中国饲料数据库
宋史范仲淹传翻译-形容老师的优美句子
2023年2月18日发(作者：调查项目)TECHNOLOGYWORLD
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奶牛饲料配方软件概述
刘军彪，刘光磊，董文超，杨光
（光明荷斯坦牧业有限公司，上海 200436）
中图分类号：S823.4文献标识码：A文章编号：1004-4264（2014）08-0054-04
摘要：本文从饲料配方软件的优化模型、营养需要模型、饲料原料数据库三方面入手介绍了配方软件的发
展、应用以及发展趋势，旨在让刚接触奶牛配方软件的新手对配方软件有个初步的了解。
关键词：奶牛；饲料配方软件；原料数据库；营养需要模型
计算机技术在饲料生产中最广泛的应用是在饲料
配方软件领域。奶牛配方软件是以现有原材料的价格
和营养成分指标为基础，利用优化模型计算出所需原
料的配比以及生成配方的产品价格。饲料数据库信息
与优化配方程序连接，用户可调用库中所需饲料信息
及相关信息，同时输入饲料原料的市场价格，然后进
行饲料配方的优化。配方软件的广泛应用推动了奶牛
饲养技术从粗糙模式向精细化的飞跃，一方面能够发
挥奶牛的最大生产力、提高饲料转化率，另一方面能
够整合饲料原料降低生产成本、增加饲料厂的经济效
益、增强饲料企业的市场竞争力。本文就奶牛饲料配
方软件发展作一简单阐述。
1国内外饲料配方软件的发展进程
1951年，Waugh首次将线性规划方法应用于动物营
养研究，1961年Charles等在线性规划基础上发展起来了
目标规划技术，1964年计算机饲料配方开始出现[1]。20
世纪80年代，用来计算日粮干物质、粗蛋白、总消化养
分、粗纤维以及成本的计算机程序被开发[1]。至20世纪
90年代，计算机饲料配方软件在欧美等发达国家已经得
到了广泛的应用。目前常用的国外著名软件有：brill软
件（美国）、CPM-dairy软件（美国）、PC-dairy软
件（美国）、format软件（英国）、feedsoft软件（美
国）、Mixit软件（美国）、gavish软件（以色列）、
NRC软件（美国）等。
我国饲料配方软件的开发起步较晚。1984年张子仪
等编制了“袖珍电脑最佳饲料配方Basic语言程序”，
1987年华南农大编制了微电脑饲料配方系统(FFS)。
1987年，熊易强等研制了“最大收益”配方优化软件，
为我国饲料配方软件的开发开辟了一条新途径[2]。20世
纪90年代随着计算机的普及，国内相继出现若干运行于
计算机上的通用饲料配方优化软件。21世纪初随着我国
饲料工业的迅猛发展，饲料配方软件也发展迅速并逐渐
成熟。目前常用的国内软件有：CMIX配方软件（中国
农科院畜牧所和浙江大学人工智能所联合研发）、三新
配方软件（中国农科院北京畜牧兽医研究所）、胜丰饲
料配方软件（前身为MAFIC饲料配方软件）、金牧饲料
配方软件等。
2奶牛饲料配方软件模型
奶牛饲料配方软件的开发主要基于饲料原料数据库、
营养标准数据库、优化配方模型的建立三个方面，直接影
响配方软件的实用性，同时也代表了软件设计者对饲料
配方设计的驾驭水平。
2.1 配方优化模型
数学优化模型是配方软件技术的基础部分，一个
完善的数学模型体系可以有效地满足配方需求。目前用
于饲料配方软件的数学方法主要有线性规划、目标规
划、模糊线性规划、随机规划等。
收稿日期：
2013-11-28
作者简介：
刘军彪（1985-），男，汉族，硕士，配方师，研究方向为
动物营养与饲料科学。
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2.1.1 线性规划
美国学者率先用线性规划法研发出饲料配方软
件，至今仍是国际上制订饲料配方的主要方法。目前，
国内外已经运用计算机编程来优化饲料配方，且主流模
式都是采用线性规划。线性规划是开发最早、发展最完
善并且使用较多的一种设计方法，该方法能在设定的条
件下设计出价格最低的饲料配方。但是线性规划目标单
一，难以妥善处理多个目标问题，同时缺乏灵活性。虽
然应用中可以通过灵敏度分析和影子价格进行调整，但
并没有考虑饲料原料、价格波动以及营养成分可调性这
三个方面，因此得出的配方不一定是最低成本。
2.1.2 目标规划
自Charles和Cooper提出目标规划模型后，孙振奎
最先采用目标规划方法研究出“配方多目标优化与原料
选择决策软件包”。克服了线性规划的不足，且其优化
系统的灵活性更适合畜禽配方。但目标规划采用软约
束，存在目标约束不严甚至失去约束的问题，有时目标
之间会存在互作和拮抗，造成配方不符合要求。
2.1.3 模糊规划
畜禽饲养存在许多不确定因素，实践证明许多营养
指标在一定范围内浮动对其生长影响不大，畜禽对营养
的需求具有一定的模糊性。1986年吕永成率先提出饲
料配方的模糊设计理论，并研制出饲料配方模糊优化软
件。模糊线性规划是在原线性规划基础上加入伸缩量构
成的新线性规划，能根据营养成分的影子价格自动按给
定的伸缩量调整配方，这是模糊线性规划优于其他方法
的主要特征。虽然模糊线性规划更贴近配方中限制条件
模糊性的考虑，但它只考虑了原料价格和营养需要的模
糊性，并未考虑原料营养成分的变异性，因此还需在今
后的研究中加以改进。
2.1.4 随机规划
随机规划是一类可以处理用户输入的具有随机特
征数据的非线性规划方法，可以根据不同的饲养标准达
成概率设计饲料配方，较好地解决了饲料原料变异的问
题。采用随机规划程序，除了能减少因饲料养分过剩而
造成的环境污染外，还可在不降低饲养标准的情况下节
约总成本。同时随机线性规划方法设计的配方优于线性
规划设计，特别是当粗蛋白、赖氨酸、蛋氨酸、钙和磷
等营养指标达成概率较高且相等时较优，但是由于其复
杂性并未普遍应用于饲料配方软件。
除此以外，还有多目标遗传算法等，虽然这些数学
模型在饲料配方中都有比较乐观的前景，并且也得到了
一些试验研究的验证，但是由于种种原因并没有得到广
泛应用。
2.2 饲料原料数据库
数据库是信息时代的重要基础性研究，是知识工程
的基础软件之一。饲料原料数据库的可参考性是反映配
方软件质量的重要依据。
我国原料数据库始于1959年由中国农科院畜牧研
究所主持的“第一次全国饲料营养价值评定大会”，
“六五”期间由中国农业科学院畜牧研究所与计算中心
设计完成了我国饲料数据库的部分管理系统，并将建国
以来积累的15 000种饲料营养价值评定资料筛选出的
数据输入FELIXC-512机，同时还设计了优化饲料配方
程序。“七五”期间，在引进国际饲料数据库情报网
中心(INFIC)经验基础上对饲料数据库的模式、结构进
行了全面改造，使之成为包含饲料营养价值评定、饲料
添加剂、饲料标准、饲料工业信息等子系统的饲料信息
管理系统[3]。1989年，我国的饲料数据库基本完成，并
由中国农业部批准在中国农科院建立了“中国饲料数据
库情报网中心”。截至2007年由中国饲料数据库情报
网中心开发的优化饲料配方软件，由早期的Zilog80、
PC1211、PC1500发展到APPLE2以及长城等系列，目
前已发展到了基于网络远程的第7代饲料配方系统。
众所周知，不同产地饲料原料营养成分差异很大，
即使相同产地不同时期的原料营养成分也会发生变化，
为此饲料厂需要编制自己的“饲料厂原料营养成分数据
库及查询管理系统”，并利用计算机技术来管理和分析
饲料原料数据。在奶牛生产中，制定营养平衡的日粮配
方，需要参考当地饲料资源的营养成分和饲用价值，以
正确指导奶牛生产。不同地区奶牛饲料原料成分及营养
价值数据库的建立，对优化当地饲料资源，促进奶牛养
殖集约化、科学化生产具有重要的指导作用，同时也对
健全我国畜禽饲料原料成分及营养价值数据库具有重要
的意义。
2.3 奶牛营养需要标准
奶牛营养需要模型是配方软件的核心部分，不同
的营养模型会影响到配方软件的性能和优化效果。目
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前的奶牛营养模型不仅仅是孤立、简单的几个模型，
而是相互关联但又独立运行的模型集，不仅影响到对
奶牛营养需要的动态预测，更进一步影响到奶牛生产
性能的发挥。
1864年Wolff提出了第一个以动物消化实验为基础、
以可消化粗略养分为指标的饲养标准。1890年 Atwater
提出了利用饲料燃烧能值计算可消化养分的饲养标准。
1907年凯尔纳创建了淀粉价体系。1978年NRC提出
奶牛营养需要量计算公式用粗蛋白和能量；同年法国
INRA也提出了小肠可消化蛋白体系。1986年，Mafisl
等采用PCNDNLLM软件包建立了反刍动物消化流量的
动态模型。1989年使用了蛋白质降解体系，将日粮蛋
白质分为瘤胃降解蛋白质和瘤胃非降解蛋白质，同时瘤
胃微生物蛋白产量可由净能摄入量（NE
L
）算得。20世
纪90年代，康奈尔大学提出了基于瘤胃降解特征的饲料
评价体系来预测瘤胃发酵动态模型的净碳化合物净蛋白
体系（CNCPS体系），能够对各种营养物质的发酵程
度、发酵产物、过瘤胃物质的组成与含量以及各种发酵
产物的平衡状况进行测定和评估。美国NRC《奶牛营养
需要》（2001），采用计算机模型对营养需要进行管
理，通过计算机模型来估测泌乳期、干奶期、生长期和
幼龄奶牛的营养需要，是目前最全面的确定奶牛营养物
质需要量的方法。
我国在上世纪80年代之前主要是借鉴前苏联等国家
的营养需要体系，其饲料能值的评定以总能、消化能、
淀粉价和总可消化养分为主，氮以粗蛋白为评定指标。
1985年冯仰廉等提出小肠可消化蛋白质体系，次年提
出了以产奶净能为基础的奶牛能量单位（NND）体系；
1989年出版了《奶牛饲养标准和典型日粮配方》；
1994~1998年反刍动物新蛋白（小肠蛋白质）体系取得
了重大进展，其中考虑了日粮蛋白质在瘤胃中的降解和
非降解部分；2004年我国发布的奶牛饲养标准中又做
了更实用的完善，将到达小肠中的可消化粗蛋白质分为
饲料非降解蛋白质和微生物蛋白质(MCP)两部分，并分
别用可发酵有机物（FOM）和瘤胃可降解氮（RDN）
评定微生物蛋白的合成效率，提出了瘤胃能氮平衡
（RENB）的概念和计算公式，为如何合理配制能量和
蛋白质组分平衡的日粮提供了评判的原则；2007年最新
的奶牛营养标准列出了我国实测的瘤胃降解蛋白质、瘤
胃可发酵有机物、瘤胃微生物蛋白产生量、瘤胃能氮给
量平衡、小肠可消化粗蛋白及赖氨酸和蛋氨酸含量等参
数。为了适应我国奶牛养殖的快速发展，目前又开展了
第三版奶牛营养标准的修订工作[4]。
3奶牛配方软件的使用
目前，国外有关奶牛营养需要标准、饲料营养数
据库有很多，包括美国、英国、法国、以色列等不同体
系，由于国内的营养体系还不完善，因此需借鉴国外先
进的营养体系标准。以色列奶牛的单产很高，但其奶牛
的数量远远低于美国，因此选择美国的营养体系作为参
照更具说服力，可以选择brill、CPM、PC软件，它们
综合了美国NRC与康奈尔大学净碳水化合物和蛋白系统
（CNCPS）的特点与标准体系。
制定饲料配方前，首先需要收集当前市场或库存的
原料营养成分及其价格信息，再针对某一类饲喂对象提
出所要求的营养指标和原料用料限量，配方软件将通过
一定的规划算法得出配方结果，包括各原料的用量、原
料的影子价格、配方所得产品的单位成本价等信息。配
方结果不仅可以指导产品的生产，还可以指导产品的定
价和采购方向。
其次，在利用饲料配方软件做最低成本配方时需注
意的是，原料的用量上需要设定限定范围，否则会造成
一些原料因为成本太高而被舍弃，同时尽量不要在开始
时设置最大最小值，待调整配方时再根据情况设置。
再次，一定要充分利用影子价格。影子价格包含两
个方面：一是配方营养约束条件的影子价格；二是原料
影子价格。一般的专用软件均可以在筛选出最低成本配
方的同时，在原料价格的灵敏度一栏中得到参选原料影
子价格的信息。对于配方中被选中的原料，其影子价格
即是其灵敏度的上限；对于未被选入配方的原料，其影
子价格即是其灵敏度的下限。值得指出的是，若某种养
分的影子价格等于零，则说明这个养分指标在给定条件
下适当改变不会影响配方成本[5]。
奶牛日粮以粗料为主、精料为辅，其能量的70%来
自瘤胃粗料发酵产生的挥发性脂肪酸，设计的配方主要
是精补料（即辅料）。因此，一定要结合牛场的实际情
况，比如TMR的制作以及羊草、苜蓿、青贮料的使用情
况等，才能做出最优配方。
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4未来奶牛配方软件发展趋势
4.1 物美价廉
国外的配方软件如brill、CPM-Dairy软件价格都在
几万美金左右，在小型饲料厂和中小养殖场并不普及。
但在我国的奶牛养殖业中，中小户养殖占有很大的比
重，且在相当长的时间内仍将维持小规模的家庭养殖、
中等规模专业户及现代化养殖并存的局面。因此为中小
户提供廉价并且简单易用的饲料配方软件将会成为一种
趋势。
4.2 专一型
目前大多数配方软件都是通用型的，但是单胃动物
跟反刍动物消化机理不同，这就需要各种专用软件来解
决配方问题。虽然国内出现了一些专门针对反刍动物的
配方软件，但都在测试阶段。随着我国奶牛养殖业的发
展和计算机技术的进步，有理由相信未来这类专用配方
软件将会发展并得到推广。
4.3 数据库的更新
预测畜禽营养需要，离不开预测模型，随着科学技
术的进步，新的营养指标及新的饲养标准将会出现，同
时饲料数据库也会由静态书本形式变为动态形式，因此
配方软件的数据库也将更加完善和精准。
4.4 智能多功能化
配方软件的发展不会只是优化配方那么简单，未来
将会通过配方软件中的影子价格以及最优化结果来指导
采购部门，配方软件既是资讯系统又会是决策系统，从
而降低生产成本提高生产效率，更能适应原料市场的多
变性。
4.5 全面性
目前通过软件做成的精料补充料，奶牛场在使用
时会做成全混日粮，这势必会造成营养上的偏差。未来
奶牛配方软件的发展不会仅仅停留在精补料上，而是会
指导奶牛场的日粮配合，在生成精补料配方的同时生成
TMR配料推荐表，从而使饲料的利用率达到最大化，提
高饲料报酬。
5总结
配方软件只是一个工具，利用好的软件并不一定能
做出好的配方，无论何种配方软件，其基本的配方制作
程序大致相同。配方软件的差异主要体现在为配方师提
供信息量多少。奶牛饲料配方是一个浩大的系统工程，
它首先要进行产品定位工作，即通过了解、摸清当地饲
料生产特征，竞争对手的产品优劣势情况，以确定所要
设计产品应达到的质量水平；它既要考虑配方中的营养
因素，又要考虑各种非营养方面因素（如适口性，制粒
品质，细度，颜色、防霉问题等等）；既要求配方质量
达到一定程度，又要求在特定条件下的配方成本尽可能
低，同时还要求该配方在生产上可行，具有最佳经济效
益，在当地市场具有竞争力并取得饲养实践的认可。因
此，想做出好的奶牛饲料配方除了有一个好的配方软件
外，还必须设立专业配方师岗位，并不断提高配方师的
专业素养、理论知识，增加其在奶牛场的实践经验。
参考文献
[1] 陈波. 模型化奶牛营养需要及全混日粮配方软件系统的开发
[D]. 北京:中国农业科学院, 2008.
[2] 林宏.饲料配方优化设计应用软件[J].饲料工业.1991, 12(3): 33-34.
[3] 张子仪,苗泽荣,林诚玉.中国饲料数据库管理系统的概念模式
及功能设计[J].中国畜牧杂志.1989,25(6):22-25.
[4] 李胜利, 等.中国60年奶牛营养与饲料研究进展及饲养工艺的
改进[J].中国奶牛, 2009, 庆祝新中国成立60年特刊:30-42.
[5] 王继华,董恩球. 饲料配方设计上的影子价格[J].猪业科学.
2012, (12):44-47.
ASummaryofFeedFormulationSoftwareinDairyCows
LIUJun-biao,LIUGuang-lei,DONGWen-chao,YANGGuang
(ShanghaiBrightHolstanCO.,Ltd.,Shanghai200436)
Abstract:Thedevelopment,applicationandprospectofformulationsoftwarewereintroducedfromtheaspectsof
optimizationmodel,canprovide
thepreliminaryunderstandingontheformulationsoftwareofdairycowsforthebeginners.
Keywords:Cows:Feedformulasoftware;Materialdatabase;Modelofnutrientrequirements