• Филичкин Андрей Викторович
  • 1997
  • 18

Подсистема "рацион" компьютерной информационно-аналитической технологической системы "фермер" автореферат диссертации для написания диплома, курсовой работы, тема для доклада и реферата

Подсистема Ознакомиться с текстом работы
Специальность ВАК РФ: 06.02.04 — Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства
  • Реферун рекомендует следующие темы дипломов:
  • Теоретические и организационные основы земельных отношений
  • Системные компоненты производственного потенциала
  • Реферун советует написать курсовую работу на тему:
  • Социально-экономическое содержание интеграционных связей в
  • Формирование экономических интересов субъектов предпринимательской среды
  • Реферун советует написать реферат на тему:
  • Объективные предпосылки формирования и развития логистической системы экспертизы потребительских свойств продовольственных товаров
  • Конъюнктура рынка продовольственных товаров в России
  • Реферун предлагает написать доклад на тему:
  • Основные тенденции российского рынка зерна и хлебопродуктов
  • Потребительские свойства и качество хлебопродуктов как комплексная логистическая проблема
  • Оценка экономического эффекта совершенствования управления информационным обеспечением экономического мониторинга в
Поделиться с друзьями:

Выдержки из автореферата диссертации Филичкин Андрей Викторович, 1997, 06.02.04 — Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

Актуальность темы. Экономический эффект от использования электронно-вычислительной техники заключается в огромном выигрыше во времени при получении информации, необходимой для организации производства, а также при выборе наиболее рационального решения для совершенствования того или иного процесса производства.

Составление полноценных рационов кормления с учетом большого количества показателей и организации эффективного использования кормовых ресурсов затруднено без использования ЭВМ. Кроме того, в практике сельского хозяйства в последние годы широко используется экономико-математические методы в организации и планировании сельскохозяйственного производства. Использование ЭВМ при расчетах кормовых рационов не допускает перерасхода кормов и кормовых добавок, что позволяет получать рационы без больших затрат труда и успешно балансировать их по всем контролируемым элементам питания. При этом рацион будет минимальным по стоимости, что играет огромную роль в снижении себестоимости животноводческой продукции.

Программа «Рацион» является одной из подсистем «Компьютерной информационно-аналитической технологической системы «Фермер», которая в 1995 году была рассмотрена и утверждена на научно-техническом совете при Министерстве сельского хозяйства и продовольствия Удмуртской Республики.

Проект является составной частью отраслевой научно-технической программы «Приборное обеспечение АПК» и выполняется по договору с Главным управлением высших учебных заведений Российской Федерации (№ гос. регистрации 01.960.008436).

Многие хозяйства животноводческого профиля используют при кормлении сельскохозяйственных животных рационы, составленные с помощью ЭВМ на основе фактического химического состава и питательности кормов. Однако технологическая и экономическая эффективность их практически не изучена, что в свою очередь сдерживает внедрение в производство электронно-вычислительной техники и применение новых математических методов для расчета рационов.

Опытным путем были получены результаты, которые позволили нам доказать эффективность использования ЭВМ и фактического химического состава кормов при расчете рационов.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлась научная разработка формул расчета рационов кормления сельскохозяйственных животных. Составление на их основе алгоритмов и написание программы «Рацион» для 1ВМ-совместимых компьютеров

по расчету рационов кормления сельскохозяйственных животных, на основе новой модификации математического симплекс-метода. А также внедрение программы в производство и анализ экономической эффективности ее применения.

Задачами исследований являлось:

1. Определение основных принципов составления рационов кормления животных.

2. Разработка программы для ШМ-совмесггимых компьютеров по расчету рационов кормления сельскохозяйственных животных.

3. Изучение эффективности применения рационов кормления животных, рассчитанных с помощью программы «Рацион» на ПЭВМ.

4. Сравнительная оценка программы «Рацион» с существующими подобными программами по расчету рационов кормления сельскохозяйственных животных.

Научная новизна:

- в разработке программы для компьютеров типа 1ВМ РС по расчету рационов кормления сельскохозяйственных животных всех видов и половозрастных групп;

- в проведении сравнительного анализа подобных программ по расчету рационов кормления сельскохозяйственных животных;

- в расчете экономической эффективности применения программы «Рацион» для автоматизации расчетов рационов кормления сельскохозяйственных животных.

Практическая ценность. Разработанная компьютерная программа для расчета рационов кормления сельскохозяйственных животных позволяет, используя ЭВМ, значительно сократить затраты времени на обработку результатов.

Апробация работы. Результаты работы прошли испытание в ТОО «Нечкинский» Сарапульского района Удмуртской Республики.

Внедрение. Программа «Рацион» включена в учебный процесс в Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева, Ставропольской ГСХА, Ижевской ГСХА, Российской академии менеджмента в животноводстве. В ТОО "Нечкинский" Удмурской Республики программа «Рацион» используется для составления рационов кормления крупного рогатого скота.

Публикация реззльтатов исследований. Материалы диссертационной работы опубликованы в шести печатных работах.

Объел» и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав (с 13 разделами), выводов и предложений. Изложена на III страницах машинописного текста, включает 4 текстовые таблицы, 15 таблиц объединенных в «выходные формы» приводимых образцов рационов, иллюстрирована 31 рисунком и 4 диаграммами. Список литературы включает 129 наименований, в том числе 14 иностранных авторов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Назначение и описание функциональных возможностей «Компьютерной информационно-аналитической технологической системы «Фермер»

«Компьютерная информационно-аналитическая технологическая система «Фермер» (КСФ) служит для максимального облегчения труда работников сельскохозяйственного производства, делает его более научным. Также налаживается должным уровнем контроль за всем производством, появляется возможность отойти от «рутинной» работы, которая не требует анализа специалиста, тем самым уменьшить человеко-часы и снизить затраты на получение единицы продукции.

КСФ является автоматизированным рабочим местом и предназначена для ведения комплексного хозяйства любого объема по производству молока, мяса, шерсти и др. продукции животноводства.

Данная система производит комплексные расчеты и управление необходимыми производственными процессами для правильного научно-обоснованного ведения хозяйства и разрабатывается на основе критических замечаний существующих моделей с учетом увязки входных и выходных показателей с другими блоками разрабатываемой системы анализа.

Практическая ценность одной из грани этой системы, информационной, заключается в разработке и внедрении централизованного осуществления на ЭВМ следующих мероприятий:

- поддержка компьютерных сетевых технологий, использование ресурсов сети Internet;

- получение всевозможной справочной информации по зоотехнии и агрономии, а также другим областям сельскохозяйственного производства;

- выдача рекомендаций по обслуживанию животных в разные периоды времени и ситуации;

- разработка оптимальных рационов кормления для разных видов и пород, конкретных стад, а также для отдельных животных;

- подготовка информации по животноводству для отчета перед вышестоящими специалистами и организациями.

Управление КСФ системой машин (рис.1) предусматривает механизацию приготовления и раздачи кормов, измерение массы различных сельскохозяйственных объектов, поддержание оптимального микроклимата, водоснабжение, уборку навоза, учет индивидуального на-

доя коров, первичную обработку молока и другие технологические процессы. Внедрение новой технологии, прогрессивных способов содержания и кормления животных увеличивает эффективность комплексной механизации и способствует снижению затрат труда на производство единицы продукции, что немаловажно при индустриализации сельскохозяйственного производства.

КСФ включает в себя последовательный набор основных блоков, которые могут вводиться в действие как в целом системой, так и каждый автономно, что позволяет постепенно, по мере готовности того или иного блока, вводить в производство часть планируемой системы, не мешая работе всего работающего производства. Все модули данной системы работают как в автоматическом режиме, так и в ручном, что и дает возможность эксплуатации некоторых блоков в экспериментальном режиме, т.е. независимо друг от друга и в целом от всей системы КСФ.

Основные характеристики программы «Рацион»

Целью данного раздела работы являлось создание автоматизированного рабочего места зоотехника, которое позволит полностью автоматизировать при помощи ЭВМ расчет рационов и избавиться от трудностей обработки больших массивов информации, таких как наименование кормов, показатели питательности кормов, потребность животных в питательных веществах, а также освободиться от сложности расчета рационов кормления животных.

Программа «Рацион» комплекса «Информационно-аналитическая технологическая система «Фермер» решает следующие задачи:

- расчет рациона кормления всех видов и половозрастных групп сельскохозяйственных животных и птицы (рис. 3), сбалансированного по 36 показателям питательности кормов (рис. 4) и наименьшей себестоимости;

- ведение баз данных, содержащих сведения по содержанию питательных веществ как о «рекомендуемых» кормах , так и о вновь вводимых пользователем , потребностях животных в питательных веществах (ввод, просмотр и корректировка данных);

- расчет площадей посевов для растений, входящих в состав рациона в зависимости от количества кормодней и поголовья;

- печать выходных форм, содержащих сведения о показателях кормов, потребностях животных в питательных веществах, рассчитанных и рекомендуемых рационах кормления.

Рассчитанные рационы кормления животных заносятся в файлы, которые могут использоваться в дальнейшем в качестве входной информации, а также выводятся на экран и при необходимости на печать.

300 ТЕХНИКА ГФЕУНЕР"

(кзегавление, рациона.

Йыьов животного

-Гш Г-

Крчпный вогатый скот

Свиньи ' Овцы я козы Лошади

Кролики и зверьки

Птица

Рыбы

Дрцгие '

шшшшшкршиошшж

• Сервис

Показатели кормов Потребности в питательных веществах , Снществ.цющив рационы Составление спомных рационов

- Корректировка рацигаи

Рацион : <Новый> ""

« *

7' ' "О

Рис. 3. Выбор вида животного в меню программы «Рацион»

УЙШШТЕХНИМШШНЕГ

Показатели рациона

Энергетические .,Минеральные элементы Аминокислоты . Витамины ] Все рекомендуемые |В|и'Ьнйть выбор

Обменная энергия КРС/Л,МДи Кормовые единицы Сцхое вещество, кг Протеин сырой, г Протеин переваримый,г Сырой жир, г Сырая клетчатка, г Безазот.экстр.вещества, г Крахмал, г , Сахар, г Кальций, г Фосфор, г Нагний, г Калий, г Натрий, г Хлор, г Сера, г Железо, мг

Медь, мг Цинк, мг •< Марганец, мг Кобальт, мг Йод, мг .

Лизин, г

Метионин+Цнстин/ г. . Каротин, мг " , ,, Вит.Я(ретинол), МЕ^ Вит.О(холекальций),МЕ Вит.Е(токоферол), мг Вит.В1(тиамин), мг -Вит.В2(рибофлавин) ,мг Вит.ВЗСпантотен), мг* Вит.В4(холин), мг Вит.В5(РР/ниацнн), мг Вит.В6(пиридохсин), мг Вит.В12(кобаламин),мг

Ш

тжш

Рис. 4. Выбор показателей питательности используемых в рассчитанном рационе

При описании организации подсистемы «Рацион» используются следующие информационные базы:

- база показателей кормов (наименование корма и показатели питательных веществ в нем);

- база потребностей животных в питательных веществах (наименование животного и его потребности);

- база рассчитанных рационов кормления (перечень кормов и их показатели: масса, урожайность, стоимость; количество кормодней; номер группы животного; введенные исходные данные для расчета; аннотация);

- база сложных рационов кормления (перечень кормов и их показатели: масса, урожайность, стоимость; аннотация);

- база рекомендуемых рационов кормления (аннотация; перечень кормов и их масса; номер группы животного).

Базы показателей кормов, потребностей животных и рекомендуемых рационов создаются на основе первичных документов, к которым относятся:

- справки об анализе кормов по всем известным питательным элементам (до 36 показателей);

- зоотехнические справочники потребностей животных в питательных веществах в зависимости от вида, половозрастной группы, живой массы и других индивидуальных показателей животного;

- рекомендуемые учеными рационы кормления.

Базы рассчитанных и сложных рационов формируются в процессе работы.

Математическую постановку задачи можно показать следующим образом: каждый рацион кормления состоит из перечня кормов, имеющих свою массу, полученную в ходе расчета рациона. На конечный результат влияют число голов и суток, для которых рассчитывается рацион.

Каждый корм имеет свои показатели питательных веществ на килограммов корма. Сведения о показателях хранятся в информационной базе.

Общее содержание питательных веществ в рационе рассчитывается как сумма содержания питательных веществ в каждом корме. Баланс питательного вещества - процентное отклонение фактического содержания в рационе от нормы, заданной при расчете.

Площадь посевов для каждого корма рассчитывается как отношение конечной массы к его урожайности. Общая площадь посевов есть сумма площадей посевов для каждого корма.

Стоимость каждого корма рассчитывается как произведение конечной массы к стоимости одного килограмма. Общая стоимость рациона есть сумма стоимостей каждого корма.

Каждому животному соответствует свой необходимый набор питательных веществ, которые используются для ввода ограничений на содержание питательных веществ в рационе. Сведения о потребностях животных хранятся в информационной базе. В зависимости от половозрастной группы, массы и других показателях состояния животного потребности животных могут изменяться.

Алгоритм просмотра рационов предназначен для организации рассчитанных, сложных и стандартных рационов кормления сельскохозяйственных животных. Данный алгоритм позволяет рассчитать необходимые данные для построения видеограмм. Он универсален для любых типов рационов, используемых в системе АРМ "Зоотехник", позволяет получить полную информацию о рационе.

Если повышенное или пониженное содержание отдельных кормов или ингредиентов отрицательно не сказывается на здоровье животных, то ограничение можно не вводить. В программу оптимизации рациона предусматривают закладку лимитов по отдельным кормам, что позволяет при необходимости найти лучшие варианты кормления животных.

Входная и выходная информация.

В память машины предварительно заносят детализированные нормы, состав и питательность кормов (табличные данные), рецепты комбикормов, типовые рационы, разработанные с учетом земледелия и кормопроизводством по зонам страны.

Входной информацией для данной задачи служат документы, содержащие:

- наименования и показатели кормов;

- потребность животных в питательных веществах;

- стандартные рационы кормления животных.

Документ «Наименование и показатели кормов» указывает группу, вид и подвид корма, а также характеристику каждого подвида корма, всего 36 показателей.

Документ «Потребность животных в питательных веществах» содержит наименование животного, его потребность в питательных веществах в расчете на одну условную единицу, а также корректировку в зависимости от основных показателей животного (вес, живая масса, возраст и др.).

Документ «Рекомендуемые рационы кормления животных» содержит перечень кормов, входящих в рацион кормления животного, на 1 голову в сутки, а также весовое содержание каждого корма.

Все перечисленные выше документы содержатся в справочной литературе или готовятся на основе фактических данных, получаемых

в хозяйстве. Могут использоваться так же данные лабораторных анализов.

Выходной информацией задачи ведения информационной базы для подсистемы расчета рационов кормления сельскохозяйственных животных служат следующие выходные формы:

- показатели кормов;

- потребности животных в питательных веществах;

- рассчитанные, сложные и стандартные рационы кормления.

Результатом решения алгоритма программы являются формы, в

которых отражено:

- массив кормов, входящий в рассчитанный рацион и содержащий информацию о наименовании и весовом содержании кормов;

- баланс питательных веществ в рационе, в зависимости от введенных требований, как по минимальному содержанию, так и по максимальному;

- наиболее значимые соотношения питательных веществ составленного рациона;

- содержание всех 36 питательных веществ в рационе, независимо от введенных ограничений и выбранного количества балансируемых показателей;

- стоимость как отдельных кормов для обеспечения рациона, так и общая стоимость рациона. Данная форма рассчитывается в зависимости от количества суток и поголовья животных;

- площади засева для обеспечения заготовки кормов рациона, в зависимости от суток и поголовья животных, с предварительно внесенной урожайностью кормовых культур.

Время решения задачи зависит от количества входных параметров. Программа «Рацион» полностью самостоятельна и не требует настройки на состав как технических, так и программных средств компьютера при запуске. Программа работает в интерактивном режиме, то есть ведется постоянный диалог с пользователем с помощью системы «выпадающих меню».

В качестве технического обеспечения решено использовать IBM-совместимый компьютер, оснащенный русифицированной клавиатурой, дисплеем (желательно цветным), накопителями на жестком и гибком дисках, а также принтером. Данный состав технических средств был выбран исходя из их доступности и достаточно высокой надежности при оптимальных ценах.

В качестве операционной среды персонального компьютера выбрана система MS-DOS, что обусловлено широкой ее распространенностью, большим количеством системного и сервисного программного обеспечения, созданного для данной системы и относительно высокой ее производительностью при низких требованиях к ресурсам.

Вышеперечисленные задачи могут решаться неоднократно и в любой последовательности (к примеру, после расчета рациона можно всего лишь изменить 1 наименование корма и пересчитать рацион с остальной уже введенной базой ограничений и составляющих).

Реализация АРМ «Зоотехник» на ЭВМ позволяет избавиться от больших затрат времени на решение задачи расчета рационов и поиска необходимых данных в справочной литературе. Подсистема «Рацион» - это не просто программа для составления рационов кормления, это еще и справочно-информационная система, в базе которой содержатся сведения о 250 рекомендуемых рационов и свыше 350 кормов с внесенной питательностью по 60 показателям.

В таблице представленна сравнительная характеристика существующих программ для расчета рационов кормления сельскохозяйственных животных.

Таблица

Сравнение функциональных возможностей программ для расчета рационов кормления сельскохозяйственных животных

Функции программ АРМ Зоотехник фермы FEED-CALC Рацион Рацион от «Нечерно земагро информ»

Соблюдения ГОСТа нет есть есть нет

Количество учитываемых показателей питательности корма 22 24/36* 36/60** 23

Количество выходных форм 2 4 6 3

Количество видов животных 1 1 все 2

Составление комплексных рационов нет нет есть нет

Развитый интерфейс пользователя нет да да нет

База рассчитанных примерных рационов нет нет есть нет

Система помощи в программе нет есть есть нет

Минимальная допустимая конфигурация компьютера CPU-286 RAM-1Mb Video-CGA CPU-286 RAM-1Mb VideoVGA CPU-286 RAM-1Mb Video-CGA CPU-286 RAM-1Mb Video-CGA

* - Расчет рациона ведется по 24 показателям из 36 выбранных. ** - Расчет рациона ведется по 36 показателям из 60 выбранных.

выводы

Подводя итоги проделанной работы, по разработке и экономическому обоснованию применения ЭВМ при расчете рационов кормления животных можно сделать следующие выводы:

1. Новая разработанная «Компьютерная информационно-аналитическая технологическая система Фермер» позволяет выявить не только «слабые» стороны сельскохозяйственного производства, но и модернизировать некоторые аспекты в современном прогрессивном направлении, учитывая мировой уровень развития микропроцессорной техники.

2. Широкие научно-исследовательские эксперименты позволили разработать новую систему для расчета рационов кормления всех видов и половозрастных групп сельскохозяйственных животных. Были найдены и применены оптимальные алгоритмы составления рационов кормления.

3. Наиболее эффективным методом для составления математических моделей по расчету рационов кормления, считается симплекс-метод линейного программирования. На основе гибридизации применения нескольких математических методов для расчета системы линейных неравенств, были выведены уравнения для расчета рационов кормления, в зависимости от половозрастной принадлежности и индивидуальных особенностей организма животного (вес, удой, привес, и т.д.). Данный подход к решению задачи, позволил нам более точно рассчитывать требуемые параметры составления рационов. Рекомендованная методика построения математической модели для расчетов рациона кормления позволяет максимально увеличить эффект кормления полнорационными кормосмесями.

4. Математическая оценка точности расчета рационов, позволила выявить отклонения норм питательности применяемых в хозяйстве от рекомендованных учеными.

5. Перспективным направлением программы «Рацион» считать возможность расчета рационов кормления всех видов и половозрастных групп животных. Это направление устаивается в современных условиях при переходе сельского хозяйства на индустриальную, фермерскую, многонаправленную структуру производства.

6. Способствующим фактором применения программы «Рацион» является функция электронизации справочных пособий (рекомендуемые рационы, база данных питательности кормов, система помощи). Это позволяет отойти от рутинной работы и без особых усилий иметь постоянно обновляющиеся справочные данные. Сократилось время, потраченное специалистами на ведение процедур составления рационов кормления.

7. Из проанализированных программ по расчету рационов кормления сельскохозяйственных животных программа «Рацион» имеет ряд преимуществ, таких как:

- большее количество выходных форм более полно отражает анализ и результаты составленного рациона;

- база данных примерных рационов кормления позволяет учесть мнение специалистов при вводе ограничений для расчета рациона;

- возможность составления комплексных рационов дает возможность определить суммарную потребность в кормах для всего хозяйства;

- наличие справочных данных по питательности кормов позволяет рассчитывать рационы, не имея результатов анализа питательности кормов;

- иерхирическая система помощи позволяет находить на любом этапе работы с программой консультативную подсказку.

8. Экспериментально установлено, что расчет рационов кормления по большому числу показателей питательности благоприятно сказывается на общем развитии животных.

9. Доказана экономическая целесообразность применения программы в условиях хозяйства. Прибыль ТОО «Нечкннский» за год использования программы «Рацион» составила 125 518 500 рублей.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Считаем целесообразным использование микропроцессорной техники в сельском хозяйстве для контроля и управления производственными процессами на животноводческой ферме. За счет этого экономится не только живой труд, но и выполняется с большей вероятностью распорядок дня на ферме.

2. Использование программы «Рацион» благоприятно сказывается на экономических показателях хозяйства поэтому предлагаем дальнейшее использование и развитие программы «Рацион» в животноводческих хозяйствах.

3. Рекомендуем изучение программы «Рацион» в вузах и сельскохозяйственных учебных центрах России.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. А.В.Филичкин. Подсистема «Рацион» информационно-аналитической системы «Фермер». // Тезисы докладов научно-производственной конференции профессорско-преподавательского коллектива, проходившей 5-7 декабря 1995 года в ИжГСХА, посвященной 75-летию Государственности Удмуртии. - Ижевск: Издательство ИжГМА, 1995. - С. 29-30.

2. М.А.Сенилов, А.В.Филичкин. Система по расчету рационов кормления животных на основе симплекс-метода». // Тезисы докладов научно-производственной конференции профессорско-преподавательского коллектива, май 1996 года. ИжГТУ. - Ижевск: Издательство ИжГТУ, 1996.

3. В.В.Соколов, А.В.Филичкин. Расчет рационов кормления овец на ЭВМ с учетом до 36 показателей питательности. // Материалы координационного совещания и научно-практической конференции по овцеводству и козоводству. - Ставрополь, ВНИИОК, 1996. - С. 201-202.

4. В.В.Соколов, А.В.Филичкин. Расчет рационов кормления овец с помощью ЭВМ . II Овцы, козы, шерстное дело. -№2-3, 1996. - С. 32-35.

5. В.В.Соколов, А.В.Филичкин. Составление сбалансированных рационов кормления животных на ЭВМ. // Тезисы докладов международной конференции Баренц-Арктического региона, 1-3 октября 1996г. - Петрозаводск: 1996. - С. 245-247.

6. Л.Б.Забелин, А.В.Филичкин. Возможность использования программы «Рацион» для расчета рационов кормления рыб. // Тезисы докладов ИжГСХА, февраль. 1997г. - ИжГТУ: 1997. - С.17.

Поделиться с друзьями: