模糊综合评判法与单项指标相对比较法在饲料配方中的对比研究 陶琳丽 安清聪 张曦* 云南省动物营养与饲料重点实验室，昆明，650201
摘要：目前评价饲料配方的优劣多使用单项指标相对比较法，但该法在比较结果不一致时，不能综合评价出饲料配方的优劣，因此本文提出使用模糊综合评判法评价饲料配方的优劣。本文在深入解析两种方法后，对两种方法进行了实例对比分析研究。
关键词：饲料配方 模糊综合评判法 单项指标相对比较法
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
动物营养原理指出，饲料配合后的各种营养成分应该充足和平衡，才能满足动物营养需要，营养成分严重不足或严重过量均会对动物生长产生不利影响。而养殖户和饲料企业又希望获得最大的经济效益，因此要客观的评价一个饲料配方的优劣，应从饲料配方的营养性和饲料配方的成本等方面加以评定。
目前，在对不同饲料配方进行对比分析时多采用单项指标相对比较法。
1、单项指标相对比较法
单项指标相对比较法主要从两方面对饲料配方进行比较：
（1）比较饲料配方中各项营养指标是否达到相应饲养标准的要求；
（2）比较饲料配方的成本。
根据饲料配方的模糊性原理，当饲料配方的各项营养指标值在相应饲养标准要求的合理范围内浮动，均认为该饲料配方达到饲养标准要求，此时对饲料配方的比较主要是指配方成本，哪个饲料配方的成本低就认为该配方更优。
饲料配方设计追求营养目标和经济目标。经济目标可用饲料配方成本衡量，营养目标则需从两个方面进行衡量，一是饲料配方的营养成分是否达到饲养标准的要求，二是饲料配方中各营养成分之间是否达到平衡，这种平衡包括：氨基酸平衡、蛋白能量平衡、氨基酸能量平衡、钙磷平衡和电解质平衡等[1]。而使用单项指标相对比较法仅考虑了饲料配方中的营养成分是否达到饲养标准要求，并未考虑饲料配方中各营养成分间的平衡，并且当比较结果不一致时，不能综合评价出饲料配方的优劣，因此笔者在综合考虑了饲料配方的特点和其它研究领域建立的评判模型[2]-[7]之后，提出使用模糊综合评判法评价饲料配方的优劣。
2、饲料配方的模型综合评判模型
该模型主要根据以下三个因素对饲料配方进行评价：
Ⅰ、单个营养指标值是否达到饲养标准要求（简称为饲养标准满足度）；
Ⅱ、饲料配方成本；
Ⅲ、饲料配方各营养成分之间是否达到平衡。
评价的前提条件是：饲养标准所提供的营养指标值及各营养指标之间的比值被认为是最优的，越接近饲养标准的指标和比值，认为该饲料配方越好，超过或不足均被认为不优，但超过比不足要好。
（1）因素集
U={饲养标准满足度u1，饲料配方成本u2，营养平衡u3} m=3
子集合U1=饲养标准满足度 U1集合中元素的个数m1由饲料配方的具体要求而定。
U1={能量u11，粗蛋白u12，……，蛋氨酸，赖氨酸，……，钙，磷，……}
子集合U2=1饲料配方成本，U2中元素的个数m2=1
子集合U3=营养平衡 U3集合中元素的个数m3=4
U3={能蛋平衡u31，钙磷平衡u32，氨基酸平衡u33，能量氨基酸平衡u34}
其中：
U31={能量：粗蛋白}，U31集合中元素的个数m31=1
U32={钙：磷}，U32集合中元素的个数m32=1
U33又可以再划分为：
U33={蛋氨酸：赖氨酸u331，……，精氨酸：赖氨酸u33i，……}，
U33集合中元素的个数m33由饲料配方的具体要求而定。
U34又可再划分为：
U34={能量：精氨酸u341，……，能量：赖氨酸u34i，……}，
U34集合中元素的个数m34由饲料配方的具体要求而定。
（2）评判集
根据最终模糊综合评判值的高低进排列，评判值越高表明评判结果越好。
（3）权重集
权重集中各因素的权重值的高低根据它们在饲料配方中的重要程度设定：
集合U对应的权重集W={0.4w1，0.3w2，0.3w3}；
子集合U1对应的权重集W1根据饲料配方设计时的具体饲养标准指标而定；
子集合U3对应的权重集W3={0.3w31，0.25w32，0.25w33，0.2w34}
子集合U33对应的权重集W33根据饲料配方设计时的具体饲养标准指标而定。
子集合U34对应的权重集W34根据饲料配方设计时的具体饲养标准指标而定。
（4）隶属函数的确定
Ⅰ、饲养标准满足度指标和营养平衡指标均以饲养标准提供的指标值或比值为最优，则隶属函数为：
注：针对饲养标准满足度指标，D理表示饲养标准要求达到的理论值；
针对营养平衡指标时，D理表示用饲养标准要求达到的理论值相比后得到的数值；
X为根据所设计饲料配方的配比计算所得的营养指标值或营养平衡指标值。
Ⅱ、价格指标，理论上认为饲料配方成本越低越好，因此隶属函数用饲料配方成本的倒数表示： （Z表示配方成本）
（5）子集合的模糊综合评判与最终模糊综合评判
二级子集合的模糊综合评判：
（其中n=m34） （其中n=m33） 一级子集合的模糊综合评判：
（其中n=m1） （其中Z表示配方成本）
饲料配方的最终模糊综合评判：
3、饲料配方实例比较分析
用单项指标相对比较法和模糊综合评判模型评价线性规划和目标规划法设计的生长肥育猪50-80kg阶段饲料配方的优劣。
饲料配方的构成及其营养成分见表1所示。
表1 饲料配方的构成及其营养成分表
原料 | 价格（元/kg） | 饲料配方组成比例（%） | 线性规划法 | 目标规划法 | 玉米（普通2级） | 1.50 | 63.456 | 63.825 | 小麦麸 | 1.50 | 8.000 | 8.000 | 大豆粕 | 2.80 | 14.192 | 13.222 | 鱼粉（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 | 磷酸氢钙 | 1.35 | 0.333 | 0.322 | 蛋氨酸 | 28.00 | - | - | 赖氨酸 | 18.00 | 0.045 | 0.054 | 复合预混料 | 10.00 | 1.000 | 1.000 | 食盐 | 0.86 | 0.300 | 0.300 | 配方成本 |
| 1901.733 | 1880.000 | 饲料配方的营养成分含量 | 养分名称 | 标准要求 | 线性规划法配方达成 | 目标规划法配方达成 | 消化能（Mcal/kg） | 3.20 | 3.20 | 3.18 | 粗蛋白质（%） | 15.50 | 15.50 | 15.50 | 钙（%） | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 总磷（%） | 0.45 | 0.46 | 0.46 | 有效磷（%） | 0.19 | 0.19 | 0.19 | 赖氨酸（%） | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 总含硫氨基酸（%） | 0.44 | 0.60 | 0.60 |
表2 饲料配方的单项指标比较法的评判结果
养分名称 | 线性规划法配方与标准要求的差值 | 目标规划法配方与标准要求的差值 | 消化能（Mcal/kg） | 0 | -0.02 | 粗蛋白质（%） | 0 | 0 | 钙（%） | 0 | 0 | 总磷（%） | 0 | 0 | 有效磷（%） | 0 | 0 | 赖氨酸（%） | 0 | 0 | 总含硫氨基酸（%） | 0 | 0 | 饲料配方成本 | 目标规划配方成本低于线性规划配方成本21.733元/吨 |
从表2可以看到，使用单项指标相对比较法进行比较时，线性规划法设计的饲料配方比目标规划法设计的饲料配方更好的满足了饲养标准的要求，但目标规划法设计的配方成本低于线性规划法设计的配方成本。根据饲养标准的模糊性，认为目标规划法配方的消化能在饲养标准要求的合理范围内，且配方成本明显低于线性规划配方成本，因此认为目标规划设计的饲料配方更优。
表3 饲料配方的模糊综合评判结果
| 模糊综合评判结果 | 线性规划 | 目标规划 | 饲养标准满足度
| 0.945455 | 0.944205 | 饲料配方成本
| 0.525836 | 0.531915 | 营养平衡
| 0.882424 | 0.879466 | 三项指标综合
| 0.800660 | 0.801096 |
从表3可以看到，使用模糊综合评判法进行比较，线性规划法设计的饲料配方在饲养标准满足度和营养平衡两项指标上的模糊评判结果优于目标规划法设计的饲料配方，但目标规划法设计的配方成本较低，故配方的综合评判结果优于线性规划法设计的饲料配方。
通过以上实例分析可以看出，虽然两种比较方法的评判结果一致，但模糊综合评判模型更为合理和有效地分析了饲料配方中饲养标准的满足程度
4、结论
如何客观的分析评价各种数学方法在饲料配方优化中的应用效果，从而应用软件实现优化手段就显得尤为重要。本文提出的饲料配方模糊评判模型，从饲养标准满足度、饲料配方成本、营养平衡三个方面对饲料配方进行综合评价，相对于饲料配方的单项指标相对比较法能更为客观、有效的评价不同数学方法设计的饲料配方优劣，从而为建立更加科学、合理的饲料配方优化系统奠定良好基础。
参考文献：
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[2] 杨林国，姜印平. 职业学校办学水平的模糊综合评判[J]. 安徽电气工程职业技术学院学报. 2004，9（1）101~104
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[6] 晁春燕，辛振祥等. 模糊数学在橡胶配方设计中的应用[J]. 橡塑技术与装备. 2002，28（4）：1~4
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发表于 2009-8-10 12:03:36
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