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摘要：未進行優化的奶牛飼料配方系統設計出的飼料配方營養成分含量低，用該飼料配方喂養的奶牛產奶量少、生長狀態差。為了解決上述問題，使用面向架構服務體系結構對飼料配方系統的軟件程序進行優化設置，設定統一的數據庫，增添個性化服務功能，將典型配方和歷史配方引入到系統程序中，使系統在制作奶牛飼料配方時可以有多個參考項。在設計時，系統界面上會顯示配方的營養圖譜，用戶可通過電子郵件和留言板向設計師反饋信息，在多個飼料配方中選取最為合適的配方。為檢驗優化效果，與未優化的奶牛飼料配方系統進行試驗對比。結果表明，優化后的飼料配方系統能夠提供更高營養成分的飼料營養配方，奶牛使用后生成狀態更好，該研究對于奶牛養殖業的發展有重要的應用價值。

關鍵詞：面向架構服務體系；奶牛飼養；奶牛飼料配方；飼料配方優化；優化系統

隨著科學技術的飛速發展，計算機技術被不斷引入到農業設備中，使農業資源更有效地被利用，生產管理更加容易[1]。農業信息化是農業發展的最高階段，對促進農業進步有著重要意義。由于農民在進行產品決策時帶有很大的盲目性，研究出有效的農業專家系統已經成為目前迫在眉睫的任務[2]。奶牛業是畜牧業的主要產業之一，提高奶牛養殖質量能夠有效加強農業生產質量，使奶制品市場更加繁榮，因此研究出優良的奶牛飼料配方顯得尤為重要[3]。為了確保所設計的奶牛飼料配方在滿足國家設立的營養指標要求的基礎上，以最低成本輸出，科研學者通過計算機設立了奶牛飼料配方優化系統，充分發揮計算機的運算能力，在短時間內篩選出多種原料，并且將計算結果存儲起來。一些較高水平的計算機程序還能在分析飼料配方原料的同時，標記出飼料配方原料的變動范圍[4]。目前，奶牛飼料配方系統設計已經取得相當大的研究成果，但是進行的規劃多是剛性條件下的線形優化，以降低成本為最主要的目標，導致缺乏一些必要的飼料原料。原料變動使動物難以適應，生產也變得十分困難[5]。面向架構服務體系是1種應用多個程序的組建模型，體系中的所有服務都可以通過統一的方式進行信息交互。將該體系結構應用到奶牛飼料配方優化系統中，能夠很好地解決飼料配方的實際需求，提高奶牛飼養者的經濟效益，加強奶牛產業質量，促進奶牛養殖產業的進步[6]。

1奶牛飼料配方系統的優化

傳統的奶牛飼料配方系統軟件難以與web連接到一起，在進行飼料配方原料決策時，多是根據經驗完成的，缺少與外界信息的交流[7]。在加入面向架構服務體系后，系統可以從設計觀點出發，綜合考慮原料的采購、售后服務、生產方式以及營養情況，給出最佳的設計方案[8]。每個被考慮因素都是互相影響制約的，只有綜合考慮才能得到最好方案。此外，傳統的飼料配方系統缺少對用戶的分析，系統內部軟件多是針對設計者，很少能夠針對用戶，用戶對于系統內部的運行操作缺少了解[9]。1.1奶牛飼料配方系統程序的優化。應用面向架構服務體系結構的奶牛飼料配方優化系統的軟件程序圖如圖1所示。圖1應用面向架構服務體系結構在優化系統軟件程序由圖1可知，將架構服務體系結構應用到奶牛飼料配方優化系統軟件程序中，可針對如下幾個程序進行優化：（1）個性化服務。在加入面向架構服務體系結構后，奶牛飼料配方優化系統擁有了自己獨立的用戶名，并且增設了密碼，用戶只能通過密碼才能登錄界面，查詢歷史配方庫和原料庫，進而設定出新的配方庫。用戶設定的配方庫是獨屬于自己的，可以進行添加、刪除、編輯等操作[10]。（2）統一數據庫。飼料配方軟件內部含有大量數據，維護和編輯起來比較困難。將面向架構服務體系應用到飼料配方優化系統后，所有的數據被統一到一個數據庫中，以代碼的方式進行分類，用戶觀察起來更加直觀，操作也更加容易。（3）豐富系統功能。以線性規劃、目標規劃和模糊性規劃3種方式設計系統功能，使系統功能更加全面。（4）增設多個配方。傳統的奶牛飼料配方系統設計的多是單一產品，以降低成本為核心配方，但是單一配方設計出的產品很容易受到限制[11]。優化后的系統可以生產處多個配方，方便工廠生產多個產品。（5）每次進行飼料配方設計時，系統程序都會自動彈出典型配方，作為參考，用戶通過分析典型配方來提高優化的質量。除了典型配方外，程序也會顯示歷史配方，并同時顯示歷史配方的優點和缺點，幫助用戶參考和選取。（6）及時反饋用戶信息。利用反饋的用戶信息對奶牛飼料配方進行修改，反饋方式共有2種，1種是留言板，另1種是反饋郵件，使用者可以通過這2種方式及時向設計者反饋自己遇到的問題，讓設計者在第一時間內進行修改，使配方信息更加完善、合理，適用于各種情況[12]。（7）顯示飼料配方的平衡圖譜。利用網絡程序將優化后的奶牛飼料配方平衡圖譜顯示出來。顯示的內容主要有微量元素平衡圖譜、營養成分平衡圖譜以及維生素平衡圖譜。1.2奶牛飼料配方系統流程的優化。將架構服務體系結構應用到奶牛飼料配方優化系統后，奶牛飼料制作過程變得更加簡單，制作出來的產品也更加精良。優化后的奶牛飼料配方系統制作流程圖如圖2所示。由圖2可知，優化后的奶牛飼料配方系統能夠根據歷史配方操作過程，配方師登錄后，系統確認身份，認定身份無誤后，允許登錄。配方師在主界面中確定規劃算法，制作奶牛飼料配方，根據配方編輯配置模型，計算生產成本，生成平衡圖譜。系統在配制時，會生成多種規劃方法，根據用戶的需求進行輸出。

2試驗研究

為了驗證面向架構服務體系結構在奶牛飼料配方中的優化效果，選用為優化系統和優化系統進行對比，設計了對比試驗。2.1試驗參數。試驗參數如下：被喂養的奶牛平均體重為400kg，每日平均產奶量為25kg，平均乳脂率為3.7%，奶牛共200頭，分為2組，每組100頭。2.2試驗過程。根據上述設定的參數進行試驗，選取傳統的奶牛飼料配方系統和本研究的優化后奶牛飼料配方系統，進行飼料配方制定。根據制定的飼料配方生產飼料，分別對200頭生長狀態相同或相似的奶牛進行喂養，分析奶牛飼料配方中的營養成分以及奶牛的生長效果。2.3試驗結果與分析。（1）奶牛飼料配方營養成分對比結果（見圖3）圖3營養成分對比結果由圖3可知，未優化的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方含有的干物質為82%，優化的奶牛飼料配方系統設計的飼料配方含有的干物質為70%，優化系統的干物質含量少于未優化的干物質含量，奶牛會更加喜歡食用。未優化的奶牛飼料配方系統設計的配方含有的能量為36%，提供的能量值為3.64MJ/kg，優化的奶牛飼料配方系統生產的配方含有的能量為39%，提供的能量值為4.01MJ/kg，奶牛在食用優化后的奶牛飼料配方系統生產的飼料之后，抵抗力更強。未優化的奶牛飼料配方系統給出的配方含有7%的粗纖維，很難做到營養均衡，優化的奶牛飼料配方系統給出的飼料配方含有19%的粗纖維，可以確保奶牛營養均衡。優化的飼料配方系統大大增加了可消化粗蛋白的含量，高達57%，比未優化系統生產的配方含量多出了39%，使奶牛在生長過程中能夠獲得充分的蛋白質。除此之外，優化系統生產的飼料在鈣和磷的含量上也進行了升級，從原來的4%，增設到9%，使奶牛得到足夠的微量元素。（2）奶牛產奶量試驗結果（見圖4）圖4奶牛產奶量試驗結果分析圖4，在未使用飼料之前，2組奶牛的平均產奶量都為22.130kg/d。當喂養時間為4d時，使用未優化的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量為22.135kg/d，使用優化后的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量為22.142kg/d；當喂養時間為8d時，使用未優化的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量為22.143kg/d，使用優化后的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量為22.151kg/d，奶牛的產奶量以非線性的方式增加。當喂養時間達到12d時，使用未優化的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量下降到22.137kg/d，而使用優化后的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量依舊處于上升模式，為22.160kg/d，這是因為未優化的飼料配方系統難以做到營養均衡，奶牛長期食用會產生抵抗反應；當喂養時間為16d時，使用未優化的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量下降至22.135kg/d，使用優化后的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量上升到22.175kg/d。當喂養時間為20d時，使用未優化的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量為22.125kg/d，使用優化后的奶牛飼料配方系統提供的飼料配方均產奶量為22.185kg/d，使用2張不同系統生產的飼料配方喂養的奶牛產奶量后期差異極為明顯。（3）奶牛患病率試驗結果（見圖5）由圖5可知，當奶牛食用的飼料配方是優化后奶牛飼料配方系統生產的飼料配方時，患病率極低，24d的喂養中，奶牛的患病率始終低于10%，而使用未優化的奶牛飼料配方系統生產的飼料配方的奶牛，患病率極高，并且到了后期不斷增加，甚至接近50%。2.4試驗結論。根據上述試驗結果，得到如下結論：將面向架構服務體系結構應用到奶牛飼料配方系統之后，系統設計出的飼料配方營養更加均衡，更適于奶牛生長。奶牛在使用優化后的奶牛飼料配方系統生產的飼料配方后，生長狀態越來越好，身體素質越來越高，患病率有效下降，平均每日的產奶量也在不斷增加。

3結論

制作奶牛飼料配方過程極為復雜，每次在設計時都要考慮多種因素。本文利用面向架構服務體系對奶牛飼料配方系統進行優化設計，采用線性規劃、目標規劃和模糊性規劃3種方式制定奶牛飼料配方，確保在最低生產成本的基礎上，制作出最佳的飼料。但是，本文選用的線性函數僅能利用約束條件約束對應目標，但是對于無法用線性函數約束的奶牛飼料配方，該系統無法制作；本文在設計時，僅針對普通原料，沒有考慮藥品和添加劑的限制問題。未來應在上述2方面深入研究。

作者:杜恒 單位:河南工業職業技術學院電子信息工程學院