Optimization of feed procurement technology to minimize the cost of milk for farms of different production capacities

Abstract

The object of research is the processes of harvesting, storage and feeding of stalk fodder in the feed supply system of Ukrainian dairy farms of various sizes and their impact on the economic indicators of milk production. The research solves the problem of choosing the optimal and economically feasible method of fodder procurement for certain production conditions. A nonlinear model has been developed for choosing the method of procurement for silage-hay feed rations of dairy farms of various production capacities (from 100 to 1200 heads) has been developed. The relevance of research is due to the need to create a scientifically based tool for optimizing the technology of fodder procurement, aimed at increasing the efficiency of fodder production, preserving the nutritional value of products and ensuring the competitiveness of dairy cattle breeding. A model has been developed for optimizing production based on nonlinear programming, which takes into account technological, biochemical and economic losses of nutrients. The optimization criterion was chosen as the cost of 1 kg of milk, provided that the physiological needs of animals in dry matter, protein, and metabolizable energy are met. The theoretical model was built on the basis of nutrient balance ratios, production function of productivity, cost function and optimization of the production structure taking into account resource, technological and market constraints. The implementation was carried out using iterative methods. The results indicate an economically feasible production volume within 944–1150 cows for the productivity level, where the minimum specific costs are achieved. It is proven that a reduction in dry matter losses by 5% provides a reduction in the cost of milk by 3–6% depending on the size of the farm. Three-dimensional response surfaces were constructed, which can serve as a tool for planning dairy farms. Об'єктом дослідження є процеси заготівлі, зберігання та годівлі стеблових кормів у системі кормозабезпечення молочних ферм України різного розміру та їх вплив на економічні показники виробництва молока. Дослідження вирішує проблему вибору оптимального та економічно доцільного методу заготівлі кормів для певних виробничих умов. Розроблено нелінійну модель для вибору методу заготівлі силосно-сінних кормових раціонів молочних ферм різної виробничої потужності (від 100 до 1200 голів). Актуальність дослідження зумовлена необхідністю створення науково обґрунтованого інструменту для оптимізації технології заготівлі кормів, спрямованого на підвищення ефективності кормовиробництва, збереження харчової цінності продукції та забезпечення конкурентоспроможності молочного скотарства. Розроблено модель оптимізації виробництва на основі нелінійного програмування, яка враховує технологічні, біохімічні та економічні втрати поживних речовин. Критерієм оптимізації було обрано собівартість 1 кг молока за умови задоволення фізіологічних потреб тварин у сухій речовині, білку та обмінній енергії. Теоретичну модель було побудовано на основі коефіцієнтів балансу поживних речовин, виробничої функції продуктивності, функції витрат та оптимізації структури виробництва з урахуванням ресурсних, технологічних та ринкових обмежень. Реалізація здійснювалася за допомогою ітераційних методів. Результати вказують на економічно доцільний обсяг виробництва в межах 944 – 1150 корів для рівня продуктивності, де досягаються мінімальні питомі витрати. Доведено, що зменшення втрат сухої речовини на 5% забезпечує зниження собівартості молока на 3 – 6% залежно від розміру ферми. Побудовано тривимірні поверхні відгуку, які можуть служити інструментом для планування молочних ферм.