User:Marcel Žec

Název simulace: Stimulovanie a regulavanie chovu ošípaných

Autor: Bc. Marcel Žec, zecm01

Typ modelu: multiagentná

Modelovací nástroj: NetLogo

Definice problému

Rentabilita chovu prasníc vo výraznej miere závisí od produktivity chovu, ktorú zas ovplyvňuje obrátkovosť (počet pôrodov u prasnice počas roka) a počet odchovaných prasiatok od prasnice v priebehu roka. Je zrejmé, že chovatelia v snahe dosiahnúť čo najväčšiu obrátkovosť, musia zabezpečiť, aby u prasníc prebiehal kontinuálny reprodukčný cyklus s optimálnou dĺžkou trvania, opakujúci sa až do vyradenia zvieraťa z chovu.

U prasníc je preto potrebné aktívne monitorovať priebeh reprodukčného cyklu a v prípade jeho porúch ho aj operatívne stimulovať a regulovať. Stimuláciu a reguláciu reprodukčného cyklu u prasníc môžeme vykonávať zootechnickými metódami (transport, úprava kŕmnej dávky, stimulácia kancom, úprava zoohygienických podmienok ustajnenia, vytváranie optimálnych skupín zvierat).

Metoda

Vytvoriť simuláciu chovu ošípanych a zistiť, aké kombinácie rôznych typov stimulácií a regulovania reprodukčného cyklu chovaných ošípaných prináša najlepšie výsledky.

Model

Prostredie

Obrazovka modelu predstavuje farmu, na ktorej je maštaľ, napájadlo s vodou, žrádlo, bahnisko a tráva.

Deň a noc sa strieda po 500 tickoch.

Agenti

Model obsahuje jeden typ agenta, a tým sú ošípané (pigs). Farmár nie je v tejto simulácii agentom. Voľbu stimulačných a regulačných techník vykonávame pred každým spustením simulácie.

Pohyb

Základ ich pohybu po obrazovke vychádza zo simulácie "Evacuation". Následne je pohyb upravený o ďalšiu logiku aby sa čo najviac predišlo "zaseknutiu" agentov a nedochádzalo k veľkému množstvu "udupania" agentov.

Agenti sa pohybujú na základe cieľa, ktorý im je náhodne vygenerovaný a zvyčajne je cieľ umiestnený pri napájadle s vodou, žrádle, bahnisku alebo úplne náhodne.

Mláďatá sa prvé dni svojho života pohybuje len vo vnútri maštale, a následne nasledujú svoju matku až kým nedosiahnu pohlavnú dospelosť.

Dospievanie

Mláďa sa stane dospelým keď dosiahne pohlavnú dospelosť (sexual-maturity), čo trvá +/- 201 dní [1]. Od tohto okamihu začína samiciam plynúť pohlavný cyklus (estrus-cycle), ktorý trvá +/- 21 dní [1].

V simulácií je ešte použitá pohlavná puberta (sexual-puberty) a slúži na grafické odlíšenie veľkosti prasiat.

Oplodnenie

Samice, ktoré sú v rozmedzí 4 - 6 dní pohlavného cyklu [1] sa môžu dostať do ruje (estrus). To môže byť ešte ovplyvnené pravdepodobnosťou (estrus-probabilty), ktorá sa znižuje pri skorom odstave (viac v kapitole Odstav).

Ak sa samica nachádza v ruji a existuje nejaký samec, ktorý nemal pohlavný styk dlhšie ako tri dni [1], dochádza k oplodneniu samice (tzv. pripúšťanie prirodzenou cestou). Pravdepodobnosť oplodnenia je 70% a viac [1], ale môže byť znížená ak samec nemal pohalvný styk viac ako 6 dní [1]. Po otehotnení vznikne link medzi agentom samca a samice (žltej farby).

Pôrod

Dlžka samotného tehotenstva je 115 a +/- 5 dní [1]. Pohlavie novorodencov je náhodné. Veľkosť vrhu je približne 12 kusov [1]. Po narodení vzniká link medzi agentom matky a agentom mláďaťa (ružovej farby), ktorý zaniká po odstave.

Odstav

Po pôrode je potrebné aby boli mláďatá kojené. Dĺžka od kedy je nastáva odstav mláďatá od matky (WEAN-TIME) je nastavovaný pred simuláciou, je však v rozmedzí od 3-5 týždňov. Pri skoršom odstave sa síce skracuje reprodukčný cyklus, ale na dosiahnutie ruje po odstave je potrebná stimulácia. Pri neskoršom odstave sa síce predlžuje reprodukčný cyklus, ale už nie je potrebná stimulácia pre dosiahnutie ruje [2]. Preto pri nastavení nižších dĺžok odstavu dochádza ku zníženiu pravdepodobnosti oplodnenia. Je ju však možné zvýšiť stimuláciou (v nastaveniach pred simuláciou).

Peniaze

Na začiatku simulácie začína s množstvom peňazí 1 000€.

Mesačne sa nakupuje jedlo pre prasatá, podľa hmotnosti, množstva prasiat a množstva jedla na jedno prasa. Odhad hmotnosti a množstva je vykonaný za pomocou zdroja č. 1 na základe veku prasiat v simulácií.

• Odhadnuté ceny:
  • 20kg pre mláďatá za 15€
  • 20kg pre tehotné prasnice za 18€
  • 20kg pre dospelé prasa za 17€

Mesačne dochádza k predaju prasiat, podľa aktuálneho množstva chovaných zvierat. Ich cena je určená na základe odhadovanej hmotnosti (opäť podľa veku a pomocou zdroja č.1) a odhadovanej cene za kilogram (krátky prieskum na webových portáloch).

• Odhadnuté ceny:
  • 1.00€/kg za ~ 35kg prasa
  • 1.20€/kg za ~ 60kg prasa
  • 1.50€/kg za ~ 90kg-110kg prasa
  • 1.75€/kg za ~ 110kg-160kg prasa
  • 2.00€/kg za ~ 160kg-260kg prasa

Ďalšie náklady vznikajú v okamihu, keď si na začiatku simulácie zvolíme regulačné/stimulačné nastavenia.

Stimulačné a regulačné techniky chovu

Na nastavenia rôznych stimulačných a regulačných techník používame prepínače a posuvníky pred spustením simulácie.

• Dĺžky odstavu mláďaťa od matky po pôrode [2]
  • hodnoty: 21/28/35 dní (3 - 5 týždňov)

• Stimulovanie prasnice pre zvýšenie pravdepodobnosti ruje po skoršom odstave [2]
  • hodnoty: áno/nie
  • peňažný náklad: 50€

• Výmena kancov z inej farmy pre lepšiu indukciu ruje a zvýšenie pravdepodobnosti oplodnenie pri dlhej pauze medzi pohlavnými stykmi (viac ako 6 dní) [1, 2]
  • hodnoty: áno/nie
  • peňažný náklad: 30€

• Interval výmeny kancov
  • hodnoty: 7/14/24 dní (1-3 týždne)

Výsledky

Pri vyhodnocovaní efektivity rôzných stimulačných a regulačných metód chovu ošípaných hra najvýznamnejšiu rolu pôrodnosť. Pri vyhodnocovaní výsledkov sme postupovali následovne:

1. vytvorili sme graf pôrodnosti v rôznych skupinách metód Skupiny:

• Statické nastavenia: odstav 21 dní, bez stimulácie ruje, s výmenou kancov; Dynamické nastavenia: pauza medzi výmenou kancov;
• Statické nastavenia: odstav 21 dní, so stimulácie ruje, s výmenou kancov; Dynamické nastavenia: pauza medzi výmenou kancov;
• Statické nastavenia: odstav 28 dní, bez stimulácie ruje, s výmenou kancov; Dynamické nastavenia: pauza medzi výmenou kancov;
• Statické nastavenia: odstav 28 dní, so stimulácie ruje, s výmenou kancov; Dynamické nastavenia: pauza medzi výmenou kancov;
• Statické nastavenia: odstav 35 dní, bez stimulácie ruje, s výmenou kancov; Dynamické nastavenia: pauza medzi výmenou kancov;

Zároveň sa niektoré okrajové hodnoty, ktoré má zmysel porovnávať, nachádzajú vo viacerých skupinách.

2. vyhodnotili sme dve/tri najefektívnejšie metódy z jednotlivých skupín so zreteľom na ekonomické dopady

3. vložili sme tieto metódy do spoločného grafu a následne vybrali 6 najefektivnejších

4. pre tieto metódy sme vybrali údaje o množstve peňazí počas simulácie

5. vybrali sme 3 metódy (kombinácie metód), pri ktorých dosahoval stav peňazí najvyššie hodnoty

• Odstav 21 dní, bez stimulácie ruje, výmena kancov v internave 21 dní
• Odstav 21 dní, so stimulácie ruje, výmena kancov v internave 21 dní
• Odstav 28 dní, bez stimulácie ruje, výmena kancov v internave 14 dní

Záver

Výsledky nám priniesli 3 potenciálne najlepšie kombinácie stimulačných a regulačných techník využívaných v reprodukčnom cykle ošípaných.

• Odstav 21 dní, bez stimulácie ruje, výmena kancov v internave 21 dní
• Odstav 21 dní, so stimulácie ruje, výmena kancov v internave 21 dní
• Odstav 28 dní, bez stimulácie ruje, výmena kancov v internave 14 dní

O efektívnosti prvej kombinácie značne pochybujeme. Krátka doba odstavu mládata od matky má negatívny vplýv na ďalšiu plodnosť matky [2] a bez následnej stimulácie nie je možné dosiahnúť kvalitnú ruju [1]. Tieto negatívne efekty ale nie sú v zdrojoch jednoznačne vyčíslené a bolo by potrebné dohľadať nejaké štúdije. V simulácií je teda pravdepodobne zle odhadnutý negatívny dopad krátkeho odstavu bez následnej stimulácie ruje. Bez väčšieho vzdelania v danej oblasti sa ale nedá vyvodiť jednoznačný záver a vhodnosti tejto kombinácie.

Najlepšiu kombináciu je možné vybrať zo zvyšncýh dvoch, je ale potrebné reálne vyčísliť náklady na stimuláciu ruje a náklady na výmenu kancov, pretožev rámci simulácie šlo iba o odhady. Napriek tomu my považujeme za najlepšiu kombínáciu č. 3., pretože 2. kombinácia používa iba minimálnu doporučenú dobu odstavu (3 týždne [2]), čo by sa reálne takisto mohlo mierne prejaviť znížením plodnosti.

Zo zdrojov vyplýva, že celý repodukčného cyklus je ovlyvnený veľkým množstvom faktorov, čo je pri takýchto prírodných javoch pochopiteľné. Je náročne odhadnúť s akou presnosťou simulácie odpovedá realite, pretože nie všetky parametre, ktoré do simulácie vstupujú bolo možné vyhľadať, prípadne nie vždy bolo možné tieto dáta správne interpretovať. Simulácia ale pozostáva z chovu ošípaných a celého reprodukčného cyklu a umožňuje vykonávať rôzne stimulačne a regulačné metódy reprodukčného cyklu ošípaných, tak ako to bolo zadané v cieľoch simulácie.

Zdroje

[1] RESTENSKÝ A KOL., V. NÁRODNÉ POĽNOHOSPODÁRSKE A POTRAVINÁRSKE CENTRUM - VÝSKUMNÝ ÚSTAV ŽIVOČÍŠNEJ VÝROBY NITRA. Chov hospodárskych zvierat [online]. Nitra, 2015, s. 155-228 [cit. 2022-06-07]. ISBN 978-80-89417-41-1. Dostupné z: http://www.vuzv.sk/pdf/chov_hz.pdf

[2] MACÁK, PHD., Doc. MVDr. Vladimír, MVDr. Nela KYZEKOVÁ, Prof. MVDr. Peter REICHEL, CSC., MVDr. Miroslav HÚSKA, PHD., MVDr. Herbert SEIDEL, PHD., MVDr. Róbert LINK, PHD., MVDr. Jaroslav NOVOTNÝ, PHD. a MVDr. Katarína KOVAČOCYOVÁ, PHD. Indukcia ruje a ovulácie u prasničiek a prasníc. INFOVET: veterinársky odborný časopis [online]. Prešov: M&M vydavateľstvo [cit. 2022-05-04]. Dostupné z: https://infovet.sk/indukcia-ruje-a-ovulacie-u-prasniciek-a-prasnic/

Zdrojový kód simulácie

https://github.com/marcel-zec/4IT495_simulations_of_systems_semestral_work/blob/main/stimulavanie-regulovanie-chovu-prasnic.nlogo