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利用Excel 2003“线性规划”优化设计畜禽饲料配方 郑州牧业工程高等专科学校畜牧工程系 聂芙蓉 利用Excel 2003“线性规划”优化设计畜禽饲料配方 一、背景 饲料配方是生产配合饲料的核心技术，设计科学、合理、经济性能优越的高水平饲料配方愈来愈受到饲料和养殖行业的关注。 近年来,计算机的应用在饲料生产中越来越普及。多数大型饲料厂都配备了计算机以及专门用于设计饲料配方的软件。如Brill饲料配方软件、“资源配方师”系列软件、MAFIC饲料配方软件、农博士饲料配方软件、高农饲料配方软件、农大利饲料配方软件。这些软件价格多在1 000元~5 000元之间,有些甚至更高，对于中小型饲料厂和养殖场价格较贵,很难普及。 大多数的计算机都安装了Microsoft Office办公软件。 Microsoft Office 中的Excel 电子表格是功能很强的计算工具，利用它所具有的线性规划和目标规划的功能，只要确定合适的目标函数，设置恰当的约束条件，就可能获得满足所有约束条件且成本最低的最优饲料配方。 利用Excel 2003“线性规划”优化设计畜禽饲料配方 二、软件安装 安装有Microsoft Windows 9x、2000或XP操作系统的电子计算机、Microsoft Office System 2003办公软件。在缺省状态下,Microsoft Office System 2003没有安装“规划求解”功能,需要打开Excel电子表格,点选“工具”菜单-“加载宏”命令-“加载宏”对话框,选中“规划求解”复选框。同时,根据提示,插入Mi-crosoft Office System 2003安装光盘,然后单击“确定”按钮,安装“规划求解”功能。 在安装MicrosoftOffice System2003时,选择的是“自定义安装”中的“全部安装”,且“从本机运行所有程序”,只需从“工具”菜单-“加载宏”命令-“加载宏”对话框中选中“规划求解”复选框,然后单击“确定”按钮,就可以使用“规划求解”功能了。 完成安装后,只需要单击“工具”菜单,点选“规划求解”命令就可以使用。 利用Excel 2003“线性规划”优化设计畜禽饲料配方 三、构建线性规划求解的数学模型 饲料配方设计问题可表示为线性规划的优化问题 ,并可用线性规划计算满足营养需要量下的最低成本配方。线性规划最低成本配方优化有下列几个基本的假定 : 只有一个目标函数 ,一般情况下是求解配方的最低成本。该目标函数是决策变量的线性函数。 决策变量是配方中各原料的用量。营养需要量可转化为决策变量的线性函数 ,每个线性函数为一个约束条件。所有线性函数构成系统的约束条件集。 最优配方是在满足约束条件下的最低成本配方。 利用Excel 2003“线性规划”优化设计畜禽饲料配方 基本步骤 1、查阅饲料标准和《饲料营养成分及价值表 》，然后把所有的数据及原料的价格录入 Excel表格。 2、建立 Excel饲料配方工作表 利用Excel 2003“线性规划”优化设计畜禽饲料配方 3、设置目标单元格、可变单元格和约束条件 单击“工具 ”菜单中的“规划求解 ”命令 ，从弹出的“规划求解参数 ”对话框中设置以下 3个参数 ，见下图 。设置“目标单元格 ”为“目标函数 ”的单元格 ,在这里为“最低成本 ”设置“等于 ”项为“最小值 ”,表示目标函数求最小值。设置“可变单元格 ”为“决策变量 ”的单元格 ,在这里为 所用几种饲料原料的配比。在“约束 ”项中 ,单击“添加 ”按钮 ,分别输入“人为约束条件 ”,这些约束条件包括配方中特定饲料原料用量的限定； “合计 ”和“饲养标准 ”之间的差在经检验所允许的范围之内。 利用Excel 2003“线性规划”优化设计畜禽饲料配方 4、规划求解 在输完约束条件以后关闭窗口 ，回到“规划求解参数 ”窗口 ，击选项按钮，进入“规划求解选项 ”对话框，选中“采用线性模型 ”、“假定非负 ”、“正切函数”、“向前差分 ”、“牛顿法 ”，然后点击确定按钮 ，回到“规划求解参数 ”对话框。 利用Excel 2003“线性规划”优化设计畜禽饲料配方 把这些条件全部输入后单击“求解 ”：这时如果限制的约束条件都很恰当 ，就可以求得最优解 ,得到最低成本的饲料配方。然后单击“确定 ”，出现“规划求解结果”窗口，可在报告中选取“运算结果 ”等 3个报告,它们对分析配方结果很有帮助，最后单击“确定”即可。有时由于条件限制过于苛刻等原因，导致无法求得最优解，电脑会给出