饲料配方设计第二章线性规划法ppt课件.ppt

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1、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目饲料配方设计主讲：霍鲜鲜认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第二章第二章 饲料配方设计饲料配方设计 第一节第一节 几个重要的概念几个重要的概念第二节第二节 饲料配方的设计原则、方法饲料配方的设计原则、方法第三节第三节 饲料配方计算方法饲料配方计算方法 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目要求采用多种饲料，同时考虑多项

2、营要求采用多种饲料，同时考虑多项营养指标，设计出营养成份合理、价格养指标，设计出营养成份合理、价格最低的配合饲料配方。最低的配合饲料配方。用手工计算，相当繁琐，需要采用线用手工计算，相当繁琐，需要采用线性规划法，用电脑进行设计。性规划法，用电脑进行设计。第三节第三节 饲料配方计算方法饲料配方计算方法四、线性规划法四、线性规划法认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目线线性性规规划划（Linear programming）是是运运筹筹学学的的一一个个重重要要分分支支规规划划论论的的内内容容之之一一，是是应应用用广广泛但

3、又比较简单的数学规划方法，泛但又比较简单的数学规划方法，它它研研究究的的对对象象是是最最优优化化问问题题，也也就就是是求求一一线线性性目目标标函函数数，在在一一定定线线性性约约束束条条件件下下，求求最最小小值值（或最大值）的问题。（或最大值）的问题。第三节第三节 饲料配方计算方法饲料配方计算方法四、线性规划法四、线性规划法认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（一）线性规划的一般数学表达式（数学模型）（一）线性规划的一般数学表达式（数学模型）求解求解n个非负实数个非负实数X1、X2、X3Xn，使它们满足，使它们满足

4、下列约束条件下列约束条件 a11X1+a12X2+a1nXn(或或)b1 a21X1+a22X2+a2nXn(或或)b2 am1X1+am2X2+amnXn(或或)bm并使目标系数并使目标系数:f=C1X1+C2X2+CnXn=Zmin(或或Zmax)其中其中n个非负实数个非负实数X1、X2、X3Xn也叫决策变量。也叫决策变量。四、线性规划法四、线性规划法认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(二二)把实际问题归结为线性规划问题把实际问题归结为线性规划问题在实际工作中，运输问题、生产品种问题、在实际工作中，运输问题

5、、生产品种问题、投资问题、产销问题、饲料配方设计问题投资问题、产销问题、饲料配方设计问题常可归结为线性规划问题。常可归结为线性规划问题。四、线性规划法四、线性规划法认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(二二)把实际问题归结为线性规划问题把实际问题归结为线性规划问题 在饲料配方设计中，就是要解决在饲料配方设计中，就是要解决n种饲料原种饲料原料的配比问题，满足料的配比问题，满足m个营养指标，同时使饲个营养指标，同时使饲料成本价达到最低的要求。料成本价达到最低的要求。四、线性规划法四、线性规划法认识到了贫困户贫困的根本

6、原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(二二)把实际问题归结为线性规划问题把实际问题归结为线性规划问题n个非负实数，个非负实数，X1、X2、X3Xn，就是，就是n种饲料原料的配种饲料原料的配比，比，约束条件就是各项营养指标在约束条件就是各项营养指标在n种饲料配比条件下提供的种饲料配比条件下提供的各种营养指标的总和要达到饲养标准，各种营养指标的总和要达到饲养标准，饲料原料的营养成分就是约束条件的系数，饲料原料的营养成分就是约束条件的系数，b1，b2，bm就是饲养标准，就是饲养标准，目标函数就是配方的价格函数。目标函数就是配方的价格函数。下面

7、举例说明饲料配方设计时数学模型的建立。下面举例说明饲料配方设计时数学模型的建立。四、线性规划法四、线性规划法认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(二二)把实际问题归结为线性规划问题把实际问题归结为线性规划问题例例：为为3560kg3560kg生生长长猪猪设设计计一一个个全全价价日日粮粮配配方方。现现有有饲饲料料玉玉米米、高高粱粱、麸麸皮皮、豆豆饼饼、鱼粉、槐叶粉、贝壳粉、食盐和添加剂。鱼粉、槐叶粉、贝壳粉、食盐和添加剂。四、线性规划法四、线性规划法认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年

8、来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(二二)把实际问题归结为线性规划问题把实际问题归结为线性规划问题解：解：1、查饲料标准得知、查饲料标准得知3560kg生长猪的营养生长猪的营养需要量。需要量。消化能：消化能：3.1MCalkg1；粗蛋白：粗蛋白：14%；钙：钙：0.5%；磷：；磷：0.41%；食盐：；食盐：0.3%；赖赖AA：0.85%；蛋；蛋AA+胱胱AA：0.43%。2、查饲料营养成分表，得知饲料原料的营养、查饲料营养成分表，得知饲料原料的营养成分含量，见表成分含量，见表2-10。四、线性规划法四、线性规划法认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近

9、年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目表表2-10 2-10 饲料原料的营养成分含量饲料原料的营养成分含量DE（Mcal/kg）CP（%）Ca(%)P(%)赖赖AA（%）Met+胱胱AA（%）玉米玉米3.438.50.020.210.260.48高粱高粱3.378.50.090.360.240.21麸皮麸皮2.5313.50.220.870.690.74豆豆饼饼3.2441.60.320.502.491.23鱼鱼粉粉2.9765.15.112.885.103.63叶粉叶粉2.3917.81.910.170.780.28贝贝壳粉壳粉0032.16000食食盐盐000000添加添加

10、剂剂000000认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法3 3、列出饲料原料的价格，见表、列出饲料原料的价格，见表2-112-11。表表2-11饲料原料的价格（元饲料原料的价格（元/kg）饲饲料名料名称称玉米玉米高粱高粱麸皮麸皮豆豆饼饼鱼鱼粉粉叶粉叶粉贝贝壳壳粉粉食食盐盐添加添加剂剂价格价格0.760.700.701.403.40.070.30.315.0四、线性规划法四、线性规划法4、根据上述条件，建立数学模型、根据上述条件，建立数学模型假设上述原料在最终配方中的百分比分别为玉米假设上述

11、原料在最终配方中的百分比分别为玉米X1，高粱，高粱X2，X9，则，则DE 3.43X1+3.37X2+2.39X6+0+0+0310CP 8.5 X1+8.5 X2+17.8 X6+0+0+01400Ca 0.02 X1+0.02 X2+1.91X6+32.16 X7+0+050P 0.21 X1+0.36X2+0.17X6+0+0+041Lys 0.26X1+0.24X2+0.78X6+0+0+085Met+胱胱AA 0.48X1+0.21X2+0.28X6+0+0+043原料用量：原料用量：X1，X2，X90总量总量:X1+X2+X3+X9=100原料成本：原料成本：0.76X1+0.70

12、X2+0.3X8+15.0X9=Zmin(最小最小)四、线性规划法四、线性规划法4、根据上述条件，建立数学模型、根据上述条件，建立数学模型从以上数字模型中，可以看出：从以上数字模型中，可以看出：（1）目标函数为配合饲料成本，其最好的结果是最低。）目标函数为配合饲料成本，其最好的结果是最低。（2）配方中）配方中X1，X2X9等原料用量，一般可以设定为百分等原料用量，一般可以设定为百分含量（含量（%）或千分含量（）或千分含量（）。）。（3）约束条件由三个部分组成：）约束条件由三个部分组成：营养需要的约束；营养需要的约束；原原料用量约束值；料用量约束值；配料重量约束，可表达为配比之和，配料配料重量约

13、束，可表达为配比之和，配料重量为某一给定值，如重量为某一给定值，如100或或1000等。等。（4）最优解的含义：一组原料配比同时满足两个条件，即）最优解的含义：一组原料配比同时满足两个条件，即第一满足所有约束条件；第二配合饲料成本最低。第一满足所有约束条件；第二配合饲料成本最低。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法（三）线性规划问题求解法（三）线性规划问题求解法（2）应用实例）应用实例 试为试为60-90kg60-90kg生长育肥猪配合一全价基础生长育肥猪配合一全价基础日粮，现有饲料为

14、玉米、麸皮。豆粕、鱼粉、日粮，现有饲料为玉米、麸皮。豆粕、鱼粉、棉籽饼、石粉、磷酸氢钙、食盐、添加剂棉籽饼、石粉、磷酸氢钙、食盐、添加剂（1 1）等。）等。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法（三）线性规划问题求解法（三）线性规划问题求解法（2）应用实例）应用实例 查阅饲养标准查阅饲养标准表表1 生长育肥猪（生长育肥猪（60-90kg）营养需要）营养需要ABCDEFG2营营养指养指标标消化能消化能（MCal/kg）粗蛋白粗蛋白质质（）（）钙钙（）（）磷（）磷（）赖赖氨酸氨酸（）（）食食

15、盐盐（）（）3营营养含量养含量3.1130.460.370.520.3认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（2 2）应用实例）应用实例 查饲料营养成分表或价值表查饲料营养成分表或价值表表表2 饲料原料营养成分表饲料原料营养成分表ABCDEFG6饲饲料名称料名称消化能消化能（MCal/kg）粗蛋白粗蛋白质质（）（）钙钙（）（）磷（）磷（）赖赖氨酸氨酸（）（）价格价格（元（元/kg）7玉米玉米3.418.70.020.270.241.008麸皮麸皮2.2413.600.080.520.580.709豆粕豆粕3.284

16、6.800.310.612.812.4010棉籽棉籽饼饼2.2642.500.240.971.561.5011鱼鱼粉粉3.1252.505.743.123.414.0012石粉石粉0.000.0033.000.000.000.2013磷酸磷酸氢钙氢钙0.000.0023.0018.000.002.3014食食盐盐0.000.000.000.000.000.7015添加添加剂剂0.000.000.000.000.0010.00 建立配方制作表建立配方制作表ABCDEFGH H1818饲饲料料名称名称配比（）配比（）消化能消化能（MCal/kg）粗蛋白粗蛋白质质（）（）钙钙（）（）磷（）磷（）赖赖

17、氨酸（）氨酸（）价格（元价格（元/kg）1919玉米玉米74.3974.39=B19*B7/100=B19*B7/100=B19*C7/100=B19*C7/100=B19*D7/100=B19*D7/100=B19*E7/100=B19*E7/100=B19*F7/100=B19*F7/100=B19*G7/100=B19*G7/1002020麸皮麸皮14.2114.21=B20*B8/100=B20*B8/100=B20*C8/100=B20*C8/100=B20*D8/100=B20*D8/100=B20*E8/100=B20*E8/100=B20*F8/100=B20*F8/100=B

18、20*G8/100=B20*G8/1002121豆粕豆粕7.767.76=B21*B9/100=B21*B9/100=B21*C9/100=B21*C9/100=B21*D9/100=B21*D9/100=B21*E9/100=B21*E9/100=B21*F9/100=B21*F9/100=B21*G9/100=B21*G9/1002222棉籽棉籽饼饼1.001.00=B22*B10/100=B22*B10/100=B22*C10/100=B22*C10/100=B22*D10/100=B22*D10/100=B22*E10/10=B22*E10/100 0=B22*F10/10=B22*F

19、10/100 0=B22*G10/100=B22*G10/1002323鱼鱼粉粉0.000.00=B23*B11/100=B23*B11/100=B23*C11/100=B23*C11/100=B23*D11/100=B23*D11/100=B23*E11/10=B23*E11/100 0=B23*F11/10=B23*F11/100 0=B23*G11/100=B23*G11/1002424石粉石粉1.231.23=B24*B12/100=B24*B12/100=B24*C12/100=B24*C12/100=B24*D12/100=B24*D12/100=B24*E12/10=B24*E1

20、2/100 0=B24*F12/10=B24*F12/100 0=B24*G12/100=B24*G12/1002525磷酸磷酸氢钙氢钙0.110.11=B25*B13/100=B25*B13/100=B25*C13/100=B25*C13/100=B25*D13/100=B25*D13/100=B25*E13/10=B25*E13/100 0=B25*F13/10=B25*F13/100 0=B25*G13/100=B25*G13/1002626食食盐盐0.300.30=B26*B14/100=B26*B14/100=B26*C14/100=B26*C14/100=B26*D14/100=B

21、26*D14/100=B26*E14/10=B26*E14/100 0=B26*F14/10=B26*F14/100 0=B26*G14/100=B26*G14/1002727添加添加剂剂1.001.00=B27*B18/100=B27*B18/100=B27*C18/100=B27*C18/100=B27*D18/100=B27*D18/100=B27*E18/10=B27*E18/100 0=B27*F18/10=B27*F18/100 0=B27*G18/100=B27*G18/1002828合合计计=SUB(B19:B=SUB(B19:B27)27)=SUB(C19:C27)=SUB(

22、C19:C27)=SUB(D19:D27)=SUB(D19:D27)=SUB(E19:E27)=SUB(E19:E27)=SUB(F19:F2=SUB(F19:F27)7)=SUB(G19:G2=SUB(G19:G27)7)=SUB(H19:H27)=SUB(H19:H27)2929饲饲养养标标准准100100=B3=B3=C3=C3=D3=D3=E3=E3=F3=F33030相相对对相差相差=(B28-=(B28-B29)*200/(B29)*200/(B28+B29)B28+B29)=(C28-=(C28-C29)*200/(C28+C29)*200/(C28+C29)C29)=(D28-

23、=(D28-D29)*200/(D28+D29D29)*200/(D28+D29)=(E28-=(E28-E29)*200/(E28+E29)*200/(E28+E29)E29)=(F28-=(F28-F29)*200/(FF29)*200/(F28+F29)28+F29)=(G28-=(G28-G29)*200/(GG29)*200/(G28+G29)28+G29)3131成本成本（元）（元）=H28=H28认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法（2 2）应用实例）应用实例 确定决策变

24、量、目标函数和约束条件确定决策变量、目标函数和约束条件决策变量，也就是决策变量，也就是Excel中的可变单元格，中的可变单元格，是指日粮中各种饲料原料的配比，分别为表是指日粮中各种饲料原料的配比，分别为表3中中B19,B20,B27。目标函数，也就是配方中的饲料价格函数，目标函数，也就是配方中的饲料价格函数，即即H28，应使其最小。应使其最小。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法（2 2）应用实例）应用实例约束条件在约束条件在Excel中分两大类。中分两大类。第一类是单独饲料原料的约束

25、，如本次配方中第一类是单独饲料原料的约束，如本次配方中的原料玉米、麸皮、豆粕等在配方中的比例，最的原料玉米、麸皮、豆粕等在配方中的比例，最初全部设置为初全部设置为0，如果计算结果中某些原料的配，如果计算结果中某些原料的配比需要重新调整，再单独根据具体情况增加约束比需要重新调整，再单独根据具体情况增加约束条件，如玉米可设置为条件，如玉米可设置为50玉米的配比（即玉米的配比（即B19）80，5麸皮的配比（即麸皮的配比（即B30）30等；等；认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法（2 2）应用

26、实例）应用实例第二类是有关饲养标准的约束，经过多次试第二类是有关饲养标准的约束，经过多次试验发现，有关饲养标准的约束应该用实际配验发现，有关饲养标准的约束应该用实际配合饲料中所含的各类营养素的含量于饲养标合饲料中所含的各类营养素的含量于饲养标准中的相应营养指标的需要量的相对相差来准中的相应营养指标的需要量的相对相差来表示，表示，一般情况相对相差设置范围为一般情况相对相差设置范围为-5某相对相某相对相差差5。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法（2 2）应用实例）应用实例 规划求解规划求

27、解把鼠标移到成本栏（把鼠标移到成本栏（B31或或H28）中，中，从从“工具工具”菜单中选择菜单中选择“规划求解规划求解”，出现，出现“规划求解参数规划求解参数”窗口，依次再窗口，依次再“目标单元格目标单元格”、“可变单元格可变单元格”和和“约束条件约束条件”中输入合适内容。中输入合适内容。如上例在如上例在“目标单元格目标单元格”中输入中输入$B$31,也就是饲料成本；在下面也就是饲料成本；在下面“等于等于”一行中选择一行中选择“最小化最小化”；在；在“可变单元格可变单元格”中输入中输入$B$19:$B$27,在在“约约束条件束条件”中点击中点击“添加添加”按钮，逐一添加约束条件，如按钮，逐一添

28、加约束条件，如$B$19:$B$270;$B$30:$G$30-5;$B$30:$G$305;$B$1950;$B$1980;$B$205;$B$2030等等等等 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法（2 2）应用实例）应用实例 规划求解规划求解单击单击“规划求解规划求解”按钮，这时如果限制的约束按钮，这时如果限制的约束条件都很恰当，就可求得最优解，得到最低成本条件都很恰当，就可求得最优解，得到最低成本的饲料配方。的饲料配方。然后单击然后单击“确定确定”按钮，出现按钮，出现“规划求解结

29、果规划求解结果”窗口，可在报告中选取窗口，可在报告中选取“运算结果运算结果”等等3个报个报告，它们对分析配方结果很有帮助，告，它们对分析配方结果很有帮助，最后单击最后单击“确定确定”按钮即可。按钮即可。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法（2 2）应用实例）应用实例注意：注意：第一次进行饲料配方约束条件限制时，只输入第一次进行饲料配方约束条件限制时，只输入最基本的条件，如各种饲料原料最基本的条件，如各种饲料原料0和各营养指标和各营养指标的相对相差在的相对相差在5之间，之间，如如果果求求

30、解解结结果果不不符符合合设设计计思思路路，再再针针对对性性地地增增加加约约束束条条件件，因因为为约约束束条条件件越越多多，饲饲料料的的成成本本会会越高。越高。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、线性规划法四、线性规划法（2 2）应用实例）应用实例注意：注意：有有时时由由于于条条件件限限制制过过于于苛苛刻刻等等原原因因，导导致致无无法法求求得得最最优优解解，计计算算机机会会给给出出一一个个近近似似解解，根根据据近近似似解解结结果果进进行行分分析析，适适当当调调整整约约束束条条件件后后再再次次计计算，直到满意为止，算，直到满意为止，如如果果一一直直没没有有最最优优解解，则则要要对对整整个个配配方方制制作作过过程程进进行行检检验验，查查找找出出错错误误或或互互相相矛矛盾盾的的地地方方进进行行修改后再进行计算，直到满意为止。修改后再进行计算，直到满意为止。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目谢谢大家！谢谢大家！再见！再见！