屬性識別模型在干海參理化品質評價中的應用

胡起靖

(蘇州圖書館，江蘇 蘇州 215002)

海參因具有極高的營養價值和藥用價值，自古以來被譽為“海產八珍”之一。由于鮮活海參有自溶現象，因此市場上多為海參加工制品，其中干海參是主導品種。2017年11月1日，國家頒布了GB/T 34747—2017《干海參等級規格》，為全面評價干海參產品品質提供了科學權威的技術指標。

當前，干海參理化品質評價通常采用單指標分析法。該方法雖簡單明了，但僅考慮單個指標的含量高低，會造成其他指標信息的丟失，不能充分反映評價對象的綜合品質。多指標綜合評價中的主成分分析法是將多個指標轉化為少數幾個綜合指標以簡化多變量數據的統計方法。相對于單指標分析法，主成分分析法可以綜合更多的信息，但是分析的結果依賴于原始變量的結構，而如何選擇原始變量沒有統一的方法。

屬性識別模型是基于模糊數學綜合評判理論發展起來的綜合評價方法，目前已在企業績效研究、機械工程、教育研究等領域得到了廣泛的應用。本研究采用屬性識別模型作為干海參理化品質的評價方法。

1 模型基本理論與計算方法

1.1 建立分類標準矩陣

設評價對象空間X有n個評價對象，每個評價對象有m個評價指標{I1,I2…Im}，每個評價指標有k個評價等級{C1,C2…Ck}，對于每個評價指標Ij有相應的評價等級分類標準{aj1,aj2…ajk}，則評價對象空間X的分類標準矩陣為：

C1 … Ck

式中，ajk滿足aj1aj2…>ajk。

1.2 確定權重

采用熵值法確定權重系數。設有n個評價對象，m個評價指標，則形成原始數據矩陣：

R=(xij)n×m(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

對判斷矩陣R進行歸一化，從而得到歸一化矩陣B，B的元素為：

(1)

式中，xmax為同一評價指標下不同指標值中最不滿意者，xmin為同一評價指標下不同指標值中最滿意者。

按上述方法將R歸一化為B：

B=(bij)n×m(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

則第j個評價指標下第i個待評價對象的評價指標值比重fij為：

(2)

第j個評價指標的熵值Hj為：

(3)

第j個評價指標的權重Wj為：

(4)

1.3 確定樣本屬性測度

計算第i個評價對象的第j個指標值xij屬于ct類(1≤t≤k)的屬性測度uijt。設aj1

當xij≤aj1時，取uij1=1，uij2=…uijk=0；

當xij≥ajk時，取uijk=1,uij1=…uijk-1=0；

1.4 綜合屬性測度

由單指標屬性測度和指標權重可以得到綜合屬性測度uit：

(5)

式中，1≤i≤n,1≤t≤k。

1.5 對象的識別與排序

采用置信度識別準則。設置信度λ(0.5≤λ≤1)，用下式進行計算：

(6)

如果ti≥λ，則認為xi屬于ct級別。

按照評價準則進行評分，用下式進行計算：

(7)

式中，qxi為第i個評價對象的評價分數，ni=k+1-i，依次取k～1之間遞減的正整數。

2 模型實例應用及驗證

2.1 模型實例應用

2.1.1 評價因子與標準

以威海市食品藥品檢驗檢測中心提供的8個干海參樣品為實例，檢測項目為蛋白質、鹽分、水溶性總糖、復水后干重率，檢測結果見表1。

表1 干海參樣品主要指標檢測結果

以蛋白質、鹽分、水溶性總糖、復水后干重率為評價指標，建立干海參品質等級評價分組標準，具體見表2。

表2 干海參品質等級評價分組標準

2.1.2 單指標屬性測度

根據1.3，代入表1和表2數據，通過計算得到樣品的單指標屬性測度，結果見表3。

表3 樣品單指標屬性測度

2.1.3 權重值

根據1.2，代入表1數據，計算得到樣本數據的歸一化結果、評價指標值比重、熵值及權重，結果見表4。

表4 評價指標權重值

2.1.4 綜合屬性測度

根據樣品的評價指標權重，結合式(5)，計算得到樣品的綜合屬性測度，結果見表5。

表5 樣品綜合屬性測度

設置信度λ=1，結合式(6)判斷干海參樣品的理化品質評價等級。以1號樣品為例，當t=5時，0+0.086+0.073+0.2+0.64=1。因此，判定1號樣品的理化品質等級為不合格。

按式(7)計算樣品的理化品質得分，分數越大，說明理化品質越好。以1號樣品為例，得分為：0×5+0.086×4+0.073×3+0.2×2+0.64×1=1.406。

同理，可求得其他干海參樣品的理化品質得分，結果見表6。

表6 樣品理化品質得分

2.2 評價結果驗證分析

采用單項指標評價法對干海參樣品的理化指標進行評價，并將評價結果與屬性識別模型評價結果進行比較，結果見表7。

由表7可知，8個樣品的單項指標評價結果與屬性識別模型評價結果一致，證明了屬性識別模型評價結果的可取性。

表7 樣品單項指標評價結果

干海參理化品質受多個理化指標的影響。采用屬性識別模型對干海參理化評價指標進行屬性測度計算，同時結合各評價指標濃度差異對干海參理化品質的影響進行綜合屬性測度計算，能夠反映各評價指標的疊加影響和綜合效應。在此基礎上，對干海參樣品進行綜合品質評分和優劣排序。相較于主成分分析法，屬性識別模型無須依賴原始變量的結構，計算過程嚴謹、簡潔、有序，能夠結合國家分級標準對干海參理化品質作出規格等級評定，在干海參理化品質評價中具有適用性和優越性。

3 結束語

以GB/T 34747—2017《干海參等級規格》為評價標準，采用屬性識別模型對干海參理化品質進行綜合評價。屬性識別模型不僅可以認定干海參理化品質的等級規格，還能對不同樣品進行評分排序以及區分同等級樣品之間的品質優劣程度。與單指標評價法和主成分分析法相比，屬性識別模型具有顯著優越性，是能夠科學、客觀、全面評價干海參品質的多指標綜合評價方法，具有良好的推廣應用潛力。