電腦飼料配方講座(一)

        過去卅年有關資訊科技之進步對社會的影響遠較人類歷史上的任何其他時期的發展，電腦為資訊科技的基本單元，第一具可用的商用電腦早在1950年問世，或大概只在35年前。今天已成為美國農業有關企業人員所不可缺的一部份，一般應用於事業方面如訂貨及開傳票、銷售及清點管制，計算收入情況及收支平衡表，以及稅金的計算，亦應用於較具科技方面如決定營養分，最低成本飼料配方，參數分析，尋求資源以及模擬作業(simulation)。

第一章    電腦與動物營養的經濟性

        本章主要簡述電腦發展歷史，電腦應用於經濟動物營養的全面觀；和目前電腦應用於協助農民的農業推廣服務，及農業企業人員對經濟動物營養的問題上獲得解答等的一些特殊例子。

第一節   電腦發展的簡史

        世界上第一座大型的電子計算器，於1939年及1946年間，由美國賓州大學設計及建造之ENIAC (Electronic Numerical Inteqrator and Calculator)，第一具商用電腦(Univac-1)於1951年安裝於美國之普查局(U. S Census Bureau)，而第一具應用於商業上的商用電腦(IBM 650)於1954年問世，第一代電腦的主要特性為真空管，電晶體主宰第二代電腦於1959∼1960；IC積體電路技術主宰第三代電腦於1964及1965年間，至1970年間之第三代半電腦主要以大型積體電路，LSI為主，自1980年代以後就步入第四代電腦的超大型積體電路VLSI，目前正在產展中的第五代電腦，則具有推理及知道智能處理功能，因此又稱「人工智能電腦」。

        第一代電腦的計算能力較手算快1000倍，以後每代電腦的計算速度約較前一代快1000倍，由於1970年快速發展的矽晶片(silicon chip)，不但體積變小，其性能亦大為提高，因此電腦發展的趨勢1.記憶容量越來越大，作業功能越來越強。2.製造成本愈來愈低，機器體積越來越小。3.小型系統之成長率高於中大型之電腦系統。4.軟體開發的投資超過硬體方面的費用。5.使用方法日愈簡單，並能使用高階語言。6.電腦網路與數據傳送技術的進步突破了機種與距離的限制。7.個人用電腦與終端機走進家庭及辦公室中的各個部門。8.專業用途之電腦系統隨著需要在各行各業中潛躍及成長。

        由於電腦體積變小，計算速度加快的結果，家用電腦等輕巧型機型快速遍及，成為既便宜、快速又可靠的資料處理，一旦電腦系統完全建立起來，一人工年的計算量，電腦可用不花費一元的成本就能快速完成。

        電腦應用於農業方面，除普及的家用電腦外，早期發展分時處理系統(Time-sharing)，此係以大電腦連接一些速度，效率較慢的終端機的一種資訊處理系統，又叫連接作業，一般偏遠地區的終端機和中央電腦以電腦線路網所連接起來，中央電腦處理的速度很快，使一般使用者認為他是唯一中央電腦的使用者，但實際上與其他人同時共同，目前有很多公司提供如打字機大小，重約10公斤，每分鐘300個字，成本美金2,000元以內，如computone應用於飼料界，另有可按鍵的電子電話，在任何地區均可連接到達中央資料庫，目前亦有世界性的電腦連接。

第二節    電腦應用於動物營養的經濟性

        數十年來農民，飼養者及飼料製造者均十分關心動物營養的經濟性。因為更多種類的飼料原料可資利用，飼料價格的快速波快，飼料運輸系統複雜性的增加，以及動物對各種營養分需要量的要求需要更精確的瞭解 ，使日糧的處理工作更加精細。

        動物的營養需要量依品種、年齡、氣候、緊迫情況、管理等的改變，故需要大量不同的日糧設限。又因為研究的成果及運輸的方便，為數眾多的飼料原料可以選擇利用，如目前市面上有日本、智利、韓國、泰國及本地的魚粉，以及如羽毛粉、血粉、肉骨粉、禽畜排泄物、加工廠副產物等。這些以往一度引起公害，現變成飼料原料加以利用。在過去數十年間，原料的波動可說史前未見，尤其是全部依賴進口原料的臺灣更甚，許多飼料製造業者以契約採購或進口原料，以期確保供應之穩定，且持續不斷，並且能在原料缺乏或短少時，需迅速尋找替代原料。為了有效率的經營，業者必須對動物營養的經濟性問題有快速的解答，電腦提供了這方面的工具，要擁有電腦之使用權，有許多不同的方法。可向電腦製造者或"turn-key"系統之公司購買或承租，電腦服務公司，技術諮詢服務業，連線分時終端機，購買其他公司之技術服務，大學，以及由原料供應商提供諮詢如維他命預拌劑等之供應商。

        協助解決動物營養經濟性問題，許多有關之電腦程式業已發展出來，茲選擇數種扼要說明如下。

Ⅰ飼料混合之線型程式(Feed Blend Linear Programming)

        飼料配方之線型歸化程式於1950年間發展出來，至今仍為電腦應用於農業方面經營決策的典範。假如在美國，大部份的飼料以線型程式之解答為主配裝的，這種技術現已推廣到全世界。大部份的飼粉配方之計算，為達到動物一定的生產績效所需要的營養分及適口性的條件下，要用數十萬次的計算，以求得可能的最低成本。至今飼料業者及農民了解使用此種技術每年節省為數百萬美金，不僅節省金錢，且改善營養，如資料正確，如原料符合或超過營養設限等，使農民或配方人員對電腦配方的營養平衡，深具信心。

Ⅱ變動重量或最適合密度(Slide Weight or Optimal Density Feed Btending Principles)之飼料混合原則

        以此技術計算配方，是以最低成本之營養密度，而非一定飼料重量之最低成本，於單胃動物而言，每噸飼料可較一般線型設計的配方，節省數元美金。

        依據研究的結果，如果能維持正確的營養分對能量比，在一定範圍的飼料能量密度內，家禽的體增重和能量攝取將維持一定。換言之，如日糧中每一單位能量與達最佳生產成績所需所有營養分能夠平衡時，家禽畜能攝取足夠的飼料來滿足能量的需要。因此，能量的攝取能夠維持恆定，但攝食量與飼料效率則依日糧的能量密度所改變，調整線型設計以密度而不是重量來配成最低成本配方時，增加了許多最低成本飼料和最低成本增重之間的關係，可資利用。

        線型程式模式，如主要針對處理變動重量原理而設計的，亦可應用於反芻獸最低成本日糧之芻料水分含量補償。要配合達到所有的營養需要以隻日為基礎的配方，可應用乾物含量來控制重量。

Ⅲ參數線型程式設計(Parametric Linear Programming)

        參數線型程式設計為線型設計更進一步發展出來，從固定結構中加上了一些彈性，不僅能以一種係數，且經常以數種係數同時進行的參數分析(parame terization)，亦即以數種不同的水準分析，這些參數分析的系統，可能是價格、日糧之營養需要量，亦可能是原料等的係數。

        成本範圍的參數對飼料混合業者，原料供應商，研究人員或教育界，均是一種相當強有力的工具，在任何已知的競爭條件下，當混合飼料之線型程式設計可用來做決策的工具，能測出總價／一定量之原料(intrinsic demand carve)，專家認為參數分析線型程式設計遠較一般之混合飼料線型設計對飼料業的影響程度更大。

Ⅳ最佳資源分配或"混合物的混合"(Optimum Resource Allocation or "Blend of Blends")

        最佳資源分配或"混合物的混合"係指在清點存庫(inventory)之原料設限內，同時解決並計算出數種飼料配方的技術。換言之，電腦將可用之清點庫存原料，以每種有限的原料種類及數量適當的分配於各種日糧，以產生最佳經濟報酬率，這個程式使飼料業往最佳總獲利率的公司途徑邁進一大步，這種程式最早由史奈得及其他在普渡的研究小組發展出來，後才為飼料界者所實際應用。

        混合的技術不僅對農民，從事農業活動之商人及其他使用者增加利潤，且大大的改善了稀有營養分的利用效率。營養分能使有效率的分配到相互競爭的動物，節省這些營養分，終究意味著，使世界上有限資源能更有效的應用養活更多的人口。

        現正在推廣使用或在發展中的其他有關處理營養方面的程式計有：

        1.應用飼料成本，其他市場情況和最終產品間之相關為基礎的飼料配方。

        2.各種不同家禽畜的經濟預估模式(economic projection model)。

        3.肥育場的全部經營分析(feed-lot close-out)。

        4.飼料原料品質管制的經濟性。

        40非線型程式設計模式以及各種模擬之程式(simulators)。

        以上的模式以實際之關係和經濟連貫在一起。

                                                              飼料營養雜誌(3~6)－邱文石．八六年九期

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