基于綜合評分法的葉菜移栽機優(yōu)化選型

安紅艷

（北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站，北京 100079）

葉菜類蔬菜人工移栽勞動強度大、作業(yè)成本高，本文采用綜合評分方法對現(xiàn)有先進適用的蔬菜移栽機進行優(yōu)選，采取專家打分的方法得到各評價指標的權(quán)重值，并利用古林法對數(shù)據(jù)進行量化處理，最終從作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)效益、作業(yè)安全性和使用方便性4個方面考慮得到7種移栽機的綜合評分，進行選型排序，初步評選出日本洋馬株式會社生產(chǎn)的PF2R全自動雙行移栽機最適合葉菜移栽，評選結(jié)果與現(xiàn)場觀測的效果基本吻合。

農(nóng)業(yè)機械化作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的技術(shù)支撐和科技載體，是我國由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的重要標志（傅麗芳和蔣丹，2014）。農(nóng)業(yè)機械的選型是農(nóng)業(yè)機械化過程的重要環(huán)節(jié)，合理選型可以最大程度地節(jié)約成本，提高農(nóng)業(yè)機械的利用效率，進而提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化總體水平，增加農(nóng)民收入，對國家解決“三農(nóng)問題”具有積極意義（楊雪姣和孫福田，2014）。

葉菜類蔬菜生產(chǎn)通常采用育苗移栽的方式，一是可以減少占地面積和時間；二是可以提高單位面積產(chǎn)量，改善產(chǎn)品品質(zhì)。但是，人工移栽勞動強度大，生產(chǎn)效率低，栽植質(zhì)量差，成本較高，生產(chǎn)上迫切需要移栽機代替人工移栽（岳崇勤和夏海榮，2018）。雖然在市場的需求引領(lǐng)和推動作用下，近年來許多企業(yè)研發(fā)制造出了品種繁多、規(guī)格各異的蔬菜移栽機，但主要是應用在煙草、果菜類蔬菜等作物上，針對葉菜移栽的機械還較少，且應用移栽時或多或少存在漏苗、傷苗等問題，使得葉菜移栽環(huán)節(jié)機械作業(yè)覆蓋率較低。同時，對移栽機的評價也缺乏有效的、較為成熟的方法。因此，筆者經(jīng)過前期調(diào)研，初步篩選出相對適合葉菜移栽的移栽機，利用綜合評價方法從作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)效益、作業(yè)安全性和使用方便性等4個方面對移栽機的作業(yè)效果進行綜合評價分析，一方面探索科學有效的農(nóng)業(yè)機械評價方法；另一方面力求在眾多功能相似的機型中比選出先進適用、質(zhì)優(yōu)、價格合理的機型，為農(nóng)戶科學合理選擇葉菜移栽機，農(nóng)機主管部門在農(nóng)業(yè)機械招標采購、購機補貼等工作中科學決策提供參考（鐘志偉 等，2015）。

1 綜合評分方法的基本原理

所謂綜合評判，是指對多種因素所影響的事物或現(xiàn)象進行總的評價（任朝軍，2007）。其基本原理是針對被評價對象，確定評價指標體系、評價指標體系的權(quán)重（重要度）及各評價指標值，通過一定的數(shù)學模型（或算法）將多個評價指標值“合成”為一個整體性的綜合評估值。具體計算方法如下：

設(shè)A1，A2，A3，…An是n個評價對象，X1，X2，X3，…Xm是評價對象的m個評價指標，W1，W2，W3，…Wm是m個評價指標相應的權(quán)重，Yi1，Yi2，Yi3，…Yim是第i個評價對象關(guān)于Xj指標（j=1，2，3，…m）的價值評定量，Yi是第i個評價對象綜合評價得分。相應的綜合評分表如表1所示，二級指標計算方法類似。

表1 綜合評分表

2 利用綜合評分法開展葉菜移栽機選型

2.1 確定預選機型

經(jīng)過前期對各類蔬菜移栽機進行調(diào)研，結(jié)合葉菜秧苗苗小、梗短的特點，選擇國內(nèi)外較為先進的7種蔬菜移栽機作為預選機型，分別為意大利公司生產(chǎn)的OVER-PLUS4移栽機、中機華聯(lián)機電科技（北京）有限公司生產(chǎn)的2ZB-2移栽機、日本洋馬株式會社生產(chǎn)的PF2R全自動雙行移栽機、江蘇井關(guān)農(nóng)機（常州）有限公司生產(chǎn)的PVHR2-E18移栽機、陜西鼎鐸機械有限公司生產(chǎn)的2ZB-2移栽機和2ZB-2A移栽機、意大利公司生產(chǎn)的FMAX移栽機（表2）。本次選型涉及的蔬菜移栽機類型較為全面，根據(jù)駕駛方式，分為手扶式和乘坐式；根據(jù)動力配置，分為自走式和懸掛式（王金葵，2012）；根據(jù)動力供給形式，分為電動式和燃油式；根據(jù)作業(yè)方式，分為復式作業(yè)和移栽作業(yè)；根據(jù)喂苗結(jié)構(gòu)的材質(zhì)，分為金屬材質(zhì)和塑料材質(zhì)等類型；根據(jù)自動化水平，分為自動喂苗和人工喂苗。由于壟上移栽可以起到蓄水保墑防澇、改善土壤墑情的作用，葉菜類蔬菜通常采用壟上栽植，所以本次選型只考慮了壟上移栽機。

表2 參試7種蔬菜移栽機的基本參數(shù)

2.2 確定評判指標體系及權(quán)重

根據(jù)JB/T 10291—2013《旱地栽植機械》和DG11/T 09—2017《秧苗移栽機》中移栽機試驗的相關(guān)內(nèi)容，選取評價指標及測定方法。一級評價指標選擇作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)效益、作業(yè)安全性和使用方便性。經(jīng)過多位專家討論研究，考慮到傷苗、漏栽和栽植深度對蔬菜移栽質(zhì)量至關(guān)重要，作業(yè)質(zhì)量指標下設(shè)置傷苗率、漏栽率、栽植合格率和栽植深度合格率4個二級評價指標；作業(yè)效益指標下設(shè)置作業(yè)效率、栽植頻率、作業(yè)成本3個二級指標；作業(yè)安全性指標下設(shè)置安全防護、安全裝備、安全信息3個二級指標；使用方便性下設(shè)置操作方便性、適用性2個二級指標。其中，作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效益為現(xiàn)場可操作實測指標，而作業(yè)安全性、使用方便性為現(xiàn)場觀察和經(jīng)驗判斷相結(jié)合指標。

以作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)效益等4個一級指標，栽植合格率、漏栽率等12個二級指標建立綜合評價指標體系，通過德爾菲法確定各指標權(quán)重，特邀請農(nóng)機推廣、農(nóng)機質(zhì)量檢測、農(nóng)機使用者及大學等從事農(nóng)機科研、推廣、檢測和教學的各領(lǐng)域?qū)＜已芯坑懻摚鶕?jù)移栽機的各個指標的重要性，確定各指標的權(quán)重（表3）。

2.3 移栽機田間測試結(jié)果及量化處理

試驗于2018年3月21日在北京通州的種植園區(qū)（北京永盛園農(nóng)業(yè)種植中心）進行，土壤含水率為12%，土壤緊實度為2.8 Pa，土壤容重為1.06 g·cm-3；葉用萵苣（生菜）品種為雷達，秧苗的平均高度為11.0 cm，最小秧苗和最大秧苗的株高分別為8.5 cm和12.0 cm。育苗缽體為梯形，頂邊長3.0 cm，下邊長1.0 cm，高3.5 cm，基質(zhì)為營養(yǎng)土。移栽前對土壤進行旋耕和起壟，壟形及尺寸見表2。

按照移栽機質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的測試方法，對傷苗率、漏栽率、栽植合格率和栽植深度合格率、作業(yè)成本（包括機具成本、人工成本和油耗成本）等指標進行測試；為了主觀評價計分方便，采取專家打分的方法對作業(yè)安全性和使用方便性進行評價。14位專家結(jié)合現(xiàn)場觀摩和實踐經(jīng)驗對安全防護、安全裝備、安全信息、操作方便性和適用性等二級指標進行打分。規(guī)定用0分和10分分別表示安全防護、安全裝備和安全信息指標的評價結(jié)果符合和不符合，符合即得10分，不符合即得0分；規(guī)定操作方便性和適用性用1、3、5、7、9分分別表示評價指標測試結(jié)果的差、一般、良好、好、很好（田村坦之，2001）。結(jié)果如表4所示，從作業(yè)成本來看，2ZB-2（中機華聯(lián)）移栽機最高，為3 162.44元·hm-2，PVHR2-E18（井關(guān)）移栽機最低，屬于經(jīng)濟型；從栽植合格率來看，PF2R（洋馬）全自動雙行移栽機和2ZB-2（鼎鐸）移栽機可以滿足栽植合格率標準（栽植合格率≥90%）；從栽植深度合格率來看，OVER-PLUS4移栽機和PF2R（洋馬）全自動雙行移栽機可以滿足栽植深度合格率標準（栽植深度合格率≥75%）。

表3 移栽機選型指標權(quán)重

2.4 移栽機綜合評價

由于各評價指標的量化值所在的區(qū)間不完全相同，有的評價指標是以性能好為得分最高，有的則恰恰相反，所以需要對數(shù)據(jù)進行歸一化處理。采用古林法對數(shù)據(jù)進行歸一化，依據(jù)表4確定待選機型Ai在指標Xj下的價值評定量Ri〔用Ri/R（i+1）計算〕，如果是漏栽率或傷苗率則越小越好，取倒數(shù)，處理結(jié)果見表5。

表4 7種蔬菜移栽機田間試驗結(jié)果及評分

表5 二級指標價值評定量

根據(jù)表3和表5，得出7種蔬菜移栽機的綜合評價總得分（表6），得分最高的是PF2R（洋馬）全自動雙行移栽機，其后依次是OVER-PLUS4移栽機＞PVHR2-E18（井關(guān)）移栽機、2ZB-2（鼎鐸）移栽機＞2ZB-2（中機華聯(lián)）移栽機、2ZB-2A（鼎鐸）移栽機、FMAX移栽機。

表6 7種蔬菜移栽機綜合得分

3 結(jié)論

采用綜合評分法對7種蔬菜移栽機進行比較、篩選，現(xiàn)場檢測和實踐經(jīng)驗相結(jié)合，綜合考慮作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)效益、作業(yè)安全性和使用方便性4個方面，初步評選出PF2R（洋馬）全自動雙行移栽機最適合葉用萵苣（生菜）移栽。該評價方法的應用大大減少了個人主觀判斷帶來的偏差，為相關(guān)管理和技術(shù)人員科學、公正的比選最佳機型提供了方便。但在移栽機的選型過程中發(fā)現(xiàn)，移栽機是否調(diào)試到了最佳狀態(tài)、秧苗種類和整齊度、起壟的緊實度和平整度及氣候和土壤情況都會對移栽機的移栽效果有很大影響。在實際生產(chǎn)中，由于PF2R（洋馬）全自動雙行移栽機和OVER-PLUS4移栽機價格較高，建議在大型園區(qū)中使用這兩種移栽機，而中小型園區(qū)宜采用PVHR2-E18（井關(guān)）移栽機和2ZB-2（鼎鐸）移栽機。