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1、饲料配方优化及成本控制技术无锡新金易软件工程有限公司 艾景军 翟云峰 朱丽概要：本文以饲料配方优化过程为主线，论述了营养指标的确定、饲料原料的选择、预混料制作等环节的基本原则和方法。针对目前饲料业同质化竞争越来越激烈现状，提出了配方差异化设计功能性饲料的新思路。通过饲料产品的成本核算论述了成本控制的基本原则和方法。关键词 配方优化、功能性饲料、成本控制1配方营养指标的确定1.1 根据产品定位确定营养水平发达与中等发达的国家都建立有自己的饲养标准。在发达国家许多著名育种公司的饲养手册上,又有各行其是的一套标准。所以就标准而言,已使配方设计者无所适从,但又必须作出选择。美国NRC、英国ARC、法国
2、AEC、日本、前苏联、澳大利亚还有欧共体国家(如丹麦) ,以及我国的标准都有值得参考的方面,特别是NRC更为世界所认同,但没有任何企业会直接照搬标准进行配方。设计者还经常遇到不同标准中生长、生理阶段的不同划分,这又增加了选择的难度。市场上饲养的动物品种多种多样。在企业的目标市场上,有长白猪又有北京黑猪、约克夏或杜长大杂交猪。蛋鸡有北京白鸡,又有海兰褐鸡。对于固定的饲养场,可针对品种设计配方。然而对覆盖面较广的饲料企业,很难做到针对每家养殖场的每一个品系(品种)进行饲料生产。配方营养指标的确定可以依据以下几种方法：对有明确的市场、明确的动物种类、生理阶段,又有相应品种的推荐量标准,尽量以其标准为
3、参考。如肉鸡有其自己的标准,迪卡猪也有建议的营养供给量。育种公司提供的建议水平通常很高,所以一般不再加安全系数。一些国外品种建议的高水平只是为保证发挥其品种的遗传潜力,从而达到促销的目的,并未以最大经济利益为目标;在达不到营养标准的情况下,养殖场找不到借口责怪其品种。最好是针对目标市场上每个品种、每个品系进行相应的设计。对于广泛而零散的市场,用户较多,品种不一可进行大致的分类,找出主体部分(如外三元杂交猪、北京白鸡饲料、广东地区的黄羽肉鸡、褐壳蛋鸡饲料等),制定相应的营养标准。适当考虑环境因素的影响，例如：蛋鸡寒冷与温暖季节采食量每只相差815/，冬季(11月底至翌年4月初)可将日粮中粗蛋白、
4、氨基酸、钙、磷、食盐、微量元素等下降6%8%，对于考虑诸多因素的营养需要估测模型，只有参考意义。能量蛋白比在确定蛋白质时有重要作用。饲料受原料条件或成本的影响很大,执行标准的能量与饲养标准中常有差异,一般依蛋能比及氨基酸能量比进行折算。如肉鸡后期能蛋比要求165,设定能值为 13.39/时,蛋白质为19.4%;而当能值为12.56/时,蛋白质为16.5%即可。同样,氨基酸的数值也按类似方法折算。现行的饲养标准基本已经包含了能量蛋白比、能量氨基酸比以及理想氨基酸模式等思想内容，多数配方优化系统提供按比例自动调整功能。普遍遵循的一条原则是：对于以饲喂效果为导向的高端产品，应该以质定价，对于以市场为
5、导向的低端产品，要以价定质。1.2 根据适用动物确定参算指标配方优化应同时考虑到动物所需的所有营养成分甚至有害成分。实际上由于尚未弄清每一指标的具体数值,即使在计算机配方程序中也往往无法接受太多的约束条件。例如,当一次计算15个指标时,很难找到最优解。所以,通常把主原料和添加剂分开设计,添加剂由手工或计算机辅助计算。在主原料配方优化时,选择的营养指标一般为:能量(、)、能量蛋白比(禽类常用,尤其肉鸡、蛋鸡);蛋白质(、过瘤胃蛋白等);钙、总磷、非植酸磷或有效磷及其比例;赖氨酸、蛋氨酸、胱氨酸、精氨酸、苏氨酸、色氨酸等,盐分、粗脂肪、粗纤维(或酸性洗涤纤维);其他,依设计的对象而异,如亚油酸含量
6、、电解质平衡指标。在综合考虑各个因素后,修正选择的标准,然后给予新的命名,并存储在标准库中,作为企业的一个执行标准,以逐渐形成自己的实用标准库。2 饲料原料的选择2.1 选择原料的综合因素在考虑是否选用某种饲料原料时，饲料厂的决策者不仅要考虑饲料原料的营养价值，还需要综合考虑它的适口性、抗营养因子、可获得性、可加工性、市场包容性、原料价格以及适用的动物等因素。其中，营养价值因素需要重点考虑的是该原料的能量、蛋白、粗纤维、灰分等指标，这四项指标基本决定了该原料的营养价值概况；可获得性是指该原料是否可以稳定供应，即使不能长期稳定供应，只要能满足一个产品少量批次生产的需要也是可以考虑应用的；可加工性
7、是指该原料是否适合于饲料厂的加工工艺，有些饲料原料尽管营养价值丰富且适口性好，例如粉丝尾水、果酒和糖蜜等适合于养殖场直接使用，如果进入饲料配方当中，必须考虑其加工工艺中带来的问题；市场包容性是指采用了该原料后用户是否会接受，如果用户不能容忍饲料中加入该原料后的饲料，也是不能使用该原料；适用动物因素就更加复杂，对于同一种原料在不同动物上应用，其营养素的可利用性是不一样的，有些原料又是必须使用的，如：乳清粉之于哺乳仔猪。2.2 原料配比优化模型 综合考虑了原料的适口性、抗营养因子、可获得性、可加工性、市场包容性、原料价格以及适用的动物等因素后决定选用某种原料，但是该原料能否被真正入选或入选后占多少
8、配比，还需要根据线性规划模型计算确定。线性规划模型的任务就是根据入选原料的各参算指标的营养价值和价格，在达到设定的配方营养标准的前提下如何使成本最低。其数学模型如下：目标函数： MinZ = c1x1 +c2x2+ cnxn约束条件： a11x1 +a12x2 +a1nxnb1 (或=，b1 ) a21x1 +a22x2 +a2nxnb2 (或=，b2 ) am1x1 +am2x2 +amnxnbm (或=，bm ) xj0 (j=1,2,n )其中:x1 ，x2，xn 为决策变量，即各种原料在配方中的数量；aij(i=1，2,m;j=1,2,n)各种原料相应的营养成分（包括某种原料的用量的限
9、制系数，通常为1）；b1 ,b2 ,bm 为配方中应满足的各项营养指标或重量指标值。n为配方原料个数，m为约束方程数；c1 ,c2 ,cn 为每种饲料原料的价格。 当然，配方优化模型还有目标规划模型、模糊线性规划模型、最大收益优化模型以及非线性规划模型等，使用最广泛的还是线性规划模型。即使是线性规划模型优化出的结果也还没有被完全遵守，因为配方优化的主观性太强，对于配方设计人员的专业知识与经验要求较高。这里必须要提及的是原料限量的确定问题，一些原料因营养、成本、适口性、有毒有害物质等问题,需在不同动物饲料中规定相应的用量限制,如:雏鸡日粮最好不用菜籽粕,仔猪开食料中添加乳清粉或加入2%5%的血浆
10、蛋白粉等,这些都不能遵循无限制的最低成本原则。如果线性规划程序不选用该原料，而用户又很想用这种原料，只好对用量作下限约束，这样做往往又会导致成本的升高。不同动物的配方中,对原料限量的上、下限控制的差异较大,具体限量要根据动物的对该原料的适应性而定。有时为农户或小型饲料厂设计配方时,应将限量的原料尽量给定整数,以减少称量时可能造成的误差。原料限量确定的难题在于有些原料供应数量有限,用在那些配方中更为合适,很难把握。所以目前商业配方中没有一个是完全依靠各种优化模型计算出来的配比结果，或多或少都要进行手工调整。3 预混料的制作预混料是全价配合饲料的技术核心，是饲料质量好坏关键因素之一。然而，国内外配
11、方软件对该部分均实现的不好。有的配方系统在预混料标准直接用元素浓度表示，忽略中间换算过程，最后配方仍需手工计算，也有的系统仍采用算全价料的方式，调用线性规划程序进行优化，算出结果根本不可用。事实上预混料配方计算只需加、减、乘、除四种运算对前后比例关系进行折算。我们对预混料计算过程进行了充分分析，把整个计算任务加以分解成微量元素、维生素、添加剂和载体四部分：3.1 微量元素计算模型设Wfj 、Sfj、Hfj、Bfj、Cfj、Pfj分为第j种矿微化合物添加量、元素需要量、元素含量、生物学效价、化合物纯度、化合物价格，为系统裕量（有的系统不考虑裕量），矿微部分成本Kf计算公式如下：Wfj= （Sfj
12、/ Hfj*100/ Bfj*100/ Cfj*100）*（1+）Kf = 其中，Wfj单位是克，乘100表示将百分数还原为克，Pfj是每公斤价格，所以要除1000。以下部分中含义与此相同。3.2 维生素计算模型设Wvj 、Svj、Hvj、Pfj分为第j种维生素添加量、维生素需要量、维生素含量、价格，为系统裕量（有的系统不考虑裕量），维生素部分成本Kv计算公式如下： Wvj= （Svj/ Hvj*100）*（1+）Kv = 多数厂家使用复合维生素，则，设Wv 、Pf分为复合维生素添加量、复合维生素量价格，成本Kv计算公式如下： Kv = 3.3 药物与添加剂计算模型设Wdj 、Pdj分为第j种
13、添加剂添加量、添加剂价格，药物与添加剂部分成本Kd计算公式如下： Kd = 3.4 载体计算模型设Wz 、L、Pz分别为载体添加量、预混料添加比例、载体价格，载体部分成本Kz计算公式如下： Wz= L/100*1000000- Kz = Wz *Pz/1000除1000000表示吨与克之间倍数关系。以下步骤中含义与此相同。3.5 预混料配方生成计算预混料中各组分百分比和总成本。设分别为第j种矿微、维生素、药物和载体配合比例，Ktotal为总成本，计算公式如下： =Wfj/ L/100*1000000*100 =Wvj/ L/100*1000000*100 =Wdj/ L/100*1000000
14、*100 =Wz/ L/100*1000000*100 Ktotal=Kf +Kv +Kd +Kz从这些步骤可看出，整个运算过程无论从计算机或数学角度都不是很高难，但是现代预混料组分常有几十种，如果手工算起来却相当繁琐。在我们研制的新金易配方优化系统中，已经将上诉几个步骤集成到一个界面完成，提高了用户操作的简便性。系统运行画面如图1所示。该工具可大大减轻配方技术员的劳动量。其它软件该部分实现的不好的原因在于，程序设计人员缺乏对整个预混料配方设计过程的深入了解。图1预混料一体化制作集成工具4 配方差异化设计功能性饲料饲料业同质化竞争越来越激烈，为了某一个客户几个公司可能打得头破血流。几年前，以开
15、发教槽料、仔猪料为主的公司优先从当时还普遍以预混料和普通全价料为主的饲料行业中脱颖而出，占得先机，成就了双胞胎、安佑、金新农和英伟等行业典范。那么，饲料业的下一个蓝海是什么？我们认为，体现安全、生态的功能性饲料以及解决畜禽在特殊阶段特定需求的饲料将是一个新的方向。限于篇幅，在此我们给出妊娠母猪7095料、哺乳母猪保健料和原生态风味猪料方案，种公猪高质配种料、高档强化大猪料、无抗乳仔猪料、无抗生态肉鸡料等方案将另文发表。4.1 妊娠母猪7095料母猪妊娠料是常常被国内饲料行业忽略掉的一个阶段，妊娠母猪阶段的保健和营养，既要保证胎儿的需求，又要考虑到下一个繁育周期的需求，在此阶段饲喂要考虑胎儿的发育情况。而目前对妊娠母猪饲料都没有按胎儿的发育需求来细分，而是一种饲料喂到底，其中妊娠期70-95天是胎儿发育快速而关键的时期，这个阶段直接决定胎儿初生重和健康水平，同时也决定了母猪产后泌乳能力和健康水平。因此市场非常需求一个能针对此阶段的功能性保健饲料。此时加入黄芪素，可以促进母猪乳腺的发育和母猪免疫系统发育，提高
