針對這種情況,作者應用模糊線性規(guī)劃開發(fā)出新一代計算機優(yōu)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(guī)劃和目標規(guī)劃優(yōu)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(yōu)化方法的應用作一比較。
1、用線性規(guī)劃方法計算配方
表2、表3為線性規(guī)劃計算結果。在求解線性規(guī)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(diào)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(guī)劃方法計算配方
進行目標規(guī)劃優(yōu)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(guī)劃與目標規(guī)劃的計算結果可知,目標規(guī)劃配方成本低于線性規(guī)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(guī)劃配方結果中,某些營養(yǎng)成分含量較低,且根據(jù)權重設置不同,其結果不同。因此用目標規(guī)劃計算配方,其計算結果不易控制,須經(jīng)過多次調(diào)整才能得到較理想的結果。
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3、用模糊線性規(guī)劃方法計算配方
用模糊線性規(guī)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(yǎng)指標及原料用量約束值的一個浮動范圍,是由動物營養(yǎng)專家根據(jù)其配方經(jīng)驗、飼養(yǎng)標準及實際飼養(yǎng)對象等情況確定的,并保存在用戶數(shù)據(jù)庫中,以便用戶隨時調(diào)用、修改。因此采用模糊線性規(guī)劃設計配方還能將專家的經(jīng)驗融入配方設計中。
實際上模糊線性規(guī)劃的最優(yōu)解是根據(jù)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(guī)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(yǎng)成分的要求具有一定的模糊性。因此本系統(tǒng)各項約束條件均可根據(jù)配方設計人員的經(jīng)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(jīng)驗,他們提出的約束條件往往不太合理,采用線性規(guī)劃很容易造成無解,雖然系統(tǒng)為他們提供了一個參考解,可以以此為依據(jù)調(diào)整配方,但其過程復雜,對于初學者不易掌握。而模糊線性規(guī)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(diào)整過程,且計算結果容易控制。因此采用模糊線性規(guī)劃能有效的指導初學者進行配方調(diào)整。
表6、表7為模糊線性規(guī)劃計算結果,比較線性規(guī)劃與模糊線性規(guī)劃的結果,可看出采用模糊線性規(guī)劃得出的配方成本低于線性規(guī)劃,并且各項營養(yǎng)成分含量也與線性規(guī)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(yǎng)成分略低于飼養(yǎng)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(yǎng)殖場都帶來效益。
雖然模糊線性規(guī)劃配方結果的某些營養(yǎng)成分含量也略低于飼養(yǎng)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(guī)劃計算配方時,其計算結果易控制,調(diào)整方便。
4、結論
(1)線性規(guī)劃為硬性約束。在一定的條件下最優(yōu)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(guī)劃和模糊線性規(guī)劃高,且調(diào)整不方便。需要有經(jīng)驗的配方設計人員使用。線性規(guī)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(guī)劃的獨特之處。
(2)目標規(guī)劃為軟約束。目標規(guī)劃的最優(yōu)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(jù)權重的設置不同其結果不同,權重高的約束條件優(yōu)先滿足,而某些權重低的營養(yǎng)成分就不易達到或接近其目標值。因此采用目標規(guī)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(guī)劃的最低成本。這就必然導致采用目標規(guī)劃設計配方必須經(jīng)過多次調(diào)整才能得到滿意的結果。
(3)模糊線性規(guī)劃也為軟約束。但它與目標規(guī)劃不同,它是通過配方員給出的伸縮量來調(diào)整配方,并通過求最大隸屬度來求出一個最接近原飼養(yǎng)標準的配方。其計算結果不僅成本低、接近飼養(yǎng)標準,且調(diào)整方便,易控制。模糊線性規(guī)劃能根據(jù)各項營養(yǎng)成分及原料的影子價格自動按用戶給出的伸縮量調(diào)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。