利用Excel制作飼料配方優(yōu)化系統(tǒng)

ztjun518 · 發(fā)表于 2007-8-24 13:39:03

利用Excel制作飼料配方優(yōu)化系統(tǒng)
線性規(guī)劃是解決資源合理調(diào)配的應用數(shù)學分支，它通過滿足線性等式或不等式的約束條件來求解線性目標函數(shù)的最大值或最小值。 Office的組件之一Excel自身提供的“加載宏”中有“規(guī)劃求解”一項，可以解決各種線性規(guī)劃任務。用線性規(guī)劃對飼料配方任務求解時，不需用飼料配方專用軟件，而是在Excel界面下，通過鼠標或鍵盤操作，即可得出最低成本的飼料配方最優(yōu)解，且約束條件不受限制，適用于各種中小型飼料廠、規(guī)模養(yǎng)殖場進行優(yōu)化飼料配方計算。本文將如何利用Excel制作飼料配方優(yōu)化系統(tǒng)作一詳細介紹。

1　編制飼料配方優(yōu)化線性模型工作表
在飼料配方任務線性求解中，一般是目標函數(shù)(S，即飼料配方成本)取最小值，而待解變量x，即每種飼料在配方中的比例是非負的。線性規(guī)劃模型如下：
求目標函數(shù)(S)=C1X1+C2X2+…CjXj+…CnXn的最小值。
約束條件
a11x1+a12x2+...a1nxn☆b1
a21x1+a22x2+...a2nxn☆b2
.........
am1x1+am2x2+...amnxn☆bm
x1>0,x2>0...xn>0

上式中Cj是原料價格(元/kg)，Xj是各種飼料原料，S是飼料配方成本，aij是j種飼料第i種營養(yǎng)成分的含量或?qū)︼暳显线M行約束的系數(shù)1，☆表示>，=，<。bj是飼養(yǎng)標準或受約束飼料的值。i=1，2...m，j=1，2... n。

選定一個工作表，并命名為“線性模型”，將以上模型排列在Excel工作表中，如表1。

表1：飼料配方優(yōu)化線性模型工作表

表1 中B3:N24是aij值，Q3:Q24是bj值，B25:N25是cj值，B26:N26是給定原料的初始值，O3:O24是對應于初始值時線性方程組左側(cè)的值，O25是給定原料初始值時的目標函數(shù)值(S)。在O3中輸入公式：=$B$26*B3+$C$26*C3+ $D$26*D3+…$M$26*M3+$N$26*N3。選中O3，并向下復制公式至O25。

2　制作飼料配方結(jié)果工作表

選定一個工作表，并命名為“飼料配方”，制表如表2。

表2：飼料配方結(jié)果工作表

在A4 中輸入公式：=規(guī)劃模型B2， A5：=規(guī)劃模型C2，同理在A6:A16輸入公式。在B4中輸入公式：=規(guī)劃模型B26*100，B5：=規(guī)劃模型C26*100，同理在B6:B16 中輸入公式。在C4中輸入公式：=規(guī)劃模型B25，C5：=規(guī)劃模型C25，同理在C6:C16中輸入公式。在D4中輸入公式：=B4*C4，并向下復制公式至D16。在F4中輸入公式：=規(guī)劃模型O3，并向下復制公式至F15。在B17中輸入函數(shù)：=SUM（B4:B16），在D17中輸入函數(shù)：=SUM（D4 16），在F18中輸入函數(shù)：=NOW()。

3　編制飼養(yǎng)標準工作表
選定一個工作表，并命名為“飼養(yǎng)標準”，制表如表3。

在制作中，飼養(yǎng)標準與線性模型中的營養(yǎng)指標順序應一致，缺項指標對飼養(yǎng)標準來說是此項指標不作約束，對飼料數(shù)據(jù)來講是無估測值，可作零處理。放置飼養(yǎng)標準 “命令按鈕”，并指定宏。在“飼養(yǎng)標準”工作表界面外的任一工作表下，單擊“工具”菜單，選中“宏”中的“錄制宏”命令，在對話框中“宏名”中輸入“肉雞4 周齡以下國標”。單擊“飼養(yǎng)標準”工作表，選中B3:B14單元格區(qū)域，單擊“復制”命令，選中“規(guī)劃模型”工作表中的Q3:Q14單元格區(qū)域，單擊“粘貼”命令；選中 “飼養(yǎng)標準”工作表的B2單元格，單擊“復制”命令，選中“飼料配方”工作表中的C1單元格，單擊“粘貼”命令；選中“飼養(yǎng)標準”工作表的A2單元格，單擊“復制”命令，選中“飼料配方”工作表中的C2單元格，單擊“粘貼”命令；單擊“停止錄制”按鈕。選中“飼養(yǎng)標準”工作表，單擊“窗體工具欄”中的“按鈕”，在B15單元格劃方框，在出現(xiàn)對話框中選中“肉雞4周齡以下國標”單擊“確定”，選中“按鈕1”，輸入“肉雞0—4周齡”。同理，可制作其他飼養(yǎng)標準的“命令按鈕”。

表3:飼養(yǎng)標準工作表

4　配方求解

選中“工具”菜單中的“規(guī)劃求解”命令（如果“規(guī)劃求解”命令沒有出現(xiàn)在“工具”菜單上，請運行“安裝”程序來加載“規(guī)劃求解”。安裝完畢，通過“工具” 菜單中的“加載宏”命令，在“加載宏”對話框中選擇并啟動它），產(chǎn)生“規(guī)劃求解參數(shù)”對話框；單擊“目標單元格”編輯框，選中“規(guī)劃模型”工作表的O25 單元格；單擊“最小值”選項；單擊“可變單元格”選項，選中“規(guī)劃模型”工作表的B26:N26單元格區(qū)域；在“約束”窗口單擊“增加”按鈕，產(chǎn)生“增加約束”對話框，單擊“單元格引用位置”選項，選中O3:O9單元格區(qū)域，選中“≥”，單擊“約束值”選項，選中Q3:Q9單元格區(qū)域，單擊“確定”按鈕，完成約束條件O3:O9 ≥Q3:Q9的添加，同理添加約束條件O10:O17≤Q10:Q17，O18:O21≥Q18:Q21, O22:O24= Q22:Q24。單擊“選項”按鈕，進入“規(guī)劃求解項目”對話框，選中“采用線性模型”、“假定非負”和“正切函數(shù)”，其余條件可按默認值，單擊“確定” 按鈕，回到“規(guī)劃求解參數(shù)”對話框；單擊“求解”按鈕，開始計算。稍等片刻出現(xiàn)“規(guī)劃求解結(jié)果”對話框，若有解，單擊“保存”選項，再單擊“飼料配方”工作表，即可得出結(jié)果。若無解，修改約束條件，重新求解。若想對配方結(jié)果進一步了解，可在“規(guī)劃求解結(jié)果”對話框中，選中“報告”中的項目，如“運算結(jié)果報告”，運算后就產(chǎn)生一張新工作表“運算結(jié)果報告”。

5　配方優(yōu)化系統(tǒng)的使用

5.1 　調(diào)整數(shù)據(jù) 選中“線性規(guī)劃”工作表，在B5:N25單元格區(qū)域中調(diào)整好飼料原料單價。在B15:Q23中根據(jù)限量原料情況填入數(shù)據(jù)，例如限制麩皮用量小于等于 10%，則在麩皮列B15中填入1，在Q15中填入0.1；限制預混料用量為1%，則在預混料列N23中填入1，在Q23中填入0.01，其他類推。

5.2　選擇飼養(yǎng)標準　選中“飼養(yǎng)標準”工作表單擊相應飼養(yǎng)標準命令按鈕即可。

5.3　計算配方　選中“線性規(guī)劃”工作表，單擊“工具”菜單中的“規(guī)劃求解”命令，然后在“規(guī)劃求解參數(shù)”對話框中單擊“求解”，此時出現(xiàn)“規(guī)劃求解結(jié)果”對話框，再單擊“確定即可。如果無解或?qū)λ闩浞讲粷M意，可修改飼養(yǎng)標準以及調(diào)整原料上下限量后重新運算。

來源：中國畜牧業(yè)信息網(wǎng)