+7 (967) 233-32-50
                viktoriy-agro@bk.ru
                v.m.taratorkin@mail.ru

Ученые АПК - производству

« НазадНазад

Профессор Тараторкин В.М. (ФЦСК РАКО АПК) Использование математических методов в управлении производством молока 25.10.2020 00:00

В табл. 1 представлены выборочные характеристики кривых лактации для молочных коров четырех наиболее распространенных пород скота, зафиксированные консультантами в ходе консультационной деятельности в реальных сельскохозяйственных предприятиях Подмосковья и Республики Мордовия...

Таблица 1

Сравнение кривых лактации коров различных пород
и продуктивности для некоторых стад

Наименование показателей ЗАО ПЗ "Зеленоградский" ЗАО "Культура"
Черно-пёстрая Холмогорская Голштинская Симментальская
Средний удой на корову в хозяйстве, кг/гол 7600 5800
Средний суточный удой в пик лактации, кг 33 34 36 29
Дней от отела до пика лактации, дней 45 47 50 55
Средний удой на корову на 100-й день после отела 26 28 30 25
Средний удой на корову на 200-й день после отела 25 26 27 21
Средний удой на корову на 300-й день после отела 19 20 22 14
Средняя длительность сервис-периода, дней 170 155

       Из таблицы видно, что кривые лактации молочных коров различных пород имеют схожие тенденции и вполне могут использоваться для анализа реализации технологий и решения управленческих задач. Они соответствуют утрированным графикам, но на практике воспользоваться ими, например, для определения наиболее благоприятного момента для плодотворного осеменения, длительности сервис-периода или межотельного периода, весьма затруднительно (практически невозможно). Каким же образом можно в реальном стаде найти точку нулевого баланса обменной энергии?
  Попробуем решить задачу методами теории вероятностей и математической статистики с использованием результатов контрольных доек коров стад реальных сельскохозяйственных предприятий.
     Ниже, на рис. 2.3 и 2.4 представлены начальный и конечный фрагменты протокола контрольной дойки коров на молочно-товарном комплексе (МТК-1) размером 2400 коров.

Фрагмент-начало

Рис. 1. Фрагмент протокола контрольной дойки коров МТК-1

Фрагмент-окончание

Рис.2. Фрагмент протокола контрольной дойки коров МТК-1 

Контрольная дойка

Рис.3.  Результаты контрольной дойки, представленные в виде таблиц на рис. 1 и 2, можно ввести в Microsoft Excel и нанести на сетку графика

     Из вида изображения множества точек – результатов контрольной дойки видно, что линия, проведенная через середину «роя точек» очень напоминает кривую лактации.

Аппроксимация

Рис. 4. Результаты контрольной дойки в режиме Регрессия/Анализ данных, можно ввести в таблицу исходных данных как функцию и аргумент.

    Программа Microsoft Excel имеет режим «Анализ данных» (рис. 4), который позволяет производить статистическую обработку массивов эмпирических случайных величин – результатов наблюдений, в данном случае – результатов контрольной дойки. Выберем режим «Регрессия» регрессионного анализа экспериментальных данных, который позволяет подбирать и аппроксимировать экспериментальные данные различными типами простых или степенных, полиноминальных графикой, рассчитывать и выводить уравнение регрессии, статистические характеристики выборки. Подберем степень полинома, наилучшим образом аппроксимирующую результаты наблюдений. В данном случае это будет полином шестой степени.
    На рис. 3,4 видно, как линия регрессии проходит сквозь середину «роя» точек – результатов контрольной дойки. В верхней части графика видно уравнение линии регрессии – кривой лактации.

Аппроксимация-результаты

Рис. 5. После запуска режима Регрессия/Анализ данных, Microsoft Exсel изобразит аппроксимирующую полиноминальную кривую, являющуюся кривой лактации

       На рис. 5 видно, что эмпирическая кривая лактации не абсолютно гладкая - имеет несколько дополнительных (кроме пика лактации, в данном случае один) неких перегибов. Эти перегибы говорят (можно интерпретировать как) о наличии сбоев в реализуемом технологическом процессе. Каких именно? 
     К сбоям в технологии можно отнести, например, резкий переход на скармливание в составе рациона силоса/сенажа из другого хранилища (силосной ямы). Правильно было бы такой переход производить постепенно, подмешивая ежедневно увеличивающееся количество сенажа из новой (следующей) силосной ямы (хранилища) к сенажу из заканчивающейся.

    В режиме «Сортировка данных» можно найти максимум кривой лактации (максимальное значение УМАХ суточного удоя, кг). Этот же максимум можно найти как точку перегиба кривой путем вычисления второй производной функции, представленной на рис. 5.
     Точка на кривой, соответствующая времени достижения пика лактации считая от момента отёла, как любая случайная величина, имеет некий разброс. Для разброса значений времени достижения пика лактации, можно подсчитать верхнюю (в сторону увеличения) и нижнюю (в сторону уменьшения) доверительные границы. Сейчас нас интересует верхняя 
tВ доверительная граница, которую, предполагая нормальное (гауссовское) распределение, можно рассчитать:

 

Формула-2

где  tСР – время достижения пика лактации, дней после отела; t0,95 – критерий Стьюдента, в данном случае его значение для накрытия 95% области разброса случайной величины; S – среднее квадратическое отклонение случайной величины ti от среднего арифметического tСР.

     Точка на кривой лактации, соответствующая моменту tВ достижения верхней доверительной границы – это и есть момент достижения нулевого баланса обменной энергии (наиболее благоприятного момента для плодотворного осеменения).

      Апробация изложенной методики расчета наиболее благоприятного момента для плодотворного осеменения коров стада проводилась консультантами в ходе реализации консультационных проектов в ЗАО «Культура» Ичалковского района Республики Мордовия, ЗАО «Васюринский мясоперерабатывающий комбинат» Краснодарского края, ООО «Шиловское» Свердловской области, показала свою состоятельность и эффективность и теперь используется специалистами ФЦСК РАКО АПК в ходе повседневной консалтинговой деятельности.

Апробация методики в ЗАО «Культура» Республики Мордовия

ЗАО «Культура» беспривязно содержит стадо молочных коров симментальской породы,

Апробация-Мордовия

Рис. 6. Дойное стадо симментальских коров ЗАО «Культура»

годовой удой 5800 кг на корову. Доение в доильном зале, кормление полнорационной кормовой смесью с кормового стола (рис. 2,8 и 2,9). Проблемы в воспроизводстве: индекс осеменения более 6, большие значения сервис-периода и межотельного периода, а также велика себестоимость производства молока. Предстояло разобраться и выявить причины.

Апробация-Мордовия-2

Рис. 7. Ремонтный молодняк стада КРС ЗАО «Культура» Республика Мордовия

Результаты расчетов

Рис. 8. Результаты статистической обработки результатов контрольной
дойки коров в ЗАО «Культура» Республики Мордовия

      Консультантами были проведены занятия с животноводами по методике разделения животных и содержания в физиологических группах, по кормлению индивидуальными сбалансированными рационами для групп. Проведены контрольная дойка и статистический анализ полученных результатов по описанной выше методике. Оказалось, что наиболее благоприятным моментом для плодотворного осеменения коров в этом стаде является не 42-й день после отела (вторая охота), как рекомендуется в учебниках по зоотехнии, а 130-й день после отела. Тогда запуск должен производиться на 355-й день, а межотельный период составит 415 дней.
     Смещение «вправо» (в большую сторону) наиболее благоприятного момента для плодотворного осемени произошло из-за недостаточной селекционно-племенной работы в стаде: не проводится (или проводится недостаточно жёстко) выранжирование животных по результатам ежегодной бонитировки. Из-за этого велик случайный разброс показателей, велико среднеквадратическое отклонение от среднего арифметического.
    Характерные точки физиологического состояния коров стада ЗАО «Культура» можно сдвинуть ближе к аналогичным показателям модельной коровы симментальской породы если более тщательно проводить ежегодную бонитировку. По результатам бонитировки выранжировать коров, показатели которых выходят за пределы грубой ошибки равной 3
S, тщательно подбирать быков-улучшателей региональной станции искусственного осеменения.

Выводы


    Разделение стада на однородные физиологические группы с кормлением полнорационными кормовыми смесями по индивидуальным рецептам для групп, позволяет повысить физиологичность кормления, оздоровить стадо по болезням нарушения обмена веществ, повысить молочную продуктивность коров и одновременно снизить затраты на производство молока.

    Использование методов математической статистики для анализа результатов контрольных доек в стадах сельхозпредприятий или крестьянских (фермерских) хозяйств, позволяет вычислять расположение контрольных точек управления физиологическим состоянием коров, улучшить показатели воспроизводства стада и объективно оценить уровень проводимой селекционно-племенной работы.

 

 


Спецпредложение

     Предлагаем разработку "Индивидуального инвестиционно - технологического проекта технологической реструктуризации сельскохозяйственного производства", включающего: технологический аудит, анализ выявленных нарушений, подбор наиболее эффективных технологий, технологические расчеты по обоснованию мероприятий преобразования Вашего существующего производства в высокоэффективный бизнес (собственно технологической реструктуризации), а также разработку бизнес-плана реализации Проекта.

   Предлагаем консультационное сопровождение Вашего бизнеса до выхода на проектные показатели по продуктивности земли и животных, себестоимости производимой продукции и уровню рентабельности предприятия в целом.