетом всех затрат и платежей (рис. 8.).

Рисунок 8. Окно расчета цены


1.3 Программа «Корм Оптима» компании «АгроРесурс»


Программа «Корм Оптима» также является клиент-серверным приложением на основе СУБД Firebird. Программа позволяет рассчитывать рецепты комбикормов, БВМД, премиксов для всех половозрастных групп сельскохозяйственных животных, а также рационы кормления крупного рогатого скота.

Окно расчета рецепта показано на рисунке 9. Интерфейс программы интуитивно понятен, для облегчения восприятия информации при расчете рецепта структура рациона выделяется различными цветами, в зависимости от требований к рациону.



Рисунок 9. Окно расчета рецепта


В окне расчета рецептов можно выполнить следующие операции:

- рассчитать оптимальный рецепт комбикорма или БМВД;

- добавить или удалить сырье из рецепта;

- корректировать цену сырья и ограничения по вводу в рецепт;

- добавить, удалить требования к питательности комбикорма;

- исправить показатели питательности сырья, принятого к расчету;

- задавать алгоритм отпускной цены

- выделять часть сырья из рассчитанного рецепта в концентрат и превращать ее в новый рецепт;

- получать адресные концентраты заданного процента ввода;

- анализировать минимальную и максимальную цены рентабельности сырья [14].

Для начала расчета рецепта в классификаторе продукции определяется вид рассчитываемого продукта. Удачным решением разработчиков было выделение разными цветами разной продукции, что облегчает поиск в большом списке (рис. 10).