شماره مدرك
21228
شماره راهنما
18181
پديد آورنده
امامي گوهري، سبحان
عنوان
تجزيه وتحليل عملكرد توليدمثلي گاوهاي شيرده در گله هاي بزرگ شيري با استفاده از الگوريتم هاي يادگيري ماشيني
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
ژنتيك و اصلاح دام وطيور
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
چهارده ، 63ص.:مصور ، جدول،نمودار
توصيفگر ها
گاوشيري هلشتاين , عملكرد توليدمثلي , يادگيري ماشين , گيرايي تلقيح اول , روزهاي باز , سن اولين زايش
تاريخ ورود اطلاعات
1405/06/14
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
علوم دامي
دانشكده
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/06/17
كد ايرانداك
23210768
چكيده فارسي
درحاليكه مطالعات متعددي استفاده از يادگيري ماشيني را براي مدلسازي وزن و رشد حيوانات بررسي كردهاند، اكثر آنها به مجموعهدادههاي جمعآوريشده تحت شرايط كنترلشده متكي هستند و توجه محدودي به تنوع و ناهماهنگي دادههاي مزرعه در دنياي واقعي دارند. الگوريتمهاي يادگيري ماشين (ML) تجزيهوتحليل دادهها را در بخشهاي مختلف متحول كردهاند و ابزارهاي قدرتمندي را براي استخراج بينش، پيشبيني و خودكارسازي فرآيندهاي پيچيده ارائه ميدهند. اين پژوهش باهدف بررسي عوامل مؤثر بر سه شاخص كليدي توليدمثلي روزهاي باز (OD)، موفقيت در اولين تلقيح (FSPC) و فاصلهزايش تا نخستين تلقيح (DFS) در گاوهاي شيري هلشتاين و پيشبيني هر يك با استفاده از يادگيري ماشين انجام شد. در اين مطالعه دادههاي مربوط به گلههاي صنعتي گاوشيري از استانهاي مختلف ايران طي دورهاي 15ساله جمعآوري و پس از بررسي دادهها، 707282 ركورد از 282524 دام براي تحليل استفاده شد. بهمنظور پيشبيني شاخصهاي توليدمثلي، الگوريتم XGBoost در محيط پايتون پيادهسازي گرديد و براي آن 30 ويژگي پيشبينيكننده شامل متغيرهاي توليدي، مديريتي، فصلي و سلامتي استفاده شد. پس از پيشپردازش و ويرايش دادهها با روش ±3 انحراف معيار با استفاده از كتابخانه پانداس در پايتون، اطلاعات به نسبت 80 به 20 به مجموعههاي آموزش و آزمون تقسيم شد. تنظيم فراپارامترها با استفاده از روش GridSearch انجام گرفت و مدلهاي نهايي بر اساس دادههاي آزمون ارزيابي شد. براي سنجش عملكرد مدل رگرسيون بوستينگ از معيارهاي جذر ميانگين مربعات خطا، ضريب تعيين و ميانگين خطاي مطلق استفاده شد. براي ارزيابي گراديان بوستينگ طبقه بندي شده از معيارهاي صحت، F1-Score و AUC-ROC بهعنوان معيارهاي اصلي و از ماتريس سردرگمي، گزارش طبقهبندي و حساسيت بهعنوان معيارهاي تفصيلي استفاده شد. نتايج نشان داد عواملي مانند تعداد تلقيح، فصل زايش، نوبت زايش و سيستم مديريتي گلهها نقش تعيينكنندهاي در عملكرد توليدمثلي گاوهاي شيري دارند. همچنين مشاهده شد گاوهاي پرتوليد ميتوانند عملكرد توليدمثلي مطلوبي داشته باشند مشروط بر آن كه امكان هماهنگي بين توليد بالا و سلامت توليدمثلي وجود داشته باشد. اين پژوهش نشان داد كه با استفاده از دادههاي گلههاي گاوشيري در سيستمهاي مديريتي گلهها ميتوان به طور دقيق شاخصهاي كليدي توليدمثلي را پيشبيني و راهكارهاي مديريتي هدفمندي براي بهبود عملكرد گله ارائه نمود.
چكيده انگليسي
Reproductive inefficiency remains one of the major challenges limiting productivity and profitability in large-scale dairy herds. While numerous studies have applied machine learning techniques to animal growth and production traits, most rely on controlled experimental datasets and fail to address the heterogeneity and noise inherent in real-world farm data. The present study aimed to identify key factors affecting three major reproductive indicators—days open (OD), days to first service (DFS), and first-service conception success (FSPC)—and to develop predictive models for these traits using machine learning approaches in Iranian Holstein dairy herds.Production, reproductive, and management records were collected from 96 large industrial dairy herds across different regions of Iran over a 15-year period (2009–2024). After data cleaning and quality control, 707,282 records from 282,524 cows were retained for analysis. A total of 25 predictor variables, including milk production traits, reproductive history, seasonal effects, management factors, and calving characteristics, were used. Extreme outliers were removed using the ±3 standard deviation rule, and the dataset was split into training (80%) and testing (20%) subsets. XGBoost regression models were developed for DFS and OD, while an XGBoost classification model was applied to predict FSPC. Model hyperparameters were optimized using GridSearchCV.Model performance was evaluated using RMSE, MAE, and R² for regression tasks, and accuracy, F1-score, AUC–ROC, and confusion matrices for classification. The results demonstrated that factors such as number of inseminations, season of calving and insemination, milk yield level, and herd management practices played a decisive role in reproductive performance. Importantly, high-producing cows were shown to achieve acceptable reproductive outcomes, indicating that high milk yield and reproductive efficiency are not necessarily antagonistic.This study demonstrates that machine learning models based solely on standard herd records already available on most dairy farms can accurately predict key reproductive indicators. The proposed framework provides a practical decision-support tool for dairy herd managers, enabling targeted reproductive management strategies to improve herd efficiency and economic performance under real farm conditions. Keywords: Holstein dairy cow, reproductive performance, machine learning, first insemination success, open days, standard 305-day milk production, age at first calving, sperm origin, calving volume, livestock data analysis, data preprocessing
استاد راهنما
سعيد انصاري مهياري
استاد مشاور
مهرنوش فروتن
استاد داور
اميرحسين مهدوي , احمد ميره اي