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1、探究生猪养殖场的经营管理问题探究生猪养殖场的经营管理问题ThismodelpaperwasrevisedbytheStandardizationOfficeonDecember10,20202021高教社杯全国大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了（全国大学生数学建模竞赛章程）和（全国大学生数学建模竞赛参赛规则）下面简称为“竞赛章程和参赛规则，可从全国大学生数学建模竞赛网站下载。我们完全明白，在竞赛开场后参赛队员不能以任何方式包括电话、电子邮件、网上咨询等与队外的任何人包括指导老师研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违背竞赛章程和参赛规则的，假如引用别人的成果或其他公开的资料
2、包括网上查到的资料，必须根据规定的参考文献的表述方式在正文引用途和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛章程和参赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违背竞赛章程和参赛规则的行为，我们将遭到严肃处理。我们受权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等。我们参赛选择的题号是从A/B/C/D中选择一项填写：我们的报名参赛队号为8位数字组成的编号：所属学校请填写完好的全名：参赛队员(打印并签名)：1.2.3.指导老师或指导老师组负责人(打印并签名)：论文纸质版与电子版中的以上信息必须一致，只是电子版中无需签
3、名。以上内容请仔细核对，提交后将不再允许做任何修改。如填写错误，论文可能被取消评奖资格。日期：年月日赛区评阅编号由赛区组委会评阅前进行编号：当前位置：文档视界探究生猪养殖场的经营管理问题探究生猪养殖场的经营管理问题探究生猪养殖场的经营管理问题摘要本文通过咨询某地区养猪场获得该养猪场各项指标数据及各阶段猪的数量，建立相关统计模型，运用，MATLAB，EXCEL软件进行统计分析。针对问题一：通过平衡点的计算方法，在采集到的数据的基础上，求出一年里固定成本与变动成本，代入公式中求得到达盈亏平衡点时出栏的肉猪总数，再根据当时市场需求对该养猪场的影响得到当时肉猪存栏数和小猪的比值1/6与母猪和公猪的比值
4、20/21，求出小猪的总数，用小得到猪的总数量除以繁衍母猪的总数得出每头母猪每年平均产仔量为11头。针对问题二：通过养猪场系统动态模拟的方法，建立养猪场状态方程，寻找猪场总数为目的函数，通过MATLAB迭代算法编程代码见附录，求得小猪每一代的存栏量，当存栏量到达饱和状态的时候，前面用的种猪的比例将变为未知量，通过解方程比例在10%以内，将1%到10%的数分别代入将来10年的系统动态模拟模型，通过比拟求得种猪的比例应大约5%左右，此时新增母猪存栏数为117头。针对问题三：首先寻找预测曲线的波动能否具有规律性，通过SPSS软件对其作时间序列平稳性分析，从相关性偏相关性图分析该预测曲线的波动并无规律
5、，所以以为该预测并不能作为一个长远的预测指标，根据曲线分析做出最佳经营策略。然后将生猪价预测曲线转化为生猪价格增长率曲线，通过增长率推算出出售的肉猪的数量，在利用问题2中的公式算出母猪的数量、存栏的肉猪数量，并画出对应的趋势图，通过出售的肉猪的数量和每个肉猪的单价和成本，进而算出3年的年平均利润为830793元关键词：SPSS软件，平衡点计算，动态模拟，迭代算法1问题重述养猪在农业中占有重要地位，已成为农业和农村经济发展的重要支柱，在加速粮食转化、扩大农业就业、增加农民收入、带动种植业和相关产业发展、振兴农村经济等方面，都起到不可代替的作用，猪肉是养猪生产的终端产品。现已知某养猪场最多能养10
6、000头猪，该养猪场利用本人的种猪进行繁育。养猪的一般经过是：母猪配种后怀孕约114天产下乳猪，经过哺乳期后乳猪成为小猪。小猪的一部分将被选为种猪其中公猪母猪的比例因配种方式而异，长大以后承当养猪场的繁衍任务；有时也会将一部分小猪作为猪苗出售以控制养殖规模；而大部分小猪经阉割后养成肉猪出栏见图1。母猪的生育期一般为35年，失去生育能力的公猪和母猪将被无害化处理掉。种猪和肉猪天天都要消耗饲料，但种猪的饲料成本更高一些。养殖场根据市场情况通过决定留种数量、配种时间、存栏规模等优化经营策略以提高盈利水平。请采集相关数据，建立数学模型回答下面问题：图1.猪的繁衍经过1.假设生猪养殖成本及生猪价格保持不
7、变，且不出售猪苗，小猪全部转为种猪与肉猪，要到达或超过盈亏平衡点，每头母猪每年平均产仔量要到达多少2.生育期母猪每头年产2胎左右，每胎成活9头左右。求使得该养殖场养殖规模到达饱和时，小猪选为种猪的比例和母猪的存栏数，并结合所采集到的数据给出详细的结果。3.已知从母猪配种到所产的猪仔长成肉猪出栏需要约9个月时间。假设该养猪场估计9个月后三年内生猪价格变化的预测曲线如图2所示，请根据此价格预测确定该养猪场的最佳经营策略，计算这三年内的平均年利润，并给出在此策略下的母猪及肉猪存栏数曲线。图2三年价格预测曲线横坐标讲明：以开场预测时为第一年，D2表示第二年，依次类推。2模型假设1.假设该养猪场初始状态
8、时的母猪全部怀孕。2.假设该养猪场近年来没有发生不确定因素，如猪流感、火灾等。3假设市场的生猪价格没有太大的波动。3符号讲明4背景分析背景分析正所谓“猪粮安天下，猪肉及其产品关乎国计民生，关乎国民经济发展，是提高人民生活水平、知足城乡市场供给、维护国家战略安全的重要产业，也是促进农村富有、农民增收的主要途径。我国是一个农业大国，长期以来生猪产业在国民经济和农业中都占有重要地位。近年来，我国生猪产业内、外部环境和生产格局都发生了宏大变化，散养户逐步退出、规模养殖和专业化生产已成为我国生猪养殖业发展的趋势。与此同时，我国生猪规模化养殖尚处于发展的初级阶段、存在问题也较多。研究当前背景下生猪养殖场的
9、经营管理、规模化发展中对风险的躲避与应对，这对生猪规模养殖企业的健康成长、稳健经营，为产业和有关部门制定政策提供决策根据和参考都有很大意义。怎样找到养猪场的盈亏平衡点，以确定养猪场的决策方向，进而提高农民养猪的收入呢怎样确定当养猪场的养猪规模状态到达饱和时，小猪选为种猪的比例和母猪的存栏数，以到达控制养猪场规模的效果呢以及怎样根据市场生猪的价格来确定将来几年养猪场的经营策略，以到达躲避市场风险的作用呢这都对现实生活中具有指导性意义。5数据的准备母猪怀孕期为114天，母猪实际哺乳期28天，平均空怀期21，计算可得母猪繁衍周期为163天。咨询某省份的养猪场2021年该猪场某时间点上的相关数据，如表
10、1所示：表2：商品猪分段耗料表6模型建立与求解模型一的求解：建立基于盈亏平衡点的求解模型：BEP(盈亏平衡点)通常是指全部销售收入等于全部成本时的产量。以盈亏平衡点为界线，可知道该养猪场能否获利。要知道养猪场要到达或超过盈亏平衡点时，每头母猪每年平均产仔量要到达的数量，首先要做盈亏平衡点的预算。盈亏平衡点是通过分析经营收入、变动成本、固定成本与盈利之间的额关系，测算出经营收入等于生产成本时的产量规模。固定成本：是指在成本项目内，总额不随产量的增减而变化的那部分，如固定的管理费等，用C固表示。变动成本：是指在成本项目内，总额与产品产出量的增减成正比例变化的那部分，如饲料费等，用C变表示。变动成本
11、又等于单位产品变动成本C单变与产品产量W之积。表达式为：CCW=?变单变1固定成本与变动成本之和为总成本，用C表示，三者关系为：CCCCCW=+=+?总固固变单变2在市场基本稳定条件下，企业或专业户的总收入等于产品产量W与单位产品售价P之积。当盈亏到达平衡时，产品总收入等于总成本，表达式为：PWCCW?=+?固单变3从以上公式能够看出，盈亏平衡点是指在一定的成本消耗条件下，当其他因素相对不变时产品产出量的水平，既可按实物量来计算，又可按金额来计算。从采集到的数据来看，应按实物量来计算。图1:盈亏平衡分析图从上图能够看出：以盈亏平衡点的界线，当销售收入高于盈亏平衡点时养猪场盈利，反之，养猪场就亏
12、损。盈亏平衡点能够用来表示，即盈亏平衡点的销售量；可以以用销售额来表示，即盈亏平衡点的销售额。图2:固定成本与变动成本分类通过咨询该养猪场有关人员得到该养猪场一年内的固定成本资料，如表4：表4:固定成本表项目金额万备注C变应注意分开计算。由于母猪生育期为3-5年，所以i的最大值一般为8左右。第i代，母猪数量,F为小猪培育成母猪的比例：1121.iiMMMfMfMf-=+4第i代，母猪平均产仔量：111223112(.)/(+.+)iiiixMxfMxfMxfMMM=+5第i代，乳猪发育成其他猪种猪饲料总成本阶段饲料总成本S：=)iiiSNMG?+?阶段消耗饲料成本+(阶段消费饲料成本6阶段消费
13、饲料成本=阶段时间长阶段消费饲料单价7从表1可得该年份非饲料成本燃料动力费+医疗防治费总额为万元，固定成本由于乳猪、肉猪等的数量在这年里都会发生改变，所以假设搜集到该养猪场的数据为该年份猪场第一代初始状态的数据，到年底母猪每头产2胎。运用Excel软件对采集到的数据进行统计分析，得出猪阶段饲料成本如下表：由表5固单变=元/千克,P=14元/千克，由于每头肉猪大概300kg/头，所以可再将重量换算为数量,由公式3变形得：()300CPCW-=固单变8代入数据，解得W=，即该年里养猪场出售4211头肉猪，该点为即为销售量的盈利平衡点，根据该年市场对猪肉的需求情况，小猪中有5/6的猪被阉割培育成肉猪
14、，母猪与公猪比为20:1，所以估算出该年一年小猪数量为5340头。由于母猪繁衍期163天，小猪发育成母猪需要55天，所以在母猪怀孕后202天时间段里新增母猪至少会怀上一胎小猪，并且母猪有新增的次数为3，考虑母猪年更新率V=1/3，Q1表示小猪初始状态数值，设每头母猪每年平均产仔量x，则：1115340120-3621xMfVQ=+?19解得x约为11头。即在不出售猪苗的情况下，且小猪全部转为种猪与肉猪，要到达或超过盈亏平衡点，每头母猪每年平均产仔量要到达11头。问题二的求解:本文把养猪场看成一个具有系统机制运行的畜群，为了讨论当该养殖场养殖规模到达饱和时即猪总数达10000头时，小猪选为种猪的
15、比例和母猪的存栏数，以本文咨询的养猪场为例，由于任何系统最本质的特征都能够抽象为一定的模型。利用模型在计算机上进行模拟实验，揭示系统运行的机制，预示系统发展的态势，即是通常所讲的仿真。系统动态仿真则是在确定的系统边界内，借助离散系统状态转移的差分方程而进行的一种动态发展经过的实验；这种仿真方法对养猪场的生殖研究有着很好的指导作用，因而能够引入系统动态仿真建模的基本方法，通过MATLAB计算仿真结果。建立基于系统动态仿真法的模型无论按年龄或生产阶段划分，畜群构造一般可描绘为不同的状态变量(1,2,.n)iXi=,该状态变量为猪的数量变化值。该畜群总状态是以肉猪出栏系数P而发生状态经过的转移。该畜
16、群状态构造图2-1所示：图3：养猪场状态构造图S：死亡率3A：存栏率1A：猪苗占小猪比例2A：肉猪占小猪比例由于生育期母猪每头年产2胎左右，每胎成活9头左右，根据图3所示的状态构造，设(1,2,.6)iYi=为各一代母猪生产后存栏数量，建立养猪场的猪状态方程如下： ()()()1232112223322134222452235556223611166()()S(1)()()S()(1)()0()S(1)()0()S(1)(1/21)(1)()()()(1)A(20/21)(1)1(9)SSAXTYTYTXTAXTSYTAYTXTYTAYTXTYTAYTYTXTXTSXTYTYTYTYTTXTY
17、?=?-=?=?=?-?=?-?=?-?+-=?-?+-=一621256()()()()()()XTYCLTYTYTYTYT+=+CL:每一代后的总存栏数由于本文中假设养猪场刚开场有母猪485头，公猪24头，肉猪2561头，小猪980头，乳猪1031头，母猪485头，猪苗100头。于是能够根据下面的几个步骤来求解。步骤1：利用MATLAB软件具体代码见附录能够得出每T代的存栏数CLT，当CLT值到达10000时即养猪场到达饱和状态时停止执行，得出14T=，此时的CLT为11340,超出了10000，因而把它舍弃。因而T的值为13，CLT的值为9677，绘出下列存栏量的增长趋势图：图4：存栏量的
18、增长趋势通过该图可看出，该养猪场的存栏量的增长是呈直线上升的，要想让后面的存栏量保持在10000，必须将比例A3减小，才能让存栏量得到相应的控制。步骤2：由于要让养猪场到达饱和状态，即养猪场的存栏量到达10000,前面公式所用的A3将要做出一定的调整，设A3为变量，T为到达恰好到达10000的一代，解下列方程()()()()()125610000CLTYTYTYTYT=+=(6)将6式进行化简，得出下列式子： ()()()()()()()()612311232235223691111/21112020000/211YTSSASYTSASYTAYTSYTAYT?-?+?-?+?-?+-+-=?-
19、?+(7)解得A3=,将A3代入(7)式，得出CLT的值为10000，恰好到达饱和状态。步骤3：要想保持饱和状态，即保持养猪场的存栏量一直保持到10000左右，运用7式，可算出其后A3的值为，因而，当到达饱和状态时，要保持让养猪场保持饱和状态，只要让A3即种猪的比例保持在10%,再把10%的比例运用到下一代，发现此时的存栏量为10775，已经超过了10000头，所以10%不太稳定。因而本文将A3分别为、.代入(7)，算出之后的10代的存栏量,得出5%时最稳定，图如下：图5：存栏量生长趋势当A3=施，存栏量长期处于8000到10000之间，较为稳定，因而种猪比例为5%适宜，新增母猪存栏量Y6(2
20、5)-Y6(24)=，即头，即117头.问题三的求解:养猪场的经营策略:面对目前多灾多难的养猪行业，对于养猪场的管理者来讲需要认真考虑的问题还有很多很多，其中包括管理风险、烈性传染病风险、防疫风险、疾病风险和市场风险，若总体划分可分为两大类：即市场风险和人为风险。市场风险不是人力能够改变的，其中包括供需矛盾引起的风险和市场的宏观调控引起的风险。直接影响价格涨跌的原因很多，但总的来讲主要还是供需矛盾引起的。对于此风险虽讲非人力能够改变，但能够通过对市场价格历史的涨跌规律进行将来价格的预测，来有效地降低价格风险对经营经过的影响。在分析和预测养猪市场风险的经过中，要尽可能地把与养猪业相关的事件都考虑
21、上，在生猪价格预测上需要考虑的因素主要有宏观因素与微观因素。宏观因素在宏观意识上，间接影响养猪市场价格的包括国家政策，国民经济发展情况，全国及地方区域民众的生活水平，其他养殖行业出现的疫病及价格波动，全民及地方人群的消费动向等。怎样预测市场风险是合理调整生产规模、降低价格风险的关键所在。尽可能准确的预测，需要理性地去对待，需要对养殖行业的波动历史有具体的考察，需要了解不同时期价格产生大幅度波动时的生猪产品供需情况和国民经济发展情况，以及了解全国城乡整体生活水平的变化情况，日常生活消费中生猪产品所占有的基本比例，然后才能更准确地对将来市场做出合理的预测。在对价格进行预测时，不能忽略国民经济和供需
22、与价格变动时存在的时间差，这个时间相当重要，这个时间差一般在5个月以上。假如忽略了时间差，所做的生产规模调整就会出现误差，同样还会造成损失。对于市场价格的预测不是讲简单的就能够判定准确的，预测只是一个参考，通过预测能够在价格转换之前进行生产量的适当调整：一方面减少育肥猪的出栏量，降低超低价位时造成的损失；另一方面，着重进行后备母猪的培养，把育肥猪的出栏时间尽量设置到盈亏点以上。这样即便不能在低价时期有利可图，但至少能够保本，不致于伤了元气。微观因素在微观方面，也就是能在短期内直接影响到养猪利润的事或物，其中包括:饲料原料的价格波动，种猪场出售种猪的数量及价格的波动，户饲养母猪数量的增减，市场淘汰母猪的数量增减，小猪的销售数量的增减及价格的波动。饲料原料对养猪业的影响饲料是直接影响养猪利润的基础，饲料中占比例最大的是玉米，其次是米糠、小麦麸皮、饼粕类，微量元素仅占饲料很少的一部分。图2为题目假设该养猪场估计9个月后三年内生猪价格变化的预测曲线，纵观三年生猪价格预测曲线，不难发现曲线具有一定的周期性。