Opt`INRA - RMT Modélisation et Analyse de Données pour l

Quel système pour
maximiser les résultats
économiques des
exploitations
d’élevage allaitant ou laitier ?
Opt’INRA
outil d’aide à la décision par
programmation linéaire
Veysset P., Lherm M., Bébin D.
Opt'INRA – URH/EGEE
Actions de modélisation PHASE – 20 février 2009
1
Schéma simplifié du problème
Surface disponible = SAU
o.
S
H
t
r
Co ruc
ag
s?
e
s
nt tu
é
e
ra re
int
rim
a
int
p
r ns Terres labourables : cultures ou fourrages ?
t
s
es
n io
e
o
r
t
u
C ta
ag
t
l
ro
ro
Cu l ?
Ge
b
er
Règles
attribution
Règles
d ’attribution
Activités
animales
- Vaches
- Mâles
- Génisses
Surface fourragère
- Herbe
- Maîs ensilage
es
air ure
t
n
t
me , pâ
i
l
a ge
Intensif,
ins nsila
o
s
extensif
?
Be in, e
Rendement
Fo
des cultures
et de la SFP
Vaches primées ?
Prime à l ’abattage ?
MARGE BRUTE GLOBALE
=
Σ Produits - Σ Charges
Opt'INRA – URH/EGEE
?
Outputs
- Mâles
- Génisses
- Vaches réformes
- Céréales, oléoprotéagineux
Primes
- DPU
- PMTVA
- SCOP
- Prime Herbe
- ICHN
s
aï
m
e,
Cultures
- Céréales
Règles
- Colza, tournesol
attribution
- Protéagineux
- Jachère
Be
Cé soin
ré s a
ale lim
s a en
ut ta
oc ire
on
so s
mm
Maigre, gras ?
ée
s
Jeunes, âgés ?
Actions de modélisation PHASE – 20 février 2009
Inputs
- Aliments bovins
- Charges du troupeau
- Achat génisses
pleines
- Achat broutards
- Paille litière
- Charges des cultures
2
La programmation Linéaire
Optimisation d’une combinaison linéaire d’activités
possibles soumises à des contraintes.
• Le problème s’écrit de la façon suivante
Max Z = ∑ CjXj
sous les contraintes ∑ aijXj ≤ Rj i = 1 à m
et
Xj ≥ 0
j=1àn
• avec
- Xj : niveau de la jème activité j=1 à n
- Cj : valeur de la fonction économique de la jème activité
- aij : besoin de la jème activité en ième ressource i=1 à m
- Ri : disponibilité totale pour la ième ressource
- Z : fonction objectif à maximiser
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Actions de modélisation PHASE – 20 février 2009
3
Écriture matricielle d’un
programme linéaire
A c tiv ité s
F o n c tio n
O b je c tif
X
1
… . X
j
… . X
n
C
1
… . C
j
… . C
n
C o n tr a in te s
1
2
… .
i
… .
m
a 11
a 21
… .
a i1
… .
am 1
… . a 1j
… . a 2j
… .
… . a ij
… .
… . am j
… . a 1n
… . a 2n
… .
… . a in
… .
… . am n
0
∑ C jX j
M axi
∑ a
Activités :
Contraintes :
Opt'INRA – URH/EGEE
≥
≤
≤
… .
≤
....
≤
ijX j
R 1
R 2
… .
R i
....
R m
OU (choix des activités)
ET (toutes respectées)
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4
Fonction Objectif
à maximiser
Marge Brute Globale =
Σ Produits - Σ Charges Opérationnelles
Σ Produits =
+
+
+
+
Σ Charges Opé. =
Ventes-Achats Animaux
Ventes Végétaux
Primes PAC
Primes Agro-environnement
ICHN
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+
+
Charges du Troupeau
Charges de la Surface
Fourragère
Charges des Cultures de
Vente
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5
La construction des modèles
• Modèle Charolais : utilisation de la base de
données LEE :
85 exploitations allaitantes charolaises
3 000 variables technico-économiques connues par
exploitation et par an
• Modèle Salers
Expertise INRA (domaine de Marcenat)
Réseau d’élevage INRA / Institut de l’élevage
Expertise Chambre d’Agriculture Cantal
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6
Productions animales
• Distinction entre :
Activités d’élevage = périodes de vie de l’animal
Activités de vente
• Vaches allaitantes Charolaises ou Salers
Date vêlage fixe (01/02)
Primées et non primées
5 types de réformes (maigre, grasse , herbe, auge)
3 types de renouvellement (2 ans, 3 ans, achat)
• Démographie
Nbr veaux = Productivité*nb vaches
Animal (t-1) = Animal t + Animal V
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• 10 catégories
de vente
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4 maigres en vif
3 taurillons gras
3 bœufs gras
8
Productions animales
• Paramétrages individuels techniques
Nombre maxi de vêlages (places dans le bâtiment)
Poids de la vache adulte
Productivité numérique
Taux de renouvellement (= taux de réforme)
Taux de croisement (Salers x Charolais)
Poids de naissance mâles et femelles
GMQ naissance – sevrage et sur chaque période
% maxi de vêlages à 2 ans
% maxi de mâles castrés
• Paramétrages individuels économiques
Prix de vente € / kg vif ou carcasse
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9
Cultures fourragères
Types et calendrier de gestion des prairies du modèle Salers
Périodes
Dates 25-avr
P0
25-mai
P1
21-juil
P2
01-sept
P3
01-oct
P4
25-oct
P5
25-nov
pâturage uniquement
alimentation des animaux
période de transition :
Pâturage + foin
// : coupe
dép
10-mai
déprimage
période de transition :
Pâturage + foin
//
20-juin
//
20-juin
//
30-juin
//
30-juin
//
14-juil
//
14-juil
pâturage
//
15-août
pâturage
pâturage
//
15-août
pâturage
Enrubannage
Enrubannage + regain
Foin précoce
Foin précoce + regain
pâturage
Foin tardif
pâturage
Déprimage normal
//
25-juil
surfaces 100% pâturées
pâturage
Déprimage tardif
estives
15-oct
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utilisation des surfaces
10
Cultures fourragères
• Chaque prairie produit sur chaque période une quantité
(T. MS) et une qualité (UE, UF, PDI) de fourrage définie
• Chaque prairie supporte des charges en € / ha
Paramétrage : prix des unités N P K, prix des semences, prix des
bâches et ficelle / coupe, prix entreprise ensilage
• Paramétrages possibles
Surface Toujours en Herbe mini
Durée de vie des PT
% maxi de prairies : fauchable 2 fois, enrubannables, déprimables,
fertilisables
% légumineuses dans PT et PN (pour le bilan N)
• Culture de maïs (ensilage) possible en Charolais
Rendement, fertilisation et coût déterminé individuellement
• Pas d’achat ni de vente de fourrages (autonomie)
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11
Alimentation des animaux Ressources
• Fourrages conservés
Foin
Enrubannage
Ensilage herbe
Ensilage maïs
Paille
• Concentrés
Céréales achetées ou
produites
Protéagineux produits
Tourteaux achetés
Luzerne déshydratée
• Equilibre besoins / ressources sur chaque
période
Besoin UE > apports UE
équilibre pour chaque
Besoin UF, PDI < apports UF, PDI type d’animal
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12
Cultures non fourragères
• Types de cultures primées ou non
Céréales (vendues ou auto-consommées)
Oléagineux (colza, tournesol) vendus
Protéagineux (vendus ou auto-consommés)
Jachère
• Matrice des précédents et suivants possibles
Culture < ∑ précédents possibles
∑ suivants possibles = Culture
• Paramétrages individuels
Autorisation, limitation de surface (pentes, pierres, …)
Rendements
Prix de ventes, fertilisation et charges des cultures
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Activités « administratives »
• Primes PAC
DPU normale et jachère + modulation
Primes animales couplée : PMTVA, PAB
Primes SCOP couplées
• Prime à l’herbe PHAE
• ICHN
• Plus toutes les variables de décision
(UGB, chargement, seuils, plafonds …)
Libre choix au modèle de demander ou non ces
primes avec toutes les contraintes induites
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14
Caractéristiques de Opt’INRA
• Matrice Opt’INRA Charolais:
700 colonnes (activités)
430 lignes (contraintes)
• 1 classeur EXCEL
1 feuille paramètres
feuilles techniques (praires, besoins alim, ...)
1 feuille résultats
• Frontline Premium Solver Platform V8.0
• Temps de résolution :
Inférieur à 1 minute
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15
Utilisation de Opt’INRA
• Renseignement des paramètres
Structure : MO, SAU, STH, bâtiment, droits à primes ...
Autorisation, limitation système : productivité, GMQ,
renouvellement, castration, âge vêlage, culture possibles,
alimentation, ...
Prix de vente des animaux
Prix d’achat animaux, concentrés, paille, unités N P K
Rendement et coût de la SFP
Rendement, prix de vente et coût des cultures
Montants, seuils, plafonds des primes
• Activation du Solver
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16
Résultats du modèle
Productivité globale du travail
SAU
175.00
Surface Non Fourragère
Céréales
Mélange Céréales/Pois
Protéagineux
Colza
Tournesol
Jachère
Surface Fourragère Principale
Maïs Ensilage
Surface en Herbe
dont STH
dont STH Rénovée
dont Prairies Temporaires
Surface Fauchée Développée Totale
dont Ensilée
dont Enrubannée
dont Fanée (foin+regain)
112.44
84.48
0.00
0.00
0.00
17.17
10.80
62.56
0.00
62.56
38.90
0.00
23.66
35.45
20.45
0.00
15.00
Vêlages et PMTVA
dont Vaches Primées
dont Génisses Primées
60.0
57.0
57.0
77.67
0.00
Surface consacrée au Troupeau
% SAU
Surface cultures vendues
% SAU
69.36
39.63
105.64
60.37
SF PHAE
62.56
0.00
69.36
dont STH
15.00
dt peu productives
SF Ichn
dont Regain
0.00
Nombre de Primes à l'Abattage
3.00
0.0
UGB
Opt'INRA – URH/EGEE
42
83
Primes à l'abattage
Nombre de Vêlages
Nombre PMTVA
UGB Technique Total
dont UGB vaches
UGB PHAE et Ichn
Bilan N (Kg/Ha SAU)
Engrais N Achetés Kg/HaSAU
dont Autocons.
6.80
Vendues
100% Autoconsommé
dont Autocons.
0.00
Vendues
140.91
Chargement
84.7
50.8
97.1
Chargement Technique
Chargement PHAE
Chargement ICHN
Actions de modélisation PHASE – 20 février 2009
1.35
1.55
1.40
17
Troupeau et vente d'animaux
Nombre
Vaches de Réforme
Reformées Maigre 1/11 après sevrage
Reformées Maigre 1/4 veau mort
Reformées Engraissées Auge
Réformées Engraissées Herbe (improductive)
Réformées Engraissées Herbe (veau mort)
Mâles Nés Vivants
Veaux de Boucherie
Veaux Mâles Sevrés
Achat de Broutards de 8 mois Non Primés
Vente Mâles Maigres
Broutards d'Automne 8 mois Non Primés
Broutards 10 mois Primés
Broutards d'Hiver 13 mois
Taurillons Maigres 16 mois
Ventes Mâles Gras
Taurillons Gras 17 mois
Taurillons Herbagers 21 mois
Taurillons Gras 23 mois
Bœufs Gras 28 mois
Bœufs Gras 31 mois
Bœufs Gras 36 mois
Femelles Nés Vivantes
Veaux de Boucherie
Veaux Femelles Sevrées
Vente femelles maigres
Broutardes d'Automne 8 mois
Broutardes d'Hiver 13 mois
Génisses Maigre 16 mois
Génisses Maigre 24 mois
Génisses Maigre 31 mois
Ventes génisses grasses
Génisses Grasses 15 mois Auge
Génisses Grasses 27 mois
Génisses Grasses 31 mois
Génisses Grasses 36 mois
Génisses de Renouvellement Nées
dont Vêlage 2 ans
Génisses de Renouvellement Achetées
Kg viande produits et prix du kg
€ / Tête
€ Totaux
Kg / Tête
Kg Totaux
1 224
1 224
1 351
1 383
1 383
11 016
680
680
778
778
778
6 120
12.00
9.00
3.00
4 150
2 335
28.50
0
28.50
0
26.72
1.78
893
1 047
1 090
1 150
321
27 983
2 046
0
0
0
1 606
1 688
1 710
321
382
458
469
10 213
Résultats
du modèle
835
700
695
713
754
793
803
28.50
0
28.50
16.50
678
812
909
0
0
14 995
277
353
404
469
588
0
0
0
0
511
641
651
692
0
677
6 664
12.00
Kg Totaux
Kg / Ugbb
Kg / Ha SFP
€ / Kg Vif
26 167
309
418
2.30
18
Résultats du modèle
Marge Brute Bovine (hors variation d'inventaire et réévaluation)
Produit Bovin
Ventes Nettes d'Animaux
Primes Bovines
dont PMTVA
dont Prime Abattage
dont Prime Femelles
dont Primes Génisses
Charges du troupeau bovin
€ Totaux
€ / UGBb
€ / SFP
74 536
880
1 191
711
169
962
229
60 190
14 346
14 250
96
0
0
16 565
Frais d'Elevage (véto+frdi+…)
Aliments Concentrés Achetés+Prélevés
dont Aliments Concentrés Achetés
céréales achetées
tourteaux achetés
luzerne achetée
dont Céréales Prélevées
dont Protéos Prélevés
Paille (Achat+Prélevée)
Charges de la SFP
Marge Bovine Finale
Aides SFP
7 498
57 971
0
Marge totale de la SFP
Opt'INRA – URH/EGEE
Aliments Concentrés
Kg Totaux
Kg/UGBb
46 084
544
5 278
62
0
0
5 278
62
0
0
40 806
482
0
0
97
99
20
0
20
0
67
0
0
89
685
120
0
0
0
50 473
dont Aides Bovine+SFP
228
2
0
0
196
8 199
8 367
1 715
0
1 715
0
5 713
0
0
dont Prime Maïs Ensilage
dont Prime à l'Herbe
168
1
0
0
0
0
807
14 346
Actions de modélisation PHASE – 20 février 2009
229
19
Résultats du modèle
Rations Vaches
Hiver
Pâture
Ensilage Herbe
Enrubannage
Foin
Maïs
Paille
Autre Fourrage
6.2
0.0
3.5
0.0
0.8
0.0
Total Fourrages
Céréales
Tourteau
Mélange Céréales / Pois
Protéagineux
Luzerne
Total Concentrés
10.5
1.6
0.2
0.0
0.0
0.0
1.9
Rations Génisses d'élevage
1-2 ans
Hiver
Pâture
Ensilage Herbe
Enrubannage
Foin
Maïs
Paille
Autre Fourrage
Total Fourrages
Céréales
Tourteau
Mélange Céréales / Pois
Protéagineux
Luzerne
Total Concentrés
Opt'INRA – URH/EGEE
0.9
0.0
2.5
0.0
0.9
0.0
4.3
1.1
0.3
0.0
0.0
0.0
1.4
Nombre moyen de vache sur 1 année
57.74
Eté
Engrais Auge Engrais Herbe Total / Vache
9.6
12.9
2 170
0.0
0.0
0.0
876
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0.0
0.0
495
0.0
0.0
0.0
0
3.0
0.0
0.0
774
0.0
0.0
0.0
0
12.6
0.0
12.9
4 315
1.0
0.0
0.5
456
0.0
0.0
0.0
34
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0.0
0.0
0
1.0
0.0
0.5
490
Nombre moyen de génisse sur 1 année
36.50
2-3 ans
Total
Eté
Hiver
Eté
Kg MS / Gén.
4.5
6.7
1 010
0.0
2.6
0.0
246
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0.0
1.3
456
0.0
0.0
0.0
0
1.0
2.9
0.1
331
0.0
0.0
0.0
0
5.4
5.5
8.1
2 043
0.3
1.5
0.5
286
0.0
0.3
0.0
60
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0.0
0.0
0
0.0
0.0
0.0
0
0.3
1.8
0.5
346
Actions de modélisation PHASE – 20 février 2009
Total T.MS
125.3
50.6
0.0
28.6
0.0
44.7
0.0
249.2
26.3
2.0
0.0
0.0
0.0
28.3
T. MS
36.9
9.0
0.0
16.6
0.0
12.1
0.0
74.6
10.4
2.2
0.0
0.0
0.0
12.6
20
Résultats du modèle
Rations Engraissement Génisses
Pâture
Ensilage Herbe
Enrubannage
Foin
Maïs
Paille
Autre Fourrage
Total Fourrages
Céréales
Tourteau
Mélange Céréales / Pois
Protéagineux
Luzerne
Total Concentrés
Nombre moyen de génisse engraissée sur 1 année
0.00
15 mois
27 mois
31 mois
36 mois
Kg MS / Gén.
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
0.0
0.0
0.0
0.0
#DIV/0!
T. MS
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
Rations Mâles 1 ans + Taurillons
1-2 ans
Hiver
Pâture
Ensilage Herbe
Enrubannage
Foin
Maïs
Paille
Autre Fourrage
Eté
2.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
2.9
0.0
2.2
0.0
0.0
0.0
Total Fourrages
Céréales
Tourteau
Mélange Céréales / Pois
Protéagineux
Luzerne
Total Concentrés
Opt'INRA – URH/EGEE
5.1
2.4
1.3
0.5
0.0
0.0
0.0
1.7
Engraissement
17 mois
22 mois
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
Actions de modélisation PHASE – 20 février 2009
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
Total
Kg MS/Taurill.
521
469
0
358
0
0
0
1 347
203
72
0
0
0
275
T. MS
0.7
5.7
0.0
4.3
0.0
0.0
0.0
10.8
2.5
0.9
0.0
0.0
0.0
3.3
21
Évolution de Opt’INRA
• Mises à jours régulières
Nouvelle PAC, prix, ...
Nouvelles productions
• Evaluation des consommations d’énergie non
renouvelable et émission des GES. Couplage
Opt’INRA / PLANETE (2008, publi 2009)
Module matériels et bâtiments choix du parc nécessaire
au système optimal (parmi une liste avec des règles de
décision du type « if ... then ... »)
Incrémentation du tableur PLANETE par les sorties
système, matériel et bâtiments de Opt’INRA
Opt'INRA – URH/EGEE
Actions de modélisation PHASE – 20 février 2009
22
Couplage Opt’INRA / PLANETE
Système de production optimal
Energie
directe(fioul,
électricité,
lubrifiants, gaz)
SAU
Intrants
Aliments, Vétérinaire
Engrais, semences
phytosanitaire
Cultures
Primes
SFP
Ventes
Viande
Grain
Animaux
MARGE BRUTE GLOBALE MAX
Energie indirecte pour la
fabrication et le transport
des intrants, du matériel et
des bâtiments
Besoins en mécanisation et bâtiments, fioul et
autres charges de structure
Gaz à Effet de Serre
Résultat Courant
Opt’INRA – URH/EGEE
Actions modélisation PHASE – 20 février 2009
23
Opt’INRA Lait
• Validé en interne URH depuis janvier 2009 !
• Couplé avec PLANETE
• Utilisation dans le cadre de la révision des
cahiers des charges AOC Auvergne
• Utilisation comme outil d’exploration pour la
mise en place de l’expé système « lait,
montagne, cahier des charges » UEMA.
Opt’INRA – URH/EGEE
Actions modélisation PHASE – 20 février 2009
24
BL 15 – date vêlages libre
BL 15
Date vêlages libre
40 vêlages, 7 000 l/vl, 282 000 l produits
Ensilage (ha)
14.0
17.2
Regain (ha)
21.7
21.7
Fourrages récoltés t. MS/UGB
2.70
2.95
Vêlages décembre %
23
0
Vêlages mars %
14
18
Vêlages juin %
9
82
Vêlages septembre %
54
0
309.81
315.14
Concentrés g/l
216
194
Produit total €
110 137
111 620
Charges proportionnelles €
27 702
27 293
Marge brute globale €
82 435
84 327
Prix du lait €/1000 l
Un outil : le simulateur OSTRAL
• Mono périodique (12 mois)
• Système stabilisé (fonctionnement troupeau)
• Approche par atelier puis au niveau global de
l’exploitation :
Surfaces (y compris cultures de vente)
Charges de structure (-> revenu de l’exploitation)
Critères de durabilité dont
Bilan énergétique et Bilan GES(outil PLANETE)
• Intégration possible de la notion d’aléas : paramètres
zootechniques (fertilité, prolificité, mortalité) et conjoncture
26
Fonctionnement du troupeau en 2 lots en parallèle
type 3 agnelages en 2 ans (mise-bas tous les 8 mois)
Effectif A
Agnelles
Vides
Agnelles
Vides
Réformes
1°janvier année n
Lutte
fertilité
Vides
Réformes
Réformes
Effectif B
Mise bas
avril
Lutte
Lutte
Vides
fertilité
Vides
Réformes
non "accélérées"
MB
sept
fertilité
MB
déc
Agnelles
Réformes
Vides
1°janvier année n+1
Effectif B'
Lutte (= B)
MB
sept
Fo3en2b.ppt
Effectif A'
(=A)
Lutte
MB
avril
Permutation des lots
pour 2 exercices consécutifs.
Pour l'équilibre à long terme :
Effectif A' = effectif A
Effectif B' = effectif B
Un module de base :
le fonctionnement
du troupeau
(reproduction, saisonnalité)
Construction d ’un fonctionnement de troupeau
ovin allaitant type 3 agnelages en 2 ans
10
sept 213
Mise bas
Non accélér
42
24
240
déc luttes
01-01
9
6 Vides
réf
80
Non accélér
0
Mise bas
13
réf
176 Accélér
+ 75Vides +déb
+ 26Agnelles
280 19 avril
01 mai 202 Mise bas
luttes
23 réf
Vides
6 réf
Accélér
61 Vides
152
Vides + débr+ 61
10 sept
Agnelles + 26
213 Mise bas
Non accélér
3 août 239
27
luttes
27 réf
Nombre
70
33
Vides
déc 189
60
50
40
30
20
10
Vides
0
1
3
5
7
Vides
143 Accélér
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53
+ 72Vides +déb
6
45
nbre mises bas
vente Agx lourds
42
+ 25Agnelles
ventes Agx légers
agnelles Repro
9 déc
240
189 Mise bas Non accélér luttes
24
01-01
déc
n+1
28
OSTRAL
Résultats annuels
Paramètres
zootechniques
-fertilité, prolif,
mortalité, Tx réfor…
ModuleFonctionnement troupeau
Mise au point fonctionnement cohérent et
stable sur long terme.
Schéma fonct., calendrier
Résultats techniques dont
Productivité numérique
Effectifs par période
Brebis, luttées, mise bas, vendues,…
Agneaux à vendre, renouvellement…
To
urt
eau
x
Valorisation agneaux
Charges ovines:
Dont concentrés
* Achetés
* Produits
Huile oléag
tracteurs.
Marges brutes
Marges br.
Atelier Ovin
Ha
Bâtiments
Matériel
Atelier Cultures
Ventes
Résultat courant (revenu)
(+EBE, capital expl…)
Input et Output
énergétiques
€
Charges de
structure
+ aides (DPU…)
Type, dimension,
itinéraires culturaux…
Calcul de Bilans
-Énergétique
-Gaz effet serre
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