基于模糊DEMATEL 的烤煙烘烤影響因素分析

路曉崇，黃元炯,2，宋朝鵬*，孫福山，王松峰，張銘真，宮長榮

1．河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州市文化路95號 450002

2．河南省煙草公司，鄭州市鄭東新區(qū)CBD外環(huán)15號樓 450018

3．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，山東省青島市科苑經(jīng)四路11號 266101

基于模糊DEMATEL 的烤煙烘烤影響因素分析

路曉崇1，黃元炯1,2，宋朝鵬*1，孫福山3，王松峰3，張銘真1，宮長榮1

1．河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州市文化路95號 450002

2．河南省煙草公司，鄭州市鄭東新區(qū)CBD外環(huán)15號樓 450018

3．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，山東省青島市科苑經(jīng)四路11號 266101

烤煙烘烤效果受到諸多因素的影響，為在眾多的影響因素中識別出烤煙烘烤的關(guān)鍵性影響因素，采用模糊DEMATEL（Fuzzy of Decision Making Trial and Evaluation Laboratory）分析法對影響烤煙烘烤的5大類（煙葉生長環(huán)境、烘烤環(huán)境、煙葉屬性、裝煙狀況以及烘烤人員素質(zhì)）17個因素的原因度與中心度進行了分析。結(jié)果表明,影響烤煙烘烤的主要因素有光照、大氣溫度、降雨、干球溫度與濕球溫度，其中煙草大田生長期間的降雨量、光照與大氣溫度是影響烤煙烘烤效果的根本因素，對烤房內(nèi)干球溫度與濕球溫度的控制是影響烤煙烘烤效果的直接因素,而干球溫度對烤煙烘烤的影響最大。

烤煙；烘烤；影響因素；模糊DEMATEL分析

烘烤是煙草生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，對煙葉品質(zhì)的形成有較大影響。前人曾在烤房、烘烤原理、烘烤方式、烘烤工藝等方面進行了大量的研究［1-5］，有效地提高了煙葉烘烤品質(zhì)。尤其是近年來隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展和在煙葉烘烤中的運用［6］，取得了一定成效。然而在全國范圍內(nèi)烘烤技術(shù)仍存在發(fā)展不平衡、不協(xié)調(diào)的矛盾，這在一定程度上限制了煙葉品質(zhì)的進一步提高［7］。我國煙葉種植廣泛［8］，不同地域間的各種因素差異較大，煙葉在烘烤過程中受煙葉生長環(huán)境、烘烤環(huán)境、煙葉屬性、裝煙狀況以及烘烤人員素質(zhì)等一系列因素的影響［1-3，5-8］，且一些影響因素的量化難度較大，因此在本試驗中擬構(gòu)建數(shù)學(xué)模型對相關(guān)影響因素進行分析。模糊DEMATEL（Fuzzy of Decision Making Trialand Evaluation Laboratory）決策試驗與評價實驗室法是通過專家的定性判斷，用模糊語義變量衡量因素間影響程度，將模糊語言變量賦予三角模糊數(shù)［9］，對復(fù)雜系統(tǒng)中因素之間的邏輯關(guān)系及相互影響程度進行分析，找出系統(tǒng)的內(nèi)在因果關(guān)系及關(guān)鍵因素［10］，剖析影響系統(tǒng)運作的主要因素與次要因素。該方法在經(jīng)濟、社會、企業(yè)管理與生產(chǎn)等方面均有著廣泛的應(yīng)用［11-14］，在煙草的研究中也有一定的應(yīng)用。宋朝鵬等［15］利用DEMATEL法對烤煙合作社的發(fā)展進行了研究，確定了烤煙合作社發(fā)展的關(guān)鍵影響因素，并提出了一系列推進現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展的建議。但在煙葉烘烤中未見相關(guān)的應(yīng)用報道。為此，利用模糊DEMATEL法對影響煙葉烘烤的因素進行了分析，以期在實際生產(chǎn)過程中有重點地解決烘烤問題。

1 模糊DEMATEL模型的建立

三角模糊數(shù)A～用（l，m，u）定義，其中0≤l≤m≤u，當(dāng)且僅當(dāng)l=m=u時A～為一個白化的實數(shù)l，A～的隸屬度函數(shù)μA（x）定義［9］為：

構(gòu)建模糊DEMATEL模型所用的語言算子以及對應(yīng)的三角模糊數(shù)［9］見表1。

利用表1的語言算子以及對應(yīng)三角模糊數(shù)，通過專家打分的方式，構(gòu)建的各個因素對其他因素影響的三角模糊直接影響矩陣見式（2）。

表1 語言變量及其三角模糊數(shù)的取值

對綜合影響矩陣T～中元素按行相加得到相應(yīng)因素的影響度D～i，對綜合影響矩陣T～中的元素按列相加得到相應(yīng)因素的被影響度R～i，再利用因素的影響度D～i和被影響度R～i計算各因素的模糊中心度D～i+R～i與模糊原因度D～i-R～i，計算公式：

當(dāng)λ=0，表示決策者接受風(fēng)險，即冒險型；λ=1表示決策者不接受風(fēng)險；λ=1/2表示決策者對待風(fēng)險無所謂［11，16］。

2 烤煙烘烤因素的確定

2.1 烤煙烘烤因素的初步確定

煙葉烘烤過程中的三大要素為對象、主體和動力。根據(jù)科學(xué)性和全面性的原則，以面向大范圍煙區(qū)為目的，通過系統(tǒng)分析，調(diào)查歸納總結(jié)［17-22］，流程見圖1。確定了影響煙葉烘烤的5類17個因素：煙葉的生長環(huán)境包括光照（A1）、降雨量（A2）、土壤類型（A3）、大氣溫度（A4）、土壤肥力（A5），生態(tài)環(huán)境對煙葉屬性的形成有很大影響，是煙葉烘烤的重要間接影響因素［20-21，23］；煙葉的烘烤環(huán)境包括濕球溫度（A6）、干球溫度（A7）、烤房周圍外界濕度（A8）、烤房周圍外界溫度（A9）；裝煙因素包括裝煙方式（A10）、裝煙量（A11）；煙葉屬性包括葉片部位（A12）、成熟度（A13）、品種（A14）、煙葉素質(zhì)（A15）；人為因素包括烘烤人員的文化程度（A16）和技術(shù)經(jīng)驗（A17）。

圖1 烤煙烘烤因素的確定流程

2.2 烤煙烘烤因素影響程度確定

利用德爾菲法（DelphiMethod）［24］，采用10分制（＞0，≤2分無影響；＞2，≤4分影響小；＞4，≤6分影響較??；＞6，≤8分影響較大；＞8，≤10分影響非常大）對確定的影響煙葉烘烤系統(tǒng)運作的17個因素間的影響程度進行打分，見表2。

表2 各因素的影響程度（分）

3 烤煙烘烤因素模糊DEMATEL分析

3.1 烤煙烘烤因素模糊DEMATEL過程的實現(xiàn)

以“影響非常大、影響大、影響小、影響非常小、無影響”等模糊語義變量（表1），表示評估指標(biāo)Ai與Aj之間的相互影響程度，相同因素間無影響記作0，將表2中的打分轉(zhuǎn)換為模糊語言，建立烤煙烘烤評估指標(biāo)的直接影響模糊關(guān)系矩陣［9］，并將語言算子轉(zhuǎn)化為三角模糊數(shù)矩陣，見表3。

表3 語言算子轉(zhuǎn)化三角模糊數(shù)后原始模糊直接影響矩陣

表4 各因素綜合影響的中心度與原因度

利用式（2）～式（6）得到模糊中心度與模糊原因度，利用式（7）將λ取值為1/2［24］，計算出各影響因素的中心度和原因度，見表4。

依據(jù)表4中的數(shù)據(jù)，以中心度為橫坐標(biāo)、以原因度為縱坐標(biāo)，繪制出影響因素的原因與結(jié)果關(guān)系圖（圖2），在其橫坐標(biāo)方向上，中心度（D～i+R～i）def反映了各影響因素對整個系統(tǒng)的影響程度，從左到右中心度數(shù)值越大，表明該因素對烘烤系統(tǒng)的影響程度越大［25］；縱坐標(biāo)方向上，原因度反映了各因素之間的影響關(guān)系，（D～i-R～i）def＞0，表明該因素對其他因素影響較大，稱為原因因素；（D～i-R～i）def＜0，表明該因素受其他因素影響大，稱為結(jié)果因素［26］。

圖2 不同影響因素的因果關(guān)系圖

3.2 各影響因素原因度與中心度分析

3.2.1 原因度分析

由圖2可知，煙葉的生長環(huán)境因素中光照（A1）、降雨量（A2）、大氣溫度（A4）對煙葉烘烤影響較大，其中降雨量（A2）是影響烤煙烘烤的最重要因素；降雨量、光照、大氣溫度等作為煙葉大田生長的主要生態(tài)環(huán)境因素，決定了各煙區(qū)煙葉的風(fēng)格特色，使不同產(chǎn)區(qū)煙葉在烘烤過程中變黃失水特性有較大的差異［6，20］。土壤類型（A3）、土壤肥力（A5）、烘烤人員的技術(shù)經(jīng)驗（A17）三個因素對結(jié)果因素有較大影響；土壤的類型與肥力與煙葉質(zhì)量的形成有很大關(guān)系［27］，烘烤人員作為行為的執(zhí)行者，對煙葉采收的把握、裝煙方式的了解、烘烤工藝的執(zhí)行有著自主控制力，通過自身的烘烤經(jīng)驗與烘烤知識，根據(jù)煙葉的具體變化來調(diào)控烤房的干球溫度與濕球溫度。裝煙方式（A10）與品種（A14）兩個因素對其他因素的影響相對較小，可能是大氣溫度、成熟度等因素影響力過大，掩蓋了裝煙方式與品種對烘烤的影響?？痉恐車饨鐫穸龋ˋ8）與烘烤人員的文化程度（A16）對煙葉烘烤的影響較小，可能是由于干球溫度與烘烤人員技術(shù)水平影響過大，掩蓋了它們對烘烤的影響。

由圖2可知，濕球溫度（A6）、干球溫度（A7）受到其他因素影響較大，不同的溫、濕度會使烤房內(nèi)煙葉的變黃速率與變黃程度以及煙葉內(nèi)部生理生化變化差異較大［1，4，28］，使烤后煙葉的等級比例有較大差異；葉片部位（A12）、成熟度（A13）、煙葉素質(zhì)（A15）3個因素對烤煙烘烤有一定的影響，部位中等、成熟度適中、素質(zhì)好的煙葉易烤性與耐烤性均較好，決定了煙葉的烘烤難易程度［23］；烤房周圍外界溫度（A9）、裝煙量（A11）等因素對烤煙烘烤的效果直接影響作用較小，可能是由于降雨量的影響力較大將其對烘烤的影響力所掩蓋。

3.2.2 中心度分析

中心度反映了影響因素對整個烘烤系統(tǒng)的影響程度［29］。由圖2可知，對煙葉烘烤影響最大的因素是烤房內(nèi)的干球溫度（A7），中心度為1.840 6，煙葉烘烤最終是通過控制烤房的溫濕度來實現(xiàn)的，干球溫度的高低對煙葉生理生化反應(yīng)的快慢有著重要影響，對煙葉的烘烤效果有決定性的作用［4］。其次是大田降雨量（A2），大田降雨量對煙葉特色的形成有很大關(guān)系，尤其對煙葉含水率以及蛋白質(zhì)等化學(xué)成分的影響較大，從而使煙葉的烘烤特性有較大差異［19］。濕球溫度（A6）、大氣溫度（A4）、光照（A1）和煙葉成熟度（A13）等對煙葉烘烤系統(tǒng)也有較大的影響，烘烤過程中濕球溫度與干球溫度配合共同控制煙葉的烘烤環(huán)境［4，20，22］；大氣溫度與光照主要通過影響煙葉風(fēng)格特色的形成，進而影響整個烘烤系統(tǒng)［20］；成熟度是煙葉采收的重要判斷指標(biāo)，成熟度好的煙葉化學(xué)成分適宜，煙葉的變黃失水協(xié)調(diào)，烘烤的難度系數(shù)降低。而其他影響因素［18］，如裝煙方式（A10）、品種（A14）等對烘烤系統(tǒng)的影響相對較小。

4 小結(jié)

對影響烤煙烘烤的17個因素進行了模糊DEMATEL分析，結(jié)果表明：影響烘烤的關(guān)鍵因素主要有降雨量、光照與大氣溫度，干球溫度與濕球溫度，成熟度與煙葉素質(zhì)，烘烤人員的技術(shù)水平等，在煙葉生產(chǎn)過程中依據(jù)這些關(guān)鍵因素，對煙葉烘烤方案做出適時調(diào)整，進而構(gòu)建烘烤模型，可以簡化烘烤操作，科學(xué)高效地解決烘烤難題，提高煙葉品質(zhì)，實現(xiàn)精益、精準(zhǔn)烘烤，彰顯各煙葉產(chǎn)區(qū)的煙葉風(fēng)格特色。

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責(zé)任編輯 董志堅

Analysis of Factors Influencing Curing of Flue-cured Tobacco with Fuzzy DEMATEL Method

LU Xiaochong1,HUANG Yuanjiong1,2,SONG Zhaopeng*1,SUN Fushan3,WANG Songfeng3,
ZHANG Mingzhen1,and GONG Changrong1
1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China
2.Henan Province Tobacco Com pany,Zhengzhou 450018,China
3.Tobacco Research Institute,Chinese Academ y of Agricultural Sciences,Qingdao 266101,Shandong,China

To identify the key factors influencing the curing of flue-cured tobacco,fuzzy DEMATEL (Fuzzy of Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)method was adopted to analyze the relation and p rom inence of seventeen factors in five major categories(growing environment,curing conditions, tobacco leaf characteristics,loading status and operators’skill)affecting curing.The results showed that the major factors affecting curing of flue-cured tobacco were light irradiation,atmosphere temperature, rainfall,dry bulb temperature and wet bulb temperature;among them,the rainfall,light irradiation and atmosphere at tobacco growing stage in field were fundamental factors,the control of dry bulb temperature and wet bu lb tem perature in barn was direct factor,and d ry bulb tem perature im pacted the greatest influence on curing.

Flue-cured tobacco;Curing;Influence factor;Fuzzy DEMATEL analysis

S572.092

A

1002-0861（2015）09-0021-06

10.16135/j.issn1002-0861.20150904

2014-12-05

2015-02-05

中國煙草總公司科技項目“濃香型烤煙調(diào)制關(guān)鍵技術(shù)研究”（Ts-01-2011006）。

路曉崇（1988—），在讀碩士研究生，研究方向：數(shù)據(jù)分析挖掘與煙葉調(diào)制生理。E-mail：ruciyubici@163.com；*

宋朝鵬，E-mail：ycszp@163.com

路曉崇，黃元炯，宋朝鵬，等.基于模糊DEMATEL的烤煙烘烤影響因素分析［J］.煙草科技，2015，48（9）：21-26.

LU Xiaochong,HUANG Yuanjiong,SONG Zhaopeng,etal.Analysis of factors influencing curing of flue-cured tobacco w ith fuzzy DEMATE Lmethod［J］.Tobacco Science&Technology，2015，48（9）：21-26.