14104 (Программы оптимизации рационов кормления сельскохозяйственных животных)

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.