模糊綜合評判法與單項指標(biāo)相對比較法在飼料配方中的對比研究

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模糊綜合評判法與單項指標(biāo)相對比較法在飼料配方中的對比研究

陶琳麗 安清聰 張曦*

云南省動物營養(yǎng)與飼料重點實驗室，昆明，650201

摘要：目前評價飼料配方的優(yōu)劣多使用單項指標(biāo)相對比較法，但該法在比較結(jié)果不一致時，不能綜合評價出飼料配方的優(yōu)劣，因此本文提出使用模糊綜合評判法評價飼料配方的優(yōu)劣。本文在深入解析兩種方法后，對兩種方法進行了實例對比分析研究。

關(guān)鍵詞：飼料配方  模糊綜合評判法  單項指標(biāo)相對比較法

The Contrast Study between Fuzzy Synthesize Judgment and Single Index Opposite Comparison Method on Feed Formulation

Tao Linli, An qingchong, Zhang Xi*

Yunnan Animal Nutrition And Feed Laboratory, Kunming, 650201

Abstract: It was showed that those rations formulated were appraised by the single index opposite comparison method in the present research. If those results were inconsistent, they couldn’t be used to synthetically appraise the feed formulation. In view of this, a fuzzy synthesize judgment model was developed in order to more objectively and accurate appraising feed formula in this paper. Moreover, the anther contrasted the two evaluate methods by an instance.

Key words: Feed Formulation, Fuzzy Synthesize Judgment, Single Index Opposite Comparison Method

動物營養(yǎng)原理指出，飼料配合后的各種營養(yǎng)成分應(yīng)該充足和平衡，才能滿足動物營養(yǎng)需要，營養(yǎng)成分嚴(yán)重不足或嚴(yán)重過量均會對動物生長產(chǎn)生不利影響。而養(yǎng)殖戶和飼料企業(yè)又希望獲得最大的經(jīng)濟效益，因此要客觀的評價一個飼料配方的優(yōu)劣，應(yīng)從飼料配方的營養(yǎng)性和飼料配方的成本等方面加以評定。
目前，在對不同飼料配方進行對比分析時多采用單項指標(biāo)相對比較法。
1、單項指標(biāo)相對比較法
單項指標(biāo)相對比較法主要從兩方面對飼料配方進行比較：
（1）比較飼料配方中各項營養(yǎng)指標(biāo)是否達到相應(yīng)飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的要求；
（2）比較飼料配方的成本。
根據(jù)飼料配方的模糊性原理，當(dāng)飼料配方的各項營養(yǎng)指標(biāo)值在相應(yīng)飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求的合理范圍內(nèi)浮動，均認為該飼料配方達到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求，此時對飼料配方的比較主要是指配方成本，哪個飼料配方的成本低就認為該配方更優(yōu)。
飼料配方設(shè)計追求營養(yǎng)目標(biāo)和經(jīng)濟目標(biāo)。經(jīng)濟目標(biāo)可用飼料配方成本衡量，營養(yǎng)目標(biāo)則需從兩個方面進行衡量，一是飼料配方的營養(yǎng)成分是否達到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，二是飼料配方中各營養(yǎng)成分之間是否達到平衡，這種平衡包括：氨基酸平衡、蛋白能量平衡、氨基酸能量平衡、鈣磷平衡和電解質(zhì)平衡等[1]。而使用單項指標(biāo)相對比較法僅考慮了飼料配方中的營養(yǎng)成分是否達到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求，并未考慮飼料配方中各營養(yǎng)成分間的平衡，并且當(dāng)比較結(jié)果不一致時，不能綜合評價出飼料配方的優(yōu)劣，因此筆者在綜合考慮了飼料配方的特點和其它研究領(lǐng)域建立的評判模型[2]-[7]之后，提出使用模糊綜合評判法評價飼料配方的優(yōu)劣。
2、飼料配方的模型綜合評判模型
該模型主要根據(jù)以下三個因素對飼料配方進行評價：
Ⅰ、單個營養(yǎng)指標(biāo)值是否達到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求（簡稱為飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度）；
Ⅱ、飼料配方成本；
Ⅲ、飼料配方各營養(yǎng)成分之間是否達到平衡。
評價的前提條件是：飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)所提供的營養(yǎng)指標(biāo)值及各營養(yǎng)指標(biāo)之間的比值被認為是最優(yōu)的，越接近飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)和比值，認為該飼料配方越好，超過或不足均被認為不優(yōu)，但超過比不足要好。
（1）因素集
U={飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度u1，飼料配方成本u2，營養(yǎng)平衡u3}   m=3
子集合U1=飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度   U1集合中元素的個數(shù)m1由飼料配方的具體要求而定。
U1={能量u11，粗蛋白u12，……，蛋氨酸，賴氨酸，……，鈣，磷，……}
子集合U2=1飼料配方成本，U2中元素的個數(shù)m2=1
子集合U3=營養(yǎng)平衡  U3集合中元素的個數(shù)m3=4
            U3={能蛋平衡u31，鈣磷平衡u32，氨基酸平衡u33，能量氨基酸平衡u34}
              其中：
              U31={能量：粗蛋白}，U31集合中元素的個數(shù)m31=1
              U32={鈣：磷}，U32集合中元素的個數(shù)m32=1
              U33又可以再劃分為：
              U33={蛋氨酸：賴氨酸u331，……，精氨酸：賴氨酸u33i，……}，
              U33集合中元素的個數(shù)m33由飼料配方的具體要求而定。
              U34又可再劃分為：
              U34={能量：精氨酸u341，……，能量：賴氨酸u34i，……}，
              U34集合中元素的個數(shù)m34由飼料配方的具體要求而定。
（2）評判集
根據(jù)最終模糊綜合評判值的高低進排列，評判值越高表明評判結(jié)果越好。
（3）權(quán)重集
權(quán)重集中各因素的權(quán)重值的高低根據(jù)它們在飼料配方中的重要程度設(shè)定：
集合U對應(yīng)的權(quán)重集W={0.4w1，0.3w2，0.3w3}；
子集合U1對應(yīng)的權(quán)重集W1根據(jù)飼料配方設(shè)計時的具體飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)而定；
子集合U3對應(yīng)的權(quán)重集W3={0.3w31，0.25w32，0.25w33，0.2w34}
子集合U33對應(yīng)的權(quán)重集W33根據(jù)飼料配方設(shè)計時的具體飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)而定。
子集合U34對應(yīng)的權(quán)重集W34根據(jù)飼料配方設(shè)計時的具體飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)而定。
（4）隸屬函數(shù)的確定
Ⅰ、飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度指標(biāo)和營養(yǎng)平衡指標(biāo)均以飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)提供的指標(biāo)值或比值為最優(yōu)，則隸屬函數(shù)為：

注：針對飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度指標(biāo)，D理表示飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求達到的理論值；
針對營養(yǎng)平衡指標(biāo)時，D理表示用飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求達到的理論值相比后得到的數(shù)值；
X為根據(jù)所設(shè)計飼料配方的配比計算所得的營養(yǎng)指標(biāo)值或營養(yǎng)平衡指標(biāo)值。
Ⅱ、價格指標(biāo)，理論上認為飼料配方成本越低越好，因此隸屬函數(shù)用飼料配方成本的倒數(shù)表示：   （Z表示配方成本）
（5）子集合的模糊綜合評判與最終模糊綜合評判
           二級子集合的模糊綜合評判：

  （其中n=m34）

  （其中n=m33）

           一級子集合的模糊綜合評判：

  （其中n=m1）

  （其中Z表示配方成本）

           飼料配方的最終模糊綜合評判：

3、飼料配方實例比較分析
用單項指標(biāo)相對比較法和模糊綜合評判模型評價線性規(guī)劃和目標(biāo)規(guī)劃法設(shè)計的生長肥育豬50-80kg階段飼料配方的優(yōu)劣。
飼料配方的構(gòu)成及其營養(yǎng)成分見表1所示。
表1    飼料配方的構(gòu)成及其營養(yǎng)成分表

原料	價格（元/kg）	飼料配方組成比例（%）
		線性規(guī)劃法	目標(biāo)規(guī)劃法
玉米（普通2級）	1.50	63.456	63.825
小麥麩	1.50	8.000	8.000
大豆粕	2.80	14.192	13.222
魚粉（CP60.2%）	6.00	-	-
棉籽粕	1.60	4.154	5.000
菜籽粕	1.40	5.000	5.000
大豆油	6.00	3.000	2.749
石粉	0.16	0.518	0.528
磷酸氫鈣	1.35	0.333	0.322
蛋氨酸	28.00	-	-
賴氨酸	18.00	0.045	0.054
復(fù)合預(yù)混料	10.00	1.000	1.000
食鹽	0.86	0.300	0.300
配方成本		1901.733	1880.000
飼料配方的營養(yǎng)成分含量
養(yǎng)分名稱	標(biāo)準(zhǔn)要求	線性規(guī)劃法配方達成	目標(biāo)規(guī)劃法配方達成
消化能（Mcal/kg）	3.20	3.20	3.18
粗蛋白質(zhì)（%）	15.50	15.50	15.50
鈣（%）	0.50	0.50	0.50
總磷（%）	0.45	0.46	0.46
有效磷（%）	0.19	0.19	0.19
賴氨酸（%）	0.75	0.75	0.75
總含硫氨基酸（%）	0.44	0.60	0.60

表2  飼料配方的單項指標(biāo)比較法的評判結(jié)果

養(yǎng)分名稱	線性規(guī)劃法配方與標(biāo)準(zhǔn)要求的差值	目標(biāo)規(guī)劃法配方與標(biāo)準(zhǔn)要求的差值
消化能（Mcal/kg）	0	-0.02
粗蛋白質(zhì)（%）	0	0
鈣（%）	0	0
總磷（%）	0	0
有效磷（%）	0	0
賴氨酸（%）	0	0
總含硫氨基酸（%）	0	0
飼料配方成本	目標(biāo)規(guī)劃配方成本低于線性規(guī)劃配方成本21.733元/噸

從表2可以看到，使用單項指標(biāo)相對比較法進行比較時，線性規(guī)劃法設(shè)計的飼料配方比目標(biāo)規(guī)劃法設(shè)計的飼料配方更好的滿足了飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但目標(biāo)規(guī)劃法設(shè)計的配方成本低于線性規(guī)劃法設(shè)計的配方成本。根據(jù)飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的模糊性，認為目標(biāo)規(guī)劃法配方的消化能在飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求的合理范圍內(nèi)，且配方成本明顯低于線性規(guī)劃配方成本，因此認為目標(biāo)規(guī)劃設(shè)計的飼料配方更優(yōu)。
表3  飼料配方的模糊綜合評判結(jié)果

	模糊綜合評判結(jié)果
	線性規(guī)劃	目標(biāo)規(guī)劃
飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度	0.945455	0.944205
飼料配方成本	0.525836	0.531915
營養(yǎng)平衡	0.882424	0.879466
三項指標(biāo)綜合	0.800660	0.801096

從表3可以看到，使用模糊綜合評判法進行比較，線性規(guī)劃法設(shè)計的飼料配方在飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度和營養(yǎng)平衡兩項指標(biāo)上的模糊評判結(jié)果優(yōu)于目標(biāo)規(guī)劃法設(shè)計的飼料配方，但目標(biāo)規(guī)劃法設(shè)計的配方成本較低，故配方的綜合評判結(jié)果優(yōu)于線性規(guī)劃法設(shè)計的飼料配方。
通過以上實例分析可以看出，雖然兩種比較方法的評判結(jié)果一致，但模糊綜合評判模型更為合理和有效地分析了飼料配方中飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的滿足程度
4、結(jié)論
如何客觀的分析評價各種數(shù)學(xué)方法在飼料配方優(yōu)化中的應(yīng)用效果，從而應(yīng)用軟件實現(xiàn)優(yōu)化手段就顯得尤為重要。本文提出的飼料配方模糊評判模型，從飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度、飼料配方成本、營養(yǎng)平衡三個方面對飼料配方進行綜合評價，相對于飼料配方的單項指標(biāo)相對比較法能更為客觀、有效的評價不同數(shù)學(xué)方法設(shè)計的飼料配方優(yōu)劣，從而為建立更加科學(xué)、合理的飼料配方優(yōu)化系統(tǒng)奠定良好基礎(chǔ)。

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很好的理論方法，需要如何能夠被用戶和飼料廠應(yīng)用。我所知道的養(yǎng)豬戶，連料肉比都不知道，就大概知道賺沒賺！   養(yǎng)殖需要科學(xué)指導(dǎo)。

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原料質(zhì)量是影響配方的一個相當(dāng)大的因素