基于AHP-DEMATEL法的烤烟上部叶评价标准研究

李志刚,潘飞龙,王廷贤,杨晓亮,王林,钱传林,杨占伟,孙曙光

(1.湖北中烟工业有限责任公司,湖北 武汉,430040;2.河南农业大学 烟草学院,河南 郑州,450002;3.福建省烟草公司 南平市公司,福建 南平,353000)

烟叶等级质量评价与烟叶经济效益密切相关,是判定烟叶是否符合收购要求的要素。一般来讲,烟叶等级质量评价是相关技术人员凭借技术经验,按照标准对烟叶进行评定,技术人员的鉴定能力及心理因素难免会对烟叶评价造成一定影响。随着烟草行业的发展及消费者对吸烟与健康的重视,上部叶可用性问题日益突出,提高上部叶可用性已经成为行业发展的重要研究方向之一[1–2]。上部叶是烟叶原料配方的重要组成部分[3],可提高卷烟产品的烟气浓度及香吃味,对塑造卷烟香味及风格有重要作用[4]。但由于上部叶叶片偏厚、组织结构紧密、烟碱含量过高以及内在化学成分不协调[5],其可用性较低,加之烟叶生产中上部叶所占比例较高,且收购价格较低,严重影响烟农的收益,进而影响了烟草行业的可持续、健康稳定发展。

目前对烟叶评价的研究集中在烟叶化学成分和感官质量等方面,对于以烟叶收购需求为目标的烟叶评价标准研究鲜有报道。本研究以福建省南平市云烟87上部叶为材料,构造烤烟上部叶评价标准影响因素的层次结构,为避免研究主观性及片面性,在专家走访的基础上,综合运用AHP和DEMATEL方法对系统中各影响因素的权重、重要性等进行网络建模分析,旨在系统探究影响烤烟上部叶评价的影响因子,为上部叶评价标准的制定提供理论基础,为优质烟叶生产提供帮助。

1 基于AHP的烤烟上部叶评价标准的影响因素

层次分析法(Analystic Hierarchy Process,AHP)是美国著名运筹学家A.L.saaly教授在20世纪70年代首次提出的一种系统规划方法。AHP的核心是将复杂的问题分解为目标层、准则层和方案层等层次,通过数学方法将系统分析过程中定性与定量分析相结合,并对系统各因素进行统一优化处理,最终得到具有客观性、准确性和有效性的分析结果[6–8]。运用层次分析法处理问题时,一般需经历建立阶级层次结构、构建判断矩阵、一致性检验和层次总权值计算四个步骤[9]。

1.1 构建指标体系

烤烟上部叶评价影响因素众多,根据全面性和科学性的原则,以市场需求为导向,通过系统分析,归纳总结出影响烤烟上部叶评价的3类18个因素(图1)。

图1 烤烟上部叶评价标准影响因素层次结构

1.2 构造判断矩阵

根据归纳的影响上部叶评价标准的18个因素,采用专家走访的方式进行问卷调查,采集数据,访问对象为常年从事烤烟分级及收购工作的技术人员、烤烟烘烤技师和烟农。为了确定各层次因素的重要程度,如表1所示,对判断矩阵标度(cij)进行定义。

1.2.1 判断矩阵A-B

通过对判断矩阵A-B进行一致性检验可知(表2),该矩阵最大特征值根γmax=3.032 4,标准化特征向量W=(0.582 1,0.069 5,0.348 4),CI=(γmax-n)/(n-1)=0.016 2,该矩阵一致性比率CR=CI/RI=0.016 2/0.58=0.027 9<0.1,因此判断矩阵A-B的满意一致性可以接受。

表1 判断矩阵标度定义

1.2.2 判断矩阵B1-C

通过对判断矩阵B1-C进行一致性检验可知(表3),该矩阵最大特征值根γmax=7.696 7,标准化特征向量W=(0.028 7,0.075 8,0.403 7,0.081 2,0.094 7,0.042 4,0.273 4),CI=(γmax-n)/(n-1)=0.116 1,该矩阵一致性比率CR=CI/RI=0.116 1/1.32=0.088 0<0.1,因此判断矩阵B1-C的满意一致性可以接受。

1.2.3 判断矩阵B2-C

通过对判断矩阵B2-C进行一致性检验可知(表4),该矩阵最大特征值根γmax=7.449 1,标准化特征向量W=(0.390 5,0.025 4,0.214 5,0.105 1,0.024 0,0.113 2,0.127 2),CI=(γmax-n)/(n-1)=0.074 9, 该 矩阵一致性比率CR=CI/RI=0.074 9/1.32=0.056 7<0.1,因此判断矩阵B2-C的满意一致性可以接受。

1.2.4 判断矩阵B3-C

通过对判断矩阵B3-C进行一致性检验可知(表5),该矩阵最大特征值根γmax=4.102 2,标准化特征向量W=(0.065 8,0.090 0,0.641 7,0.202 4),CI=(γmax-n)/(n-1)=0.034 1,该矩阵一致性比率CI=(γmax-n)/(n-1)=0.034 1, 因此判断矩阵B3-C的满意一致性可以接受。

表2 判断矩阵A-B

表3 判断矩阵B1-C

表4 判断矩阵B2-C

1.3 C层总权重计算

如表6所示,通过C层各指标对A层总权值分析可知,成熟度(C3)、人为因素(C17)和残伤和破损(C7)对烤烟上部叶评价影响作用最强,而烟叶内在质量(C8～C14)影响作用较弱。结合南平市烤烟上部叶收购实际情况,本研究认为由以下原因导致:

(1)成熟度是烟叶质量的核心,是评价烟叶可用性最直接的首要因素;

(2)由于烟叶收购人员和烟农对烟叶评价标准认识不足,仅凭感官和经验来判定烟叶等级质量,大大降低了烟叶收购分级的客观性、准确性;

(3)烟叶收购过程中,外观质量通常是评价烟叶等级质量的主要依据,分级人员往往忽视烟叶内在质量对烟叶评价的影响,结果导致在实际烟叶收购中,烟叶内在质量对烟叶评价作用影响较小;

(4)烟叶残伤和破损一般是烟叶在田间受病虫害影响或烘烤、分级等过程中受机械损伤所造成的,对烟叶质量及可用性有一定影响,烟叶收购过程中对烟叶残伤和破损有明确的控制限度。

表5 判断矩阵B3-C

表6 C层各指标对A层总排序列

续表6

2 基于DEMATEL的烤烟上部叶评价标准的影响因素研究

决策试验与评价实验室(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)是美国学者E.Fontela和A.Gabus在1971年提出来的一种运用图论与矩阵工具分析系统要素之间因果关系的方法,通过深入研究系统要素之间的逻辑关系,利用专家经验对其评判建立直接影响矩阵,通过对矩阵进行系统运算,最终得出系统中各影响因素的重要程度。运用DEMATEL法分析系统时,一般分析步骤为:构建直接影响矩阵并将其规范化、构建综合影响矩阵、计算要素影响度、被影响度、中心度和原因度等[10–12]。

2.1 构建直接影响矩阵

采用专家走访的方式收集烤烟上部叶评价中各影响要素之间的影响强弱关系,并构建直接影响矩阵直接影响矩阵中各要素之间的影响程度标度定义如表7所示。根据表7的标度定义,对专家走访数据进行整理得到系统各因素之间的直接影响矩阵C=(cij)n×n(表 8)。

表7 直接影响矩阵标度定义

表8 各因素之间的直接影响矩阵

续表8

2.2 构建综合影响矩阵

表9 综合影响矩阵

根据综合影响矩阵计算系统中各因素的影响度fi、被影响度gi、中心度hi和原因度ri(表10)。

hi=fi+gi,(i=1,…,n),表示影响因子Ci在烤烟上部叶评价标准中的重要程度,hi越大,表明Ci在系统中越重要;

ri=fi-gi,(i=1,…,n),表示影响因子Ci与其他影响因子在系统中的因果逻辑关系程度,若ri为正,则表示影响因子Ci对其他影响因子的影响作用较大,为原因因素;若ri为负,则表示影响因子Ci受其他影响因子的影响作用大,为结果因素。

表10 DEMATEL的计算结果

续表10

图2为烤烟上部叶评价标准各影响因素的原因—结果图,通过DEMATEL系统建模分析可知,部位(C1)和成熟度(C3)是影响烤烟上部叶评价的主要两个因素,且均为原因因素,表明其对系统中其他因素影响作用较大。

图2 影响烤烟上部叶评价因素的原因—结果图

2.3 基于AHP-DEMATEL的系统建模分析

表11 系统综合影响度

续表11

由表11可知,C3、C17的综合影响度Oi均大于0.1,可以认为成熟度和人为因素对烤烟上部叶收购评价的影响作用相对较大,处于最高层;C2的综合影响度Oi大于0.05,可以认为颜色对烤烟上部叶收购评价的影响作用次之, 处于第 2 层次水平; 而C1、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C18对烤烟上部叶收购评价的影响作用最弱,处于最低层次水平。

3 结论与讨论

烟叶收购评价标准是烤烟收购环节中的核心,是保证烟叶质量的重要因素之一[13]。当前,烟叶收购工作受烟草行业内外形势的变化,遇到了新的要求和挑战,尤其是上部叶[14]。如何保证烟叶收购质量的稳定性,维持烟草行业的健康、可持续性发展,是目前烟叶生产的重中之重[15]。本研究以烤烟上部叶评价标准为例,归纳总结出影响烤烟上部叶评价的3类18个影响因素,通过建立烤烟上部叶评价因素的层次结构,综合运用AHP和DEMATEL方法对系统中各影响因素的权重、重要性等进行网络建模分析,研究结果表明:部位(C1)和成熟度(C3)在烤烟上部叶评价中具有较高的影响度,对其他因素影响作用较大;成熟度(C3)和人为因素(C17)具有较高的综合影响度,对烤烟上部叶评价的影响作用较明显,处于最高层;颜色(C2)次之,位于第2层次水平。研究结果可为烤烟上部叶评价标准的制定提供理论基础,对优质烟叶生产具有重要意义。

在前述系统分析结论的基础上,本文结合实际烟叶生产中对上部叶评价标准的情况,对提高烤烟上部叶评价标准实施提出以下建议:

(1)重视烟叶成熟度。成熟度是烟叶生产的核心,是烟叶品质形成的中心要素。宫长荣[16]等认为烤烟成熟度是行业标准的第一品质因素,是烟叶生产质量的中心,而分级成熟度是烟叶田间成熟度的根本体现和最终要求[17],正确认识烟叶成熟度,合理提高烟叶成熟度[18]应作为烟叶生产的重点工作之一。

(2)规范烟叶评价标准。目前对烟叶成熟度的判定,主要依据烟叶外观特性[19],不同的收购人员或烟农对烟叶评价标准认识存在一定差异,影响了烟叶评价的客观性、准确性。各产区应坚持以成熟度为核心[20],对各级技术人员及烟农广泛开展烟叶分级培训,规范烟叶评价标准,确保烟叶评价公平公正。

(3)严格把控烟叶残伤和破损。正确识别烟叶残伤和破损,准确把握烟叶残伤允许度,促进烟叶成熟度的提高,进而提高烟叶品质。