模糊綜合評(píng)判法與單項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較法在飼料配方中的對(duì)比研究 陶琳麗 安清聰 張曦* 云南省動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明，650201
摘要：目前評(píng)價(jià)飼料配方的優(yōu)劣多使用單項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較法，但該法在比較結(jié)果不一致時(shí)，不能綜合評(píng)價(jià)出飼料配方的優(yōu)劣，因此本文提出使用模糊綜合評(píng)判法評(píng)價(jià)飼料配方的優(yōu)劣。本文在深入解析兩種方法后，對(duì)兩種方法進(jìn)行了實(shí)例對(duì)比分析研究。
關(guān)鍵詞：飼料配方 模糊綜合評(píng)判法 單項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)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(dòng)物營(yíng)養(yǎng)原理指出，飼料配合后的各種營(yíng)養(yǎng)成分應(yīng)該充足和平衡，才能滿足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需要，營(yíng)養(yǎng)成分嚴(yán)重不足或嚴(yán)重過(guò)量均會(huì)對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)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(jì)效益，因此要客觀的評(píng)價(jià)一個(gè)飼料配方的優(yōu)劣，應(yīng)從飼料配方的營(yíng)養(yǎng)性和飼料配方的成本等方面加以評(píng)定。
目前，在對(duì)不同飼料配方進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)多采用單項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較法。
1、單項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較法
單項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較法主要從兩方面對(duì)飼料配方進(jìn)行比較：
（1）比較飼料配方中各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)是否達(dá)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(xiàng)營(yíng)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(dòng)，均認(rèn)為該飼料配方達(dá)到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求，此時(shí)對(duì)飼料配方的比較主要是指配方成本，哪個(gè)飼料配方的成本低就認(rèn)為該配方更優(yōu)。
飼料配方設(shè)計(jì)追求營(yíng)養(yǎng)目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。經(jīng)濟(jì)目標(biāo)可用飼料配方成本衡量，營(yíng)養(yǎng)目標(biāo)則需從兩個(gè)方面進(jìn)行衡量，一是飼料配方的營(yíng)養(yǎng)成分是否達(dá)到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，二是飼料配方中各營(yíng)養(yǎng)成分之間是否達(dá)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(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較法僅考慮了飼料配方中的營(yíng)養(yǎng)成分是否達(dá)到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求，并未考慮飼料配方中各營(yíng)養(yǎng)成分間的平衡，并且當(dāng)比較結(jié)果不一致時(shí)，不能綜合評(píng)價(jià)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(diǎn)和其它研究領(lǐng)域建立的評(píng)判模型[2]-[7]之后，提出使用模糊綜合評(píng)判法評(píng)價(jià)飼料配方的優(yōu)劣。
2、飼料配方的模型綜合評(píng)判模型
該模型主要根據(jù)以下三個(gè)因素對(duì)飼料配方進(jìn)行評(píng)價(jià)：
Ⅰ、單個(gè)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)值是否達(dá)到飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求（簡(jiǎn)稱(chēng)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(yíng)養(yǎng)成分之間是否達(dá)到平衡。
評(píng)價(jià)的前提條件是：飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)所提供的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)值及各營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)之間的比值被認(rèn)為是最優(yōu)的，越接近飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)和比值，認(rèn)為該飼料配方越好，超過(guò)或不足均被認(rèn)為不優(yōu)，但超過(guò)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(yíng)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(gè)數(shù)m1由飼料配方的具體要求而定。
U1={能量u11，粗蛋白u(yù)12，……，蛋氨酸，賴(lài)氨酸，……，鈣，磷，……}
子集合U2=1飼料配方成本，U2中元素的個(gè)數(shù)m2=1
子集合U3=營(yíng)養(yǎng)平衡 U3集合中元素的個(gè)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(gè)數(shù)m31=1
U32={鈣：磷}，U32集合中元素的個(gè)數(shù)m32=1
U33又可以再劃分為：
U33={蛋氨酸：賴(lài)氨酸u331，……，精氨酸：賴(lài)氨酸u33i，……}，
U33集合中元素的個(gè)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(lài)氨酸u34i，……}，
U34集合中元素的個(gè)數(shù)m34由飼料配方的具體要求而定。
（2）評(píng)判集
根據(jù)最終模糊綜合評(píng)判值的高低進(jìn)排列，評(píng)判值越高表明評(píng)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?cè)陲暳吓浞街械闹匾潭仍O(shè)定：
集合U對(duì)應(yīng)的權(quán)重集W={0.4w1，0.3w2，0.3w3}；
子集合U1對(duì)應(yīng)的權(quán)重集W1根據(jù)飼料配方設(shè)計(jì)時(shí)的具體飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)而定；
子集合U3對(duì)應(yīng)的權(quán)重集W3={0.3w31，0.25w32，0.25w33，0.2w34}
子集合U33對(duì)應(yīng)的權(quán)重集W33根據(jù)飼料配方設(shè)計(jì)時(shí)的具體飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)而定。
子集合U34對(duì)應(yīng)的權(quán)重集W34根據(jù)飼料配方設(shè)計(jì)時(shí)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(yíng)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(duì)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(dá)到的理論值；
針對(duì)營(yíng)養(yǎng)平衡指標(biāo)時(shí)，D理表示用飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到的理論值相比后得到的數(shù)值；
X為根據(jù)所設(shè)計(jì)飼料配方的配比計(jì)算所得的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)值或營(yíng)養(yǎng)平衡指標(biāo)值。
Ⅱ、價(jià)格指標(biāo)，理論上認(rèn)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(píng)判與最終模糊綜合評(píng)判
二級(jí)子集合的模糊綜合評(píng)判：
（其中n=m34） （其中n=m33） 一級(jí)子集合的模糊綜合評(píng)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(píng)判：
3、飼料配方實(shí)例比較分析
用單項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較法和模糊綜合評(píng)判模型評(píng)價(jià)線性規(guī)劃和目標(biāo)規(guī)劃法設(shè)計(jì)的生長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1所示。
表1 飼料配方的構(gòu)成及其營(yíng)養(yǎng)成分表
原料 | 價(jià)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(jí)） | 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(yú)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(lài)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(yíng)養(yǎng)成分含量 | 養(yǎng)分名稱(chēng) | 標(biāo)準(zhǔn)要求 | 線性規(guī)劃法配方達(dá)成 | 目標(biāo)規(guī)劃法配方達(dá)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(lài)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(xiàng)指標(biāo)比較法的評(píng)判結(jié)果
養(yǎng)分名稱(chēng) | 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(lài)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(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較法進(jìn)行比較時(shí)，線性規(guī)劃法設(shè)計(jì)的飼料配方比目標(biāo)規(guī)劃法設(shè)計(jì)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(jì)的配方成本低于線性規(guī)劃法設(shè)計(jì)的配方成本。根據(jù)飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的模糊性，認(rèn)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(rèn)為目標(biāo)規(guī)劃設(shè)計(jì)的飼料配方更優(yōu)。
表3 飼料配方的模糊綜合評(píng)判結(jié)果
| 模糊綜合評(píng)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(yíng)養(yǎng)平衡
| 0.882424 | 0.879466 | 三項(xiàng)指標(biāo)綜合
| 0.800660 | 0.801096 |
從表3可以看到，使用模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行比較，線性規(guī)劃法設(shè)計(jì)的飼料配方在飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度和營(yíng)養(yǎng)平衡兩項(xiàng)指標(biāo)上的模糊評(píng)判結(jié)果優(yōu)于目標(biāo)規(guī)劃法設(shè)計(jì)的飼料配方，但目標(biāo)規(guī)劃法設(shè)計(jì)的配方成本較低，故配方的綜合評(píng)判結(jié)果優(yōu)于線性規(guī)劃法設(shè)計(jì)的飼料配方。
通過(guò)以上實(shí)例分析可以看出，雖然兩種比較方法的評(píng)判結(jié)果一致，但模糊綜合評(píng)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(píng)價(jià)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(shí)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(píng)判模型，從飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)滿足度、飼料配方成本、營(yíng)養(yǎng)平衡三個(gè)方面對(duì)飼料配方進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，相對(duì)于飼料配方的單項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較法能更為客觀、有效的評(píng)價(jià)不同數(shù)學(xué)方法設(shè)計(jì)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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