基于可拓学原理的烟草田间作业机械评价研究——以烟草田间起垄机械为例

赵祖松颖，张卫鹏，王刚，郑志安，李朋涛，王姣，张平

1中国农业大学工学院，北京100083；2中国烟叶公司，北京100055

现代烟草农业

基于可拓学原理的烟草田间作业机械评价研究
——以烟草田间起垄机械为例

赵祖松颖1，张卫鹏1，王刚2，郑志安1，李朋涛1，王姣1，张平1

1中国农业大学工学院，北京100083；2中国烟叶公司，北京100055

为从用户角度合理的对烟草田间作业机械进行适应性评价，利用可拓学原理和方法，建立了烟草田间作业机械的可拓评价模型，而后针对烟草田间起垄机械，在提出相应的评价指标体系的同时，将该模型运用到对7个起垄机组的实际评价当中。经试验数据采集与处理分析，结果表明：第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ机组均属于第v类（优），第Ⅳ机组与第Ⅶ机组分别属于第ii类（可）和第i类（差），机组的变量特征值排序为Ⅱ(4.67)＞Ⅰ(4.07)＞Ⅴ(3.82)＞Ⅲ(3.78)＞Ⅵ(3.33)＞Ⅶ(2.53)＞Ⅳ(2.33)，其评价结果与实际情况相符合，说明该模型具有较好的适用性和可行性，可为评判烟草起垄机械适应性满意度提供量化的比较依据，同时该模型也对其他种植领域内的农业机械选型具有较好的借鉴参考价值。

农业机械评价；烟草；起垄机；可拓学；物元分析

烟草农业机械化是烟叶生产现代化的一个重要载体，是先进生产力的重要标志，大力发展机械化是现阶段提高和稳定烟草种植面积、提高烟农收入的现实选择和有效途径。尽管我国是烟叶生产大国，但与美国、日本等烟草生产技术发达国家相比，机械化发展水平尚存在较大差距[1]。由于烟草农机得益于大农业的农机具开发与成果应用，因而目前国内对烟草农机的研究重点偏重于专用机械，如施肥起垄机[2]、定量穴灌追肥机[3]、施肥覆膜机[4]、移栽机[5]等，且多数采取引进、消化和吸收为主，总体上呈现研究水平偏低、机具适应性差、新机型多、普及推广面积较小等特征，从而增加了烟叶生产机械的科学选型与合理配置的难度，也使得这方面的研究具有必要性。

农业部颁布的《农业机械试验鉴定办法》，确立了试验鉴定选择农机的科学地位和重要性[6]，但对农机产品的选型评价方法的研究尚处于探索阶段。我国对农机进行评价的工作从上世纪80年代后期开始起步，早期的研究以德尔菲法（Delphi）和层次分析法（AHP）为主，如1994年刘大维等开展的拖拉机总体性能评价[7]、1995年叶继昌等提出了的一套“农业机械性能评价及选型专家系统”[8]等，这一方法已经相对成熟，也被使用得最为广泛；而对于农机评价后续的研究则侧重于评价方法的改进，如徐泽水通过对层次分析法模糊一致性判断矩阵转换公式的参数对比，给出了模糊互补判断矩阵排序的一个通用公式[9]，在保证模糊一致性判断矩阵优良特性基础上，使得所需计算量小、简洁、合理、有效，从而方便了实际应用；近年来，很多学者逐渐将一些先进算法和技术，如相似系数和距离法[10]、模糊神经网络和支持向量机技术[11]、价值工程等方法[12]应用于农机的评价研究，开辟了定性评价定量化的新途径。

可拓学是一门上世纪80年代才诞生的新学科，由于可拓学拥有能方便地将社会科学和自然科学联系起来的特点，能构建出解决矛盾问题的框架模型[13]，因此目前正逐步被运用到各领域中，尤其在对于安全性的评价中最为集中，但现有文献来看，将可拓学运用到农业机械领域的评价中的研究是相对较少的，仅见刘存香对农用运输车进行的可拓评价[14]和张建对农业机械的安全评价[15]。此外，就评价的角度来看，大多数评价主要是针对机械性能的优劣进行比较或判断，这对机械的改进无疑是起到重要作用的，但是将评价与用户的选型进行结合，让机械的使用者根据自身的条件和情况选择适宜工作环境的机械的研究是相对缺乏的。因而本文采取可拓学的评价方法，针对烟草田间作业机械的评价进行模型构建，并将其运用到起垄作业环节中进行实证，探索将可拓学运用到烟草田间作业机械评价中的可能性。

1 理论评价模型

1.1 物元模型

可拓学为了简洁有效的描述客观世界的物、事和关系，建立了物元、事元和关系元的有序三元组，统称为基元。通过形式化的模型，帮助人们解决矛盾问题，具有形式化、逻辑化、数学化的特点[16]。

以物O为对象，c为特征，O关于c的量值v构成的有序三元组M=（O，c，v），称为一维物元。O，c，v三者称为物元M的三要素，其中c和v构成的二元组（c，v）称为物元O的特征元[17]。

若一物具有多个特征，与一维物元相仿，可以定义为多维物元M。其中O有n个特征c1，c2，…，cn，O关于ci(i=1，2，…，n)对应的量值为v1，v2，…,vn，所构成的阵列为：

1.2 经典域与节域模型

公式1在可拓学中还可表示为以下形式[18-20]：

其中，Mj代表评价过程中的第j个评价等级（j∈N）；ci表示评价等级Oj的特征；vji表示Oj关于ci所规定的量值范围；式中的＜aji,bji＞表示评价的等级j关于对应特征ci的数值范围，称为特征ci的经典域，这也意味着各评价等级特征值的取值范围与经典域是相对应的，评价过程中，将根据vji判断所处的等级j。

全部评价等级的取值范围构成节域，用Mp表示。记为：

式中，Op表示评价等级的全体，vji表示Op关于ci所取的量值范围，即节域＜aji,bji＞。

1.3 关联度计算模型

对待评物元M0，如果vji的取值不在vpi范围内，也就是说对象特征值不属于某一经典域，则认为待评价对象Oj不满足“非满足不可的条件”，不予评价，如果满足，则计算该待评价对象关于各等级的关联度[21-23]。

通常，第i（i∈N）个指标数值域属于第j（j∈N）个评价等级的关联函数为：

式中，|vji|=bji-aji；K（jvi）表示各评价指标值vi属于评价等级Oj的关联度；ρ（vi,vji）表示 vi与有限区间 vji=＜aji,bji＞ 的距；ρ（vi,vpi）表示vi与有限区间vpi=＜api,bpi＞的距；vi表示第i个评价指标的实际数值；vji=＜aji,bji＞为经典域;vpi=＜api,bpi＞为节域。

经过上式的关联度计算，若得出的关联度值较为分散而不利于对比时，需要利用以下公式将关联度进行归一化处理，以方便进行比较计算：

1.4 等级评定模型

某一个关联函数的数值表示其符合某一评价等级的隶属程度[24-27]，而待评价物元M0整体的评价等级j的关联度为：

其中，ωi是第i个评价指标的权重系数，可采用多种方法得出（本文采取层次分析法得出）。

根据（6）计算出整体关联度后，若：

则评定M0属于等级j0。

关联度是反映“待评价方案”接近理想方案的度量，关联度越大，待评价方案也就越接近期望方案，为了进一步体现评价后的等级向某一类别的倾向，本文引入变量特征值公式细化等级类别，形式如下：

最终计算结果j*为某个级别变量特征值。例如最终评定的等级为第三等级，即j0=3，而计算出的j*=3.5，表示该机组属于第三类偏向第四类（严格来说属于第3.5类），由此除了可以看出偏向另一类的程度外，还能体现具体优劣程度量化的数值，实现同类之中差异的比较。

2 烟草起垄机械可拓评价模型的构建

起垄对于烟叶的生产能起到防涝防旱、减少病害、提高地温、便于覆盖地膜、控制密度等作用，是连接土地整备和烟叶种植的枢纽性环节，也是烟叶机械化生产过程中的重要一环，但由于起垄环节相对复杂，使其成为了制约烟草田间机械化发展的瓶颈性环节。因此，依照上述理论模型，本文针对烟草机械化种植过程中的起垄环节，在设定评价指标后针对烟草起垄机进行模型的构建。

2.1 评价指标的设定

为使整个评价过程更具科学性和客观性，该研究通过试验测试手段直接采集整个作业过程中的相关数据，而后将“测试数据”转化为“评价数据”。经对指标进行筛选，结合国家现行标准、企业标准、农业部《农业机械质量调查办法》，选取作业成本、作业效率、作业质量、使用效果4类指标，组成评价指标体系[28-30]，结构如图1所示：

图1 烟草起垄机械评价指标构成Fig.1 The structure of evaluation indexes for ridger machine

在上述指标体系中，作业成本、作业效率、作业质量俱佳是起垄机组作业追求的目标。三者是相互影响和统一的整体，当过分追求某一类指标性能时，会导致其他类指标性能的下降；因此引入了使用效果类指标，以此强调人机交互性能，从而对前三个评价的有效补充。各指标的具体定义见表1。

表1 评价指标说明Tab.1 Explanations about evaluation indexes

2.2 指标的算法及获取方式

评价指标的获取主要通过试验测试的方法进行。首先，在试验前采集机组价格、操作人员数量及工时费、机组服务半径等数据；其次，起垄机组在相同地况下正常作业，试验过程中记录机组有效作业时间；最后，待田间试验结束后，采集油耗和作业质量指标、使用效果指标。指标的获取方法和转化公式如下：

2.2.1 作业成本类指标

①单位作业成本

为便于不同动力、规格、品牌的机械进行成本的对比，因此采用公顷均机组成本代替直接购置成本以表示成本情况，即每公顷土地均摊的机具购置及管理的费用，将起垄机购机成本转化为单位机组成本可采用公式[31]：

式中：Q——单位作业成本（元/ hm2）；p——起垄机组的原值（元）；s——起垄机组的残值；I——贷款年利率（%）；L——使用年限（年）；α——按起垄机组原值收取年管理费的百分率（%）；w——起垄机组的生产效率（hm2/h）；D——根据当地的农时、农艺要求确定的起垄环节实际作业天数（d）；t——起垄机组一天内的实际作业时间（h/d）；B——起垄机组实际作业幅宽（m）；v——起垄机组实际作业速度（km/h）。

②单位油耗

单位油耗指每公顷的耗油量，可通过将作业前的油箱加到某一标准，而经工作后测量再次加到这一标准所需的油量，其计算公式如下：

式中：——单位油耗（L/ hm2）；Vi1——每次加油前容器所盛油量（L）；Vi2——加油后容器剩余油量（L）；i——加油次数（i=1,2,…,n，单位：次）；S——机组作业面积（hm2）。

③单位人员费用

单位人员费用主要包括两个部分，机手费用和辅助人员费用，单位面积内均摊的人员费用为：

式中：C——单位人员费用（元/（人·hm2））；n——班组作业机手人数（人）；Pn——当地机手工时费（元/（人·h））；m——班组作业辅助人员人数（人）；Pm——当地雇工工时费（元/（人·h））；w——起垄机组的每小时生产率（hm2/h）。

2.2.2 作业效率类指标

①有效作业时间

指正常作业季，机组每天的平均作业时间，单位：h；是机组在作业季有限农时内完成作业的重要保证，主要考察机组全天候的作业能力，通过试验测试或调研获得。

②机组生产效率

机组生产效率计算公式如下：

式中：w——机组的生产效率（hm2/h）；S——试验测试时起垄机组作业面积（hm2）；T0——试验测试时起垄机组作业时间（h）。

③机组服务半径

指起垄机组在当地条件下可以提供服务的最远距离，这既与机组的运移条件有关，也与机组的先进程度有关，还跟农机服务人员的心理预期相关，单位：km。可通过实际询问调研获得。

2.2.3 作业质量类指标

结合参考文献[28]、[29]的规定，田间测试时试验数据采集按“五点法”进行，即在机组的“稳定作业区”中选取4个角点（区）和1个中心（区）作为基准测量点，所取的5个测点（区）的测试指标均值为相应起垄机组的评价指标。起垄机的作业质量指标可归结为垄高、垄基宽、墒面宽、垄距，其测量如图2所示。单一测点的测试指标值可通过合适的测量手段（直尺，组合式型面参数测量尺[32]）直接测量获得。

图2 垄体截面测量示意图Fig.2 The cross section of ridge for measuring

某作业质量类指标的具体计算公式如下：

2.2.4 使用效果类指标

使用效果类指标为定性指标，为方便田间测试时及时有效的获取，采用赋值量化法；即在试验测试的基础之上，给每个评价指标规定为5个等级，分别对应于1～5分，分数由低到高表示差、较差、一般、较好、好。由评价者和农户根据机组实际作业情况评分。最后，计算各指标得分的平均值，作为待评价起垄机组的指标值。

2.3 指标权重的确定

本研究侧重于从用户角度去判断农机的适应情况，目的是形成一种方法为某一区域的用户提供农机选择上的参考，因此用户的意见对于权重的确定是十分重要的。为便于评价过程的具体实施，权重设置采用了层次分析法，邀请具有丰富经验的专家（主要为熟悉烟叶生产机械化专业或农机领域的专家）和一线农机用户（主要为熟悉烟叶机械化生产的管理人员和技术人员）通过问卷的形式对评价指标赋予权重，从而将以用户为主的意见纳入到权重的确立之中。其基本步骤为：1）将作业成本，作业效率，作业质量，使用效果4个二级指标设定为准则层；2）依靠专家和用户凭借经验打分，比较同一准则层下三级指标相对于该准则的重要性，进行两两比较，构造判断矩阵；计算相对于该准则权向量下的三级指标；4）进行一致性检验，确定二级指标权重和三级指标权重以及最后的合成权重。问卷调查在全国范围内的山区烟草种植区域内开展，共收集有效问卷122份，其中生产一线的烟草农机工作人员和用户占89.3%，问卷处理采用SPSS 18.0软件，得到的最终权重结果如表2所示：

表2 烟草起垄机械各指标等级与权重Tab.2 Weight of indexes about tobacco ridger machine

2.4 评价等级的划分与阈值的确定

为对起垄机的综合作业效果进行有效评定，结合实地调研情况和专家意见，将最后评定的结果分为5个等级，按照综合作业效果由低到高分别对应于：i（差）、ii（可）、iii（中）、iv（良）、v（优），以便于在实际评价中对最终评价结果进行判断。对任一待评价对象，若评价数据满足要求，可计算关联度，判断该对象是否属于某等级，但为了方便进行关联度计算和对比，故需要将评价的原始数据经过归一化处理，使其处于0～1之间。根据以上等级将处于0～1范围内的数值进行等距的划分，因而i、ii、iii、iv、v的阈值分别为 [0，0.2)，[0.2，0.4)，[0.4，0.6)，[0.6，0.8)，[0.8，1]。

根据理论模型中的公式（3）和起垄机适应性满意度评价指标阈值，得到经典域M1、M2、M3、M4、M5分别为：

由综合作业效果评价等级的阈值，得到烟草起垄机可拓评价的节域为：

待评价对象用物元模型表示为：

3 数据处理与评定

山区（丘陵区）是我国烟叶种植生产的主要区域，本试验测试在福建省开展，以评价不同起垄机械在山区作业条件下的适应性。具体试验在福建省长汀县濯田镇东山村塅上进行，试验地为一年两熟烟稻轮作地，前茬作物为水稻，收获后根茬在溶田过程中全部粉碎还田，秸秆覆盖量200 kg/亩。土壤质地为砂壤土（0～40 cm 土层），平均土壤坚实度为21.27 MPa，土壤含水率为 21.05% (0～5 cm)、37.15%(5～10 cm)。本次试验对当地常见的7个机组进行了测试，获取的原始数据如表3所示：

3.1 数据的归一化处理

为消除评价指标值量纲的影响，统一指标的变化范围，使得评价具有统一性和可比性，从而方便关联度的计算，因此将获得的评价指标值进行归一化处理。其中，作业效率类、使用效果类指标，属“越大越好型”；作业成本指标，属于“越小越好型”；作业质量类指标属于“中间型”，趋于某一值时为最佳。为使试验更具有山区作业的代表性，在中间型指标参数选择上参照了福建、贵州、广东、广西、湖北、江西对山区起垄作业农艺要求的调研数据，经专家讨论，最终确定的指标参数如表4所示。

表3 七个机组起垄机试验测试原始数据Tab.3 Original data of seven ridgers’test

表4 七个山区地区对烟叶种植起垄的农艺要求及测试指标参数Tab.4 Standards of tobacco planting ridging in seven mountainous areas and test indexes

在数据归一化处理上，对于“越大越好”型指标，处理公式为：

对于“越小越好”型指标，处理公式为：

对于“中间型”型指标，假设指标取值范围为[A± ∆]，处理公式为：

式中，Cj-x为某机组第j个指标值，其中x为某测试环节测试机组编号；min{Cj}、max{Cj}分别为第j个指标值的最小值和最大值；为Cj-x归一化后S的值；A为中间型指标的目标值，∆为A的上下偏差范围。

经归一化处理后的数据如表5：

表5 七个机组起垄机试验测试归一化数据Tab.5 Normalized data of seven ridgers’ test

3.2 等级评定

1）首次评价。由于没有非满足不可的指标（特征），同时已在测试前按照烟草种植的标准对机器进行了调整，故该步省略。

2）建立关联函数。以机组Ⅰ为例，结合关联度计算公式(4)，计算得到各指标与各评价等级的关联度，而后利用公式(5)进行归一化处理，最后结合权重，由公式(6)计算出K1(M0)，在由公式(7)～(9)得到评定等级j0和变量特征值j*，计算结果见表5。

根据表6中计算结果，K1(M0)的最大值出现在第五列，说明该机组属于所属等级为v，即适应性满意度评价结果为“优”，进一步求出变量特征值j*，可以判断该机组的具体特征，属于第四类并且偏向于第五类，严格来说为4.07类。

同理，可得II～VII起垄机组关联度及适应性满意度评定等级。最终评定结果如表7所示：

3.3 评价结果分析

由以上计算可得，在所测评的机组当中，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ机组均属于第v类（优），第Ⅳ机组与第Ⅶ机组分别属于第ii类（可）和第i类（差），以上综合评判结果与用户反映的实际情况相符，从试验测试的角度对待评级起垄机组给出了明确的评判结果，说明本模型的有效性。

总体上看，机组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ综合作业性能为v(优)，能够满足当地的作业要求。其中，机组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为小马力“手扶式”作业机组，结构特点基本相似，均主要由犁刀变速箱体、传动轴、传动链条、犁刀轴、犁刀等部件所组成，其购机成本低、可靠性高、安全性好，但劳动强度偏大、作业效率低、操作舒适性较差；而Ⅴ、Ⅵ号机组为“履带自走式”，主要由发动机、行走系统、液压提升系统、起垄机构等部分组成，其作业质量高、使用效果好，但作业成本高。五台机组的性能指标存在差异，但综合适应性满意度均属于v（优）等级。

表6 Ⅰ号机组的关联度及评级Tab. 6 The correlative degree and the value degree of I

表7 Ⅰ-Ⅶ号机组的关联度及评级Tab.7 The correlative degree and the value degree of I-VII

若根据j*来进行进一步的等级排序，顺序为Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅴ＞Ⅲ＞Ⅵ＞Ⅶ＞Ⅳ。在同属于v（优）等级的范围内，综合评价结果同类之中也有区别，相比于只注重于排序的评价方法而言，更有助于机组评判和选优。同时，该模型对用户在选择适宜机械时更具有参考价值，例如第Ⅵ机组虽然在变量特征值的排序中处于第五位，但是等级仍然在第v等级，说明该机组综合来说还是优秀的，只是相对其他机组有所差距，而用户在挑选适合自己的机械时，可综合地考虑自身条件去更有信心的选择那些处于优秀等级但排序并不十分靠前的机械。

此外，就机具本身对评价的结果影响而言，“手扶式”的小型起垄机由于属于机具和动力配合使用的类型，虽然在劳动强度、效率、舒适性等方面有不足之处，但在成本和小型化的方面具备优势；与其相对的是“履带自走式”的自走型起垄机械，由于将起垄机构和动力、行走机构等直接在机组生产时进行组合配套，因此系统性更好，各机构的协调配合使用上也更加优秀，使得作业质量、效果等方面的指标更突出，但是由于整体机构较复杂，支撑各机构运转的动力总和较大，因此作业成本和购置成本也都较高。

4 结论与讨论

该研究从测试选型的角度，结合可拓学的理论知识，提出了一种烟草田间作业机械的评价方法。在对烟草起垄机械的评价实证中，从作业成本、作业效率、作业质量、使用效果4个方面构建了烟草田间作业机械中起垄类机械的适应性满意度评价指标体系，并系统的给出了14个三级指标的定义和试验数据采集方法，增强了烟草起垄机械适应性满意度评价的全面性和可行性。

对于研究的分析，本文利用了可拓学中的物元理论，使评价结果摆脱了经典数学中“是”、“非”二值的限制，使农机评价中既的模糊概念得以有效解决，并实现了同一分类之中也具有区别的评价，在提高了模型应用的灵活性和广泛性的同时，使得该种评价对用户具有参考价值。

就烟草起垄机的发展而言，“手扶式”为代表的小型机具除了在作业质量上需不断提升外，还应充分考虑与动力的配合性使用问题，同时注重对操作人员舒适性的改进；而“自走式”机具应关注机械动力的高效使用问题，并在不影响作业质量和可靠性的基础上降低制造成本。

可拓学在农机适应性满意度评价中的应用尚属一种新的尝试，针对烟草农机的选型而言，其研究成果还只是初步的。可拓学理论有着丰富的内涵，在其他农机选型评价领域中的应用前景十分广泛，还有很多工作值得深入研究。

[1]肖宏儒, 申国明. 发展我国烟草生产机械化的对策[J].中国农机化, 2009(03):16-21.Xiao Hongru, Shen Guoming. Countermeasure of develop our country's tobacco production mechanization[J]. Chinese Agricultural Mechanization,2009(03):16-21.

[2]张传斌, 张土领. 1YSG-1型烟田施肥起垄机的改进与试验[J]. 农机化研究, 2011(06):119-121.Zhang Chuanbin, Zhang Tuling. The improvement and experiment of the1YSG-1-type tobacco fieldfertilization ridgingmachine[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2011(06):119-121.

[3]张传斌, 牛长根. TX-12型烟草定量穴灌追肥机的设计[J]. 农机化研究, 2011(01):149-152.Zhang Chuanbin, Niu Changgen. Design of TX－12 tobacco quantitative hole irrigation dressing machine[J].Journal of Agricultural Mechanization Research,2011(01):149-152.

[4]杨旭亮, 孟庆宏, 李焕, 等. 烟草双条施肥、覆膜机研制开发与应用[J]. 中国烟草科学, 2003(03):25-27.Yang Xuliang, Meng Qinghong, Li huan, et al. Research and development on double row fertilization and mulching machine of tobacco[J]. Chinese Tobacco Science,2003(03):25-27.

[5]李民朝, 燕亚民. 2YZS自走式烟草移栽机的设计[J]. 农机化研究, 2012(07):154-156.Li Minchao, Yan Yamin. The Design of the Automatic Mill[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research,2012(07):154-156.

[6]白人朴. 探索农业全程机械化生产模式的几点思考[J].农业技术与装备, 2012(24):44-46.Bai Renpu. Thinking of mechanization for agricultural production mode[J]. Agricultural Technology & Equipment,2012(24): 44-46.

[7]刘大维, 杨印生, 杨文志, 等. 层次分析法在拖拉机总体性能评价中的应用[J]. 农业机械学报, 1994(01):96-99.Liu Dawei, Yang Yinsheng，Yang Wenzhi，et al.Application of AHP in tractor overall performance evaluation[J]. Transactions of The Chinese Society of Agricultural Machinery, 1994(01): 96-99.

[8]叶继昌, 王登峰, 杨印生, 等. 农业机械性能评价及选型专家系统的设计[J]. 农业机械学报, 1995(01):11-14.Ye Jichang, Wang Dengfeng, Yang Yinsheng, et al. Design of the expert system for agricultural machinery evaluation and selection[J]. Transactions of Agricultural Machinery.1995(01): 11-14.

[9]徐泽水. 模糊互补判断矩阵排序的一种算法[J]. 系统工程学报, 2001(04):311-314.Xu Zeshui. Algorithm for priority of fuzzy complementary judgments matrix[J]. Journal of Systems Engineering,2001(04): 311-314.

[10]颜筱红. 基于相似系数和距离的农机选型评价模型[J].安徽农业科学, 2011(19):11888-11891.Yan Xiaohong. Evaluation Model of Farm Machinery Selection Based on Similarity Coefficient and Distance[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2011(19): 11888-11891.

[11]周庆元. 基于模糊神经网络和支持向量机的农机优化选型研究[J]. 统计与决策, 2010(23):46-48.Zhou Qingyuan. Agricultural machinery optimization selection research based on the FNN and support vector[J].Statistics and Decision, 2010(23): 46-48.

[12]乔西铭. 基于价值工程下农业机械选型与配套方案的优化[J]. 华南热带农业大学学报, 2007(04):78-81.Qiao Ximing. Optimization of Model Selection of Agricultural Machines and Allocation [J]. Journal of South China University of Tropical Agriculture, 2007(04): 78-81.

[13] 杨春燕. 可拓学[M].北京: 科学出版社, 2014: 1-17.Yang Chunyan. Extenics[M]. Beijing: Science Press, 2014:1-17.

[14]刘存香, 刘学军. 可拓评价方法在农机选型评价中的应用[J]. 农机化研究, 2009(12):183-185.Liu Cunxiang, Liu Xuejun. Appliance on evaluation ofselection for agriculturalmachinery based onextension evaluationmethod[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2009(12):183-185.

[15] 张健, 刘小英, 张敬东, 等. 基于可拓理论的农业机械安全风险评价研究[J]. 中国农机化学报, 2014(02):57-60.Zhang Jian, Liu Xiaoying, Zhang Jingdong. Agricultural machinery safety and risk evaluation based on extension method[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization,2014(02):57-60.

[16] 蔡文. 物元模型及应用[M]. 北京: 北京科学技术出版社,1994: 8-9.Cai Wen. Application of Matter-Element model[M].Beijing: Beijing Science and Technology Press, 1994: 8-9.

[17] 蔡文, 杨春燕, 何斌. 可拓逻辑初步[M]. 北京: 科学出版社, 2003: 20-21.Cai Wen, Yang Chunyan, He Bin. Extension Logic[M].Beijing: Beijing Science and Technology Press, 2003: 20-21.

[18]XuYuan, Zhu Qunxiong. A New Extension Theory-based Production Operation Method in Industrial Process[J].Chinese Journal of Chemical Engineering, 2013,21(1):44-54.

[19] 雷勋平, 吴杨, 叶松, 等. 基于熵权可拓决策模型的区域粮食安全预警[J]. 农业工程学报, 2012(06):233-239.Lei Xunping, Wu Yang, Ye Song, et al. Regional grain security pre-warning based on entropy weight extensiondecision model[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012(06): 233-239.

[20]Chao K, Li C. An intelligent maximum power point tracking method based on extension theory for PV systems[J]. Expert Systems with Applications, 2010(37):1050-1055.

[21]Chao K, Chen J. State-of-health estimator based-on extension theory with a learning mechanism for leadacid batteries[J]. Expert Systems with Applications,2010(37):1050-1055.

[22]Du J, Yang Y, Xu L, et al. Research on the alternatives in a strategic environmental assessment based on the extension theory[J]. Environ Monit Assess, 2012(184):5807-5819.

[23]Yan J, Feng C, Li L.Sustainability assessment of machining process based on extension theory and entropy weight approach[J]. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2014(71):1419-1431.

[24]Bai L, Wang Y, Meng F. Application of DRASTIC and extension theory in the groundwater vulnerability evaluation[J]. Water and Environment Journal,2012(26):381-391.

[25]Pai N, Chang S.An embedded system for real-time facial expression recognition based on the extension theory[J]. Computers and Mathematics with Applications,2011(61):2101-2106.

[26]Wong H, Hu B Q. Application of improved extension evaluation method to water quality evaluation[J]. Journal of Hydrology, 2014(508):539-548.

[27]Ren J, Manzardo A, Toniolo S,et al. Sustainability of hydrogen supply chain. Part II: Prioritizing and classifying the sustainability of hydrogen supply chains based on the combination of extension theory and AHP[J]. International journal of hydrogen energy, 2013(38):13845-13855.

[28]GB/T 5667-2008 农业机械生产试验方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.GB/T 5667-2008. Agricultural machinery production test method[S]. Beijing: China Standards Press, 2008.

[29]GB/T 5262-2003 农业机械试验条件测定方法的一般规定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.GB/T 5262-2003. General rules for agricultural mechanical test conditions and determination method[S]. Beijing: China Standards Press, 2008.

[30]农业部农业机械化管理司, 农业部农业机械试验鉴定总站. 农业机械化标准概要[M]. 北京: 中国农业出版社,2013: 8-411.Department of Agricultural Mechanization(MOA),Department of Agricultural mechanical test appraisal station(MOA). Profile of Agricultural mechanization standard[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2013: 8-411.

[31] 王福林, 陈海涛, 余友泰, 等. 拖拉机最佳更新期计算问题之新探[J]. 农业工程学报, 1994(02):47-51.Wang Fulin, Chen Haitao, Yu Youtai, et al. A studyontheop tirnumreplaeementperiodoftractors[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 1994(02):47-51.

[32]中国农业大学. 组合式型面参数测量尺: 中国,ZL20132022005[P]: 2014-1-5.China Agricultural University. Sectional pro fi le measuring scale: China, ZL20132022005[P]. 2014-1-5..

[33] 云南省质量技术监督局. DB53/T 277.1～50－2008 陆良优质烤烟综合标准[S]. 2009.DB53/T 277.1～50 － 2009. Flue-cured tobacco comprehensive standard in Luliang[S].2009.

[34]DB53/T 272.11-2008 楚雄烤烟综合标准-第11部分：植烟土壤机耕起垄技术规程[S]. 北京: 中国标准出版社,2008.DB53/T 272.11-2008. Flue- cured tobacco comprehensive standard in Chuxiong-Part 11: Technical regulations for ridger machine working in tobacco fi eld[S].Beijing: China Standards Press, 2008.

:ZHAO Zusongying，ZHANG Weipeng，WANG Gang, et al. Evaluation of tobacco farming machinery based on extenics:taking ridging machine as an example [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2017,23(2)

*Corresponding author.Email：zhengza@cau.edu.cn

Evaluation of tobacco farming machinery based on extenics: taking ridging machine as an example

ZHAO Zusongying1，ZHANG Weipeng1，WANG Gang2，ZHENG Zhian1，LI Pengtao1，WANG Jiao1，ZHANG Ping1
1 College of Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China;2 China National Tobacco Corporation, Beijing 100055, China

In order to get reasonable applicability evaluation for tobacco farming machinery from user's point of view, an evaluation model for tobacco farming machinery was set up based on extenics principle and method. The model was applied to evaluate 7 ridging machines together with corresponding evaluation index system. Analysis of experiment data showed that I, II, III, V, VI units belong to class V(superior) while IV and VII units belong to class II (general) and I (inferior), respectively. The variable eigenvalue ranking of each unit was in the order of II (4.67), I (4.07), V (3.82), III (3.78), VI (3.33), VII (2.53), and IV (2.33). Evaluation results were consistent with actual situation, implying that the model had good applicability and feasibility and could provide quantitative and comparable data reference for ridging machinery evaluation. This model also had reference value for selection of machinery in other agricultural fi elds.

farming machinery evaluation; tobacco; ridging machinery; extenics; matter element analysis

赵祖松颖，张卫鹏，王刚，等. 基于可拓学原理的烟草田间作业机械评价研究——以烟草田间起垄机械为例[J]. 中国烟草学报，2017,23（2）

中国烟叶公司《烟叶技术改进项目》(No. 3241304)

赵祖松颖(1991—)，博士生，主要从事农业系统工程方向研究，Email：vinminor@126.com

郑志安（1965—），Email：zhengza@cau.edu.cn

2016-02-03；< class="emphasis_bold">网络出版日期：

日期：2017-04-25