一種糧食體系優(yōu)化模型的研究

時(shí)寬龍　劉浡軒　吳海鵬

摘要：長期以來，世界各國為了“零饑餓”這一目標(biāo)做出了諸多努力，但全球糧食形勢依然十分嚴(yán)峻。因此，對(duì)目前的糧食體系進(jìn)行調(diào)整是極其重要的。為了建立糧食體系模型，先建立可持續(xù)發(fā)展、效率、公平性、盈利能力四個(gè)指標(biāo)模型。首先，建立可持續(xù)發(fā)展模型，選取平均溫度值、降水量、甲烷排放量、二氧化碳排放量四個(gè)子指標(biāo)，將搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行0-1標(biāo)準(zhǔn)化處理并且通過熵權(quán)法給出權(quán)重，從而給出可持續(xù)發(fā)展模型;然后，建立效率模型，采用DEA與Malmaquist指數(shù)相結(jié)合的方法，來計(jì)算一個(gè)國家糧食體系的效率值指數(shù);接著，建立公平性模型，根據(jù)國家GDP進(jìn)行K-means聚類，將公平性分成四類，并且給每一類一個(gè)固定值作為公平性指數(shù)值;其次，建立盈利能力模型，通過采用盈利率PAE值計(jì)算公式一個(gè)國家在某一年在糧食體系中獲得最大的凈收益來作為盈利能力模型;最后，將四個(gè)模型計(jì)算得到的值進(jìn)行0-1標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過調(diào)整糧食體系優(yōu)化模型中四個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值代表優(yōu)先順序，觀察糧食體系的變化，從而實(shí)現(xiàn)糧食體系的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：熵權(quán)法;K-means聚類;0-1標(biāo)準(zhǔn)化;優(yōu)化模型

中圖分類號(hào)：TP311? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）09-0108-03

1 糧食體系建立

1.1 相關(guān)名詞解釋

糧食體系指數(shù)[1]：糧食體系指數(shù)指一個(gè)國家糧食體系的現(xiàn)狀，反映了一個(gè)國家的饑餓指數(shù)狀況。

可持續(xù)發(fā)展指數(shù)：可持續(xù)指數(shù)是一項(xiàng)整合性指標(biāo)系統(tǒng)，體現(xiàn)了極端氣候狀況、過去與現(xiàn)在的污染程度。

效率指數(shù)：效率指數(shù)是指在給定的投入成本下，進(jìn)行糧食產(chǎn)出數(shù)量的能力。

公平性指數(shù)：公平性指數(shù)是指在糧食體系下一個(gè)國家所處的公平程度。

盈利能力指數(shù)：盈利能力指數(shù)是指在糧食體系下獲得收益的能力，也體現(xiàn)了此國家在當(dāng)前糧食體系中的適應(yīng)能力。

1.2 可持續(xù)發(fā)展模型

步驟一：通過建立極端氣候指數(shù)模型來計(jì)算出極端氣候指數(shù);

步驟二：通過數(shù)據(jù)處理之后進(jìn)行熵權(quán)法[2]確定權(quán)重;

最后，使用SPSS軟件分別將平均溫度，降水量，CH4排放量，CO2排放量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化后的值，并且通過MATLAB軟件將每個(gè)國家的數(shù)據(jù)進(jìn)行熵權(quán)法計(jì)算出權(quán)重。此處，以乍得、中國、玻利維亞為例，計(jì)算權(quán)重值如下表所示：

1.3 效率指標(biāo)模型

采用DEA與Malmaquist指數(shù)相結(jié)合[3]的方法，來計(jì)算一個(gè)國家糧食體系的效率值指數(shù)。通過將Malmquist指數(shù)與DEA結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)效率動(dòng)態(tài)變化的描述。此模型將糧食體系的全要素生產(chǎn)率（TFPch）分解為技術(shù)效率（Effch）和技術(shù)進(jìn)步（Techch），技術(shù)效率（Effch）又可進(jìn)一步分解為純技術(shù)效率（Pech）和規(guī)模效率（Sech）。

將搜集到的數(shù)據(jù)用Excel處理計(jì)算得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率指數(shù)，即為效率值，后進(jìn)行按前面0-1標(biāo)準(zhǔn)化過程所述進(jìn)行相同處理。最后使用SPSS軟件進(jìn)行計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果。

1.4 公平性指數(shù)模型

通過對(duì)國家GDP數(shù)據(jù)進(jìn)行K-means聚類，將公平性分成四類。

K-means聚類：K-Means聚類算法是一種基于劃分的聚類算法，基于距離的聚類算法是指采用距離作為相似性度量的評(píng)價(jià)指標(biāo)，也就是說兩個(gè)對(duì)象之間距離越近，則它們的相似性越大[4]。

1.5 盈利能力指數(shù)模型

通過尋找一個(gè)國家在某一年在糧食體系中獲得最大的凈收益來建立盈利能力模型[5]。

通過Matlab計(jì)算出盈利率，并且將計(jì)算結(jié)果按前面0-1標(biāo)準(zhǔn)化步驟進(jìn)行相同的處理。最終處理得到的結(jié)果作為盈利能力指標(biāo)值。

2 模型結(jié)果求解

建立糧食評(píng)價(jià)體系公式如下：

y=αM+αSD+αPAE+αGP

y為糧食評(píng)價(jià)體系指數(shù)，M為效率值指數(shù)，SD為可持續(xù)性發(fā)展指數(shù)，PAE為盈利能力指數(shù)，GP為公平性指數(shù)。

α為每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，α的值越大，代表順序越優(yōu)先。

我們?cè)O(shè)立給四個(gè)權(quán)重分別設(shè)立六個(gè)組別來計(jì)算糧食評(píng)價(jià)體系指數(shù)值。

以玻利維亞為例，計(jì)算指標(biāo)賦值不同的六組得到結(jié)果。

使用Matlab軟件計(jì)算結(jié)果如下圖所示：

3 結(jié)語

從模型求解結(jié)果可以得到，如果一個(gè)糧食體系在公平和可持續(xù)性方面得到明顯優(yōu)化時(shí)，糧食體系指數(shù)值會(huì)增長，這說明國家的饑餓指數(shù)明顯降低[6]，即糧食體系分配更加公正合理。因此，挨餓的人數(shù)會(huì)大大減少。對(duì)比優(yōu)先考慮效率和盈利能力優(yōu)先考慮的情況時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在優(yōu)先考慮公平和可持續(xù)性方面的情況下，糧食體系指數(shù)更大。因此，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織需要修改糧食體系，為了優(yōu)先考慮公平和可持續(xù)性發(fā)展發(fā)布政策等相關(guān)條例。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙宏偉.糧食質(zhì)量監(jiān)測體系建設(shè)現(xiàn)狀及完善措施[J].黑龍江糧食，2021（5）：111-112.

[2] 吳紅偉，李東輝，邊甜甜，等.基于響應(yīng)面法結(jié)合熵權(quán)法多指標(biāo)優(yōu)選黃芪藥材產(chǎn)地加工炮制一體化工藝[J].中草藥，2021，52（19）：5854-5861.

[3] 王蓓.創(chuàng)新人才成長影響因素優(yōu)化模型研究[J].科技管理研究，2013，33（15）：156-160.

[4] 唐嘯虎，劉志鋒.基于改進(jìn)的k-means算法的新聞聚類的研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2020，16（10）：201-203，217.

[5] 周菲.基于DEA-Malmquist模型的重慶市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率分析[J].江蘇科技信息，2020，37（8）：44-46.

[6] 呂寶玉，張瑩.糧食質(zhì)檢體系建設(shè)的現(xiàn)狀與思考[J].價(jià)值工程，2014，33（8）：291-292.

【通聯(lián)編輯：梁書】