Modelo de simulação baseado em agentes para a avaliação de tecnologias reprodutivas sobre o desempenho zootécnico e econômico de rebanhos bovinos de corte

O objetivo deste estudo foi criar um modelo de simulação estocástico, baseado em agentes que permita comparar o desempenho técnico e econômico de estratégias reprodutivas em uma população sintética de bovinos de corte. O modelo foi criado usando a ferramenta de simulação AnyLogic e foi parametrizado usando dados de um rebanho de gado de corte real e da literatura científica. Dez cenários foram avaliados: monta natural (NM) somente (ONM); uma inseminação artificial em tempo fixo (TAI) mais NM (1TAI+NM); dois TAI mais NM, com 24, 32 e 40 dias entre as inseminações (2TAI/24+NM, 2TAI/32+NM e 2TAI/40+NM, respectivamente); três TAI sem NM, com 24, 32 e 40 dias entre inseminações (3TAI/24, 3TAI/32 e 3TAI/40, respectivamente) e três TAI mais NM, com intervalo entre inseminações de 24 (3TAI/24+NM) e 32 dias (3TAI/32+NM). A NM iniciou-se 10 dias após a última inseminação e foi realizada até o final da estação de monta. A população inicial do modelo variou entre 400 e 415 animais, dependendo se o NM foi usado ou não. O tamanho do rebanho de fêmeas foi fixado para conter 400 indivíduos. Os resultados de cada cenário foram avaliados em 32 fazendas, usando um horizonte de 5.000 dias em intervalos de 1 dia. O cenário 3TAI/24+NM resultou em maior número de nascimentos (293 nascimentos) e bezerros desmamados (287 bezerros), enquanto o cenário ONM apresentou o menor número de nascimentos (207 nascimentos) e bezerros (203 bezerros). Os machos e fêmeas mais pesados ao desmame pertenceram a 3TAI/24, com 190,58 ± 0,77 kg para os machos e 173,67 ± 0,86 kg para as fêmeas. O cenário ONM apresentou os machos (166,59 ± 0,93 kg) e as fêmeas (151,65 ± 49 0,74 kg) mais leves. As maiores e menores taxas de prenhez foram encontradas, respectivamente, em 3TAI/24+NM (0,90 ± 0,00) e ONM (0,61 ± 0,01). O cenário 3TAI/24+NM (US$ 96.479,19 ± 709,81) resultou em receita bruta maior, enquanto que o cenário ONM (US$ 79.753,37 ± 741,87) teve a menor receita deste estudo. O cenário 3TAI/24+NM (US$ 101,720.6 ± 79.21) e o ONM (US$ 90,898.58 ± 59.17) apresentaram o maior e menor custo operacional total (TOC), respectivamente. Porém, quando TOC foi avaliado por kg de bezerro desmamado, os maiores e menores custos foram para os cenários ONM (US$ 2,8 ± 0,03/kg) e 2TAI/24+NM (US 2,17 ± 0,04/kg), respectivamente. O cenário 2TAI/24+NM (US $ -4,651.28 ± 630.72) apresentou a melhor margem liquida, enquanto que o menor resultado foi para 3TAI/40 (US$ -12,590.04 ± 746.27). O modelo de simulação baseado em agentes proposto tem todas as vantagens de um experimento físico, mas não exige gastos significativos nem altera o sistema real. Nosso modelo forneceu evidências suficientes para demonstrar que as estratégias reprodutivas que usam TAI têm melhor desempenho técnico e econômico do que aquelas sob NM. A combinação de TAI com o diagnóstico precoce da gestação resultou em melhor desempenho técnico e econômico em comparação com outros programas de TAI e com NM.

The objective of this study was to create a stochastic, agent-based simulation model that allows to compare the technical and economic performance of reproductive strategies on a synthetic population of beef cattle. The model was created using the AnyLogic simulation tool and was parameterized using data from a real beef cattle herd and from peer-reviewed scientific literature. Ten scenarios were evaluated: natural mating (NM) only (ONM); one timed artificial insemination (TAI) plus NM (1TAI+NM); two TAI plus NM, with 24, 32, and 40 days between inseminations (2TAI/24+NM, 2TAI/32+NM, and 2TAI/40+NM, respectively); three TAI without NM, with 24, 32, and 40 days between inseminations (3TAI/24, 3TAI/32, and 3TAI/40, respectively), and three TAI plus NM, with an interval between inseminations of 24 (3TAI/24+NM) and 32 days (3TAI/32+NM). NM started 10 days after the last insemination and was performed until the end of the breeding season. The initial population of the model ranged between 400 and 415 animals, depending on whether NM was used or not. The size of the female herd was fixed to contain 400 individuals. The outcomes for each scenario were assessed on 32 farms, using a 5,000-day time horizon at 1-day time intervals and on an animalby-animal basis. The 3TAI/24+NM scenario resulted in a greater number of births (293 births) and weaned calves (287 calves), while the ONM scenario had the lowest number of births (207 births) and calves (203 calves). The heaviest males and females at weaning belonged to 3TAI/24, with 190.58 ± 0.77 kg for males and 173.67 ± 0.86 kg for females. The ONM scenario had the lightest males (166.59 ± 0.93 kg) and females (151.65 ± 49 0.74 kg). The greatest and lowest pregnancy rates were found, respectively, in 3TAI/24+NM (0.90 ± 0.00) and ONM (0.61 ± 0.01). The 3TAI/24+NM scenario (US$ 96,479.19 ± 709.81) resulted in higher incomes, while ONM (US$ 79,753.37 ± 741.87) had the lowest incomes from this study. The 3TAI/24+NM (US$ 101.720.6 ± 79.21) and ONM (US$ 90.898.58 ± 59.17) scenario presented the highest and lowest total operating costs (TOC), respectively. However, when TOC was evaluated per kg of weaned calf, the highest and lowest costs were for ONM (US $ 2.8 ± 0.03 / kg) and 2TAI/24+NM (US $ 2.17 ± 0, 04 / kg) respectively. The 2TAI/24+NM scenario (US $ -4.551.28 ± 630.72) presented the best net margin, while the lowest result was for 3TAI/40 (US$ -12.590.04 ± 746.27). The proposed agent-based simulation model has all the advantages of a physical experiment, but it neither requires incurring significant expenses nor altering the real system. Our model provided sufficient evidence to demonstrate that reproductive strategies using TAI have better technical and economic performance than those under NM. The combination of TAI and early pregnancy diagnosis resulted in better technical and economic performance compared to other TAI and NM programs.

Modelo de simulação para análise econômica do uso de biotecnologias reprodutivas em rebanhos leiteiros

As biotecnologias reprodutivas têm uma importante relação com os resultados econômicos dos rebanhos leiteiros. Sua adoção implica o investimento de quantidades conhecidas de recursos, porém, há uma clara dificuldade por parte de produtores em avaliarem o retorno desses investimentos. O objetivo deste estudo foi desenvolver um modelo de simulação que permita analisar os impactos do uso de biotecnologias reprodutivas sobre o desempenho econômico de rebanhos leiteiros. Com o auxílio de uma planilha eletrônica do Microsoft® Office Excel®, foi desenvolvido um modelo determinístico, em função de parâmetros produtivos, reprodutivos e econômicos, com o fim de representar a conformação do rebanho em períodos de 21 dias ao longo de 25 anos. Foram realizadas simulações de quatro cenários de aplicação de biotecnologias: inseminação artificial com sêmen convencional (IAC) e com sêmen sexado (IAS), inseminação artificial em tempo fixo com sêmen convencional (IATFC) e com sêmen sexado (IATFS). Finalmente, foram calculados para cada cenário o Payback, o valor presente líquido (VPL) e a taxa interna de retorno (TIR) como indicadores da viabilidade econômica. Sob as condições simuladas, observou-se que o cenário com melhor desempenho econômico foi IATFS (Payback 3 anos; VPL R$ 2.558.490,80; e TIR 42,5% aa), seguido de IATFC (Payback 3 anos; VPL R$ 2.357.639,40; e TIR 42,9% aa). O cenário IAC apresentou valores superiores (Payback 3 anos; VPL de R$ 759.353,90; e TIR 29,3% aa), quando comparado com IAS (Payback 4 anos; VPL R$ 676.870,90; e TIR 23,3% aa). O modelo desenvolvido neste estudo permite auxiliar o processo de tomada de decisão na seleção da estratégia reprodutiva mais adequada com base em parâmetros específicos. Palavras-chave:

Reproductive biotechnologies have an economic impact on dairy herds. Its implementation requires the investment of known amounts of resources; however, the producers still have a clear difficulty in assessing the profitability of these investments. The aim of this study was to develop a simulation model to analyze how the use of reproductive biotechnologies impact on the economic performance of dairy herds. Using a Microsoft® Office Excel® spreadsheet, a deterministic model was created considering productive, reproductive and economic parameters, in order to represent the herd conformation in 21-day periods over 25 years. Then, four reproductive programs were simulated: artificial insemination using conventional semen (AIC) or sex-sorted semen (AIS) and fixed-time artificial insemination using conventional semen (FTAIC) or sex-sorted semen (FTAIS). Finally, indicators of economic viability: Payback, net present value (NPV) and internal rate of return (IRR) were calculated for each reproductive program. Under the simulated conditions, it was observed that the program with the best economic performance was FTAIS (Payback 3 years; NPV R$ 2,558,490.80; and IRR 42.5% per annum), followed by FTAIC (Payback 3 years; NPV R$ 2,357,639.40; and IRR 42.9% per annum). The AIC program presented higher economic returns (Payback 3 years, NPV R$ 759,353.90, and IRR 29.3% per annum) when compared with AIS (Payback 4 years; NPV R$ 676,870.90, and IRR 23.3% per annum). The mathematical model developed in this study can assists the decision-making process to select the most appropriate reproductive strategy based on specific parameters.