草鱼饲料配方和成本 线性规划解决的优化问题特征与方法原理

线性规划的数学模型 线性规划的数学模型 • 假设一组非负X 1 , X 2 ,...X m 满足约束： • AX +AB) 11 112 21m m111 • AX ＋A 或=Bn， ≥Bn) 1 12 2 • X, X,...Xm ≥012 • 制定目标函数： • F (X) = C 各式中，≥、=、≤ 只能取一个，但可以不同不同的约束。 Aij 是消耗系数，Bj 是限制系数或约束值，Ci 是成本系数。 饲料配方中的线性规划 饲料配方中的线性规划 • 饲料配方设计问题可以表示为线性规划优化问题，即用计算机算法语言编写程序，将饲料配方问题抽象为线性规划模型，输入数据，利用计算机程序进行求解。

• 优化成本最低或效益最好的饲料配方，要求一组饲料原料按不同比例混合后，各种营养素的含量达到原规定指标值，而成本最低或效益最大。最好的。 饲料配方中的线性规划 饲料配方中的线性规划 • 线性规划最小成本公式优化问题有以下基本假设： • ① 目标函数只有一个，一般是求公式价格的最小值。 目标函数是决策变量的线性函数。 • ② 决策变量为配方中相应原料的用量。 • ③ 营养需求可以转化为决策变量的线性函数，每个线性函数都是一个约束。 所有线性函数构成线性规划系统的约束集。 • ④ 最优公式是在不违反约束的情况下成本最低的公式。 最低成本配方优化数学模型 最低成本配方优化数学模型 • 线性规划最低成本配方优化问题的数学模型可表示为： •＜•ΣAX＝B(i＝1,2,…,m;j ＝1 ,2,…,n)ij ij •＞ •X ≥0i • 目标函数为： ΣC 即各种原料对应的营养成分； B为配方中应满足的各种营养指标或体重指标的常数值。 式中，m为配方原料个数，n为约束方程个数。

C为各种饲料原料的单价i，CiXi为配方中各种饲料原料的成本。 利用计算机设计饲料配方的优点 利用计算机设计饲料配方的优点 • ①能够充分考虑所设计配方的营养、成本和效益。 如果采用交集法、联立方程法、试差法等常规方法，利用初等代数原理来设计饲料配方，考虑的指标有限，设计的配方并不理想。 应用计算机技术设计饲料配方，并运用线性规划等高等数学和运筹学规划方法，使设计配方时充分考虑营养、成本和效益的愿望成为现实。 使用计算机设计饲料配方的优点 使用计算机设计饲料配方的优点 • ② 简化配方设计工作。 公式设计者只需将相应的数值输入计算机，计算工作就会由计算机完成。 随着计算机配方软件的推广应用，配方设计者只要具备计算机使用能力和动物营养、畜牧业基础知识就可以设计饲料配方，从而为全价配合饲料的推广和普及提供了条件。 应用计算机设计饲料配方的优点 应用计算机设计饲料配方的优点• ③大大提高配方设计效率。 利用电脑计算出一份饲料配方仅需几分钟，并可根据原料成分、价格等因素随时调整配方，保证企业的经济效益。 使用计算机设计饲料配方的优点 使用计算机设计饲料配方的优点 • ④ 降低饲料成本，帮助设计成本最低的配方。

计算机设计的配方可以追求最低成本或最佳效益，减少资源浪费，同时保证营养均衡和合理比例。 据统计，计算机设计的配方比手工设计每吨可降低饲料成本20至40元。 电脑配方的基本步骤 电脑配方的基本步骤 电脑配方的步骤（一） 电脑配方的步骤（一） • 第一步，选择合适的喂养标准，确定配方目标，选择参与约束的主要营养素计算或要求打印指标项并确定其指标值。 • 营养指标要求主要根据不同动物、不同生理阶段、不同生产目的和生产性能确定。 电脑配方步骤（一） 电脑配方步骤（一） • 需要限制的主要营养指标通常是最重要、最常用的 6 至 10 项： • 猪常选择消化能（DE）、粗蛋白（CP） ）、赖氨酸（Lys）、鸡蛋+膀胱（M+C）、苏氨酸（Thr）、钙（Ca）、磷（P）、钠（Na）、粗纤维（CF）等； • 家禽常选择代谢能量（ME）、粗蛋白（CP）、蛋+膀胱（M+C）、赖氨酸（Lys）、钙（Ca）、磷（P）、钠（Na）、粗纤维（CF）等。 电脑配方的步骤（二） 电脑配方的步骤（二） • 第二步，确定所用的饲料原料，查明各种饲料原料的营养成分，并核实其价格。

应根据不同饲料原料的资源情况、采购库存情况、市场情况、动物种类及不同生理阶段、生产目的和生产性能等情况，选择几种饲料原料（一般为10种左右）。 电脑配方步骤（二） 电脑配方步骤（二） • 由于饲料原料的营养成分含量因地点、时间的不同而不同，因此最好对各种饲料原料进行取样分析，然后参考营养成分表来确定。 输入的营养指标含量值的单位必须一致。 • 各种饲料原料的价格应根据实际价格确定和输入，以确保最低成本公式的结果具有实用性。 计算机公式(3) 的步骤 计算机公式(3) 的步骤 • 第三步是确定约束条件。 约束主要有两类：营养指标约束和原料用量约束。 • 确定约束条件是应用计算机配方的关键步骤。 计算机公式步骤（3） 计算机公式步骤（3） • （1）营养指标约束 在确定营养指标约束时，应根据不同营养指标的重要性来确定约束条件。 为了保证主要指标的满足和平衡，可以根据需要对这些营养指标进行限制。 计算机公式（3）的步骤 计算机公式（3）的步骤 • ①设定一个下限，即要求指标值大于或等于某个值X≥A； • ② 设置上限，即要求指标值小于或等于某个值，X≤B； • ③双端限制，即要求指标值既大于等于某个值A，又小于等于某个值B，A≤X≤B； • ④ 固定值，即要求指标值是某个值，

计算机制定步骤(3) 计算机制定步骤(3) • (2) 原料用量的约束与确定营养指标的约束类似。 各种饲料原料的用量应根据来源、适口性、营养特性、有无抗营养因子、动物种类、生理阶段、生产性能等进行限制。 计算机公式（3）的步骤 计算机公式（3）的步骤 • ①设定一个下限，即所选原料的量大于或等于某一值，X≥A； • ②设定上限，即所选原料的用量小于或等于某一数值，A或视为③的特例（当A=B时），通常用于设定用量添加剂或预混料； ⑤ 无限制，即所选原料用量的上下限没有限制，即0～100%的范围可由计算机选择。 计算机公式步骤(4) 计算机公式步骤(4) • 第四步，准备原始数据表。 为了便于机器上数据的传递，可以将上述设定参数、饲喂标准指标以及各种原料的营养成分、价格和各种约束条件等数据整理成原始数据表。 当使用专用饲料配方设计软件时，也可以省略或简化此步骤。 电脑配方步骤(5) 电脑配方步骤(5) • 步骤5：输入数据并运行配方程序。

将上述步骤的数据按要求一一输入计算机，建立并保存公式模型，然后指令计算机进行优化运算。 计算机公式步骤（6） 计算机公式步骤（6） • 步骤6，输出并调整公式结果。 您可以选择在屏幕上显示菜谱、将其保存到文件或打印出来。 • 如果输出（显示）的配方结果不理想，您可以对配方模型进行必要的修正，或者对相应的约束和限制进行适当的调整，然后重新运行程序来优化配方结果，直到您满意为止。 到目前为止的食谱。 计算机公式的要点和注意事项 计算机公式的要点和注意事项 计算机公式的要点 • 确定约束条件和建立公式模型是计算机公式的要点。 计算机公式的过程就是利用人脑指挥计算机的过程。 因此，设计好的配方需要动物营养学和饲料科学知识以及丰富的配方设计经验。 电脑配方注意事项 电脑配方注意事项 • ① 饲料配方软件有很多，具体操作也不同。 应用时，首先要阅读用户手册，然后操作机器，一步一步，多练习，不断积累经验。 电脑配方注意事项 电脑配方注意事项• ②自行编程设计配方的关键是将饲料配方过程中的营养问题和经济问题转化为相应的数学模型。 只有给计算机提供抽象的数学模型，计算机才能进行计算。 。 电脑公式注意事项 电脑公式注意事项 • ③ 正确处理公式设计过程中出现的问题。 如果出现“无解”，则应检查原料的营养成分含量是否不一致，导致无解，或者原料质量不好。 而且饲养标准定得太高，达不到。

注意饲养标准不要定得太高。 当你开始学习公式设计时，不要设置太多的限制因素，否则很容易导致无法解决的情况。 可以先进行试算，然后根据结果调整某些原料的用量或营养指标的限制。 计算机配方软件的开发 计算机配方软件的开发 l 1875年，John Barwell在美国伊利诺伊州建立了世界上第一家饲料加工公司。 l 1951年，沃首次将线性规划应用于动物营养研究。 l 1964年，计算机公式开始发展。 l 1987年，SPJ-3型饲料配方专用计算机研制成功（浙江饲料公司、温州计算机开发中心）。 l 1988年，日产PC-1500饲料配方电脑成为畅销产品。 l 1990年SF-450型饲料配方电脑获得国家专利（江苏省农业科学院）。 l 1992年，CMIX饲料配方系统研制成功（中国农业科学院畜牧研究所、浙江大学人工智能实验室）。 l 1994年，“DOS”版三新饲料配方系统研制成功（中国农业科学院畜牧研究所）。 l 1995年，REFS 1.0资源饲料配方系统研制成功（北京亚太资源饲料研究所）。 l 1997年，EXPRO饲料配方系统研制成功（中国农业科学院畜牧研究所）。

l 1999年“Windows版三鑫饲料配方系统”荣获北京市科技进步二等奖（中国农业科学院畜牧研究所）。 l 1999年，GnpfWin高农饲料配方系统研制成功（湛江市农业局信息中心）。 l 2001年，农博士饲料配方软件PFStool研发成功（中国农业大学北京中农博思科技开发有限公司） l 2002年，MLP饲料科学配方系统研发成功（浙江大学盘石计算机网络技术有限公司） ., 有限公司, 浙江大学动物科学学院) . • 此外，近年来开发的饲料配方软件或系统： • “金牧饲料配方系统”（中国农业大学畜牧生产系统组）， • “配方大师2002”（南宁网通科技有限公司）， • “科群“饲料配方生产系统”（南京科群科技有限公司）、•“方益饲料配方系统”（西北农林科技大学畜牧兽医学院）、•“畜禽饲料专家配方系统（在线）”版）》（北京农软科技有限公司），•《MAFIC饲料配方软件》（农业部饲料工业中心）。 常用计算机配方软件 常用计算机配方软件 • 国外著名配方软件：主要有美国Brill 饲料配方软件、美国Mixit 饲料配方软件、英国Format 饲料配方软件等。 • 国内配方软件：主要是EXPRO 饲料配方系统。 MLP饲料科学配方体系； REFS资源饲料配方系统； 三鑫饲料配方系统； MAFIC饲料配方软件； 农业软畜禽饲料专家配方系统； 高农饲料配方系统； 农博士饲料配方软件； 方程式大师2002等

计算机配方软件的选择 计算机配方软件的选择 • (1) 配方设计要方便 • (2) 人机界面要友好 • (3) 数据库管理要科学、合理、操作方便 • (4) 优化功能必须齐全。 • (5)预混料、浓缩料的配方设计应便于计算机配方软件的选用。 计算机公式软件的选择 • (6) 公式计算结果应有多种输出方式 • (7) 具有必要的辅助或附加功能 • (8) 具有网络通讯功能 • (9) 所选软件供应商必须具有较强的开发能力和优越的性能服务质量。 公式软件的功能还有待完善。 配方软件尚需完善的功能 • (1) 营养需求量、氨基酸含量及利用率等方面的预测计算 • (2) 非线性概率保证值设计 • (3) 数据库共享设计 选择饲料配方制作的制约因素 • 常用原料有玉米、次粉（麦麸）、米糠、油脂（包括玉米油、大豆油、花生油、动物脂肪、脂肪粉等油类）、膨化食品大豆、豆粕、菜籽粕、棉籽粕、玉米蛋白粉、羽毛粉、鱼粉、磷酸氢钙、石粉、食盐、盐酸赖氨酸、DL-蛋氨酸、复合预混料等。 • 沸石粉和石粉两种不同的原材料。 石粉的主要成分是碳酸钙，其主要作用是补钙，而沸石粉的主要成分是硅铝酸盐，其主要作用是作为载体或填料。

原料用量限制 • 猪和家禽饲料配方中各种原料的用量限制是不同的。 一般猪、家禽的用量限值为：米糠和沸石粉≤5%，菜籽粕和棉籽粕均如此。 综合用量≤8%，油脂用量≤5%，二次面粉+麦麸用量≤15%，复合预混料用量1%。 • 玉米蛋白粉和羽毛粉可用于家禽饲料。 一般玉米蛋白粉用量≤5%，羽毛粉用量≤2%。 玉米蛋白粉常用于黄羽肉鸡饲料中。 原料及饲喂标准的调整 原料及饲喂标准的调整 • 在实际应用中，原料的用量限度并不是一成不变的，可以适当调整，即某些原料的用量也可以增加或减少。 • 饲养标准不是一成不变的，可以根据具体情况进行调整。

Tags：线性规划