Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО СОСТАВЛЕНИЯ БЛИЗКОГО К ЭКОНОМИЧЕСКИ НАИЛУЧШЕМУ КОРМОВОГО РАЦИОНА И ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЛИЗКОЙ К ЭКОНОМИЧЕСКИ НАИЛУЧШЕЙ КОРМОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ ПО РАЗЛИЧНЫМ КРИТЕРИЯМ ОПТИМИЗАЦИИ

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к технологиям составления кормовых рационов и кормления сельскохозяйственных животных и птицы и может быть использовано в отраслях промышленного животноводства и птицеводства.

Известно устройство составления экономичного с кормового рациона и экономичного кормления животных и птицы, обеспечивающее определение экономически наилучшего рациона и наилучшей при этом суточной дозы кормовой смеси, далее по тексту - кормосмеси (в данном прототипе указано «корма», в смысле «кормовой смеси»), получение наивысшего значения принятого для управления экономического критерия (мерила, оценки, по-греч.; признака, показателя) только прироста прибыли от технологических процессов приготовления кормосмеси и кормления поголовья (патент РФ 2462864. Устройство составления экономичного с кормового рациона и экономичного кормления животных и птицы / А.В. Дубровин и др. // БИ №28, 2012).

В результате использования этого изобретения устанавливаются такие количественные значения составляющих ингредиентов корма, т.е. кормов в дозе кормовой смеси и самой дозы расхода кормосмеси, при которых обеспечивается наивысший на данный момент времени прирост прибыли от действия наиболее затратных технологических процессов кормоприготовления и кормления животных и птицы.

Недостатком данного технического решения является невозможность управления технологическими процессами составления рациона кормосмеси и кормлением поголовья по другому технико-экономическому критерию оптимизации для достижения наивысшей технико-экономической эффективности этих процессов в складывающейся на сельскохозяйственном предприятии технико-экономической ситуации при наличии проблем с ресурсами, с поголовьем животных или птицы и т.п. Другим существенным недостатком данного технического решения является невозможность автоматизированного формирования рецептов кормосмесей, близких оптимальной кормосмеси по значению однородного показателя эффективности, но с другими наборами кормов, доступных в процессе приготовления кормовых смесей производителю продукции животноводства и птицеводства.

Задачей изобретения является автоматизированное формирование рецептов кормосмесей, близких к оптимальной кормосмеси по значению однородного показателя эффективности, но с другими наборами кормов, доступных в процессе приготовления кормовых смесей производителю продукции животноводства и птицеводства, повышение точности задания и соответственно регулирования доз кормов кормовой смеси при составлении близкого к экономически наилучшему кормового рациона при приготовлении близкой к экономически наилучшей кормовой смеси для животных и птицы. Таким образом, задачей изобретения также является расширение арсенала технических средств аналогичного назначения, а именно для составления кормового рациона и приготовления кормовой смеси для животных и птицы.

В результате использования изобретения обеспечивается автоматизированное формирование рецептов кормосмесей, близких к оптимальной кормосмеси по значению однородного показателя эффективности, но с другими наборами кормов, доступных в процессе приготовления кормовых смесей производителю продукции животноводства и птицеводства. Достигается повышение точности задания и соответственно регулирования доз кормов кормовой смеси при составлении близкого к экономически наилучшему кормового рациона при приготовлении близкой к экономически наилучшей кормовой смеси для животных и птицы. Также в результате использования изобретения обеспечивается практическая возможность управления технологическими процессами составления рациона кормосмеси и кормлением поголовья по одному или по другому экономическому критерию оптимизации для достижения наивысшей технико-экономической эффективности этих процессов в складывающейся на сельскохозяйственном предприятии технико-экономической ситуации при проблемах с ресурсами, с поголовьем животных или птицы и т.п. Таким образом, технический результат в свою очередь заключается в реализации устройством заявленного назначения составления кормового рациона и приготовления кормовой смеси для животных и птицы.

Технический результат достигается тем, что устройство составления близкого к экономически наилучшему кормового рациона и приготовления близкой к экономически наилучшей кормовой смеси для животных и птицы по различным критериям оптимизации содержит задатчик сигнала вида птицы и задатчик сигнала возраста птицы, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам задатчика сигнала нормативной дозы кормосмеси на следующие сутки выращивания, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки, второй вход которого подключен к выходу блока задатчиков сигналов, а выходы вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки подключены к соответствующим входам блока задатчиков сигналов экономически оптимальных доз кормов, выходы которого соединены с соответствующими первыми неинвертирующими входами блока схем сравнения, к соответствующим вторым инвертирующим входам которого подключены выходы блока задатчиков сигналов ресурсов наборов кормов, а выходы блока схем сравнения соединены с соответствующими входами блока дозаторов кормов, выход которого подключен к входу смесителя, на выходе которого формируется экономически оптимальная кормосмесь на следующие сутки, при этом в устройство введены задатчик сигнала вида критерия оптимизации, блок формирователей управляющих сигналов или интерфейс Лица, Принимающего решение, и задатчик сигнала значения допустимого уменьшения критерия, вход которого соединен с дополнительным выходом блока формирователей управляющих сигналов или интерфейса Лица, Принимающего решение, выходы которого через задатчик сигнала вида критерия оптимизации соединены с третьим входом вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки, выход задатчика сигнала значения допустимого уменьшения критерия подключен к четвертому входу вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки, а первый и второй входы блока формирователей управляющих сигналов или интерфейса Лица, Принимающего решение, соединены соответственно с дополнительным выходом блока задатчиков сигналов экономически оптимальных доз кормов и с дополнительным выходом блока задатчиков сигналов ресурсов наборов кормов.

На фиг. 1…фиг. 9 приведены иллюстрации осуществления устройства. На фиг. 1 дан выбор критерия оптимизации. На фиг. 2 показан результат расчета рациона кормосмеси. На фиг. 3 показано задание величины допустимого отклонения от оптимума. На фиг. 4 показано семейство кормосмесей, близких к оптимальной по сбалансированности, полученное в одном из сеансов генерации. На фиг. 5 представлены диаграммы сбалансированности и потерь для варианта №2 кормосмеси. На фиг. 6 даны экономические показатели кормосмеси (вариант №2). На фиг. 7 показана структура цены кормосмеси по ее составляющим (вариант №2). На фиг. 8 дано распределение потенциальной прибыли по издержкам и прибыли, обусловленными применением кормосмеси (вариант №2).

На фиг. 9 приведена функциональная схема составления близкого к экономически наилучшему кормового рациона и приготовления близкой к экономически наилучшей кормовой смеси для животных и птицы по различным критериям оптимизации: 1 - задатчик сигнала вида птицы; 2 - задатчик сигнала возраста птицы; 3 - задатчик сигнала нормативной дозы кормосмеси на следующие сутки выращивания; 4 - вычислительный блок оптимизации рациона на следующие сутки; 5 - блок задатчиков сигналов; 6 - блок задатчиков сигналов экономически оптимальных доз кормов; 7 - задатчики сигналов ресурсов наборов кормов; 8 - блок схем сравнения; 9 - блок дозаторов кормов; 10 - смеситель; 11 - экономически оптимальная кормосмесь на следующие сутки; 12 - задатчик сигнала вида критерия оптимизации; 13 - блок формирователей управляющих сигналов (интерфейс Лица, Принимающего Решение); 14 - задатчик сигнала значения допустимого уменьшения критерия.

Устройство составления близкого к экономически наилучшему кормового рациона и приготовления близкой к экономически наилучшей кормовой смеси для животных и птицы по различным критериям оптимизации содержит задатчик сигнала вида птицы 1 и задатчик сигнала возраста птицы 2, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам задатчика сигнала нормативной дозы кормосмеси на следующие сутки выращивания 3, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки 4, второй вход которого подключен к выходу блока задатчиков сигналов 5, а выходы вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки 4 подключены к соответствующим входам блока задатчиков сигналов экономически оптимальных доз кормов 6, выходы которого соединены с соответствующими первыми неинвертирующими входами блока схем сравнения 8, к соответствующим вторым инвертирующим входам которого подключены выходы блока задатчиков сигналов ресурсов наборов кормов 7, а выходы блока схем сравнения 8 соединены с соответствующими входами блока дозаторов кормов 9, выход которого подключен к входу смесителя 10, на выходе которого формируется экономически оптимальная кормосмесь на следующие сутки 11, при этом в устройство введены задатчик сигнала вида критерия оптимизации 12, блок формирователей управляющих сигналов (интерфейс Лица, Принимающего решение) 13 и задатчик сигнала значения допустимого уменьшения критерия 14, вход которого соединен с дополнительным выходом блока формирователей управляющих сигналов (интерфейса Лица, Принимающего решение) 13, выходы которого через задатчик сигнала вида критерия оптимизации 12 соединены с третьим входом вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки 4, выход задатчика сигнала значения допустимого уменьшения критерия 14 подключен к четвертому входу вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки 4, а первый и второй входы блока формирователей управляющих сигналов (интерфейса Лица, Принимающего решение) 13 соединены соответственно с дополнительным выходом блока задатчиков сигналов экономически оптимальных доз кормов 6 и с дополнительным выходом блока задатчиков сигналов ресурсов наборов кормов 7.

При этом на фиг. 9 показана связь блока формирователей управляющих сигналов (интерфейса Лица, Принимающего решение) 13 с вычислительным блоком оптимизации рациона на следующие сутки 6 через задатчик значения допустимого уменьшения критерия 14. Структура и функции устройства существенно изменились и позволяют осуществлять почти оптимальное составление рациона кормления птицы в условиях жестких ограничений по наборам и количествам ресурсных кормов на предприятии.

Работа устройства автоматизации при задании диапазонов значений целевых функций результативности составления рационов кормосмесей и управления экономически оптимальным дозированием комбикорма птице в целом аналогична действию прототипа и заключается в основном в использовании компьютера, на котором проводится моделирование кормосмесей, в качестве управляющей вычислительной машины, в соответствии с приведенными в описании фигурами. Вычислительный блок оптимизации рациона на следующие сутки 4 действует по программе оптимизации кормосмесей для животных и птицы, и как правило, выдает один рецепт кормосмеси - оптимальный, с фиксированным набором кормов. В то же время в реальных условиях производства могут возникать ситуации, когда с хозяйственной точки зрения допустимо несколько отойти от оптимального решения с целью использования другого набора кормов. Формирование рецептов кормосмесей, близких к оптимальной, с другими наборами кормов, даже для специалиста по кормлению является сложной задачей.

В компьютерной программе работы вычислительный блок оптимизации рациона на следующие сутки устройства по способу, например в программе «КОРАЛЛ - Кормление», решение этой задачи автоматизировано и выполняется следующим образом. После расчета рецепта оптимальной кормосмеси задается допустимое снижение показателя оптимальности для кормосмесей, отличающихся набором кормов от оптимальной кормосмеси. Программа работы вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки 4 устройства генерирует варианты рецептов кормосмесей со значениями целевой функции, находящимися в заданных пределах, и последовательно группами выдает их для просмотра и предварительного анализа. Выбираемые рецепты фиксируются и запоминаются для последующего детального анализа.

Таким образом, автоматизированным образом формируется семейство рецептов кормосмесей, близких к оптимальной, из которых могут выбираться кормосмеси, наиболее полно отвечающие требованиям текущей хозяйственной ситуации. Тем самым процедура оптимизации кормосмеси дополняется неформализованными знаниями специалиста, что повышает качество управления производством. В программах работы вычислительного блока оптимизации рациона на следующие сутки устройства по способу, например «КОРАЛЛ - Кормление», поиск рецептов семейства кормосмесей, близких к оптимальной, начинается с выбора кормов и критерия оптимизации (фиг. 1). Расчет запускается щелчком на кнопке выбираемого критерия оптимизации.

Сущность предлагаемого технического решения устройства поясняется примером. На фиг. 2 представлен результат оптимизации кормосмеси по критерию «Максимальная сбалансированность» для несушек возраста 21-45 недель. Щелчком на закладке «Поиск семейства» вызывается диалоговое окно задания для искомых рецептов величины допустимого отклонения от оптимального значения целевой функции и для запуска процедуры генерации рецептов кормосмесей, близких к оптимальной (фиг. 3). Если генерация принудительно не прерывается, то она продолжается до получения шести новых рецептов кормосмесей (фиг. 4). Щелкнув на кнопке «Дисбаланс», Лицо, Принимающее Решение, может оценить структуру дисбаланса и потерь, вызываемых дисбалансом, интересующего его варианта кормосмеси (фиг. 5). Через экранную кнопку «Эффект» можно перейти к оперативному анализу экономических показателей кормосмеси (фиг. 6, фиг. 8). Каждый из рецептов может быть сохранен для последующего более детального анализа (экранная кнопка «Сохранить») и формирования производственного задания на подготовку кормов. Генерация новых рецептов может повторяться многократно через закрытие текущего окна и щелчка на кнопке «Начать поиск семейства решений» (фиг. 3).

Следовательно, расчет семейства рецептов кормосмеси, близких к оптимальному, с последующей дополнительной их оптимизацией предоставляет специалисту по кормлению птицы, т.е. Лицу, Принимающему Решение, качественно новый инструмент балансирования кормосмесей и рационов, позволяющий широко манипулировать количеством используемых кормов при сохранении близких к оптимальным значений критериев оптимизации. На функциональной схеме устройства по способу соответственно указан блок формирователей управляющих сигналов (интерфейс Лица, Принимающего решение) 13.

Устройство составления близкого к экономически наилучшему кормового рациона и приготовления близкой к экономически наилучшей кормовой смеси для животных и птицы по различным критериям оптимизации осуществляет следующие известные действия: задание дозы расхода кормосмеси в зависимости от вида и возраста поголовья, вычисление стоимости затрат на израсходованные корма в зависимости от заданной дозы расхода кормосмеси, вычисление расчетной стоимости продукции данной партии животных или птицы в зависимости от возраста поголовья, измерение и задание дозы расхода каждого корма из набора кормов кормосмеси, сравнение измеренной и заданной величин, регулирование режима дозирования каждого корма из набора кормов кормосмеси по результату сравнения, стоимость затрат на израсходованный каждый корм из набора кормов кормосмеси вычисляют в зависимости от дозы расхода каждого корма из набора кормов кормосмеси, формируют сигналы величин доз расхода корма из набора кормов в кормосмеси, изменяют сформированные сигналы величин доз расхода корма из набора кормов в кормосмеси в диапазоне от нуля до технологически допустимого их наибольшего значения или до реально достижимого ресурсного значения дозы расхода этого корма из набора кормов в кормосмеси на предприятии, причем в зависимости от значения изменяемого сигнала сформированной величины дозы расхода корма из набора кормов в кормосмеси вычисляют суммарную стоимость дозы расхода кормосмеси, при получении соответствующего наивысшему приросту прибыли сигнала сформированной величины дозы расхода кормосмеси запоминают сформированные сигналы величин доз расхода корма из набора кормов в кормосмеси на время изменения сигнала сформированной величины дозы расхода кормосмеси в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим ее заданными значениями, сравнивают с запомненным значением измеренную величину дозы расхода корма из набора кормов в кормосмеси и по результату сравнения корректируют режим дозирования ингредиента корма корма из набора кормов в кормосмеси.

Новые действия устройства: вычисляют расчетную стоимость продукции данной партии животных или птицы в зависимости от вида поголовья и дополнительно формируют сигналы величин следующих показателей эффективности рациона:

- сигнал прибыли, обеспечиваемой рационом, по количественной зависимости

- сигнал уровня рентабельности рациона

- сигнал сбалансированности рациона

где ПР - сигнал прибыли, обеспечиваемой рационом; - сигнал стоимости продукции, которая может быть получена от животного при полностью сбалансированном рационе, приведенная к одним суткам; П_дисб - сигнал потерь, вызываемых дисбалансом рациона; С_рац - сигнал стоимости рациона,

- при этом дополнительно корректируют сформированные сигналы величин доз расхода каждого корма из набора кормов в кормосмеси, при получении соответствующего наивысшему значению сигнала прибыли, обеспечиваемой рационом, или наивысшему значению сигнала уровня рентабельности рациона, или наивысшему значению сигнала сбалансированности рациона - сигнала сформированной величины дозы расхода кормосмеси - запоминают сформированные сигналы величин доз расхода каждого корма из набора кормов в кормосмеси на время изменения сигнала сформированной величины дозы расхода кормосмеси в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим ее заданными значениями, и по результату сравнения дополнительно корректируют режим дозирования корма из набора кормов в кормосмеси, при этом задают сигнал значения допустимого уменьшения критерия, при получении соответствующего заданному сигналу значения допустимого уменьшения критерия сигнала сформированной величины дозы расхода кормосмеси запоминают сформированные сигналы величин доз расхода корма из набора кормов в кормосмеси на время изменения сигнала сформированной величины дозы расхода кормосмеси в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим ее заданными значениями.

Расширяются функциональные возможности управления технологиями кормоприготовления и кормления, поскольку при этом обеспечивается близкое к экономически оптимальному управление и приготовлением кормосмеси, и дозированным кормлением птицы. Достигается точная экономическая оптимизация технологического режима кормоприготовления и выдачи дозы кормосмеси в условиях дефицита кормов на предприятии. При необходимости диспетчерского автоматизированного уточнения экономически наилучшего кормового рациона при ограниченном наборе кормов на предприятии специалист-оператор кормоцеха птицефабрики (Лицо, Принимающее Решение) в наибольшей степени и с наивысшей точностью использует свой производственный опыт посредством технического решения устройства составления близкого к экономически наилучшему кормового рациона и приготовления близкой к экономически наилучшей кормовой смеси для животных и птицы по различным критериям оптимизации.

Существенно повышается точность автоматизированного задания и соответственно автоматического регулирования доз кормов кормовой смеси при составлении близкого к экономически наилучшему кормового рациона при приготовлении близкой к экономически наилучшей кормовой смеси для животных и птицы. Обеспечивается реализация устройством заявленного назначения составления кормового рациона и приготовления кормовой смеси для животных и птицы.