基于三次平滑指数法的我国饲料产量预测

舒服华

（武汉理工大学，继续教育学院，湖北武汉，430070）

饲料是养殖业的核心， 饲料工业和养殖业相互依存， 相互促进。 随着我国经济社会的不断发展，人们生活质量逐步提高，要求食品营养丰富、有风味、 安全卫生， 对动物性蛋白的需求日益增加，促进了我国养殖业的蓬勃发展，也促进了饲料工业的迅猛发展。 2016 年我国饲料产量就已经突破了2 亿吨，2018 年产量增加到2.28 亿吨， 占全球饲料产量的20%以上， 成为世界第一大饲料生产国。 未来， 随着我国民众的生活水平进一步提高， 人口的增加， 对养殖产品的需求将会不断增加，对饲料需求量也将随之增加，会推动我国饲料产量快速上升。 总体来说，我国养殖业相对滞后，与经济发展现状不匹配。 一般发达国家的养殖产值占农业总产值的比重在70-80%以上，而我国养殖业产值占农业总产值的比重还不到50%， 还有很大的发展空间。发展养殖业，不仅能够巩固农业的基础地位， 而且是我国农村地区脱贫的主要方式。 因此，各地要调整农业产业结构，大力发展养殖业，尤其在贫困地区，要让养殖业成为带动农民脱贫致富的帮手，使他们早日摆脱贫困，和全国人民一起携手步入小康社会。 目前，我国农村养殖业虽然发展较快，但还存在许多问题和不足：其一，养殖规模较小。 我国农村养殖大多为分散经营，一家一户单打独斗，没有形成规模效应，劳动力投入大，养殖效益不高，增收缓慢，抵御风险能力差。 其二，养殖技术比较落后。 我国农户大多沿用传统的养殖模式，现代化机械化养殖程度较低，致使养殖劳动强度高，生产效率低，产品质量不稳定。 而发达国家养殖业普遍采用现代化生产模式， 机械化程度高，如饲养投喂机械化、草原建设机械化、牧草收获机械化、饲料加工机械化、畜禽粪便处理机械化等。 其三，市场适应能力不强。 由于为我国大多偏远农村地区信息仍然闭塞， 使得很多农户无法掌握市场行情， 难以根据市场情况调整和改变养殖结构，仅仅凭感觉、盲目跟风进行饲养，使得很多养殖户产品不能与市场接轨，产品滞销，价格下滑，养殖效益差。 其四，销售渠道不畅。 目前，我国大部分农村信息公开化的程度较低， 这不利于农户甚至整个养殖行业的发展， 尤其是出现突发问题时很难应对，如产品市场饱和时，进行低价甚至亏本抛售，大打价格战，进行恶性竞争，导致养殖亏损。 其五，专业养殖人才较少。 许多的农业高等学校不愿设置养殖相关的专业， 因为学生愿意学习的学生少，招生难，导致了我国养殖业专业人才缺乏。 农村养殖基层服务队伍弱，服务不到位，养殖户只得凭经验和感觉饲养， 造成先进养殖科研成果难以转化为生产力， 畜禽防病防疫难以更进，从而阻碍了行业的进一步发展。 这样问题，必须在今后我国发展养殖业时着力解决。 研究我国饲料产量变化趋势， 对指导饲料行业和养殖行业有序发展，保持饲料供需平衡，价格饲料稳定，促进我国养殖业稳定、持续、健康发展具有重要的意义。 平滑指数法（ES）的主要特点是采用“修匀”历史数据来区别基本数据模式和随机变动状况，从而把握系统基本数据模式， 等同于在历史数据中消除极大值或极小值来获得该时间序列的 “平滑值”，这些平滑值就是系统的基本数据模式，以它们为基础可以对系统未来的发展趋势进行预测，在许多领域得到了成功利用。 文中运用三次平滑指数法对我国饲料产量进行预测。

1.平滑指数法简介

平滑指数法原理是任一期的指数平滑值都是本期实际观察值与前一期指数平滑值的加权平均。根据平滑次数不同，指数平滑法分为一次指数平滑法、二次指数平滑法和三次指数平滑法等。其基本计算公式为：

式中，Xt为第t 期的实际值；Yt为第t 期的预测值；α为指数平滑系数。

指数平滑系数α对预测结果的影响较大，因此选择合适平滑系数α十分关键。 如果原始数据序列波动不大，α宜取小值， 一般取α=0.1～0.3，这样可以使各期观察值的权数由近及远缓慢地变小；如果原始数据序列波动较大，α宜取大值，一般取α=0.6～0.8， 这样可以加重近期观测值的权数，使各期观察值的权数由近及远较快地变小。α的确定一般可采用试算法，以预测结果的均方误差M作为评价标准， 使M 最小的α值为其最合适的取值。

应用三次指数平滑法进行预测必须首先估算初始值S0(1)、S0(2)、S0(3)，即第一期的预测值。当原始时间序列样本数较多时， 可以选用第一期的观察值作为初始值。如果原始时间序列的样本较少时，可以选取最初3 期的平均数作为初始值，且S0(1)=S0(2)=S0(3)。

2.我国饲料产量预测

图1 为2006 年-2018 年我国我国饲料产量数据。 表1 为我国除2014 年有小幅下滑外，其余年份均稳步增长。 在这12 年间，我国饲料产量增长105.4054%，年平均增长8.7838%。 有力推动了我国养殖业的发展和改善了老百姓的菜篮子。

图1 我国饲料产量统计数据

以2006 年～2018 年我国饲料产量为原始时间序列，建立三次指数平滑模型，即原始时间系列为Xt=[xt]，t=1，2，…，n，则：xt=[1.11，1.23，1.31，1.48，1.62，1.69，1.81，1.94，1.93，1.97，2.09，2.21，2.28]。

首先确定初始值， 初始值对预测精度影响不大，样本不算少，为了简化计算，取 S0(1)=S0(2)=S0(3)=x1。

确定指数平滑系数α， 经过尝试，α 取不同值时M 和ε 如表1，由表1 知，α=0.16 时，均方误差M=0.32716，拟合的平均误差ε=0.4.2284%，虽然最小，但后期误差较大，而预测模型的价值在于对未来趋势准确预判， 后期预测误差才是真正衡量模型优劣的主要标准，当α=0.10 时，其均方误差和拟合的平均误差虽比α=0.16 的稍大，但后期预测误差较小。 故取指数平滑系数α=0.10，α 取不同值时的拟合曲线如图2。

表1 指数平滑系数取不同值时的M 和ε

图2 不同α 值的拟合曲线

根据以上样本，运用matlab 软件编程计算，得到了一次、二次、三次平滑值S(1)t、S(2)t、S(3)t，平滑系数at、bt、ct，饲料产量预测值Yt，及其预测误差，结果如表2 所示。 从表2 知， 模型的平均预测误差为5.67954%，表面看起来误差不算小，但误差主要由前期贡献，后期预测误差较小，后三期的误差均小于1.0%左右，而预测模型作用体现在对事物未知状况的准确预判，前期预测误差意义不大，后期预测误差才是衡量模型性能的重要指标。因此，表明模型有较好的性能， 对预测我国饲料产量是可行和可靠的。 预测曲线如图3 所示。

表2 指数平滑系数、平滑系数、预测结果及预测误差

图3 我国饲料产量预测曲线

预测2019 年和2020 年我国饲料产量。 以2018 年为基年，根据式（6）计算2019 年（T=2）我国饲料产量的预测值为：

Y2019=2.214161 +0.081279 ×2 +0.001171 ×4 =2.3814 亿吨。

Y2020=2.214161 +0.081279 ×3 +0.001171 ×9 =2.4685 亿吨。

3.结语

饲料是畜牧业和水产养殖业最大的投入品，其质量安全与养殖场（户）增收致富、畜禽、水生动物健康、畜牧和水产品质量、生态环境安全、公共卫生安全等息息相关。我国是饲料大国，但并非饲料强国。目前，我国饲料质量不高、不稳定，已成为阻碍我国畜牧养和水产殖业发展潜力发挥的重要因素。必须努力提升我国饲料的质量、确保饲料安全、提高饲料产出，使我国由饲料大国向饲料强国迈进。饲料中的有害生物主要来自于饲料的原料、半成品、成品中存在的有毒有害物或污染，饲料在储存、运输中引起变质和二次污染造成的，它直接影响动物健康、间接影响人类健康。 第一，要从源头开始控制饲料质量，要严格控制工业 “三废”的排放， 尤其要控制饲料原料生产地区工业污染物的排放；避免饲料原料作物在生长过程中被污染，要减少化肥的使用，尽量多施用有机肥，合理施用农药，严格控制饲料原料中残存的有毒有害物质。原料的采购、接收、验收人员，必须掌握各种饲料原料的质量鉴别标准及主要指标的检测方法，认真履行职责，严格把关，保证进厂原料质量优良。第二， 要加强饲料生产过程中产品质量和安全控制。要制定相关质量控制和管理方法，加强对饲料加工过程的全程质量控制。 对上岗人员要进行严格培训，提高他们产品质量意识；督促操作人员严格按规范流程操作。 如严格按照规定上料、查仓、配料、投料、加工，推进标准化作业，加强规范化管理。 第三，加强质量检测和检查。 要定期对仓库清洁卫生，虫害、鼠害、鸟害进行检查，发现问题要及时采取措施。 要定期检查设备运行和清洁生产状况，对设备进行定期和不定期的维护、保养、维修和清洗，保证设备的正常运转和良好生产性能，提高清洁生产水平。要严格落实产品抽样检查制度，发现出现产品质量问题，要认真查找原因，适时采取改进措施，或调整加工工艺参数，保证饲料产品的质量。 第四，科学合理使用饲料添加剂。 必须掌握各类添加剂的功能和应用方法， 严格按照国家标准，科学、合理地使用饲料添加剂。 特别是要谨慎使用抗生素，尽量使用无毒副作用、无残留的安全型饲料添加剂。确保饲料的质量和安全性，确保养殖产品的健康和卫生。科学预测我国饲料产量，对制定养殖业和饲料业发展战略， 促进饲料工业平稳发展，改善老百姓餐桌，不断提高人民群众物质生活质量等具有重要意义。 指数平滑法是对原始序列加以大致修匀平滑， 以便分析变量的演变趋势，其基本思想是首先对原始数据进行处理，处理后的数据称为“平滑值”，然后根据平滑值构造预测模型，用于计算未来预测值。 文中运用三次平滑指数法对我国饲料产量进行预测，取得了理想的效果，模型的平均拟合误差为5.6795%，近3年预测误差均小于1%。 由模型预测得到2019 年和2020 年我国饲料产量为2.3814 亿吨和2.4685亿吨。

参考文献（略）