Определение экономически и технологически наилучших моментов времени перехода от кормления птицы вволю к её ограниченному кормлению

Введение, В настоящее время стали появляться публикации, посвящённые хозяйственно наилучшему (экономически оптимальному) управлению различными сельскохозяйственными технологиями. Например, способ и устройство для выращивания птицы позволяют управлять обогревом и кормлением птицы по величине принятого технико-экономического показателя прироста прибыли [1]. Используются заданные цены на готовую продукцию животноводческого или птицеводческого предприятия. Недостатком данного технического решения является отсутствие учета в реальном времени отклонений от нормативного потребления животными кормов или кормовых смесей, что заметно влияет на продуктивность поголовья. При этом существенно изменяется себестоимость продукции, поскольку стоимость кормов в промышленном животноводстве и птицеводстве составляет 70-80% всей себестоимости продукции.

Начиная с технологически оптимального момента времени, скорость роста живой массы бройлеров замедляется, прирост её уменьшается при стремлении к минимальному значению, а потребление корма животными и птицей продолжается, достигая режима насыщения. Значение коэффициента конверсии кормов начинает возрастать, экономическая эффективность процесса кормления существенно снижается, и дальнейшее кормление поголовья без изменения (без поправки, без коррекции режима кормления) становится недостаточно выгодным. Цель таких и подобных поправок технологических режимов технологий кормления животных и птицы - по возможности предотвратить рост или хотя бы уменьшить скорость роста значения коэффициента конверсии корма, что даёт информацию специалистам - животноводам и птицеводам - для совершенствования технологий животноводства и птицеводства.

Соответственно, так же начиная с автоматически определённого экономически оптимального момента времени, на производстве мясной продукции следует ввести режим ограниченного кормления, то есть скорректировать технологию кормления животных и птицы, что напрямую связано с повышением технико-экономической эффективности производственного процесса. Известное современное техническое решение для автоматизированного определения технологически оптимального начального момента времени экономичной коррекции режимов кормления и содержания животных и птицы [2] позволяет указать только технологически (биологически) наилучший момент времени конверсии (преобразования) корма в организме птицы.

Измерение живой массы бройлеров в процессе их выращивания является обязательным. Статистически обоснованное автоматическое взвешивание отдельных случайных особей стада птицы само по себе является предметом отдельного серьёзного научного и технологического исследования. Если в результате замены человека-оператора в помещении продуктивность животных или птицы повышается незначительно, дополнительное измерительновычислительное оборудование контроля живой массы оказывается не эффективным. Поэтому при решении вопроса о его применении чрезвычайно важна достоверная информация о величине ожидаемого повышения продуктивности из-за отсутствия стрессов у поголовья. Между тем из-за действия неуправляемых факторов существует интервал неопределенности продуктивности. Поэтому оценку эффективности нового оборудования определяют для не- благоприятных, умеренных и благоприятных условий [3, 4].

Задачей является определение экономически или технологически оптимальных начальных моментов времени замены режима кормления животных или птицы вволю на режим их дозированного ограниченного кормления. В результате автоматически учитываются те составляющие математической модели экономического признака эффективности, которые заметно влияют на различие во временном положении экстремумов экономически и технологически оптимальных начальных моментов времени технологического процесса кормления поголовья животных и птицы.

При этом специалистами-технологами или не относящимися к данному техническому решению другими техническими решениями определяется уменьшенное количественное значение суточной дозы расхода кормов, при которой обеспечивается повышение экономической эффективности наиболее затратного технологического процесса кормления при выращивании животных и птицы. Это происходит после автоматически определённого по предлагаемому способу указанного начального экономически или технологически оптимального момента времени. Достигается значительная экономия дорогостоящих кормов для животных и птицы.

Материал и методы. Определение экономически и технологически оптимальных моментов времени замены режима кормления животных или птицы вволю на режим их ограниченного кормления осуществляется следующим образом. На рисунке 1 временная зависимость суммарного расхода кормов К""(0, кг, при умножении её на удельную цену кормов Ц^ руб./кг, превращается во временную зависимость суммарной стоимости расходуемых кормов СкЧО - ІС (0* Ц^, руб. При нормировании, при приведении к единой норме эти криволинейные зависимости совпадают.

То же происходит с кривыми линиями растущей живой массы животного или птицы Mf>17(t), кг, и соответствующей расчётной стоимости продукции в ценах реализации Цр^О) - MopL(t)^IUaJd, руб. Поэтому положение временной зависимости результата деления расхода кормов IC(t) на получаемый в результате этого расхода прирост живой массы МбРД1), т.е. временной зависимости технологического коэффициента конверсии кормов КЕС^О), соответствует положению временной зависимости результата деления суммарной стоимости расходуемых кормов его) к-(0х1^д на расчётную стоимость продукции в ценах реализации:

Назовём последний результат деления стоимости потреблённых кормов на стоимость полученной продукции в ценах реализации при условии равенства нулю всех остальных, кроме стоимости кормов, составляющих себестоимости продукции, т.е. при равенстве нулю эксплуатационных затрат, в данном частном случае экономического коэффициента конверсии кормов KlC(t) При условии З-жстГО) - 0.

При дифференцировании по времени обоих отношений dfKlC^fOddl и d(KK^iX(0)^/dl при условии З^-с^О) ~ 0, - минимальные значения обеих полученных временных зависимостей достигаются при одинаковом для обеих зависимостей технологически оптимальном моменте време- .техн ни I _(тт, сут.

На практике эксплуатационные затраты всегда присутствуют и никогда не равны нулю. Например, при постоянных мгновенных (в единицу времени) эксплуатационных затратах суммарные по времени эксплуатационные затраты на рисунке 1 линейно растут с ходом времени /, сут., и представляются линейной зависимостью З^спТО)-

При сложении затрат кормов с эксплуатационными затратами получается себестоимость ПРОДУКЦИИ С^еебеетО) ■ ТСПСрЬ без всяких дополнительных условий вводимый здесь экономический коэффициент конверсии себестоимости производства в стоимость полученной продукции в ценах реализации KK*^K(t) равен отношению себестоимости Продукции (^cwecmfO К СТОИМОСТИ продукции в ценах реализации Ц^ГО).

О

чТ

■■ себе с

K2(t). кг кормЗрмесн: M(t). кг живой массы: KK(t). кг кг: CK(t). руб./е^. времени: ^Hcnn(t). руб./едлдлеменн: C2Ce6ecr(t). руб. ед. времени: ЦР(1). руб. ед/Ер#менп

* KK(t)

IWO.

Л>Й)

Z(t)

: । опт! I

t t. сут.

[t3 опт2

t I опт й t2

djKK(t));‘dt, П d K”(t))/dt

ССІЫІ (0 — О.

•^/(t). КГ.

У^м^ГОхЦ^.руб.

;    : f^j.npn s^^ct) - const.

; I итц^^эк_ОІГГпрн 3_9KCIDI^z(t) = COllStxt ‘    ; fnph линейно растущих З^я/СС.

гГопті при Ъкспп з(0 быстрее. чем линейно.

непинейн^ растущих по времени t

^опгзрімі ’^KciuiSCt) медленнее, чем линейно, нелинейно растущих по времени t

// - момент времени начала дополнительного нелинейного роста эксплуатационных затрат ЗпкспГ1(0\ 6 - момент времени начала дополнительного нелинейного уменьшения эксплуатационных затрат З-жс^ГгО)'^ ^^к»пт} - экономически оптимальный момент времени замены режима кормления животных или птицы вволю на режим их ограниченного кормления при дополнительном нелинейном временном росте накапливающихся эксплуатационных затрат Зчксп’Гі(0\ ^^Копт2 - экономически оптимальный момент времени замены режима кормления животных или птицы вволю на режим их ограниченного кормления при дополнительном нелинейном уменьшении эксплуатационных затрат З_пксп^2(0\ t^mex"onm или f^konm при ЗпксплО) 0 - технологически оптимальный момент времени замены режима кормления животных или птицы вволю на режим их дозированного ограниченного кормления при теоретическом отсутствии эксплуатационных затрат, чего практически быть не может

Рисунок 1 - Иллюстрация определения экономически и технологически оптимальных моментов времени замены режима кормления животных или птицы вволю на режим их ограниченного кормления 53

При дифференцировании такой новой зависимости возможны самые различные положения минимального значения указанного отношения по времени, т.е. экономически оптимального момента времени преобразования (конверсии) себестоимости производства в стоимость полученной продукции в ценах реализации, когда это преобразование наиболее экономически эффективно (результативно):

• -    при линейной зависимости суммарных эксплуатационных затрат от времени ЗэкспйЧО - constat это будет момент времени, совпадающий с технологически наилучшим моментом времени f^K_onm ^н_опт при мгновенных (в единицу времени) постоянных эксплуатационных затратах 3_Wcwi(t) - COllSt;

• -    при нелинейном возрастании суммарных эксплуатационных затрат З_пКсіиГ](0» начиная с момента времени t^ экономически наилучший момент времени f^k_Onmi наступает раньше технологически оптимального, что связано с изменением положения экономического оптимума (минимума первой производной экономического коэффициента конверсии);

• -    при нелинейном уменьшении скорости временного роста суммарных эксплуатационных затрат 3_ЧкспГ2(0, начиная с момента времени І2, экономически наилучший момент времени 1?^к_ОПт2 наступает позже технологически оптимального, что связано с изменением положения экономического оптимума (минимума первой производной экономического коэффициента конверсии).

Понятно, что с линейным или нелинейным изменением мгновенных (в единицу времени) эксплуатационных затрат по времени и в соответствии с видом временной зависимости этого изменения временное положение экономического оптимума эффективности процесса кормления Г^копт отклоняется от временного положения наилучшей технологической результативности этого же процесса f^WXHo_nm. Это означает необходимость слежения за временным положением С^к_(тт для нахождения возможности повышения экономической эффективности процесса кормления.

Технологам-птицеводам, например, интересно в первую очередь знать биологическую результативность преобразования (конверсии) кормов в продуктивность организма бройлера. Поэтому им интересны только расход кормов и живая масса птицы, а экономические (хозяйственные) составляющие прибыли, стоимости продукции в ценах реализации, себестоимости производства продукции являются при чисто технологическом подходе второстепенными.

Составляющие себестоимости есть стоимость кормов и эксплуатационные затраты. Таким образом, эксплуатационные затраты при определении технологического коэффициента конверсии кормов никак не учитываются: просто количество потреблённых кормов делится на полученный прирост живой массы. Такая оптимальная кривая первой производной коэффициента конверсии, т.е. отношения в единицу времени массы кормов к живой массе продукции в ценах реализации, имеет самое низкое расположение на графике (рисунок 1), а в точке минимума Г^опт соотношение стоимости кормов и стоимости продукции в ценах реализации минимальное.

Значит, обратная величина имеет наибольшее мгновенное (в единицу времени) значение в этой же точке оптимума. Для этой обратной величины отношения стоимости продукции в ценах реализации к стоимости кормов, этот максимум самый большой по сравнению с такими же экономическими отношениями, которые названы экономическим коэффициентом конверсии, имеющим в знаменателе в общем случае отличные от нуля эксплуатационные затраты.

Как известно, прибыль есть разница между знаменателем и числителем обратного отношения, т.е. экономического коэффициента конверсии. Следовательно, временные положения минимумов экономических коэффициентов конверсии себестоимости в стоимость продукции в ценах реализации совпадают с временными положениями соответствующих временных зависимостей прибыли, в руб./ед. времени (рисунок 2).

II(t). руб./ед. времени

Рисунок 2 - Иллюстрация выигрышей и потерь мгновенной (в единицу времени) прибыли технологического процесса выращивания животных или птицы при замене режима кормления животных или птицы вволю на режим их ограниченного кормления при линейном изменении мгновенных (в единицу времени) эксплуатационных затрат в технологически оптимальный момент времени т_теХн^тт при 3_4Kcn4(t) - 0, т е. без учёта эксплуатационных затрат, и в экономически оптимальные моменты времени Ux^nm3 и 1чк^пт4

Например, теоретическая технологическая мгновенная (в единицу времени) прибыль без учёта эксплуатационных затрат П$(0 | СжспчЦо - о всегда больше мгновенной экономической прибыли с учётом этих затрат, например, по значению неизменных эксплуатационных затрат С_ЖСГИ2(0 const во времени процесса кормления, П₂(0 | с_таі2(й - const на одно и то же значение постоянных в единицу времени эксплуатационных затрат С-_1КСПЛ2(0, что на рисунке 2 демонстрируют две соответствующие зависимости. При этом условии постоянных во времени мгновенных (в единицу времени)

эксплуатационных затрат C_3K£№t2(t) const технологически и экономически оптимальный момент времени один и тот же 1_техЗ^тт.

Если мгновенные (в единицу времени) эксплуатационные затраты С^^(t) - «х/ линейно растут со временем, то результат вычитания их из реальной зависимости n₂(t) | с.жстіт const равен Пз(0 | сэкоп-чз^ - at с максимумом в точке экономического оптимума кк^Птз, не совпадающей с точкой (с моментом) времени технологического оптимума t_mex3'^nm.

Момент экономического максимума t,3^mm₅ наступает раньше технологического

Ьп^^тп\ что объясняется нецелесообразностью продолжения кормления вволю в условиях и без того нарастающих эксплуатационных затрат С_жсплз(0 сгм.

Если эксплуатационные затраты C^avM - d> линейно растут со временем, то результат вычитания их из реаЛЬНОЙ ЗаВИСИМОСТИ П₂(0 | Г^пл2а> - const равен П₄(1) | с-™4(П - - dxt । ь с максимумом в точке экономического оптимума 1-_ж^пт4, не совпадающей с точкой (с моментом) времени технологического оптимума t_m^^mm. Момент экономического максимума 1₃к^пт4 наступает позже технологического t_mexi?^nm, что объясняется именно необходимостью продолжения кормления вволю в условиях уменьшающихся эксплуатационных затрат С._тач4(0 - dxxxt-b.

Результаты и обсуждение, Экономические выгоды при управлении режимом кормления в экономически оптимальные моменты времени и экономические проигрыши при управлении в технологически оптимальный момент времени следующие.

Пусть в условиях прибыли Пз(0 | СоксппЗф - уг замена режима кормления вволю произошла в экономически наилучший момент времени 1_ж^ттз, т.е. в т. А. Затраты на корма уменьшились, и кривая прибыли пошла по линии АС. При интегрировании по времени площадь фигуры ACEFDBA (пропорции этой фигуры показаны условно) над прежней кривой прибыли Пз(Т) | с-жстЗ(о «.и есть денежная суммарная выгода от включения ограниченного кормления в экономически наилучший момент времени (_ж 3.

Если же для той же кривой линии прибыли ПзО)\с™3(0 at включить ограничение по дозе кормов в технологически оптимальный момент времени t_m^^nm, те. в т. В, то процесс получения мгновенной прибыли пойдёт по линии BF. Тогда результирующий денежный выигрыш будет соответствовать площади фигуры BEDB (пропорции этой фигуры показаны условно), т.е. меньшей части дополнительной выгоды при управлении по экономически наилучшему моменту времени 1_ж^итз-

Аналогично при задержке экономически оптимального момента времени 1_ж^Пт4 ПО Кривой Прибыли П₄(0\с-жспл4^ - . dxt -ь чистое экономическое (денежное) преимущество при управлении в экономически наилучший момент времени 1_ж^тт4 по сравнению с включением режима ограничения расхода кормов в технологически оптимальный момент времени (_тех™^гт соответствует площади фигуры JKIHJ (пропорции этой фигуры показаны условно). Более того, включение ограниченного кормления в момент времени t_meXH°^nm приводит к результирующей финансовой потере, соответствующей площади фигуры GJHG (пропорции этой фигуры показаны условно), что объясняется ограничением поголовья в кормах, именно когда значение коэффициента конверсии кормов ещё очень близко к наивысшему. В результате продуктивность падает, стоимость продукции в ценах реализации уменьшается соответственно этому падению, и линия прибыли идёт по низшей траектории GH, лежащей ниже экономически оптимальной траектории GJH

Таким образом, формирование по способу сигналов экономически оптимальных моментов времени замены режима кормления вволю на режим дозированного ограниченного кормления является хозяйственной (экономической) необходимостью, поскольку существенно повышает точность управления сельскохозяйственным технологическим процессом кормления животных или птицы, причём техническое решение способа предполагает использование только технических средств автоматического управления сельскохозяйственным производством.

Элементы устройства осуществляют как измерение материальных сигналов и вычисление различных экономикоматематических величин, так и производят на этой основе формирование соответствующих материальных сигналов, т.е. производятся действия над материальными объектами с помощью материальных объектов. Задаются, определяются, сравниваются друг с другом и формируются все необходимые сигналы. Действия элементов схемы устройства отражены в их названиях и в дополнительных комментариях сильно не нуждаются (рисунок 3).

На верхнем по схеме рисунка 3 входе первого элемента деления 22 действует сигнал стоимости суммарного значения израсходованных кормов С^(0- На второй вход первого элемента деления 22 поступает сигнал стоимости полученной продукции в ценах реализации Ц_}7(1). Деление Ск"^ па Ц_р~(!) даёт на выходе первого элемента деления 22 сигнал КК'^Ж(() \ з^сп^т - о, те. сигнал экономического коэффициента конверсии в частном случае нулевых эксплуатационных затрат. Этот сигнал соответствует технологическому коэффициенту конверсии кормов (^ КК^'ЧОХ с учётом пропорции удельных цен на корма и на продукцию в ценах реализации. Поэтому после двойного дифференцирования по времени в первом элементе дифференцирования по времени 23 и в втором элементе дифференцирования по времени 24, определение момента времени перехода сигнала второй производной через нуль в первой схеме сравнения 25 формируется в первом формирователе по экономическому коэффициенту конверсии при постоянных мгновенных (в единицу времени) эксплуатационных затратах сигнала технологически оптимального момента времени ^f^' ^опт) 26 сигнал технологически оптимального момента времени 1^тсхп_0Пт.

На входы первого сумматора 27 подаются сигналы суммарных затрат труда З_тру<Г0). руб., суммарных транспортных расходов З_трац_Сп(1), руб., суммарных амортизационных отчислений, ЗамортО). Р^б., суммарных ремонтных расходов З_рйМонтЧ0^ руб.; суммарных затрат на реновацию (на капитальный ремонт) З_реио7(1), руб., прочих суммарных затрат 3_np,V(t), руб., на обслуживание поголовья бройлеров в птичнике. На выходе первого сумматора 27 формируется сигнал суммарных за время г эксплуатационных затрат З-жс^ГО), руб., на обслуживание поголовья бройлеров в птичнике или поголовья животных в помещении. На выходе второго сумматора 28 формируется сигнал суммарной за время / себестоимости продукции поголовья бройлеров в птичнике или животных в помещении 0^.

бестО)

^(0 * и-Заморт (0   '

, руб. Сигнал

Зекеті

* Зтруд (0 * 3mpUHCn (t)

Зремонт (0 ' Зрелое (О Зпроч (О удельной цены одного килограмма кормов Ц^\ руб./кг, формируется в блоке задат чиков сигналов удельных рыночных цен составляющих себестоимости продукции в период времени действия технологического процесса 20, как и остальные сигналы удельных цен. Этот сигнал вычитается в элементе вычитания 29 из сигнала ЦР~(1), и получается сигнал суммарной прибыли 1Г(0, который после дифференцирования в третьем элементе дифференцирования по времени 30 становится сигналом мгновенной прибыли П(1). Второе дифференцирование по времени в четвёртом элементе дифференцирования по времени 31 даёт возможность определить переход полученного на его выходе сигнала второй производной по времени через нуль с помощью второй схемы сравнения 32, и на выходе второго формирователя по прибыли сигнала экономически оптимального момента времени (Сопщ) 33 формируется первый сигнал экономически оптимального момента времени fKunm.

Также сигнал суммарной за время / себестоимости продукции C^_cen_ccm(t) подаётся на верхний по схеме рисунка 3 вход второго элемента деления 34, на другой вход которого поступает сигнал 1^7(0- На выходе второго элемента деления 34 возникает сигнал экономического коэффициента конверсии KIC^K(t) в общем случае с учётом эксплуатационных затрат с любой временной зависимостью.

После двойного дифференцирования по времени в пятом элементе дифференцирования по времени 35 и в шестом элементе дифференцирования по времени 36 и сравнения результата с нулём в третьей схеме сравнения 37 в втором формирователе по экономическому коэффициенту конверсии сигнала экономически оптимального момента времени (Гж^ПТП) 38 формируется второй сигнал Ок^П1\ значение которого равно значению первого сигнала экономически оптимального момента времени t опт*

1 - задатчик времени (0; 2 - датчик расхода кормов; 3 - датчик живой массы животного или птицы (бройлера): 4 - датчик расхода тепловой энергии: 5 - датчик расхода электрической энергии: 6 - задатчик сигнала удельных по времени (в единицу времени) трудозатрат персонала; 7 - задатчик сигнала удельных по времени (в единицу времени) амортизационных расходов; 8 - задатчик сигнала удельных по времени (в единицу времени) ремонтных расходов; 9 - задатчик сигнала удельных по времени (в единицу времени) расходов на реновацию (на капитальный ремонт); К) - задатчик сигнала удельных по времени (в единицу времени) транспортных и прочих производственных расходов; 11 - формирователь сигнала суммарного расхода корма по времени (за время /) (первый элемент интегрирования); 12 - формирователь сигнала живой массы животного или птицы по времени (бройлера) (за время /) (второй элемент интегрирования);

13 - формирователь сигнала затрат тепловой энергии по времени (за время /) (третий элемент интегрирования); 14 - формирователь сигнала затрат электрической энергии (за время /) (четвертый элемент интегрирования); 15- формирователь сигнала трудозатрат персонала по времени (за время /) (пятый элемент интегрирования); 16 - формирователь сигнала амортизационных расходов по времени (за время /) (шестой элемент интегрирования); 17 - формирователь сигнала ремонтных расходов по времени (за время /) (седьмой элемент интегрирования): 18 - формирователь сигнала расходов на реновацию (на капитальный ремонт) по времени (за время /) (восьмой элемент интегрирования); 19 - формирователь сигнала прочих производственных расходов по времени (за время /) (девятый элемент интегрирования): 20 - блок задатчиков сигналов удельных рыночных цен составляющих себестоимости продукции в период времени действия технологического процесса; 21 - блок элементов умножения; 22 - первый элемент деления; 23 - первый элемент дифференцирования по времени: 24 - второй элемент дифференцирования по времени: 25 - первая схема сравнения; 26 - первый формирователь по экономическому коэффициенту конверсии при постоянных мгновенных (в единицу времени) эксплуатационных затратах сигнала технологически оптимального момента времени (Г^,^); 27 - первый сумматор: 28 - второй сумматор; 29 - элемент вычитания; 30 - третий элемент дифференцирования по времени: 31 - четвертый элемент дифференцирования по времени: 32 - вторая схема сравнения: 33 - второй формирователь по прибыли сигнала экономически оптимального момента времени (L,"^imy. 34 - второй элемент деления: 35 - пятый элемент дифференцирования по времени: 36 - шестой элемент дифференцирования по времени: 37 - третья схема сравнения; 38 - третий формирователь по экономическому' коэффициенту' конверсии сигнала экономически оптимального момента времени (Г*^,^; 39 - двухвходовый управляемый ключ; 40 - элемент управления двухвходовым управляемым ключом; 41- технологическое оборудование для автоматической замены режима кормления вволю на режим дозированного ограниченного кормления и для сигнализации об этом обслуживающему персоналу'

Рисунок 3 - Функциональная схема устройства определения экономически и технологически оптимальных моментов времени замены режима кормления животных или птицы вволю на режим их дозированного ограниченного кормления

Остаётся с помощью двухвходового управляемого ключа 39 выбрать из этих двух по существу одинаковых и равных сигналов посредством элемента управления двухвходовым управляемым ключом 40 только один сигнал для управления технологическим оборудованием для автоматической замены режима кормления вволю на режим дозированного ограниченного кормления и для сигнализации об этом обслуживающему персоналу 41.

Выводы. Применение предложенных методов и технических решений позволяет получить наивысшую технологическую или экономическую результативность процессов кормления в отраслях животноводства и птицеводства. В их основе лежат новые экономико-математические модели сельскохозяйственных технологических процессов, реализуемые посредством вычислительной техники в целях автоматизированного управления этими процессами по экономическому критерию.