灰色决策和聚类分析在卷烟感官质量评价中的应用

黄清芬 王玉胜

摘要 [目的]采用灰色决策和聚类分析评价卷烟感官质量。[方法]对市场上30种不同牌号卷烟进行灰色决策和聚类分析。[结果]在注重指标权重的情况下，不同编号卷烟感官质量的得分由高到低依次为28、30、26、25、29、27、20、19、18、24、21、17、15、23、13、16、12、22、14、10、11、8、9、7、65、3、2、1、4。编号28卷烟和编号30卷烟感官质量得分优于其他规格的卷烟，综合效果测度值分别为0.994和0.992，编号4卷烟感官质量得分最低，综合效果测度值是0.895。系统聚类将30种牌号的卷烟分为4类：第1类包含7个规格的卷烟，编号分别为5、9、6、11、12、10、7；第2类包含4个规格的卷烟，编号分别为2、3、1、4；第3类包含11个规格的卷烟，编号分别为21、28、24、27、20、30、22、23、25、26、29；第4类包含8个规格的卷烟，编号分别为14、15、19、8、13、16、17、18。[结论]该研究结果为卷烟质量评价提供了理论依据。

关键词 卷烟；灰色局势决策；聚类分析；感官质量

中图分类号 TS41+1文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）16-0014-03

Abstract [Objective] The grey decision and cluster analysis were used to evaluate the sensory quality of cigarettes. [Method] Through grey decision and cluster analysis， 30 kinds of cigarettes in the market were made a sensory quality appraisal. [Result] When the weight of characters was considered， the order of sensory quality appraisal of cigarettes was 28， 30， 26， 25， 29， 27， 20， 19， 18， 24， 21， 17， 15， 23， 13， 16， 12， 22， 14， 10， 11， 8， 9， 7， 65， 3， 2， 1 and 4. The comprehensive measure values of No.28 and No.30 cigarette were 0.994 and 0.992， and had greatest performance， while the comprehensive measure values of No.4 cigarette was 0.895， and had poorest performance. The 30 kinds of cigarettes were classified into 4 categories as followed： the first category included 5，9，6，11，12，10 and 7；the second category included 2，3，1 and 4；the third category included 21，28，24，27，20，30，22 and 23；the fourth category included 14，15，19，8，13，16，17，18；25，26 and 29. [Conclusion] The result provides reference for the quality evaluation of cigarette.

Key words Cigarette；Grey decision；Cluster analysis；Sensory quality

目前，卷煙产品在市场上的竞争日趋激烈，卷烟质量的优劣直接关系到卷烟工业企业的效益和发展。如何科学合理地对卷烟感官质量进行评价，是卷烟生产与评价工作的一个非常重要的环节。过去对卷烟评价经常依靠经验进行直观分析，或采取单个指标进行分析，有时又要受到主观因素的影响，因此，不能全面正确地对卷烟进行质量评价。由于对卷烟评价时需要考虑很多因素[1-3]，而且各个指标之间有较强的相关性，这给卷烟感官质量评价带来一定的困难。因此，将影响卷烟感官质量的主要因素以统一综合指标来衡量，对卷烟质量评价更具有现实意义。

灰色系统理论是邓聚龙教授首先提出并创立的一门新兴学科，是基于数学理论的系统工程学科[4-5]，主要解决一些包含未知因素的特殊领域的问题，广泛应用于农业、地质、气象等学科，在玉米、小麦品种综合评价中得到了应用[6-11]，并取得了很好的综合评价效果。笔者运用灰色局势决策和聚类分析对双喜牌号下不同规格卷烟的感官质量进行了评价，以期为卷烟质量评价提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 分析指标

分析数据来自于广东卷烟市场部分不同规格卷烟的检测数据。其中，卷烟编号及其感官质量指标见表1，按照GB/T 5606.6—2005的要求，选取光泽、香气、协调、杂气、刺激性、余味6个指标对卷烟感官质量进行评价。

1.2 灰色局势决策

1.3 数据分析

采用SPSS 20.0数据处理系统对30个不同规格的卷烟进行系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 灰色局势决策

事件为卷烟感官评价，设为ai。对策为不同规格卷烟，设为bj，局势Sij=（ai，bj），选取光泽、香气、协调、杂气、刺激性、余味6个指标对不同规格卷烟的感官质量进行评价（表1），并依据公式（1）对该6个指标进行计算，根据专家赋值，光泽、香气、协调、杂气、刺激性、余味6个指标的权重依次为0.30、0.20、0.10、0.20、0.15、0.05，由此可得到不同规格卷烟的各个性状加权效果测度值，并对测度值进行求和，得出不同规格卷烟的综合评价得分（表2）。根据灰色局势决策原理，综合效果测度值与评价结果呈正相关。因此，rij效果测度值越大，则卷烟的感官评价得分越高。

由表2可知，在注重性状权重的情况下，不同编号卷烟感官质量的得分从大到小依次为28、30、26、25、29、27、20、19、18、24、21、17、15、23、13、16、12、22、14、10、11、8、9、7、65、3、2、1、4。其中编号28卷烟感官质量的综合效果测度值是 0.994，得分最高，其次是编号30卷烟，综合效果测度值为0.992，编号4卷烟综合效果测度值是0.895，感官质量得分最低，该分析结果与卷烟在市场上的实际情况基本一致。

2.2 聚类分析结果

由图1和表3可知，20个不同规格的卷烟分为4类，第1类包含7个规格的卷烟，编号分别为5、9、6、11、12、10、7；该类别6个评价指标的均值依次为光泽（4.910）、香气（26.498）、协调（4.858）、杂气（9.393）、刺激性（16.430）、余味（20.983）。

第2类包含4个规格的卷烟，编号分别为2、3、1、4；该类别6个评价指标的均值依次为光泽（5.000）、香气（27.530）、协调（4.960）、杂气（10.170）、刺激性（17.336）、余味（21.651）。

第3类包含11个规格的卷烟，编号分别为21、28、24、27、20、30、22、23、25、26、29；该组别6个评价指标的均值依次为光泽（5.000）、香气（28.741）、协调（5.018）、杂气（10.778）、刺激性（17.921）、余味（22.045）。

第4类包含8个规格的卷烟，编号分别为14、15、19、8、13、16、17、18；该组别6个评价指标的均值依次为光泽（5.000）、香气（29.982）、协调（5.207）、杂气（10.924）、刺激性（18.064）、余味（22.404）。

组别1的6个评价指标的均值均低于其他3个组别；组别4的6个评价指标的均值均高于其他组别。

3 结论与讨论

结合光泽、香气、协调、杂气、刺激性、余味 6个影响卷烟感官质量的指标，运用灰色局势决策将30个不同规格的卷烟进行感官质量得分排序，结果表明，在注重性状权重的情况下，不同编号卷烟感官质量的得分由高到低依次为28、30、26、25、29、27、20、19、18、24、21、17、15、23、13、16、12、22、14、10、11、8、9、7、65、3、2、1、4。根据感官质量指标对30个规格的卷烟进行了聚类分析，30个不同规格的卷烟分为4类：第1类包含7个规格的卷烟，编号分别为5、9、6、11、12、10、7；第2类包含4个规格的卷烟，编号分别为2、3、1、4；第3类包含11个规格的卷烟，编号分别为21、28、24、27、20、30、22、23、25、26、29；第4类包含8个规格的卷烟，编号分别为14、15、19、8、13、16、17、18；分类结果与市场上对不同卷烟的评价基本一致。

运用灰色局势决策法解决了灰色关联度法需要构建参考品种的难点，克服了传统方差分析和回归分析等方法仅从单一指标入手导致的偏颇，能够多层次综合多个目标性状，客观、全面地反映每一个目标的特征，做出参试材料的优劣排序，提高了评价的准确性。同时，灰色局势决策原理易懂，计算简便，方便掌握和运用，因此，可将其作为卷烟质量评价的综合量化评价方法。同时，在实际工作和生产中，利用灰色局势决策方法对参试材料进行评价时，应根据生产实际科学合理地确定各指标权重，从而有利于更准确、合理地评价参选材料。

聚类可以客观地反映参试卷烟的品质特征，也能一定程度上反映卷烟间的相互关系，从而分辨出不同类别的卷烟。利用灰色局势决策方法并结合聚类分析，能够对不同规格卷烟质量有较为全面、客观的评价，为卷烟质量评价提供了新的思路和方法。

参考文献

[1] 于建军.卷烟工艺学[M].北京：中国农业出版社，2003.

[2] 左天觉.烟草的生产、生理和生物化学[M].朱尊权，等译.上海：上海远东出版社，1993.

[3] 王瑞新.烟草化学[M].北京：中国农业出版社，2003.

[4] 刘思峰，杨英杰，吳利丰，等.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学出版社，1999.

[5] 邓聚龙.农业系统灰色理论与方法[M].济南：山东科学技术出版社，1988：179-194

[6] 郭永忠，杨彩霞，邹军，等.灰色局势决策在玉米品种综合评价中的应用[J].西北农业学报，2007，16（4）：92-95.

[7] 何利剑，王胜爱，邵秋红，等.灰色系统理论在棉花育种中的应用[J].种子，2004，23（7）： 66-67.

[8] 郭瑞林，鲁道文，吴向峰，等.玉米杂交种灰色综合评判方法的研究[J].玉米科学，2003，11（3）：39-41.

[9] 刘艳霞，丁永乐，陈贵岭，等.用灰色系统理论对烤烟品种综合评估[J].河南职业技术师范学院学报，2001，29（3）：24-26.

[10] 邱林，田水娥，汪学全.多目标灰色局势群决策模型及应用[J].华北水利水电学院学报，2005，26（1）：4-6.

[11] 雷铁拴.灰色系统理论在农业上的应用[M].郑州：河南科学技术出版社，1996.