Advanced Herd Management KVL 13-4-4 Case example: Simulation of dairy herds Forlænget laktation? Længere kælvningsinterval Senere ins. start - planlagt! Søren Østergaard,, Afd. for Husdyrsundhed og Velfærd + Færre sygdomme + Færre golddage - Færre kalve - Længere senlaktation (lav ydelse) 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 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) 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! Alm. reproduktionsstyring Tomdage koster! Mange undersøgelser 0-25 kr pr. dag duktionsmål: 90 til 100 tomdage i gennemsnit Tidlig ins. start (40 dage)! 1
Ændrede forudsætninger? Fladere laktationskurver Høj ydelse og dårlig huld ved goldning Lavere kød/mælk prisforhold Mere fokus på sygdomme 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? Arbel et al. (2001) JDS 84:600 1008 højtydende køer fra 19 besætninger 1. kalvs Ældre 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% 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) 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! 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
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 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 SimHerds historie Hvilken modeltype er SimHerd 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 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 Eks. på anvendelse af SimHerd Input og output 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) 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 3
De forskellige trin i simuleringen En ko i det enkelte tidsskridt Laktationsstadie duktionsstadie (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 3. Beskrivelse af fremgangsmåde (herunder også tricks & staldfiduser) I. Formulering af strategier/scenarier II. Parameterestimering Evt. baseret på publicerede forsøgsresultater III. Programmering (hvis nødvendigt) IV. Validering Intern (gør programmet som det skal) Ekstern (Face validation; følsomhedsanalyser) V. Simulering af eksperiment VI. Analyse og tolkning af resultater 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 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 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 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 4
Optimer kompleksiteten Scenarier kan ofte beregnes med en kombination af SimHerd og eksterne beregninger Ekstra tilstandsvariabler er meget dyre Scenarier for forlænget laktation 1. kalvs Ældre Mælk 1-10 mdr. +1,0 % +1,8 % Mælk 1-5 mdr. efterflg. +0,9 %! +0,7 % Når SimHerd stadig lever er det måske især pga. stor respekt for kompleksitet Uændret sygdomsrisiko, reproduktion, fodring, mv. 4. En lille smule om resultater To besætninger. styring Ins. % 45 60 Drægtigheds % 50 50 Ins. periode højtydende 189 175 Ins. periode lavtydende 147 133 Scenarier for forlænget laktation - Simuleret med SimHerd, dage 1. kalvs Ældre 1 Kort 70 35 2 Lang 1. 140 35 3 Lang alle 140 105 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 5
Færre udskiftninger Mælkefeber - næsten uændret 44 18 Udskift. % 42 40 38 36 34 32 Mælkefeber, laktationer 17 16 15 14 13 30 12 Færre kælvninger Mindre afkast til stald og arb. pr. årsko 13600 140 13400 Kælvninger 130 120 Kr pr. årsko 13200 13000 110 12800 100 12600 Færre behandlinger for mastitis Mindre virkning på afkast pr. kg EKM 40 1,58 Mastitis, laktationer 38 36 34 32 Kr pr. kg EKM 1,57 1,56 30 1,55 6
Opvejes tabet af mindre arbejde? Udskudt 1. Udskudt alle Mid Mid 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 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? 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 reproduktion / Kælvekvier nok 7