基于K-means聚類的河北省乳制品消費偏好集群分析

石曉雨，唐曉雨，王肖麗，孫雅茗，齊子萱，張艷新

（河北農(nóng)業(yè)大學渤海學院，河北 黃驊 061100）

我國乳制品市場成熟，機遇與挑戰(zhàn)并存，2018年乳制品銷售量3 099萬t，同比增長1.0%，發(fā)展勢頭良好，同時面臨升級慢、多樣性差等問題。部分學者通過定量分析對乳制品消費偏好和特點進行了研究，湯穎梅等[1]運用實證數(shù)據(jù)從人均乳制品消費量、乳制品增長速度、地區(qū)差異、不同收入群體分析了乳制品的消費特點，并提出乳制品消費的未來發(fā)展趨勢；朱增勇等[2]通過IDF和世界奶業(yè)消費、貿(mào)易數(shù)據(jù)分析了2000年以來世界奶制品消費中，酸奶、甜點和奶飲料呈上升趨勢；賈琪[3]運用聯(lián)合分析法，對黑龍江地區(qū)消費者的液態(tài)奶口味和品牌消費偏好進行研究發(fā)現(xiàn)，消費者消費偏好具有一定的差異；張巍等[4]從均衡價格理論和消費者剩余理論出發(fā)，構(gòu)建以消費者綠色偏好為中心的乳制品定價模型。還有學者對乳制品消費進行了集聚和區(qū)域分析，楊輝等[5]運用K-means聚類模型將我國31個省份劃分為四大區(qū)域；呂裔良[6]運用區(qū)位基尼系數(shù)和專業(yè)化指數(shù)測量我國31個省份乳制品產(chǎn)業(yè)集聚表現(xiàn)，指出內(nèi)蒙古自治區(qū)形成了乳制品產(chǎn)業(yè)集群，并且發(fā)現(xiàn)集群發(fā)展有助于乳制品區(qū)域發(fā)展。程長林等[7]通過空間計量模型對我國省域乳制品供給和需求進行集群分析，黑龍江和內(nèi)蒙古為高聚集區(qū)，浙江等地區(qū)為乳制品低聚集區(qū)；成小平等[8]指出我國乳制品產(chǎn)業(yè)區(qū)域集聚效果明顯，東北和內(nèi)蒙古地區(qū)集聚效果尤為突顯，并發(fā)現(xiàn)資源稟賦、市場需求、區(qū)域產(chǎn)業(yè)非均衡發(fā)展政策和歷史遺留下來的產(chǎn)業(yè)基礎促進了乳制品產(chǎn)業(yè)空間集聚；姜冰等[9]研究我國2005～2010年乳制品加工業(yè)集聚程度變動情況，乳制品加工業(yè)在南方集聚程度低，西北、東北等地區(qū)集聚程度高，且乳制品加工業(yè)集聚程度出現(xiàn)下降趨勢。河北省是我國畜牧業(yè)大省，而乳業(yè)發(fā)展起點低、起步晚，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。以河北?1個地區(qū)調(diào)研數(shù)據(jù)為基礎，選取需求偏好影響因子，運用運用K-means聚類模型，分析該地區(qū)乳制品消費偏好集群效應；同時分析不同群體消費需求偏好，為河北省乳制品行業(yè)發(fā)展提出對策建議。

1 數(shù)據(jù)來源

河北南北跨度較大，各地區(qū)的自然資源、基礎設施建設、經(jīng)濟發(fā)展速度差異較大。2020年2月，對河北省11個地級市發(fā)放《河北省乳制品消費者行為偏好》調(diào)查問卷320份，回收有效問卷273份，有效率為85.31%（表1）。問卷內(nèi)容包括被訪者基本概況（年齡、收入水平、所在地區(qū)等）、乳制品包裝喜愛、乳制品價格、乳制品品牌喜好、經(jīng)常購買的乳制品種類等。

表1 河北省11個地級市調(diào)研數(shù)據(jù)Table 1 Survey data of 11 prefecture-level cities in Hebei Province

2 研究方法

2.1 確定聚類指標

基于實地調(diào)研情況，根據(jù)文獻，最終確定河北省人均月收入、乳制品包裝類型、乳制品價格、乳制品關注重點、乳制品品種、乳制品品牌6個指標進行聚類分析。

2.2 構(gòu)建K-means聚類模型

采用SPSS23.0軟件中的K-means聚類模型對河北省乳制品消費需求進行系統(tǒng)分析。K-means聚類模型按照各樣本之間的距離，將樣本集劃分為K個簇。讓簇內(nèi)點的距離盡量小，簇間距離盡量大。分別采用準則函數(shù)E公式（1）和Ward公式（2）～（3）確定樣本間距離。

其中，Ci：當前的第i類，x：第i個觀測值，d（Ci，x）：Ci與x之間的距離。

其中，NK：當前聚類水平第K類中的觀測個數(shù)，NL：當前聚類水平第L類中的觀測個數(shù)，當前聚類水平第K類、第L類中的均值向量，DKL：第某一聚類水平第K類和第L類之間的距離。

其中，NK、NL、NM分別為第某一聚類水平第K類、第L類、第M類中的觀測數(shù)，DJK表示第某一聚類水平的第J類和第K類之間的距離，DJL表示第某一聚類水平的第J類和第L類之間的距離，DJM表示第某一聚類水平的第J類和第M類之間的距離。

3 結(jié)果與分析

3.1 河北省奶制品銷售偏好

通過對273位被訪者的數(shù)據(jù)進行匯總發(fā)現(xiàn)，55.78%的被訪者年齡為20～30歲，44.32%的被訪者年齡＞51歲；34.07%的被訪者月收入3 000～5 000元。72.89%被訪者認為乳制品價格偏高；37.36%的被訪者注重乳制品新鮮程度，34.07%的被訪者注重乳制品干凈衛(wèi)生；41.76%的被訪者選擇消費紙盒包裝乳制品（表2）。

表2 被訪者基本概況及乳制品消費喜好Table 2 Basic information and dairy consumption preferences of interviewees

3.2 不同年齡群體奶制品消費偏好聚類分析

3.2.1 年輕群體 繪制聚合系數(shù)折線圖（圖1），當K=4時，是聚合曲線下降速率的轉(zhuǎn)折點，即此時再增加類別數(shù)，收斂不會發(fā)生明顯變化，K=4為合適類別數(shù)。其中人均月收入、乳制品價格、乳制品側(cè)重點、乳制品品牌其P值分別為0.007、0.000、0.011、0.039（表3），說明調(diào)研數(shù)據(jù)差異性顯著，可以進行聚類分析。將河北省11個地區(qū)年輕群體乳制品消費偏好劃分為四大類，根據(jù)各個變量的聚類中心（表4），圍繞其中心對數(shù)據(jù)進行聚類分析。運用Ward對11個地區(qū)年輕群體乳制品消費偏好進行聚類（圖2）。

圖1 河北省年輕群體乳制品消費偏好聚合系數(shù)圖Fig.1 Convergence coefficient of dairy consumption preference of young groups in Hebei Province

3.2.1.1 第一類別。第一類別有保定和石家莊地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展速度快，年輕群體人均月收入5 000～8 000元，屬于高收入群體。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，該地區(qū)年輕群體認為目前乳制品價格處于合理區(qū)間，在日常消費過程中需求更加多樣化，會有高蛋白、新鮮程度較高、營養(yǎng)價值高、包裝精美的乳制品（如奶酪、巴氏奶以及鮮牛奶等）消費需求，該地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展會促使乳制品尤其是高端乳制品市場需求的快速增長。

3.2.1.2 第二類別。第二類別有邢臺和張家口地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展較好，年輕人對乳制品的消費需求不充分。由于該地區(qū)社會和經(jīng)濟發(fā)展較第一類別地區(qū)有一定差距，導致乳制品不是年輕人日常生活的必需品，且處于簡易包裝（塑料袋）乳制品消費階段，消費產(chǎn)品單一，側(cè)重乳制品的食用性功能。

表3年輕群體乳制品消費偏好ANOVA表Table 3 ANOVA table of dairy consumption preference of young group

表4 最終聚類中心Table 4 Final cluster center

圖2 年輕群體乳制品消費偏好Ward聚類結(jié)果Fig.2 Ward clustering result of dairy consumption preference of young group

3.2.1.3 第三類別。第三類別有滄州和衡水地區(qū)，經(jīng)濟相對發(fā)達，年輕群體以盒裝乳制品、保鮮奶類消費為主，注重乳制品的乳脂含量。該類別年輕群體對乳制品需求較多，當?shù)氐娜橹破肥袌霭l(fā)展較好。

3.2.1.4 第四類別。第四類別有承德、邯鄲、廊坊、秦皇島、唐山地區(qū)，年輕群體對乳制品的消費需求不高，大多購買塑料包裝乳制品，側(cè)重乳制品的食用性功能。該地區(qū)的乳制品市場發(fā)展緩慢。

3.2.2 老年群體乳制品消費偏好聚類分析 繪制聚類系數(shù)折線圖（圖3），當K=4時，是聚合曲線下降速率的轉(zhuǎn)折點，即此時再增加類別數(shù)，收斂不會發(fā)生明顯變化，K=4為合適類別數(shù)。其中河北省人均月收入、乳制品包裝類型、乳制品價格、乳制品側(cè)重點、乳制品品種、乳制品品牌6個指標的P值分別為0.398、0.004、0.000、0.001、0.006、0.314（表5），說明數(shù)據(jù)差異顯著，可以進行聚類分析。將河北省11個地區(qū)老年群體乳制品消費偏好劃分為四大類，根據(jù)各個變量的聚類中心（表6），圍繞其中心對數(shù)據(jù)進行聚類分析。運用Ward對11個地區(qū)老年群體乳制品消費偏好進行聚類（圖4）。

圖3 河北省老年群體乳制品消費偏好聚合系數(shù)圖Fig.3 Convergence coefficient of dairy consumption preference of elderly group in Hebei Province

3.2.2.1 第一類別。第一類別有保定、唐山、石家莊、廊坊地區(qū)。該地區(qū)老年群體更注重乳制品的衛(wèi)生安全，以紙袋包裝的常溫奶品消費為主；普遍認為乳制品價格偏高。

表5老年群體乳制品消費偏好ANOVA表Table 5 Anova table of dairy cnsumption preferences of elderly group

表6 最終聚類中心Table 6 Final clustering center

圖4 老年群體乳制品消費偏好Ward聚類結(jié)果Fig.4 Ward clustering result of dairy consumption preference of elderly group

3.2.2.2 第二類別。第二類別有秦皇島地區(qū)。該地區(qū)老年群體更加注重乳制品的乳脂含量，以酸奶消費為主；普遍認為乳制品價格偏高。

3.2.2.3 第三類別。第三類別有邢臺、滄州、衡水、承德地區(qū)。該地區(qū)老年群體更加注重乳制品的衛(wèi)生安全，以紙盒類保鮮奶消費為主；普遍認為乳制品價格偏高。

3.2.2.4 第四類別。第四類別有邯鄲、張家口為地區(qū)。該地區(qū)老年群體更加注重乳制品的乳脂含量，以紙盒類的復原乳產(chǎn)品消費為主；普遍認為乳制品價格偏高。

4 主要結(jié)論與對策建議

4.1 主要結(jié)論

運用K-means聚類模型對河北省11個地區(qū)不同年齡群體乳制品消費偏好進行聚類分析，得到以下主要結(jié)論：

（1）不同地區(qū)年輕群體乳制品消費偏好差異較大。經(jīng)濟因素是影響年輕群體消費的主要因素，經(jīng)濟發(fā)展迅速、收入水平較高的石家莊和保定地區(qū)，年輕群體對乳制品品質(zhì)需求和個性化需求提出了更好的要求；經(jīng)濟發(fā)展狀況較好的邢臺、張家口地區(qū)，年輕群體奶制品個性化需求較小，購買品種上較為單一；經(jīng)濟相對發(fā)達的滄州、衡水地區(qū)，年輕群體更加側(cè)重乳制品的乳脂含量，且對乳制品需求較多，包裝購買多樣，乳制品市場發(fā)展前景廣闊；經(jīng)濟發(fā)展水平落后的承德、邯鄲等地區(qū)，年輕群體對乳制品的消費需求不高，乳制品市場發(fā)展緩慢。

（2）不同年齡群體乳制品消費偏好差異較大。老年群體較年輕群體而言，接受新事物、新產(chǎn)品能力較弱，在乳制品的種類和品牌消費上較為穩(wěn)定；普遍認為各類乳制品價格偏高，多側(cè)重消費紙盒類、簡易包裝類產(chǎn)品，注重營養(yǎng)元素、乳脂含量較高乳制品的消費，在一定程度上影響老年人的乳制品消費市場。

4.2 對策建議

4.2.1 創(chuàng)新乳品發(fā)展，實現(xiàn)精準定位 針對年輕群體對乳制品的個性化、多元化消費需求，提升乳制品的創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品開發(fā)能力，開發(fā)功能性乳制品，實現(xiàn)個性化服務模式，滿足當下快節(jié)奏的消費需求。針對老年群體消費特點，研發(fā)性價比高的適用于老年群體消費的產(chǎn)品，以提高其購買力。

4.2.2 發(fā)展經(jīng)濟，提高居民收入 收入水平?jīng)Q定消費水平，因此要帶動區(qū)域消費，必須加快地方經(jīng)濟建設與發(fā)展，提高居民的人均收入水平。只有大力發(fā)展地方經(jīng)濟，提高居民生活水平，增加個人收入，才會增加乳制品消費，從而拉動振興河北奶業(yè)發(fā)展。

4.2.3 加強監(jiān)督管理，保證乳品供應鏈安全 食品安全與公眾的切身利益息息相關，已成為社會發(fā)展中備受關注的問題。政府要加強乳制品質(zhì)量檢測與監(jiān)管，厘清現(xiàn)有的交叉職能，明確各個環(huán)節(jié)的責任。進一步明確乳制品供應鏈各主體的獎懲制度，建立乳制品全程溯源體系，對乳制品的供應鏈進行必要的全程跟蹤、追溯，全方位增強奶牛養(yǎng)殖場和乳品企業(yè)的社會責任意識。企業(yè)要嚴格監(jiān)管冷鏈物流系統(tǒng)，從而保證乳制品的質(zhì)量安全。