針對這種情況,作者應用模糊線性規劃開發出新一代計算機優化飼料配方軟件《華龍飼料配方軟件》。另外,為了適應不同用戶的需要,該軟件還設置了線性規劃和目標規劃優化方式。
表1為0~3周齡肉雞的配方模型。下面結合此例,用該配方軟件進行分析計算,通過實例分析將這三種優化方法的應用作一比較。
1、用線性規劃方法計算配方
表2、表3為線性規劃計算結果。在求解線性規劃最低成本配方時還可進行各種原料和約束條件的影子價格分析,影子價格信息為用戶調整原料用量和約束值,進一步降低配方成本提供了導向和輔助決策作用。
2、用目標規劃方法計算配方
進行目標規劃優化計算先要確定兩個問題:配方成本和各約束條件的權重。如本例先確定配方成本為1500元/t,計算結果見表4、5。
比較線性規劃與目標規劃的計算結果可知,目標規劃配方成本低于線性規劃的最低成本,但這是以犧牲約束條件為代價的。即在目標規劃配方結果中,某些營養成分含量較低,且根據權重設置不同,其結果不同。因此用目標規劃計算配方,其計算結果不易控制,須經過多次調整才能得到較理想的結果。
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3、用模糊線性規劃方法計算配方
用模糊線性規劃計算配方時必須事先確定各約束方程的伸縮量。伸縮量是各營養指標及原料用量約束值的一個浮動范圍,是由動物營養專家根據其配方經驗、飼養標準及實際飼養對象等情況確定的,并保存在用戶數據庫中,以便用戶隨時調用、修改。因此采用模糊線性規劃設計配方還能將專家的經驗融入配方設計中。
實際上模糊線性規劃的最優解是根據實際情況,對約束條件引進了一定的模糊浮動值,從而得到比普通線性規劃更好的結果。因為畜禽生長過程是很復雜的,所以對各項營養成分的要求具有一定的模糊性。因此本系統各項約束條件均可根據配方設計人員的經驗提出一個上下浮動值,另外原料用量限制也可由配方設計人員在原有基礎上提出一浮動值。
初學者由于缺乏經驗,他們提出的約束條件往往不太合理,采用線性規劃很容易造成無解,雖然系統為他們提供了一個參考解,可以以此為依據調整配方,但其過程復雜,對于初學者不易掌握。而模糊線性規劃它能在原有的約束條件上加入一個彈性伸縮量,故能模擬配方調整過程,且計算結果容易控制。因此采用模糊線性規劃能有效的指導初學者進行配方調整。
表6、表7為模糊線性規劃計算結果,比較線性規劃與模糊線性規劃的結果,可看出采用模糊線性規劃得出的配方成本低于線性規劃,并且各項營養成分含量也與線性規劃比較接近,僅原料用量上有一定差別。雖然粗蛋白略低一點,但這并不意味著這就不是一個好的配方。因為畜禽的生長過程是非常復雜的,有時飼料中某些營養成分略低于飼養指標,對畜禽的生長并沒多大的影響,而飼料成本卻能降低很多,給飼料廠及養殖場都帶來效益。
雖然模糊線性規劃配方結果的某些營養成分含量也略低于飼養標準,但其差額不會超出用戶所給的伸縮量。因此在用模糊規劃計算配方時,其計算結果易控制,調整方便。
4、結論
(1)線性規劃為硬性約束。在一定的條件下最優解存在),能求出滿足所有約束條件的最低成本配方。但其成本較目標規劃和模糊線性規劃高,且調整不方便。需要有經驗的配方設計人員使用。線性規劃在求出最低成本配方的同時,還可進行影子價格及靈敏度分析。這是線性規劃的獨特之處。
(2)目標規劃為軟約束。目標規劃的最優解是求偏離所有的約束條件值為最小的飼料配方,該配方根據權重的設置不同其結果不同,權重高的約束條件優先滿足,而某些權重低的營養成分就不易達到或接近其目標值。因此采用目標規劃進行配方設計時具有兩類不同的結果:配方成本低于或等于線性規劃的最低成本。這就必然導致采用目標規劃設計配方必須經過多次調整才能得到滿意的結果。
(3)模糊線性規劃也為軟約束。但它與目標規劃不同,它是通過配方員給出的伸縮量來調整配方,并通過求最大隸屬度來求出一個最接近原飼養標準的配方。其計算結果不僅成本低、接近飼養標準,且調整方便,易控制。模糊線性規劃能根據各項營養成分及原料的影子價格自動按用戶給出的伸縮量調整配方,使配方設計變得簡單、易行,給初學者帶來極大的方便。