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SEPATOU : un simulateur de stratégie de pâturage tournant
pour un troupeau de vaches laitières
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Modélisation
Cadre de modélisation
L'objectif est de modéliser différents types d'exploitation
et de mode de gestion. Pour ce faire, un certain nombre d'hypothèses
sont posées :
-
concernant le système de production :
-
configuration non aberrante (parcelles en rapport avec nombre de vaches,
lui-même en rapport avec la quantité de maïs disponible
le 1er février),
-
seul un troupeau de vaches productrices composé de vaches identique
(même poids, même potentiel génétique, même
date de vêlage) est considéré,
-
homogénéité intra-parcelle avec 3 types (graminées
dactyle) de couvert possibles,
-
stock de concentré non limitant,
-
stock d'azote non limitant,
-
pas de problème lié à l'utilisation des machines (non
limitant, pas d'indisponibilité),
-
pas de problème lié à la main d'oeuvre (non limitant,
pas d'indisponibilité).
-
concernant la conduite :
-
un pas de temps d'un jour est considéré,
-
on ne considère pas un pâturage de parcelle durant moins de
1 jour,
-
l'ensilage s'il se fait, se fait un jour donné,
-
l'apport d'azote se fait en trois fois (le 1er février,
puis à 2 dates données) avec la même quantité
par hectare, cette quantité peut avoir chaque fois 3 valeurs qualitatives
possibles,
-
on ne gère pas la constitution de stocks fourragers.
Modélisation systémique du système de production
La modélisation réalisée a été faite
avec un soucis de généralité afin de pouvoir prendre
en compte des situations très variées. Le système
de production considéré est décomposé en trois
grands systèmes :
-
un système biotechnique constitué d'une part des ressources
humaines et matérielles et d'autre part des composantes biophysiques
(plantes, animaux, milieux). Ce système est caractérisé
par son état à un moment donné et par les processus
d'évolution dans le temps. Ces prosessus dépendent de l'environnement
extérieur (le climat) et des actions réalisées.
-
un système de décision qui raisonne l'élaboration
et l'adaptation de plans ainsi que les décisions d'actions à
réaliser.
-
un système d'information qui réalise les tâches d'observation,
de mémorisation et de surveillance du système biotechnique
et de l'environnement extérieur. Il renseigne le système
décisionnel sur l'état perçu (courant et passé)
ainsi que sur l'occurrence d'événements (changements caractéristiques
d'état).
La modélisation du comportement de conduite s'inspire du "modèle
d'action" théorisé par Sébillotte et Soler ('Le
concept de modèle général et la compréhension
du comportement de l'agriculteur', M. Sebillotte, L.-G. Soler, C.R. Académie
d'Agriculture Française 74: 50-70, 1988).
Le système de production est en interaction avec l'environnement
extérieur (ce qui ne fait pas partie du système de production),
ici le climat (température, rayonnement, pluie, ETP).
Chacun des trois systèmes est ensuite décomposé
en deux sous-systèmes.
Le système biotechnique est composé :
-
du système exécutant : les ressources humaines et matérielles
(par exemple un agriculteur, un tracteur) qui ne sont pas des facteurs
limitants dans notre problème,
-
du système biophysique : les composantes biologiques que le décideur
désire piloter (contrôler l'évolution dans le temps).
Le système de décision est composé :
-
d'un système planificateur qui élabore un plan pour chaque
activité considérée puis les coordonne et les adapte
si nécessaire,
-
d'un système opératoire qui détermine en fonction
de la situation courante quelles sont les actions que le système
exécutant doit réaliser.
Enfin, le système d'information est composé :
-
d'un système d'observation qui élabore les informations demandées
par le système de décision,
-
d'un système de surveilllance capable de détecter, mémoriser
et signaler l'occurence d'un événement (par exemple, atteinte
d'un état particulier du système biotechnique et/ou de l'environnement
extérieur, d'une date particulière).
Compte tenu du cadre de modélisation posé, le système
exécutant peut être ignoré. La modélisation
peut alors être représentée de manière simplifiée
comme le montre le schéma suivant.
![](modele.gif)
Modélisation décisionnelle
Le système décisionnel simule au jour le jour la prise
de décision des interventions techniques (actions). Une caractéristique
essentielle et novatrice du modèle est sa structuration en deux
niveaux de décision : organisation générale (planification)
et opératoire. Au niveau de l'organisation générale,
les grandes lignes de conduite sont définies sous forme de plans
définis pour chaque activité. Les décisions portent
alors, par exemple, sur le nombre de parcelles allouées au pâturage
à différentes périodes ou sur la durée de la
transition vers le tout pâturage au printemps. Au niveau opératoire,
chaque jour, les actions sont décidées compte tenu des décisions
du niveau précédent et de l'état observé ou
anticipé du système biophysique et de l'environnement (le
climat). Les décisions portent par exemple, sur la parcelle où
il convient de mettre le troupeau, ou sur la quantité de maïs
à distribuer par vache. Le processus de décision peut être
illustré de la manière suivante.
![](modele_proc_decision.gif)
Une autre caractéristique essentielle du modèle décisionnel
est de gérer des activités relativement indépendantes
et leur relations. Gérer une activité revient à prendre
des décisions d'organisation et d'actions propres à cette
activité. Les activités suivantes ont été identifiées
:
-
activité alimentation conservée, menée à
bien avec les actions donner du maïs ensilé, du concentré,
du foin aux vaches,
-
activité pâturage, menée à bien par l'action
pâturer une parcelle,
-
activité fauche, menée à bien avec les actions
ensiler, faucher une parcelle,
-
activité fertilisation, menée à bien avec l'action
apporter de l'azote sur une parcelle.
Durant la simulation, les décisions sont prises sur la base d'une
stratégie énoncée avant la simulation.
Une stratégie est composée de :
-
règles d'organisation ou planification : SI tel événement
est détecté ALORS définir ou modifier le plan
à suivre,
-
règles opératoires : SI tel plan doit être
suivi et tel état est observé ALORS appliquer telle
action,
-
indicateurs : ils mémorisent la date à laquelle l'état
caractéristique qui leur est associé est devenu vrai,
-
fonctions d'interprétation : procédure d'élaboration
d'une information particulière.
Pour être utilisée dans un simulateur logiciel, la stratégie
est formalisée dans un langage spécifiquement développé
pour l'application. Dans ce langage, une décision revient à
donner une valeur à une variable de décision. Pour chaque
activité, des variables de décision de planification et opératoire
ont été définies.
Modélisation biotechnique
Le système biotechnique est composé d'éléments
passifs (subissant les effets des actions) : parcelles, vaches, stock de
concentré, de maïs ensilé, de foin, d'azote) et actifs
(participants à la réalisation des actions) : main d'oeuvre,
machines. Dans le problème considéré, les éléments
actifs n'étant pas limitants, ils n'ont pas été explicitement
modélisés.
Pour chaque élément considéré, des variables
caractérisant l'état ont été définies
ainsi que les procédures d'évolution suivant les actions
réalisables.
Dernières modifications : Janvier 2001