dynamic programming
در نشریات گروه کشاورزی-
زمینه مطالعاتی
هدف اصلی یک مزرعه شیری حداکثر سازی سود کل گله است، یکی از مهم ترین مسایلی که روی این سود تاثیر دارد معیارها و میزان حذف است. گاوها به دلایل مختلف حذف می شوند که شایع ترین آنها تولیدمثل ، سلامت وتولید پایین است.
هدفاین تحقیق در راستای حداکثرسازی سود سالیانه گله در راستای بهینه سازی و تصمیم گیری در جهت حذف یا نگهداری گاوهای شیری در گله می باشد.
روش کاربدین منظور از داده های خام جمع آوری شده از گاوداری های صنعتی اردبیل بین سال های 1394 تا 1397 استفاده گردید. سپس با استفاده از یک مدل زیست اقتصادی توسعه یافته در نرم افزار Dairy vip، وضعیت گله در شرایط مختلف برای اجرای سیاست های بهینه شبیه سازی شد. همچنین تصمیمات بهینه با استفاده از جعبه ابزار Compecon در نرم افزار MATLAB اتخاذ گردید.
نتایجبا اجرای سیاست های بهینه، نرخ حذف سالیانه از11/30 به 8/43 درصد افزایش یافت. با این حال نرخ حذف اجباری به میزان ناچیزی (3/2 درصد)کمتر شد. نرخ آبستنی با اجرای سیاست ها و تصمیمات بهینه از 31/15 به 2/18 درصد رسید و با افزایش 89/2 درصدی مواجه گردید. لذا می توان استنباط کرد که اهمیت اقتصادی افزایش نرخ آبستنی در گله هایی که عملکرد تولیدمثلی ضعیف تری دارند، ضروری تر است. کاهش میانگین روزهای شیردهی گله سبب افزایش تولید روزانه و سالیانه گاوهای مولد به ترتیب به میزان 3 و 935 کیلوگرم شد. برای مقایسه مقدار کارایی اجرای سیاست های حذف بهینه، نرخ سود هر سناریو بر هزینه های اجرایی آن تقسیم شد. عدد حاصل برابر با نرخ بازگشت سرمایه بود که از 7/18به 1/20 درصد بهبود یافت. همچنین براساس نتایج مدل مورد بررسی با افزایش فاصله زایش ارزش حال کاهش یافت ولی تصمیم بهینه در هر سطح تولیدی برای فاصله های مختلف زایش یکسان بود. متوسط عمر بهینه گله(فاصله زمانی بین اولین زایش تا حذف) برای هزینه های تشریح شده در سناریوی پایه 83/4 سال حاصل شد.
کلید واژگان: برنامه ریزی پویا، گاو شیری، سود سالیانه، مدل زیست اقتصادیIntroductionIn the livestock industry around the world, most decisions are about increasing profitability per head, which is not an independent process and is affected by the interactions of biological functions such as (production, reproduction and health) and prices that are changed by policy. Replacement and breeding affect profitability (Nasre Esfahani, 2018). Issues such as feed price fluctuations and the lack of coherent policies to support the dairy industry in the country have made the profession one of the most risky jobs in the economy. When a producer wants to make the decision to remove or replace a cow, it is best to compare the future benefits and expected benefits of keeping a cow or replacing an animal with another. The most important objective of a livestock unit is to maximize the profit of the herd, one of the issues affecting this profit is the criteria and rate of elimination (Rogers et al,1988). If culling and replacement are not optimal, the cows are removed sooner or later than the optimal deadline, the profitability of the herd decreases. The need to determine the optimal time to remove cows requires simultaneous consideration of several biological and economic variables (De Vries,2006). The removal decision must be based on the anticipated future earnings of the cow. The longer the livestock has a livelihood in the herd, the more profit the livestock earns. The decision to properly, optimally and reasonably eliminate livestock is made by comparing the present value of the future cash flow of the cow present in the herd to the present value of the future cash flow of its replacement heifers, ultimately occupying the most valuable animal in the present (Groenendall et al,2005). The application of dynamic programming in the animal sciences is more on animal substitution issues. The optimal policy at each stage represents the best decision from that stage to the final stage. This method calculates an expected value for each of the situations that can be faced and the decision maker selects the best decision based on the expected value based on the situations ahead. Several dynamic programming models for optimal replacement decision making in dairy herds have been proposed by (De Vries,2004) and (Van Arendonk,1985). (Cardoso et al,1999) reported optimizing replacement and inoculation policies in dairy cows by calculating monthly income, costs and probability of elimination.
Material and methodsIn this study, using raw data collected from industrial dairy farms of Ardabil between 2015 and 2018, the biological parameters of the herd, such as the shape of the lactation curve, the risk of forced removal and the possibility of pregnancy in different lactation periods and Different months after calving were estimated. The financial information of the herd was also obtained in the form of an economic questionnaire from the studied units. It was further developed by incorporating biological parameters and financial information into a bio economic model in Dairy Vip software. The feature of this software is that it simulates the livestock over time and also calculates the performance of the herd based on breeding and replacement decisions with the goal of maximizing profitability. Milk production was evaluated using daily milk production records and fitting the incomplete gamma curve (Wood). Dairy Vip software defined average daily milk production levels in the herd by entering lactation data (raw milk quantity, incremental milk slope to peak production and milk slope decrease until peak production). Mean milk yield of 305 days at first to third lactation and peak lactation was reported in Table 1.The mean 21-day inoculation rate and cattle breeding rate were 49.3% and 37%, respectively. By default Dairy Vip software, a maximum livestock can be in the herd 24 months after calving. The risk of fetal loss from the second to the eighth month was 6.24, 4.16, 2.08, 1.11, 0.45, 0.19, and 0.19 percent, respectively. A Dynamic programming model was developed to determine the optimal replacement policy for cows in dairy farms and in economic conditions in Ardabil province. The objective function investigated in this study was to maximize the present value of net income from current cows and alternative heifers. Markov chain simulation was used to estimate the expected statistics under optimal policy.
Results and discussionThe implications of the decision policies for optimum and non-optimum removal using Dairy Vip software are presented in Table 3. With the implementation of optimal policies, the overall annual removal rate increased from 30.11% to 43.8%. However, the forced removal rate fell by 2.3%. Pregnancy rate increased from 18/15 to 18.2% and increased by 2.89%. Based on the above results, it can be inferred that the economic importance of increasing the pregnancy rate is more urgent in herds with poorer reproductive performance. Also, the non-optimal catch rate dropped from 33.9% to 37%, indicating an increased likelihood of livestock being pregnant in different months. The 21-day inoculation rate ranged from 47.6 to 49.3%, indicating appropriate cow inoculation. By reducing the days of gestation in dairy cows can increase milk production, which in this study reduced the optimal days of gestation from 139 days to 132 days, which resulted in a significant 7-day decrease in milk production and finally annual. Open days are the interval from birth to the next gestation period, from 167 days to 161 days. With the decline in pregnancy, the rate of pregnancy increased. Calving distance also decreased from 13.6 to 13.3, which was reduced to 0.3 per month, which in turn increased annual milk production. As shown in Table 3, the optimal daily milk yields were increased from 41.4 to 44.2 by the optimal policies, which increased the daily milk yield by 3 kg per cow. And the annual yield of milk increased from 12548 to 13483 kg per cow. Reducing the average days of lactation increased the daily and annual production of productive cows by 3 and 935 kg, respectively.
ConclusionDecisions to optimize voluntary removal and estimation of livestock value by computer simulation in Dairy VIP software enable improved economic returns. This improvement is due to the decrease in average lactation days in the herd resulting in increased milk production, cattle sales and calf production. Although the implementation of optimal policies is associated with increased livestock removal and replacement costs and increased feed costs, however, the increased revenue from implementing these policies could well offset the increased costs. In general, it can be concluded that increasing milk production in medium-sized cows is the most important factor in increasing economic profit. The results of this study showed that low-yielding animals showed their least future benefit in early lactation, indicating that they should be eliminated sooner.
Keywords: Annual Profit, dairy cow, Dynamic Programming, Bio economic Model -
به منظور مصرف بهینه نهاده ها، کارآمد سازی واحدهای اقتصادی از اهمیت فراوانی برخوردار است. هدف پژوهش حاضر، بررسی کارایی فنی و ارزش اقتصادی برخی از صفات تولیدی، تولید مثلی، ماندگاری و رشدی گاوهای هلشتاین کشت و صنعت پارس می باشد. بدین منظور، اطلاعات مورد نیاز شامل: نیروی انسانی، اندازه جمعیت گاو مورد نگهداری، مصرف خوراک و مقادیر تولید شیر با روش مطالعه اسنادی، مشاهده و مصاحبه حضوری از واحد گاوداری پارس جمع آوری و میزان کارآیی آنها بر اساس عملکرد تولیدی و اقتصادی محاسبه شد. متغیر های مورد استفاده در تحقیق شامل، اندازه گله بر حسب راس، خوراک و کنسانتره بر حسب کیلو گرم، نیروی انسانی بر حسب نفر مرد روز، بهداشت بر حسب دفعات در روز، تولید شیر و تولید کود دامی بر حسب کیلوگرم و درآمدها برحسب ریال که شامل درآمد حاصل از فروش شیر، ارزش ریالی کود دامی تولید شده، درآمد حاصل از فروش حذف اختیاری و اجباری دام ها، درآمد حاصل از فروش گاو های نر و تلیسه در دام های شیری بود، مورد بررسی قرار گرفت. برای تجزیه و تحلیل های مربوط به محاسبات کارایی از نرم افزار Deap 2.1 استفاده شد. تصمیم بهینه بصورت عددی با یک روش تکرار پشت سرهم با استفاده از جعبه ابزار compecon در برنامه MATLAB محاسبه شد احتمال آبستنی در اولین، دومین، سومین و دوره های شیردهی بالاتر بر اساس تحلیل داده ها و با استفاده از رگرسیون لوجستیک و رویه GenMod نرم افزار SAS به دست آمد. نتایج نشان داد که میانگین کارایی فنی با بازده ثابت نسبت به مقیاس 0/83، میانگین کارایی با بازده متغیر نسبت به مقیاس 0/86 و کارایی مقیاس این شرکت 0/96 برآورد شد. مقدار کارایی فنی در حالت کلی 0/83، کارایی تخصیصی 0/87 و کارایی اقتصادی 0/72 محاسبه شد. این واحد در اسفند ماه از لحاظ انواع کارایی در بازه کارا بود بدین معنی که در طی این ماه علاوه بر اینکه با مصرف حداقل نهاده ها مقدار مشخصی محصول تولید شده حداقل هزینه ها نیز در ترکیب نهاده ها در نظر گرفته شده است، لذا واحد در این ماه از لحاظ فنی، تخصیصی، اقتصادی و مقیاس کارا بوده و از بازدهی ثابت نسبت به مقیاس برخوردار بوده است. همچنین بیشترین ارزش اقتصادی در شرایط نا بهینه در صفات ماندگاری، تولید مثلی، تولیدی و رشد به ترتیب برای صفات نرخ بقاء بعد از شیرگیری، سن نخستین زایش، چربی شیر و وزن بدن دام بالغ برابر 234297/30، 41835/16-، 12/128664 و 45427/93 ریال برآورد شد و در شرایط بهینه بیشترین ارزش اقتصادی صفات ماندگاری، تولید مثلی، تولیدی و رشد مربوط به مجموعه صفات طول عمر تولیدی، فاصله زایش، تولید چربی شیر و صفت افزایش وزن روزانه قبل از شیرگیری به ترتیب برابر 4594/88، 9084/67، 1582264/09 و 1464/87- ریال برآورد شد. دلیل تفاوت ارزش های اقتصادی صفات در شرایط بهینه در مقایسه با شرایط نابهینه بدلیل اعمال استراتژی جایگزینی بهینه دام است به طوری که سیاست دامدار در حذف و جایگزینی، سود گله را تحت تاثیر قرار می دهد.
کلید واژگان: ارزش اقتصادی، برنامه ریزی پویا، تحلیل پوششی داده ها، کارایی، گاوشیریIn order to optimally use the inputs, the efficiency of economic units is of great importance. The purpose of this study is to investigate the technical efficiency and economic value of some traits of production, reproduction, survival and growth of Holstein cows in Pars agro-industry. For this purpose, required information including: manpower, cattle population, feed consumption and milk production quantities were collected from Pars Livestock Unit by documentary study, observation and face-to-face interview and their efficiency was calculated based on production and economic performance. The variables used in the research include herd size in terms of head, feed and concentrate in terms of weight, manpower in terms of men per day, health in terms of number of days per day, milk production and production of manure in terms of kilograms and incomes in Rials, which include Income from milk sales, Rial value of livestock manure produced, income from sales of voluntary and forced elimination of livestock, income from sales of bulls and heifers in dairy farms were examined. Deap 2.1 software was used for performance calculations. Optimal decision was calculated numerically by a iterative method using compecon toolbox in MATLAB program. Probability of pregnancy in the first, second, third and higher lactation periods based on data analysis and using logistic regression and GenMod procedure of SAS software Obtained, the results showed that the average of technical efficiency with constant efficiency compared to the scale was 0.83; the average efficiency with variable efficiency compared to the scale was 0.86 The scale efficiency of this company was estimated to be 0.96. The amount of technical efficiency in general was 0.83, allocation efficiency was 0.87 and economic efficiency was 0.72. This unit was efficient in March in terms of types of efficiency, which means that during this month, in addition to consuming a certain amount of product produced with a minimum of inputs, the minimum costs are also considered in the composition of inputs, so the unit in this month was technically, allocative, economically and economically efficient and has a constant return on scale. Also, the highest economic value in non-optimal conditions in survival, reproductive, productive and growth traits, and also for survival rate after weaning, first calving age, milk fat and body weight of adult animals was equal to 234297.30, -41835.16, 128664.12 and 454227.93 Rials, respectively. In optimal conditions, the highest economic value for survival, reproduction, production and growth traits was related to the set of traits of production lifespan, and the calving interval, milk fatproduction and daily weight gain before weaning were estimated at 4594.88,9084.67, 1582264.09 and -1464.87 Rials, respectively. The reason for the difference in economic values of traits in optimal conditions compared to non-optimal conditions is due to the application of optimal livestock replacement strategy, so that the farmer's policy in eliminating and replacing, affect herd profit.
Keywords: Dairy cattle, Data envelopment analysis, Dynamic programming, Economic value, Efficiency -
سابقه و هدف
یکی از راه های مطمین افزایش درآمد و سود، توجه به ماندگاری گاو شیری و افزایش کارایی هر واحد دامپروری است. هدف از انجام این مطالعه تعیین کارایی وعوامل موثر بر عمر بهینه گله در گاوهای شیری با مدل تحلیل پوششی داده ها و برنامه ریزی پویا در شهرستان اردبیل است.
مواد و روشداده های این تحقیق مربوط به سیکل زمانی 1397 از گاوداری های شهرستان اردبیل بود. که با استفاده از روش تحلیل سیستم، سامانه اقتصادی گله گاو شیری به مولفه های درآمدی و هزینه ای تجزیه شده و هر کدام از این مولفه ها نیز به زیر بخش های دیگری تقسیم شدند. سپس با بهره گیری از مدل های ریاضی نسبت به شبیه سازی یک مدل زیست اقتصادی اقدام شد و به کمک جعبه ابزار Compecon نرم افزار Matlab بهینه سازی انجام گرفت. دام شیری با متغیرهای حالت شامل دوره شیردهی، ظرفیت تولید شیر و حالات مختلف زمان آبستن شدن توصیف گردید. برای طراحی مدل تحلیل پوششی داده ها چندین نهاده و ستاده در فرایند تولید مورد بررسی قرار گرفت، متغیر های اصلی مورد استفاده در تحقیق شامل، اندازه گله بر حسب راس، خوراک و کنسانتره بر حسب کیلوگرم ، نیروی انسانی بر حسب نفر مرد روز ، بهداشت بر حسب دفعات در روز ، تولید شیر و تولید کود دامی برحسب کیلوگرم و مجموع درآمدهای مختلف تعیین گردید. و برای تجزیه و تحلیل های مربوط به محاسبات کارایی از نرم افزار Deap 2.1 که مبتنی بر حداقل سازی میزان نهاده به ازای هر واحد محصول است استفاده گردید.
یافته هاعمر بهینه گله (از زمان اولین زایش تا زمان حذف) تحت شرایط بهینه تعیین شده برابر 55/4 سال بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که کارایی فنی با بازده ثابت نسبت به مقیاس برابر 719/0 و با بازده متغیر نسبت به مقیاس برابر 899/0 می باشد و کارایی مقیاس برابر 788/0 محاسبه شد. مقدار کارایی فنی در حالت کلی 99/0، کارایی تخصیصی 583/0 و کارایی اقتصادی 579/0 محاسبه گردید.
نتایجاثر تغییرات قیمت تلیسه، شیر و نرخ تنزیل بر طول عمر بهینه نشان داد که با افزایش قیمت تلیسه، کاهش قیمت شیر و افزایش نرخ تنزیل درصد حذف کاهش و طول عمر بهینه افزایش می یابد. نتایج حاصل از تحلیل پوششی داده ها نشان داد که در شرایط متغیر بودن بازدهی نسبت به مقیاس، افزایش در اندازه گله و هزینه های بهداشتی و کاهش درمقدار علوفه، کنسانتره و هزینه ی نیروی کار، به ترتیب به میزان 18/14، 83/0، 8/2 و5 درصد، منجربه کارا شدن گله های ناکارا با حفظ سطح تولید می شود. لذا برای کارا شدن یک واحد ناکارا باید تغییراتی در نهاده ها و ستاده های آن واحد صورت گیرد با تعیین تفاوت های بین واحد کارا و ناکارا راهبردهای مناسبی برای حذف شکاف بین آنها طراحی می شود.
کلید واژگان: کارایی، برنامه ریزی پویا، گاو شیری، تحلیل پوششی داده هاBackground and objectivesOne surefire way to increase income and profit is to pay attention to the viability of the dairy cow and increase the efficiency of each livestock unit. The purpose of this study was to determine the efficiency and effective factors on optimal herd life in dairy cows with dynamic data envelopment analysis and planning model in Ardabil city.
Materials and methodsThe data of this study were related to 1397 time series of dairy farms in Ardebil city which were analyzed by system analysis method, economic system of dairy herd and income and cost components, and each of these components was subdivided into other sections. Then, using mathematical models, we simulated a bioeconomic model and optimized it with the help of the Matlab software Compecon toolkit. The dairy cattle were described with state variables including lactation period, milk production capacity and different gestation states. In order to design data envelopment analysis model, several inputs and outputs in the production process were studied. The main variables used in the study included, herd size by apex, feed and concentrate in kg, manpower by day, health by Frequency of milk, milk production and livestock manure production per kg and total income were determined. And Deap 2.1 software based on minimizing the amount of input per unit of product was used for performance calculations.
ResultsOptimal herd life (from first calving to elimination) was 4.55 years under optimum conditions. The results also showed that the technical efficiency with constant return to scale is 0.719 and with variable return to scale equal to 0.899 and scale efficiency was calculated to be 0.888. The overall technical efficiency value was 0.99, allocative efficiency 0.583 and economic efficiency 0.579.
ConclusionThe effect of heifer price, milk price and discount rate on optimum lifespan showed that with increasing heifer price, milk price decrease and discount rate increase elimination percentage decreased and optimum lifespan increased. The results of data envelopment analysis showed that in terms of variability of efficiency relative to scale, increase in herd size and health costs and decrease in forage, concentrate and labor costs, respectively, 14.18, 0.83 , 2.8% and 5% result in inefficient herds being maintained by maintaining levels. Therefore, in order to make an inefficient unit effective, changes must be made to the inputs and outputs of that unit. By specifying the differences between the inefficient and inefficient units, appropriate strategies are designed to eliminate the gap between them.
Keywords: Efficiency, Dairy cow, dynamic programming, Data Envelopment analysis -
منابع آب زیرزمینی در جهان تحت تاثیر تغییرات آب و هوایی قرار گرفته و در سال های اخیر با وقوع خشکسالی حجم آن کاهش یافته است. بنابراین، برای تصمیم گیری بهنگام مدیران و برنامه ریزان، پیش بینی و بررسی آثار اقتصادی خشکسالی امری ضروری به شمار می رود. از این رو، هدف این مطالعه بررسی آثار رفاهی خشکسالی روی بهره برداران آب زیرزمینی بود. با توجه به این رویکرد، مطالعه حاضر با رهیافت بازار آب زیرزمینی، آثار اقتصادی خشکسالی و تاثیر آن بر الگوی کشت دشت مهیار جنوبی و تغییرات رفاه اجتماعی را در سال زراعی 96- 1395 بررسی کرد. بدین منظور، برای مدلسازی از سه رهیافت تخمین رگرسیونی، برنامه ریزی ریاضی مثبت و برنامه ریزی پویا استفاده شد. نتایج نشان داد که در شرایط خشکسالی، سطح زیرکشت جو و گندم افزایش و سطح زیرکشت ذرت کاهش یافت. نتایج دیگر نشان داد که کاهش عرضه آب ناشی از خشکسالی موجب کاهش مازاد رفاه اجتماعی به مقدار 1020 میلیون ریال (به قیمت سال 1396) گردید و به ازای کاهش یک متر مکعب آب، رفاه به میزان 147 ریال کاهش یافت. از این رو پیشنهاد می شود که میزان رفاه از دست رفته کشاورزان ناشی از کاهش آب، معیاری برای تعیین میزان پرداخت های جبرانی شود.
کلید واژگان: عرضه آب، تقاضای آب، برنامه ریزی پویا، بازار آبGroundwater resources in the world are experiencing significant reductions due to climate change and drought. Therefore, in order to make appropriate decisions by managers and planners, forecasting and studying the economic effects of drought is essential. Thus, the purpose of this study was to investigate the welfare effects of drought on groundwater beneficiaries. Accordingly, the present study investigated the economic effects of drought and its impact on the cultivation pattern of the southern Mahyar Plain and changes in social welfare in the 2016-2017 crop years, using the groundwater market approach. For this purpose, three approaches of regression estimation, positive mathematical programming, and dynamic programming were used. The results showed that in drought conditions, the area under barley and wheat cultivation increased and the area under corn decreased. Other results showed that the reduction of water supply due to drought would reduce the social welfare by 1020 million Rials (based on 2016 prices). Therefore, it is suggested that the amount of welfare lost by farmers due to water shortages should be a criterion for determining the amount of compensatory payments.
Keywords: water supply, Water demand, Dynamic Programming, Groundwater market -
هدف از انجام این پژوهش تعیین نرخ حذف تحت استراتژی جایگزینی بهینه گاو شیری برای حالتهای مختلف تولیدی و سلامتی در گاوهای شیری استان اردبیل می باشد. گاو شیری با متغیر های حالت شامل دوره شیردهی، ظرفیت تولید شیر و حالات مختلف وقوع بیماری ورم پستان تعریف گردید. در هر مرحله گاو شیری به وسیله متغیرهای وضعیتی شامل توان تولیدی در 3 سطح (کم تولید ،متوسط و پر تولید) و وضعیت سلامتی در 3 سطح (عدم بیماری ، بیماری قابل درمان و بیماری که سبب حذف دام می شود) طبقه بندی شدند. نتایج بررسی مدل نشان داد که نگهداری گاوهای شیری پر تولید تا شکم هفتم و گاو های متوسط تولید تا شکم چهارم توجیه اقتصادی دارد و نگهداری گاو کم تولید توصیه نمی شود. برای استفاده از نتیجه برنامه ریزی پویا از مفهومی بنام ارزش آتی استفاده گردید بطوری که یک تولید کننده زمانی که می خواهد برای حذف یا جایگزینی یک گاو تصمیم گیری کند لازم است منافع و عایدات مورد انتظار در آینده برای نگهداری یا جایگزینی دام با یک دام دیگر را مورد مقایسه قرار دهد. نتایج نشان داد سودی که یک گاو احتمال دارد در آینده بوجود آورد در طی دوره های مختلف شیردهی متفاوت است. بطوری که ارزش آتی با تغییر سن، سطح تولید و مرحله شیردهی تغییر یافت. همچنین ملاحظه گردید که گاوهای با تولید بالاتر ارزش آتی بیش تری دارند و با مسن شدن گاو ارزش آتی کاهش می یابد.کلید واژگان: برنامه ریزی پویا، گاوشیری، نرخ حذف، ارزش آتیThe purpose of this study was to determine the removal rate under the optimal alternative milking strategy for different production and health conditions in dairy cattle of Ardabil province. One of the most important management decisions that affect livestock production is the timely replacement of dairy cattle with young heifers. Using the system analysis method, the economic system of the dairy cattle was split into income and cost components and each of these components was subdivided into other parts. Then, using the existing models and using the Compecon Combinator tool kit, Matlab programming language was used to simulate a bioeconomic model. The objective function was to maximize the net present value of the livestock in a planning horizon with 10 lactation periods. Dairy cattle were defined by state variables including lactation period, milk production capacity, and different mastopathic outbreaks..In each stage, dairy cattle were classified by state variables including production capacity in 3 levels (low production, moderate and high production), and health status in 3 levels (non-disease, treatable disease, and disease that eliminated livestock). he results of the model analysis showed that the maintenance of dairy cows up to the sixth stomach and the average cows production until the fourth stomach is economically justified and the maintenance of low production cows is not recommended.Keywords: Dynamic Programming, Dairy cattle, culling rate, future value
-
برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی در سال های اخیر موجب بدتر شدن وضعیت این منابع ارزشمند شده است. یکی از دشت های ممنوعه کشور که شاهد افت شدید سطح تراز آب زیرزمینی بوده است، دشت قزوین می باشد. امروزه سیاست های مختلفی به منظور حفاظت از منابع آب زیرزمینی در جهان رایج است. از جمله سیاست هایی که در کشور ما نیز برای صرفه جویی آب آبیاری و حفاظت منابع آب تاکید زیادی بر آن شده و در قانون برنامه پنجم توسعه نیز بدان اشاره شده است، اعطای کمک بلاعوض سامانه های آبیاری تحت فشار می باشد. در مطالعه حاضر تلاش شده است با تشکیل یک مدل ریاضی بهینه سازی پویا و معادله تعادل آب زیرزمینی در آن تاثیر اجرای این سیاست بر صرفه جویی آب توسط کشاورزان و حفاظت آب زیرزمینی در دشت قزوین ارزیابی گردد. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش سهم پرداخت کمک بلاعوض سامانه آبیاری و در نتیجه بهبود کارایی آبیاری، مصرف کل آب سطحی و زیرزمینی در کل منطقه کاهش یافته و موجب صرفه جویی آب می شود. این نتیجه گیری برای پمپاژ آب زیرزمینی نیز صادق بود. لذا، اجرای این سیاست برای کاهش پمپاژ آب اثربخش تشخیص داده شد. از سوی دیگر، به علت کاهش نفوذ آب به عمق با افزایش سهم پرداخت دولت، کسری ذخیره آبخوان کاهش می یابد. به عبارت دیگر، اجرای این سیاست منجر به حفاظت از منابع آب زیرزمینی نمی شود و بررسی معیار هزینه- اثربخشی نشان داد که این سیاست برای حفاظت آب زیرزمینی اثربخش نمی باشد.
کلید واژگان: سیاست کمک بلاعوض، سامانه آبیاری تحت فشار، هزینه- اثر بخشی، بهینه سازی پویا، دشت قزوینIntroductionToday, governments have to adopt different policies to offset water scarcity and balance groundwater resources. Among the policies that have been emphasized in this regard, are subsidies and incentive payments to use modern irrigation technology. In Iran, the policy of grants for under pressure irrigation systems is mentioned in the budget law of the country. It is generally believed that the implementation of this policy can save water and would lead to the conservation of groundwater resources. But, in practice this issue has not yet been proven. It is generally believed that the implementation of this policy can save water and lead to the conservation of groundwater resources. But, in practice this issue has not yet been proven. So, the Qazvin plain as one of the biggest and the depleting aquifers in Iran is selected as case study.
Materials and MethodsSince, the irrigation water is supplied through the canal in the modern irrigation network area and the agricultural wells in the traditional cultivations, the objective function of the dynamic programming model is considered to maximize the net present value of cultivating in the irrigation network area and the land of Qazvin plain area. The crop yield in the objective function of the model is the functional of the quantity of water available for plant, which is expressed in the quadratic form. The groundwater pumping costs were considered as a function of pump lift. By pumping groundwater, the saturated thickness would decrease in two area. Therefore, the equation of the groundwater balance was formed to allow changes in aquifer stock from one period to another. The components of this equation were considered as the difference in the inflow to the aquifer from the outflow of the aquifer. The maximum groundwater extraction in the model is limited to the natural capacity of pumping from wells and access to the canal water is confined by the long-term average canal water. It is named the first scenario. The upper limit of access to canal water that supplied from combined wells and artificial recharge was simulated according to rainfall variations and then its average long-term value was calculated. For this purpose, the probability of occurrence of dry, normal and wet years was calculated by the standard precipitation index (SPI) using monthly data of 60 years.
Results and DiscussionThis paper presents an analytic model of the effectiveness of groundwater conservation policies on irrigated agriculture in Qazvin plain such as grant for under pressure irrigation systems. The results indicated that by increase in the share of grant, the groundwater used per hectare in the modern irrigation system is lower than the flood irrigation system and gradually the modern system is chosen instead of the flood system. With increasing share of grant the yield and net profit will be increased for each crop until the yield reaches saturation. The results showed that in the whole area, by increasing the share of grant, total water consumption and total groundwater are decreasing and so water will be saved. On the other hand, by increasing the share of grant, the deep percolation into the depth decreases. Investigating the groundwater balance showed that in the normal conditions, the increase in the share of grant cause to increase aquifer stock deficit and reduce the groundwater head and saturated thickness. The empirical findings in Qazvin plain showed that the long term average of the aquifer's reservoir volume is decreasing with increasing the share of grants. In the final, the cost effectiveness analysis (CEA) was calculated for total saved water and the aquifer stock to the total amount of government payments.
ConclusionA review of the effect of grant policy for investing in the modern irrigation systems on the water use was considered efficient on saving water. It means that with increasing the share of grant the overall water saving in the area will increase. But, the implementation of this policy does not conserve groundwater resources. So, for each a million tomans payment, 665 and 598 cubic meters of water are saved, respectively. However, this policy is not effective for the conserve of groundwater resources because in the share of 100% for each a million tomans payment, the aquifer stock is reduced to 2912 cubic meters. As a final remark, it is suggested that grant policy be accompanied by a limitation on groundwater pumping and crop pattern.
Keywords: Cost-effectiveness, Dynamic programming, Grant policy, Qazvin plain, Under pressure irrigationsystems -
با توجه به وجود بحران منابع آبی در داخل کشور، اضافه برداشت از منابع آب زیرزمینی، وضعیت نامناسبی را برای اغلب دشت های کشور موجب شده است. از سویی لازم است برای پایداری این منابع همواره در استفاده از این منابع، نیاز نسل های آینده نیز مدنظر قرار گیرند. در این راستا در مطالعه حاضر تدوین یک الگوی کشت با هدف تامین پایداری منابع آب زیرزمینی در دشت باغ ملک مدنظر قرارگرفته است. در این مطالعه از تکنیک سری های زمانی برای پیش بینی مقادیر آتی متغیرها استفاده شده است. همچنین الگوی برنامه ریزی پویا، برای تعیین الگوی کشت شده است. اطلاعات مورد نیاز این تحقیق به دو صورت پرسش نامه ای و استفاده از منابع آماری سایت جهاد کشاورزی و سازمان آب و برق استان خوزستان در سال 1392 جمع آوری شد. نتایج نشان می دهد که نهاده آب، محدودکننده ترین عامل تولید در بخش کشاورزی منطقه محسوب می شود، همچنین استفاده از الگوی بالا تغییرات اساسی در الگوی کشت منطقه را موجب خواهد شد. بهره گیری از روش های آبیاری مدرن می تواند ظرفیت تولیدات زراعی منطقه را تا دو برابر افزایش دهد. پیشنهاد اصلی مطالعه حاضر بر انتخاب الگوهایی است که پایداری بین نسلی را در مورد نهاده های کمیابی مانند آب مدنظر قرار می دهند.کلید واژگان: پایداری بین نسلی، آب، برنامه ریزی پویا، باغ ملکWith regard to the crisis of water resources in the country, overdraft of groundwater resources has caused undesirable situation for most of the plains. On the one hand it is necessary for the stability of the resources are constantly using these resources, future generations need to be considered. In this regard, in this study make a cropping pattern with aims to develop a sustainable supply of groundwater resources in the Baghmalek plain has been considered. In this study, time series variables technique are used for predicting future values of variables. Also, the dynamic programming model, is used to determine the cultural pattern. Information needed for this research in two ways questionnaire and the use of statistics resource of agri-jahad and Khuzestan province`s water and power organization in 2013, has been collected. The results show that water input is considering as a limited production factor in the agricultural sector of the region. In addition, using of above pattern, will make fundamental changes in the region`s cropping pattern. The use of modern irrigation methods can increase the agricultural production capacity to double size. The main proposed of study is choosing the patterns that consider intergenerational sustainability about scares inputs such as water.Keywords: Groundwater Resources, Stability, Dynamic Programming, Baghmalek
-
برداشت های بی رویه از منابع آب زیرزمینی در دشت مهیار شمالی واقع در حوضه آبخیز زاینده رود، سطح آب در آبخوان این دشت را به شکل قابل توجهی کاهش داده و منابع آب زیرزمینی به عنوان مهمترین منبع تامین کننده آب مورد نیاز بخش کشاورزی این منطقه را با بیلان منفی مواجه کرده است. بر این مبنا، مدیریت آبخوان از منظر حفظ و پایداری منابع آبی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است، به ویژه برای این منطقه که اقتصاد آن مبتنی بر تولید محصولات کشاورزی باشد. هدف این مطالعه تحلیل و ارزیابی تاثیر سیاست قیمت گذاری آب به عنوان یکی از سیاست های مربوط به حفظ منابع آب زیرزمینی بر متغیرهای اقتصادی و هیدرولوژیکی آبخوان دشت مهیار شمالی می باشد. برای این منظور، یک مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت (PMP) به شکل پویا گسترش یافت اثرات مربوط به اعمال سناریوهای مختلف قیمتی بر پارامترهای مورد نظر در طول یک دوره 20 ساله توسط این مدل شبیه سازی شد. نتایج نشان داد در محدوده آبخوان مورد مطالعه و در مقایسه با شرایط فعلی حاکم در منطقه، لحاظ سیاست قیمت گذاری منابع آب زیرزمینی با تغییر الگوی کشت در جهت محدود تر شدن درصد کشت محصولات با آبیاری غرقابی و گسترده تر شدن درصد کشت محصولات با آبیاری تحت فشار و در نتیجه تعدیل روند بهره برداری بی رویه از منابع کمیاب آب، متغیرهای هیدرولوژیکی اعم از بیلان آب زیرزمینی، ضخامت لایه اشباع آبخوان و سطح ایستایی آبخوان می تواند در سطح قابل ملاحظه ای بهبود یابند. با این حال، به دلیل تاثیر منفی افزایش قیمت آب بر منافع اقتصادی در بخش کشاورزی منطقه، ضروری است سیاست قیمت گذاری آب به گونه ای اعمال گردد که علاوه بر بهبود پایداری کشاورزی و حفظ منابع حیاتی آب، منافع اقتصادی و اجتماعی بخش نیز دچار نوسان زیادی نگردد.کلید واژگان: برنامه ریزی پویا، برنامه ریزی ریاضی مثبت، شبیه سازی، آبهای زیرزمینی، قیمت گذاری آبIntroductionIrregular consumption of groundwater resources in the northern Mahyar plain that is located in Zayande Rood basin river has considerably decreased the waters level of aquifer of this plain and groundwater resources as important resources of water supply for agriculture of this region have been faced with a negative balance. On this basis, Aquifer management in terms of preserving and sustainability of water resources is very important. The regional economic dependence on irrigated agriculture and the decline of the Mahyar Aquifer due to agricultural pumping have been much of the basis for the relatively recent governmental interest in developing policy alternatives for conserving water in the aquifer. Especially, for the area's economy is based on agricultural production. Although governments supportive payments to agricultural activities are fulfilled for the purpose of increasing of social benefits, it will cause some economic and environmental externalities. The objectives of this study were to analyze and evaluate the outcomes of water price increment as specified water conservation policy alternatives on groundwater consumption and cropping patterns on the aquifer of northern Mahyar plain in Isfahan province, using non-linear optimization models.Materials And MethodsThe objective of this study is to analyze the effects of irrigation water pricing scenarios on groundwater balance and the modification in farmer's cropping patterns in the northern Mahyar plain. The objective function in this study is to maximize net present value to land, management, groundwater, and irrigation systems over a twenty years planning horizon. For these purposes, A Positive Mathematical Programming (PMP) model is considered in a dynamic framework and was calibrated to land use data for a base period of 2004-2005. The effects of the eight pricing scenarios of water in the range of zero to 1800 (IRR) on parameters over a period of twenty years were simulated by the model. PMP approach produces a constrained non-linear optimization model that mimics the land and water allocation decision facing producers each year The choice variables in the model are the acreages planted to each of the major crops and the water use by crop. This method is a useful approach in the determination of planning strategies and policies for groundwater systems. This method was intended to collect data and survey-based study of 250 questionnaires, documents, and use of views and experiences of experts.Results And DiscussionThe results derived from the model employed in this work showed that water pricing alone can potentially reduce considerably the consumption of aquifer groundwater, and adjust the trend of overexploitation of groundwater by irrigated agriculture. This effect is generated mainly as a result of water pricing providing incentives to the modification of farmer's cropping patterns through the substitution of crops with higher water requirements by others which use less water. Therefore, another modification in farmer's cropping patterns is substitution of crops with traditional irrigation by modern irrigation system. In fact, it has been analyzed that under certain structural and economic conditions, the effect of pricing policies can generate significant levels of water savings. The chief generalization is that the high water price scenarios significantly decreased the rate of decline in saturated thickness. Regardless of the price scheme, the saturated thickness will increase so long as the rate of recharge exceeds the irrigation rate. Therefore, it stands to reason that we should observe an increase in the saturated thickness than a base price scenario. A limitation of this proposed model regards the assumption of constant technology for both irrigation systems and pumping engines, which is significant in affecting the results.ConclusionsWater pricing policies can affect water saving, at least in some situations, depending on water tariff rates, external conditions, and type of consumer behavior. Given the initial volume of groundwater in the northern Mahyar plain, it is imaginable that critical conditions will be reached in the near future by continuing the base scenario. A non-linear dynamic programming model in the framework of PMP techniques has been built to analyze the effects of water pricing scenarios on groundwater conservation of northern Mahyar plain. The Positive Mathematical Programming (PMP) method proved to be very effective. As seen in the data section there was not a plethora of information (data) on this subject. Therefore, it was important that the method chosen for this study could use a minimal amount of data while still maintaining accuracy. The PMP method was able to take the minimal data, calibrate to it, and then effectively reproduce the observed results. Additionally, the production function was able to be incorporated into this process seamlessly while maintaining accuracy. The result shows that under the high price scenarios, water application per acre decreased significantly during the early years of the simulated period. This suggests that high water prices have a significant effect on the rate of increment of the northern Mahyar aquifer stability. This is one of the first times that the PMP method has been incorporated into an applied groundwater management problem such as this, while also incorporating hydrological and agronomic information over time.Keywords: Dynamic Programming, Groundwater, Positive Mathematical Programming, Simulation, Water Pricing
-
اگرچه پرداخت های حمایتی دولت در بخش کشاورزی در جهت افزایش رفاه جامعه صورت می گیرد، اما تبعاتی نظیر تاثیرگذاری بر محیط زیست و به ویژه منابع آب به همراه دارد. به گونه ای که امروزه توسعه فعالیت های کشاورزی منجر به افت سطح آب زیرزمینی در بیشتر این آبخوان ها شده است. این موضوع انگیزه بخش های دولتی مربوطه را در توسعه و به کارگیری گزینه های سیاستی برای حفظ منابع آب آبخوان و در نتیجه پایداری آن را بیش از پیش افزایش داده است. هدف این مطالعه تحلیل و شبیه سازی تاثیر سیاست کاهش یارانه انرژی و ارزیابی اثر آن روی بهره برداری منابع آب و الگوی کشت محصولات کشاورزی در آبخوان دشت مهیار شمالی واقع در استان اصفهان با استفاده از مدل بهینه یابی غیرخطی شبیه سازی شده می باشد. برای این منظور، ابتدا، یک مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت به شکل پویا گسترش یافت و نسبت به داده های مربوط به سطح کشت محصولات در سال پایه 84-1383 کالیبره شد. پس از کالیبره شدن، مدل اثرات مربوط به اعمال سناریوهای سیاستی کاهش یارانه انرژی را روی پارامترهای اقتصادی و هیدرولوژیکی منطقه در طول یک دوره 20 ساله شبیه سازی نمود. نتایج این مطالعه نشان داد، اعمال سیاست کاهش یارانه انرژی، علی رغم کاهش نسبی در منافع اقتصادی بخش کشاورزی منطقه باعث تعدیل روند بهره برداری بی رویه از منبع کمیاب آب و تغییر الگوی کشت و در نتیجه افزایش عمر آبخوان و هدایت بهره برداری آب بر اساس مفاهیم پایداری شده است. با این حال، ضروری است، سیاست قیمت گذاری انرژی به گونه ای اعمال شود که علاوه بر بهبود پایداری کشاورزی و حفظ منابع حیاتی آب، منافع اقتصادی و اجتماعی بخش نیز دچار نوسان زیادی نشود. بر این مبنا و با توجه به نتایج تحقیق، به نظر می رسد افزایش 10 درصدی در قیمت انرژی بتواند پایداری نسبی کشاورزی و منابع آب منطقه را فراهم نماید.کلید واژگان: آب های زیرزمینی، حفاظت منابع آب، شبیه سازی، قیمت گذاری، گزینه سیاستیAlthough governments supportive payments to agricultural activities is fulfilled for the purpose of increasing of social benefits, but it will cause some economic and environmental externalities. So that today the development of agricultural activities lead to decline in groundwater level in most of these aquifers. This topic has increased the interest of related governmental sectors in developing and application of water conserving policies in aquifers. The objective of this study was to analyze and evaluate the outcomes of energy subsidies decline as specified water conservation policy alternatives on groundwater consumption and cropping patterns on the aquifer of Mahyar plain in Isfahan province, using non-linear optimization model. A Positive Mathematical Programming (PMP) model was developed and calibrated to land and water usage data for a base period of 2004-2005. The PMP approach produces a constrained non-linear optimization model that mimics the land and water allocation decision facing producers each year. The choice variables in the model are the acreages planted to each of the major crops and the water use by crop. The result showed that water application per acre decreased significantly under the high price scenarios, during the early years of the simulated period. This suggests that high energy prices have a significant effect on the rate of increment of the Mahyar aquifer stability.Keywords: Aquifer, Dynamic Programming, Energy Subsidies, groundwater, Positive mathematical programming, Simulation
-
سابقه و هدفهدف از این مطالعه تعیین مناسب ترین زمان جایگزینی گاوهای شیری با استفاده از مدل برنامه ریزی پویا در شرایط عدم قطعیت وضعیت سامانه تولید می باشد.یکی از مهمترین تصمیم های مدیریتی موثر بر سود دامداری، جایگزینی به موقع گاوشیری با تلیسه جوان است. اساس تصمیم گیری برای جایگزین کردن یک گاو شیری که چندین دوره شیردهی در گله تولید می نماید با یک تلیسه که به تازگی اولین زایش خود را پشت سر گذاشته و شروع به شیردهی کرده مقایسه ارزش حال این دو گزینه است. بطوریکه اگر ارزش حال انتظاری گاو شیری موجود در گله از یک تلیسه کمتر شود تصمیم به جایگزینی گرفته می شود. در غیر اینصورت گاو شیری حداقل یک دوره دیگر در گله باقی خواهد ماند تا در ابتدای دوره بعد برای آن تصمیم گیری شود. در برنامه ریزی پویای احتمالی جهت گیری به سمتی است که در نهایت بتوان عدم قطعیت های موجود در تحلیل را به نحو موثرتری در فرایند تصمیم گیری دخالت داد.مواد و روش هابا استفاده از روش تحلیل سامانه، سامانه اقتصادی گله گاو شیری به مولفه های درآمدی و هزینه ای تجزیه شده و هر کدام از این مولفه ها نیز به زیر بخش های دیگری تقسیم شدند. سپس با بهره گیری از مدلهای ریاضی و به کمک زبان برنامه نویسی متلب نسبت به شبیه سازی یک مدل زیست اقتصادی اقدام شد. مولفه درآمد مشتمل بر درآمد های حاصل از فروش شیر، فروش تلیسه مازاد، گوساله نر، گاوهای حذفی و هزینه ها شامل تغذیه، مدیریت و هزینه ثابت بودند. هزینه های مدیریت نیز شامل هزینه بهداشت و درمان، نیروی انسانی و تولید مثل بودند که به عنوان پارامترهای ورودی مدل استفاده شدند. به منظور تصمیم گیری بهینه برای نگهداری یا جایگزینی گاوهای شیری از روش برنامه ریزی پویای احتمالی استفاده شد. تابع هدف حداکثر سازی ارزش حال خالص دام در یک افق برنامه ریزی با 10 دوره ی شیردهی بود. گاو شیری با متغیرهای حالت شامل دوره شیردهی، ظرفیت تولید شیر و حالات مختلف تاخیر در آبستن شدن تعریف گردید. در هر مرحله گاوهای شیری به وسیله متغیرهای وضیعتی شامل توان تولیدی در 3 سطح (کم تولید، متوسط و پر تولید) و عملکرد تولید مثلی در 4 سطح با فاصله زایش 410، 450، 490 و 530 روز طبقه بندی شدند.یافته هانتایج بررسی نشان داد که برای یک گاو شیرده به ازای تاخیر 40، 80 و 120 روز در آبستنی نسبت به وضعیت ایده آل 410 روز، به ترتیب 4/3549666، 8/6020255 و 3/10382976 ریال زیان اقتصادی حاصل شد. نتایج مدل در حالت عدم قطعیت سامانه تولید نشان داد که نگهداری گاوهای شیری پر تولید تا شکم هشتم توجیه اقتصادی داشته و نگهداری گاوهای کم تولید و متوسط تولید توصیه نمی شود. عمر بهینه تعیین شده توسط برنامه ریزی پویا با استفاده از شبیه سازی مارکف معادل 75/4 سال و نرخ جایگزینی برابر 21 درصد حاصل گردید.نتیجه گیریدر بسیاری از گاوداری ها نرخ جایگزینی سالیانه را محاسبه و درصد گاوهای حذف شده را مشخص می نمایند. در صورتیکه برای بهبود تصمیمات حذف یک مطالعه آینده نگر لازم است که بتواند موجب تصمیمات حذف متفاوت توسط تولید کنندگان شود. بطوری که لازمه تعیین زمان بهینه برای حذف گاوها محاسبه همزمان چندین متغیر بیولوژیکی و اقتصادی است. با بکارگیری استراتژی جایگزینی بهینه دام می توان ضمن دستیابی به سود بیشتر الگوهای مدیریتی مناسبتری را در اختیار مدیران واحد های دامی در جهت تصمیم گیری بهتر قرار داد تا منجر به افزایش بهره وری در واحدهای تولیدی گردد.کلید واژگان: گاو شیری، مدل زیست اقتصادی، نرخ جایگزینی، حذف، برنامه ریزی پویاBackground and goal: the objective of this study is to determine the most appropriate time to replacing dairy cows using dynamic programming model in the state of uncertainty of production system. One of the most important management decisions affecting the livestock profitability is timely replacement of dairy cow with young heifers. The base for deciding to replace a dairy cow, which produces several lactation in herd, with a heifer, which have recently passed its first calving and started lactation, is comparing the current value of these two choices. If the expected present value of dairy cow in cattle is less than a heifer we decide to replace. Otherwise, the dairy cow remains in the cattle at least another term to be decided at the beginning of the next period. In probabilistic dynamic programming the direction is in a side which could eventually involve the uncertainties of the analysis in the decision-making process effectively.Materials And Methodsusing system analysis method, the economic system of cow herd is decomposed to income and expenses components and each of these components were also divided into sub-sections. Then by using mathematical models and MATLAB programming language, the simulation of a bio-economic model was done. The income component including income from selling milk, selling surplus heifers, bull calves and costs including nutrition, management and fixed costs. Management costs also include health care, human resources and reproduction costs which used as input parameters. In order to optimal decision to maintenance or replacement of dairy cows, the probabilistic dynamic programming method was used. The objective function is to maximize net present value in a planning horizon of 10 lactation period. The dairy cow was defined through state variables including lactation period, milk production capacity and different kinds of delay in pregnancy. At each stage, the dairy cows were classified using condition variables including production power in three levels (low, medium and full production) and reproductive performance in 4 levels with a calving interval of 410, 450, 490 and 530 days.Resultsthe results showed that for a dairy cow for delays of 40, 80 and 120 days in pregnancy compared with ideal situation of 410 days, economic losses were 3549666.4, 6020255.8 and 10382976.3 Rials respectively. The model results in uncertainty state of production system showed that maintenance of high producing dairy cows until the eighth pregnancy is economic and maintenance of low and average producing dairy cows is not recommended. Optimal life determined by dynamic programming using Markov simulation was 4.75 years and replacement rate was 21%.Conclusionin many farms, the annual replacement rate is measured and the percentage of removed cows is determined. If a prospective study is needed to improve removing decisions which can lead to different remove decisions by manufacturers in which to determining optimal time of cow removal we should calculate multiple biological and economic variables at same time. By applying optimal replacement strategy of livestock in addition to achieving more profits we can offer more suitable management patterns to livestock unit managers in order to better deciding which lead to increase productivity in production units.Keywords: Dairy cow, Bio, economic model, ReplacementRate, Culling, Dynamic programming
-
هدف از این تحقیق برآورد ارزش اقتصادی برخی صفات تولیدی و تولید مثلی گله گاوهای شیری هلشتاین شمال غرب کشور بر مبنای داده های جمع آوری شده از 8 گله بزرگ از 3 استان (اردبیل، آذربایجان شرقی و آذربایجان غربی) تحت شرایط نا بهینه و بهینه سیستم تولید و بر مبنای شرایط بازار در سال 1391 بود. در این پژوهش با استفاده از یک مدل زیست اقتصادی قطعی و پارامترهای تولیدی و اقتصادی، ارزشهای اقتصادی برخی از صفات تولیدی و تولید مثلی شامل تولید شیر، چربی شیر، وزن تولد، وزن بدن بالغ، سن نخستین زایش و فاصله زایش براساس میانگین وزنی درآمدها و هزینه های حاصل از گروه های مختلف سنی بصورت میزان تغییر سود سیستم در اثر یک واحد افزایش در میانگین صفت مورد نظر، در حالیکه میانگین سایر صفات ثابت بمانند به ترتیب برابر 86/ 7297، 68/ 85301، 29/ 126286-، 38/ 11785-، 14/ 80752- و 81/ 197416- ریال بازای یک راس مولد برآورد شد. سپس با استفاده از مدل برنامه ریزی پویای احتمالی سیستم تولید برای سیاستهای جایگزینی و حذف در سطح گله بهینه گردید. در این حالت برای محاسبه ارزش اقتصادی یک صفت یک واحد به میانگین صفت مورد نظر اضافه شده و با توجه به این تغییر، سیستم تولید مجددا بهینه گردید. ارزش حال سیستم در شرایط بهینه قبل و بعد از ایجاد تغییر صفت محاسبه شد و از اختلاف آن ها ارزش اقتصادی صفات حاصل شد. که برای صفات تولید شیر، چربی شیر، وزن تولد، وزن بالغ، سن نخستین زایش، فاصله زایش به ترتیب برابر 51/ 20833، 78/ 147887، 09/ 53606-، 665/ 5002-، 73/ 34277- و 21/ 6450- ریال بازای یک راس مولد برآورد گردید. بهینه نبودن بودن سیستم تولید به برآورد اریب از ارزش های اقتصادی منجر می شود بنابراین بهتر است ارزش های اقتصادی را در سیستم های بهینه برآورد کرد.
کلید واژگان: ارزش اقتصادی، مدل زیست اقتصادی، برنامه ریزی پویا، گاو شیریThe objective of this study was to estimate the economic value of productive and reproductive traits in Holstein dairy cattle in the North West, based on data collected from eight large herds of three provinces (Ardabil, East Azerbaijan and West Azerbaijan) under sub-optimal and optimal manufacturing system based on market conditions in 2011, was based. In this study, economic values for some production and reproductive traits including milk, milk fat, birth weight, mature cow weight, age at first calving and calving interval, were calculated using a deterministic bio-economic model according and the weighted average revenues and costs of different age groups. Economic value of each trait was estimated as the amount of change in the annual profit of production system resulted by one unit increase in the mean of the trait while the means of other traits were hold constant. Economic values for these traits were 7297.86, 85301.68, -126286.29, -11785.38, -80752.14 and -197416.81 Rials, respectively. Production systems for the culling and replacement policies were assumed as optimal herd. Then calculation of the economic value of a trait by one unit increase of mean of the trait of the change of the system was re-optimized. System’s profit in optimal condition before and after the change was calculated from the difference between the obtained economic values. Economic values for some production and reproductive traits including milk, milk fat, birth weight, mature cow weight, age at first calving and calving interval, were 20833.51,147887.78,-53606.09,-5002.665,-34277.73,-6450.21 Rials, respectively. Sub-optimized production systems to estimate the economic value of the biased is therefore better estimate the economic values of the optimized systems.Keywords: Economic value, Bio, economic model, Dynamic programming, Dairy cow -
کارایی و عملکرد ماشین های کشاورزی، از جمله کمباین، میزان کمی و کیفی کاری است که در هر ساعت کار یا هر هکتار برداشت محصول انجام می دهند. با افزایش عمر کمباین بازده اقتصادی و عملکرد آن کاهش خواهد یافت، به طوری که استفاده از آن صرفه اقتصادی نداشته و بایستی با کمباین جدیدی جایگزین شود. تصمیم گیری برای جایگزینی یک ماشین کشاورزی می تواند به دلیل کمینه کردن هزینه، قابلیت اطمینان بیشتر، فناوری جدید، نیاز برای افزایش ظرفیت، از رده خارج شدن و خرابی آن باشد بنابراین موضوع جایگزینی به هنگام کمباین برای بالا بردن ضریب بهره وری استفاده از آن، یکی از هدف های مهم در مدیریت این ماشین کشاورزی است. بنابراین در این بررسی، سعی می شود بهترین زمان جایگزینی برای کمباین های برداشت در استان فارس تبیین و تعیین شود.برای تحقق این امر سعی شد تا عناصر تصادفی وارد تحلیل شده تا نشان دهد عدم حتمیت در مورد هزینه هایی که در آینده روی خواهد داد، بر تصمیم گیری در مورد جایگزینی اثر گذار است. بر این پایه، یک درختواره تصمیم برای هر سه سال از عمر کمباین ترسیم شد و در ادامه تجزیه و تحلیل هر درختواره با استفاده از برنامه ریزی پویای احتمالی انجام گرفت. با استفاده از روش نمونه گیری تصادفی طبقه بندی شده، 160 کمباین دار جاندیر 955 که کمباین غالب در استان فارس می باشد، برای مصاحبه به منظور گرد آوری داده های اقتصادی، فنی و دیگر اطلاعات مورد نیاز، گزینش شدند. بهترین زمان جایگزینی در شرایط عدم حتمیت در مورد هزینه های سال های آینده، سال هفدهم از عمر کمباین به دست آمد.
کلید واژگان: کمباین جاندیر 333، زمان جایگزینی، عدم حتمیت، برنامه ریزی پویاEfficiency and performance of agricultural machinery, including combine is quantity and quality of work per hour or per hectare of harvest. The combine grows older there is a tendency for economic efficiency and performance to decrease. So, there is no economical performance to use that anymore and it must be replaced with a new combine. The decision to replace an item of farm machinery can be made because of cost minimization, reliability, new technology, need for capacity, obsolescence, wear and tear. Therefore the optimal replacement time for combine in order to increase its performance is one of the most important objects of combine management. The decision to replace an item of farm machinery can be made because of cost minimization, reliability, new technology, need for capacity, obsolescence, wear and tear; and has a vital role in machinery management. In other words, most capital goods have an optimal lifespan and replacing machinery at a less or more than optimal age could significantly affect profitability. According to this study aims to investigate the optimal replacement time for combine harvester in Fars province. To this end, introduces stochastic elements into the models to show if uncertainty about future costs affects the replacement decision. Thus, a decision tree was drowning for each three year of life and it was then analyzed using stochastic dynamic programming. By a stratified random sampling method, 160 John Deere 955 combine which is dominant combine in Fars province were chosen for interview to collect the technical and economic data and other needed information. The results indicated that, the most appropriate time of replacement under uncertainty condition about future cost for the combine was 17th year of its life.Keywords: Combine John Deere 955, Replacement time, Uncertainty, Dynamic programming -
هدف از این تحقیق تعیین طول عمر بهینه گاوهای شیری هلشتاین شمال غرب کشور بر مبنای داده های جمع آوری شده از 9 گله بزرگ از 3 استان (اردبیل، آذربایجان شرقی و آذربایجان غربی) و ارزیابی برخی سازه های موثر بر آن با استفاده از برنامه ریزی پویای احتمالی و آمار هزینه ها و درآمدهای سال 1391 بود. متغیرهای مورد استفاده در برنامه ریزی پویا برای توصیف وضعیت گاوها شامل دوره شیردهی در 10 سطح، توان تولیدی در 3 سطح و عملکرد تولید مثلی در 4 سطح بود. برای دخالت احتمال وقوع هر یک از سطوح عوامل در تعیین وضعیت یک گاو از زنجیره مارکوف استفاده شد. تابع هدف عبارت بود از ارزش فعلی مورد انتظار یک راس گاو در یک افق 10 ساله و معیار بهینه سازی حداکثر شدن این تابع بود. با استفاده از برنامه ریزی پویا ترکیب بهینه متغیرهای حالت مشخص شد و بر اساس آن طول عمر بهینه گاوها برآورد شد که برابر 99/4 سال بود. بررسی تابع هدف بهینه در حالات مختلف نشان داد افزایش سطح تولید و کاهش فاصله بین دو زایش سبب افزایش ارزش خالص فعلی مورد انتظار گاوها می شود. اثر تغییرات قیمت تلیسه، شیر و نرخ تنزیل بر طول عمر بهینه مورد بررسی قرار گرفت و معلوم شد که با افزایش قیمت تلیسه، کاهش قیمت شیر و افزایش نرخ تنزیل درصد حذف کاهش و طول عمر بهینه افزایش می یابد.
The objective of this study was to determine the optimal herd life of dairy cows in North West of Iran based on data collected from nine large herds of three provinces (Ardabil, East Azerbaijan and West Azerbaijan) and to assess its affecting factors using data on costs and revenues in 2012 and by stochastic dynamic programming. Variables used to describe the state of cows included lactation number at 10 levels, production ability at 3 levels and reproductive performance at 4 levels. Markov chain was used to incorporate the probability for each level of factors in determining the status of a cow. The objective function was the expected net present value of a cow in a 10-years horizon and the optimization criterion was to maximize this function. Using dynamic programming the optimal combination of the state variables was realized and hence the optimum herd life of the cows was estimated to be 4.99 years. Examination of optimal objective function in different states revealed that increasing the production level and reducing the calving interval resulted in higher expected net present value of cows. The effect of changes in price of heifers, milk and discount rates on optimal herd life was examined and it was found that by increasing heifer price, lowering milk price and increasing the discount rate, the culling rate was decreased and optimal herd life was increased.Keywords: Dynamic programming, Expected present value, Optimal herd life, Dairy cow -
هدف از این تحقیق، تعیین مقدار برداشت بهینه راش با استفاده از برنامه ریزی پویا در جنگل شفارود در استان گیلان است. در این بررسی، ابتدا برای پیش بینی رویش راش از مدل ریاضی لجستیک استفاده شد. در مرحله بعد با استفاده از داده های سری های زمانی قیمت و هزینه، معادلات قیمت چوب و هزینه متغیر بهره برداری راش بر اساس مدل خودکاهشی برآورد شد. سپس با استفاده از معادلات رویش، قیمت، هزینه متغیر بهره برداری و نرخ سود بانکی مقدار برداشت بهینه از جنگل با استفاده از فن برنامه ریزی پویا، به طوری که حداکثر ارزش فعلی مورد انتظار نصیب واحد تولیدی شود، محاسبه شد. برای بهینه سازی مقدار برداشت از مدل برنامه ریزی پویا در نرم افزار LINGO استفاده شد. به منظور بهینه سازی مدل، متغیرهای حداقل موجودی سرپای ممکن، مدل رویش، قیمت چوب در کنار جاده، هزینه متغیر بهره برداری، افق برنامه ریزی، هزینه انتقال گروه های قطع و وسایل بهره برداری به داخل جنگل و نرخ سود بانکی کدنویسی شدند. با توجه به متوسط موجودی سرپای منطقه که 490 متر مکعب در هکتار و حداقل موجودی سرپای ممکن در این تحقیق که 100 متر مکعب در هکتار است، مقدار برداشت بهینه و حداکثر ارزش فعلی مورد انتظار در یک دوره 100 ساله به ترتیب 6 تا 12 متر مکعب در سال و 32326 هزار ریال در هکتار برآورد شد. آنالیز حساسیت پذیری نشان داد که ممکن است مقدار برداشت بهینه با توجه به موجودی فعلی جنگل و حداقل موجودی سرپای ممکن، در نوسان باشد و حتی در مواردی هیچ برداشتی هم از جنگل صورت نگیرد.
کلید واژگان: برداشت بهینه، مدل رویش، مدل قیمت، روش برنامه ریزی پویا، جنگل شفارودThe aim of this research is to determine the optimal harvesting using dynamic programming in Shafarod forests at Guilan province. First of all, a logistic growth function was used to predict the growth model. Then, wood price function and variable harvesting cost function were estimated based on an autoregressive model and time series data. Finally, the optimal cutting maximizing the expected present value was computed using growth, price and variable cost functions. LINGO software was used for cutting optimization. Minimum acceptable volume, growth model, wood price at forest road side, variable harvesting cost, planning horizon, interest rate, and moving of cutting groups and harvesting equipment werecoded in LINGO software. Results indicated that the optimal cutting varies between 6 to 12 m3 per hectare in various stocks during 100 years regarding to the volume average of the study area (490 m3/ha) and the minimum acceptable volume (100 m3/ha).The maximum expected present value was estimated 323326 thousands Rials during 100 years. Sensitivity analysis showed that the optimal harvest could fluctuate over the planning horizon based on the volume average of the study area and the minimum acceptable volume even which in some cases harvesting is not required.Keywords: Optimal harvesting, Growth model, Price model, Dynamic programming, Shafarod forest -
This study examined the influence of socioeconomic variables of farmers on their choice of cassava varieties in Kogi State of Nigeria. A total of 360 cassava farmers were selected through multi-stage random sampling procedure. Data collected through structured questionnaire were analyzed using descriptive statistics, customer-buying behavioral model and dynamic programming model. The results showed that TMS cassava variety (variety A) is more popular among the college-graduate farmers, farm experience of above 20years, farm size of 3–5hectares and farm income of N50,000-100,000. Similarly, the educational status of farmers, farm size, farming experience and farm income also influenced the choice NS variety (variety B) and local variety (variety C). The small scale farmers, illiterates and farmers with small farm income dominated the use of local variety. The study then recommends special credit scheme for small scale farmers and education of illiterate farmers on the advantages of using improved cassava variety. [S. J. Ibitoye. The Influence of Socio-Economic Variables of Farmers on their Choice of Cassava Varieties in Kogi State, Nigeria. International Journal of Agricultural Science, Research and Technology, 2011; 1(4):185-193].
Keywords: production, Cassava varieties, Cassava stands, Variables, Dynamic programming -
برخی از اقتصاددانان طرفدار سیاست آزاد سازی اقتصادی معتقدند که یکی از دلایل بهره وری اندک و استفاده بی رویه از نهاده های کشاورزی در اغلب کشورهای در حال توسعه پرداخت یارانه از سوی دولت ها و پایین بودن قیمت نهادهای کشاورزی است. هرچند که پرداخت یارانه برای نهاده های کشاورزی با هدف حمایت از تولید کنندگان در جهت گسترش تولید محصولات کشاورزی به عنوان نیازهای حیاتی مصرف کنندگان و افزایش رفاه جامعه صورت می پذیرد، اما تبعاتی نظیر تاثیر گذاری بر محیط زیست به ویژه منابع آب، افزایش بار مالی دولت و بهره وری اندک را نیز به همراه دارد. در این مطالعه سعی گردیده تا با استفاده از رهیافت برنامه ریزی پویا بر اساس روش شبیه سازی و بهینه سازی (O/S) اثرات اقتصادی ناشی از سیاست کاهش و تعدیل یارانه انرژی در بخش کشاورزی بر تعادل و بهره برداری از منابع آب زیر زمینی در دشت همدان- بهار مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد. نتایج حاصل از اجرای مدل برنامه ریزی دینامیک نشان داد که سیاست کاهش و تعدیل یارانه انرژی از طریق تاثیر بر الگوی کشت محصولات کشاورزی در جهت توسعه محصولات با نیاز آبی کمتر و تغییر رفتار بهره برداران، تاثیر مثبتی در حفظ منابع آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه و کاهش تخریب آن در بلندمدت به همراه دارد.
کلید واژگان: یارانه انرژی، آب زیر زمینی، بخش کشاورزی، برنامه ریزی پویاSome economists believe that low price of agricultural inputs and governments supportive payments to agriculture sector as important factors cause low efficiency of agricultural inputs in the most of developing countries. Although governments supportive payments to agricultural activities is fulfilled for the purpose of increasing of social benefits, but it will cause some economic and environmental externalities. The objective of the study is to analyse the impacts of energy subsidies adjustment as policy scenarios on aquifer conservation of Hamedan-Bahar plain in Hamedan province, by considering the dynamic relations between aquifer groundwater balance and the agriculture sector. For this purpose the combined use of simulation and optimization (S/O) techniques is considered in a dynamic framework. Analysing of the results indicate that adjustment and reduction of energy subsidies in agricultural sector of Hamedan-Bahar plain, will reduce total exploitation of aquifer groundwater and increase the economic life of Hamedan- Bahar plain aquifer.Keywords: Energy Subsidies, Groundwater, Agriculture Sector, Dynamic Programming
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.