利用excel线性规划优化饲料配方.ppt

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v 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v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 v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v 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v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v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 :v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v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v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v1、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v2、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v3、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v4、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v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，电脑会给出一近似解，根据近似解分析，适当调整约束条件后再次计算，直到满意为止利用Excel 2003“线性规划”优化设计畜禽饲料配方当规划求解成功时 ,可以从“报告 ”列表框中运行“运行结果报告 ”、“敏感性报告 ”和“极限值报告 ”，并分别保存如图显示所求出的最优解及其与设置的约束值之间的差敏感性报告 ”中的“拉格朗日乘数 ”就是影子价格，即现行解保持最佳时，当约束条件的右端项每增加或降低一个单位时，所引起的目标函数增加或降低的改变量极限值报告 ”就是所设置的目标函数的值，即最佳饲料配方的价格当“规划求解找不到有用的解 ”时 ，不能进行“运行结果报告 ”、“敏感性报告 ”和“极限值报告 ”。