规模化大豆产区大豆联合收获机综合评价与优选

乔金友，张晓丹，王奕娇，陈海涛

（东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030）

规模化大豆产区大豆联合收获机综合评价与优选

乔金友，张晓丹，王奕娇，陈海涛

（东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030）

文章以规模化大豆产区生产中常用的11种国内外大豆联合收割机为研究对象，结合大豆生产实际需求，建立大豆联合收获机械优选评价指标体系，采用定量定性结合方法确定评价指标值，应用二阶模糊综合评判方法对11种备选机型进行综合评价研究，提出规模化大豆产区大豆联合收割机优选方案，其中纽荷兰CSX7080、约翰迪尔W210和凯斯6088位居前三。研究方法克服传统农业机器选型的弊端，为大豆联合收割机械科学选型提供参考。

农业机械化；大豆联合收割机；选型；模糊综合评价

大豆是我国主要的油料作物和饲用作物。大豆收获作业是大豆生产过程关键环节之一，选择适宜的收获机械适时完成大豆收获作业是大豆丰产丰收的重要保障[1]。随着收获机械技术快速发展，国内外市场上不断涌现技术含量更高、功能更完善的收获机械装备产品，采用传统经验方法进行机器选型的盲目性突出。采取科学有效方法，选择满足大豆机械化收获作业需求的机械装备是亟待解决的重要问题之一[2-4]。

本文结合我国北方大豆生产技术要求及机械化收获作业实际需求，设计大豆收获机械选型评价指标体系，填补本领域研究空白，采用模糊综合评价方法对市场上常见的11种国内外大豆联合收割机进行系统评价研究，为大豆规模化生产单位选择适宜的大豆收获机械提供参考。

1 大豆收获机械选评价指标体系的建立

机器选型评价指标选取的基本原则是技术先进、经济合理、满足生产需求，此外还要求机械装备具有可靠、安全、操作维护方便、舒适等性能[5-6]。在此原则指导下，本研究结合大豆收获作业实际需求，在对相关收获机型进行全面深入分析基础上，建立大豆收获机械选型评价指标体系，如图1所示。

图1 大豆收获机械选型评价指标体系Fig.1 Appraising indexes for soybean combine selection

大豆收获机械选型评价指标体系共设六个一级指标（准则层），不同一级指标下设不同数量二级指标（方案层）。因为不同收获机械功率和使用质量也不同，为消除这些差异对相关指标的影响，采用单位功率购置价格作为评价大豆收获机械经济性的指标，采用单位喂入量清选面积作为评价收获机械清选性能的指标，采用单位功率质量评价收获机械作业过程对土壤的压实程度[7]。

2 待选机型及评价指标值的确定

2.1 数据采集与处理

通过调查研究，选择大豆生产中常用的11种联合收获机作为备选机型，通过计算分析整理出各机型各评价指标值，如表1所示。表中无故障性、维修性、耐久性、零件易配性的数据通过专家打分获取，其余指标采用实际参数值。

2.2 数据无量纲化处理

为使各机型各指标数据具有可比性，对表1各指标数据进行无量纲化处理。根据各项指标含义及大豆收获作业对收获机械的要求，确定单位功率购置费用、耗油量、损失率、破碎率、含杂率、接地比压、单位功率质量指标越小越好，按公式（1）进行无量纲化处理；其他指标越大越好，采用公式（2）进行无量纲化处理[7-9]。无量纲化处理后结果如表2所示。

式中，rij-第j机型第i指标无量纲化数据；Vij-第j机型第i指标的参数值；p-二级指标数量；m-待评价机型数量。

表1 备选机型评价指标数据Table 1 Value of appraising indices

续表

表2 各项指标无量纲化处理后结果Table 2 Index value without units

3 大豆收获机械选型研究

3.1 模糊综合评判法模型

大豆收获机械选型评价指标体系中含有两级指标，选用二阶模糊综合评判模型[10]对各机型性能进行评价，确定各机型的评价值作为选型依据。

（1）设第i个一级指标包含mi个二级指标，其二级指标的权重矩阵为Ai=[aij│j=1，2，…，mi]；第j个二级指标无量纲后的值为rij（j=1，2，…，mi），则评判矩阵为Ri=[rij│j=1，2，…，mi]，则可按式（3）计算得出各一级指标评价值Vi。

（2）设总的评价矩阵为R=[ri│i=1，2，…，n]，一级指标权重矩阵为A=[ai│i-1，2，…，n]，则可按式（4）求得各机型最终评价值B。

比较评判结果b1，b2，…，bm，取最大评价值对应的机型为最优机型。

3.2 指标权重的确定

根据表2数据以及上述计算原理，选用层次分析法分别求6个一级评价指标和17个二级评价指标的权重向量。

首先，求6个一级指标的权重向量。依据判断矩阵的准则，将一级指标中元素两两比较，对重要性程度按1，2，……，9赋值，若元素i相对元素j的重要性为αij（i，j=1，2，…，6），则元素j相对元素i的重要性为得到一级指标判断矩阵：

应用和法求权重向量，首先将P正规化，即每个元素除以其所在列元素的和得到正规化矩阵P，然后将P按行进行归一化处理即可得到一级指标的权重向量A。

对判断矩阵进行一致性检验，

判断矩阵具有满意的一致性，因此，A中各分量可以作为一级评价指标的权重同理，可求得各二级评价指标的权重向量，如表3所示。

3.3 评价结果

根据表2、表3中各二级指标数值及权重，依据式（3）可以计算各一级指标得分值Vi，结合模糊评判模型可以得到：

表3 各指标权重向量Table 3 Weight value of each index

根据式（4）计算B值，即各机型的得分情况，如表4所示。由表5可知，纽荷兰CSX7080和约翰迪尔W210型联合收割机的综合评价结果排名位居前两位，凯斯6088联合收割机排第三位，而约翰迪尔C100综合评价结果最差。因此，建议规模化大豆生产区域在收割机选型时重点考虑纽荷兰CSX7080、约翰迪尔W210和凯斯6088联合收割机作为首选机型。

表4 各机型综合评价值Table 4 Comprehensive appraising value of each combine

4 结论

a.结合联合收割机相关技术指标以及规模化大豆收获作业需求，设计联合收获机选型评价指标体系；

b.在大豆规模化生产区域，11种典型联合收割机优选次序为：纽荷兰CSX7080、约翰迪尔W210、凯斯6088、约翰迪尔9670、约翰迪尔C230、约翰迪尔L60、约翰迪尔W80、福田雷沃GN70、福田雷沃GN60、约翰迪尔C110和约翰迪尔C100；

c.本文设计的联合收割机选型评价指标体系及综合评价方法，对其他作物联合收割机选型具有参考作用。

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Evaluation and selection on soybean combines in large-scale planting area

QIAO Jinyou,ZHANG Xiaodan,WANG Yijiao,CHEN Haitao(School of Engineering, Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

Total 11 kinds of soybean combine were taken as the research object,which were frequently-used in large-scale planting area.An evaluating index system for selecting soybean combine was set up according to demands of soybean production.The 11 kinds of combine were evaluated using two-layer fuzzy comprehensive evaluation method.Finally,a optimum selection of soybean combine for large-scale planting area was put forward.New Holland CSX7080,JD W210 and CASE 6088 were the top three.Research results of the paper could overcome the blindness of traditional agricultural machine selection,and provided a scientific guidance to soybean combines selection.

agricultural mechanization;soybean combine;agricultural Machinery Selection;Fuzzy comprehensive evaluation

S232.3

A

1005-9369（2014）08-0124-05

乔金友,张晓丹,王奕娇,等.规模化大豆产区大豆联合收获机综合评价与优选[J].东北农业大学学报,2014,45(8):124-128.

Qiao Jinyou,Zhang Xiaodan,Wang Yijiao,et al.Evaluation and selection on soybean combines in large-scale planting area [J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(8):124-128.(in Chinese with English abstract)

2012-03-28

国家公益性行业（农业）科研专项经费项目（20131103-3-2）；国家大豆产业技术体系岗位科学家“十二五”任务（CARS-04-PS22-1）；东北农业大学人才基金项目（2009RC51）

乔金友（1969-），男，博士，副教授，研究方向农业机械化生产与管理。E-mail:qiaojinyou@163.com

时间2014-7-26 14:23:53[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140726.1423.002.html