Advanced Herd Management KVL 13-4-4 Case example: Simulation of dairy herds Søren Østergaard, Danmarks JordbrugsForskning, Afd. for Husdyrsundhed og Velfærd
Disposition 1. Præsentation af den faglige problemstilling 2. Begrundelse for den valgte metode (hvis en sådan findes...) 3. Beskrivelse af fremgangsmåde (herunder også tricks & staldfiduser) 4. En lille smule om resultater 5. En vurdering af metodens egnethed i forhold til problemet
1. Præsentation af den faglige problemstilling Eksempel på anvendelse af SimHerd til beregning af konsekvenser af forlænget laktation Pædagogisk eksempel på anvendelse af Monte Carlo simulering Ændrer den konklusion der først blev udledt af forsøgsdata!
Forlænget laktation? Længere kælvningsinterval Senere ins. start - planlagt! + Færre sygdomme + Færre golddage - Færre kalve - Længere senlaktation (lav ydelse)
Økonomisk tab - kr pr. tomdag 4,6-7,6 Olds et al. (1979) 3,0-22 Pedersen (1981) 21-26 Bailie (1982) 2,1-7,1 Dijkhuizen et al. (1985) 10,2 Weaver & Goorger (1987) 0-3,9 Schmidt (1989) 0,3-12 Strandberg & Oltenacu (1990)
Alm. reproduktionsstyring Tomdage koster! Mange undersøgelser 0-25 kr pr. dag Reproduktionsmål: 90 til 100 tomdage i gennemsnit Tidlig ins. start (40 dage)!
Ændrede forudsætninger? Fladere laktationskurver Høj ydelse og dårlig huld ved goldning Lavere kød/mælk prisforhold Mere fokus på sygdomme
Arbel et al. (2001) JDS 84:600 1008 højtydende køer fra 19 besætninger 1. kalvs Ældre Ins. start 90 & 150 60 & 120 Tomdage 128 & 189 110 & 160 Mælk 1-10 mdr. +0,9% +2,0% Mælk 1-5 mdr. efterflg. +4,1% +0,9% Økonomi +5,2% +3,4%
Øko. analyse anvendt af Arbel et al. Indtægter Mælk (B>K) Udsætterkøer (Forsøgsdesign!; NS) Fødte kalve (NS) Udgifter Forbrug af foder (Standardtal kun afh. af DEK; K>B) Indsatte kælvekvier (én per udsætterko; NS) Arbejdsforbrug (Fast tal per årsko; Ens!) Periode 1½ laktation; Samme antal dage for beh. og kontrol!
Øko. analyse anvendt af Arbel et al. Problemer Vil antal udsætterkøer, fødte kalve og producerede kælvekvier være ens i praksis? Er den højere mælkeydelse uafh. af foderforbruget? Hvordan bliver den reelle fordeling af kælvningsintervaller, når insemineringsstart udskydes? Hvad med bes. forskelle mht. repro. eff.? Afspejler den valgte periode en besætningsresultat?
problemerne lidt mere principielt Koniveau kontra besætningsniveau En kos tilstand/skæbne afhænger af Koens tidligere tilstand Overgangssandsynligheder til aktuel tilstand (stokastisk) Produktionsstrategien i besætningen (ml. bes. variation) Besætningens øvrige køers tilstand (mekanistisk system)
Præsentation af den faglige problemstilling opsummering: Hvilke konsekvenser er der af udskudt insemineringsstart, når det beregnes på besætningsniveau med udgangspunkt i nye sammenhænge på koniveau?
2. Begrundelse for den valgte metode (hvis en sådan findes...) Monte Carlo simulering er valgt fordi: Ny anbefaling baseret på eksperimentelle forsøgsresultater, som ikke inkluderer væsentlige sammenhænge på besætningsniveau Gårdstudier vil kræve mange gårde som overholder forsøgsdesignet over en flerårig periode (meget dyrt) SimHerd valgt fordi vi har den Mulige alternativer Partial budgetting (Stokastisk) Dynamisk programmering
SimHerds historie Udviklet af Jan Tind Sørensen (DJF) i 1989-91 Forskningsredskab Rådgivningsredskab i samspil med HerdView i 1991-92 SimHerd II med nyt sygdomsmodul i 1998 SimHerd III med mere detaljeret sygdomsmodul i 2003 Diverse speciel-udgaver udviklet sideløbende
Eks. på anvendelse af SimHerd Betydning af sygdomsniveau (1988) Dødelighed og sygdomsforekomst (1991) SimHerd I + Fodrings-, repro- og udskiftningsstrategi (1992) Goldperiodelængde (1993) Udskiftnings- og reproduktionsstrategier (1995) BVD (1995) Anvendelse af TMR-1 (1996) Græsningsintensitet (1997) Økologisk vs. konventionel produktion (1998) Tidspunkt for første inseminering (1998) Bekæmpelsesstrategier mod stafylokokmastitis (1999) SimHerd II + Samspil ml. fodring, sundhed og prod. (2000) Anvendelse af foldtyr (2002) AMS og udskiftning (2002) Forlænget laktation (2003) SimHerd III + Kontrolstrategier mod mælkefeber (2004) Kontrolstrategier mod PTB (2004) Informationsværdi af progesteronmålinger (2004) Tidlig behandling af mastitis og ketose (2004) Økonomiske værdier avlsmæssige egenskaber (2004)
Hvad er det modellen gør? Simulerer tekniske og økonomiske konsekvenser af produktionsstrategier i en malkekvægsbesætning tekniske fx. mælkeydelse og sygdomstilfælde økonomiske fx. DB pr. årsko produktionsstrategi fx. øget brunstovervågning
Hvilken modeltype er SimHerd Dynamisk Simulerer udviklingen i besætninger over tid Tidsskridt på 1 uge Mekanistisk Simulerer besætningens årsresultater (besætningsniveau) via parallel simulering af de enkelte dyr i besætningen (dyrniveau) Stokastisk Variation mellem køers produktionskapacitet og hændelser på koniveau simuleres vha. tilfældige tal og relevante sandsynlighedsfordelinger
Input og output Input: Tilstandsvariabler Liste over besætningens køer og kvier beskrevet med deres tilstandsvariabler på en given startdato (udgangsbesætning) Parameterværdier for modellen sammenhænge Biologiske parametre Parametre, der beskriver produktionssystemet (fx. staldkap.) Parametre, der beskriver produktionsstrategier (fx. foderplan og reproduktions- og udskiftningsstrategi) Output: Produktionstekniske årsresultater Typisk 10 år med 10-1000 gentagelser
De forskellige trin i simuleringen En ko i det enkelte tidsskridt Laktationsstadie Reproduktionsstadie (Brunst, drægtighed, abort, kælvning) Sygdom, død, frivillig og ufrivillig udsætning Foderoptagelse i FE = Foderoptagelseskapacitet + tildelt foder Mælkeydelse og tilvækst = udnyttet energi vedligehold foster En kvie i det enkelte tidsskridt Alder, reproduktion, udsætning, fodring På besætningsniveauet i det enkelte tidsskridt Udskiftning (max. antal køer, køer på udsætterliste, kælvekvier tæt på kælvning, strategi for køb og salg af kælvekvier) Efter hvert år under simuleringen Årsresultater gemmes på fil
Hvad gør SimHerd nyttig - generelt? Valg mellem produktionsstrategier har stor økonomisk betydning for landmanden Beregning af konsekvenser af produktionsstrategier er kompliceret, hvis det skal gøres rimeligt nøjagtigt Mange vekselvirkninger mellem de anvendte strategier virkning på koniveau antal årskøer virkning på besætningsniveau
fortsat Alt andet lige kan opnås med modellen I praksis vil produktionsstrategier ændres indenfor den nødvendige forsøgsperiode SimHerd kan bruges som undervisningsredskab vedr. sammenhænge på besætningsniveau SimHerd kan udpege manglende viden og beregne konsekvenser heraf
3. Beskrivelse af fremgangsmåde (herunder også tricks & staldfiduser) I. Formulering af strategier/scenarier II. III. IV. Parameterestimering Evt. baseret på publicerede forsøgsresultater Programmering (hvis nødvendigt) Validering Intern (gør programmet som det skal) Ekstern (Face validation; følsomhedsanalyser) V. Simulering af eksperiment VI. Analyse og tolkning af resultater
Pres for øget detaljeringsgrad Der er jo en sammenhæng Vi må hellere tage det med for en sikkerheds skyld MEN Øget kompleksitet vanskeliggør validering! face validation er typisk er den eneste mulighed for ekstern model validering Betydning for SimHerds nuværende form Validering er ved at være problematisk
Afklaring vedr. usikkerhed og variabilitet Usikkerhed Den variation der kan reduceres vha. ekstra dataindsamling Variabilitet Den variation der ikke kan reduceres En afklaring ville have styrket diskussionerne vedr. det stokastiske og besætningsspecifik/ ikke besætningsspecifik simulering
Optimer kompleksiteten Scenarier kan ofte beregnes med en kombination af SimHerd og eksterne beregninger Ekstra tilstandsvariabler er meget dyre Når SimHerd stadig lever er det måske især pga. stor respekt for kompleksitet
4. En lille smule om resultater
Scenarier for forlænget laktation - Simuleret med SimHerd Ins. start, dage 1. kalvs Ældre 1 Kort 70 35 2 Lang 1. 140 35 3 Lang alle 140 105
Scenarier for forlænget laktation 1. kalvs Ældre Mælk 1-10 mdr. +1,0 % +1,8 % Mælk 1-5 mdr. efterflg. +0,9 %! +0,7 % Uændret sygdomsrisiko, reproduktion, fodring, mv.
To besætninger Repro. styring Middel God Ins. % 45 60 Drægtigheds % 50 50 Ins. periode højtydende 189 175 Ins. periode lavtydende 147 133
En typisk dansk besætning Plads til 120 køer Eget opdræt Ydelsesniveau på 8500 Fodring med 3 fuldfoderblandinger Goldperiode på 7 uger Min. ydelse på 12 kg 18 til 20 % ufrivillig udsætning Kalvedødelighed på 12% og 8% Typisk sygdomsforekomst
Færre udskiftninger Udskift. % 44 42 40 38 36 34 32 Repro Middel God 30 Tidlig alle Udskudt 1. Udskudt alle Ins. start
Færre kælvninger 140 Kælvninger 130 120 110 Repro Middel God 100 Tidlig alle Udskudt 1. Udskudt alle Ins. start
Færre behandlinger for mastitis 40 Mastitis, laktationer 38 36 34 32 Repro Middel God 30 Tidlig alle Udskudt 1. Udskudt alle Ins. start
Mælkefeber - næsten uændret 18 Mælkefeber, laktationer 17 16 15 14 13 Repro Middel God 12 Tidlig alle Udskudt 1. Udskudt alle Ins. start
Mindre afkast til stald og arb. pr. årsko 13600 13400 Kr pr. årsko 13200 13000 12800 Repro Middel God 12600 Tidlig alle Udskudt 1. Udskudt alle Ins. start
Mindre virkning på afkast pr. kg EKM 1,58 Kr pr. kg EKM 1,57 1,56 Repro Middel God 1,55 Tidlig alle Udskudt 1. Udskudt alle Ins. start
Opvejes tabet af mindre arbejde? Udskudt 1. Udskudt alle Mid God Mid God Færre tilfælde: kælvninger 8 10 23 23 mastitis 1½ 2 5 6 insemineringer 22 27 68 71 Tab i 1.000 kr ved: max. 120 køer 16 20 69 49 max. 1 mio kg EKM 1 5 9 5 ekstra køer!! 1 1 4 3
Driftledelsesmæssige spørgsmål Højere drægtighedsrate ved udskudt ins. start? Uro pga. flere brunster (AMS, store flokke)? Kan de rigtige køer udvælges tidligt nok? Er ydelse og huld problematisk ved goldning? Hældning på laktationskurve (AMS; 3 malkninger) Fodringssystem (TMR-1) Anvendelse af stor grovfoderandel
Konklusion - udskudt ins. start Koen og besætningen reagerer forskelligt Mindre ydelse pr. årsko - trods højere dagsydelser Antal sygdomstilfælde pr. årsko påvirkes kun lidt Typisk mindre afkast til stald og arbejde Strategi med kun 1. kalvs bedre end alle Kun lille forskel under mælkekvota Forudsætninger for succes: Flade laktationskurver God reproduktion / Kælvekvier nok
5. En vurdering af metodens egnethed i forhold til problemet Generelt velegnet Samspil mellem dyr i besætningen Vekselvirkninger mellem produktionsstrategier (besætningsforskelle) Inddrager staldkapacitet som styrende for produktionsomfang Men Er valget af scenarier de mest relevante Ingen direkte optimering Betydning af manglende hensyntagen til usikkerhed?