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關(guān)鍵詞：層次分析模型 真空干燥 熱風(fēng)干燥 工藝優(yōu)選 綜合評(píng)判體系
我國是糧食生產(chǎn)大國之一，剛收獲的糧食水分含量很高，霉菌會(huì)大量繁殖，使谷物產(chǎn)生霉變。近年來，采用谷物干燥機(jī)干燥糧食的比例大幅度上升，有效地防止了糧食的霉變，保證了糧食的豐產(chǎn)豐收。而糧食現(xiàn)有干燥方式對(duì)糧食品質(zhì)破壞嚴(yán)重，干燥能耗較高、最終加工企業(yè)要求的糧食加工品質(zhì)參數(shù)得不到保障，糧食干燥后破碎和爆腰嚴(yán)重，造成流通環(huán)節(jié)損失增加。因此，在保證正常降水的前提下，急需尋找干燥新技術(shù)、新工藝，提高我國糧食干燥品質(zhì)水平，節(jié)約能源，保障國家糧食安全。
解決糧食干燥難題，盡可能保持原有的色、香、味、形及營養(yǎng)成分，消除傳統(tǒng)干燥過程中溶質(zhì)失散、表面硬化、品質(zhì)下降等問題，達(dá)到品質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保的三控目標(biāo)。因而優(yōu)選干燥工藝始終是一項(xiàng)重要的研究課題。針對(duì)我國糧食干燥的現(xiàn)狀，以真空低溫干燥和熱風(fēng)干燥兩種供選方案，經(jīng)過300t/d玉米生產(chǎn)性試驗(yàn)綜合評(píng)判，選擇合理的干燥工藝，提高糧食的干燥品質(zhì)、減少糧食干燥損失具有重要意義。
層次分析法是分析多目標(biāo)、多準(zhǔn)則等復(fù)雜決策問題的有力工具。它具有思路清晰、方法簡(jiǎn)單、適用范圍廣、系統(tǒng)性強(qiáng)、便于推廣等特點(diǎn)。本文通過AHP方法對(duì)糧食干燥整體效益進(jìn)行綜合分析，以期給干燥工藝的選擇提供某種程度上的依據(jù)。
1 層次分析法及原理
層次分析法（The Analytic Hierarchy Pricess，以下簡(jiǎn)稱AHP）是由美國運(yùn)籌學(xué)家、匹茲堡大學(xué)薩蒂（T.L.Saaty）教授于本世紀(jì)70年代提出的，他首先于1971年在為美國國防部研究“應(yīng)急計(jì)劃”時(shí)運(yùn)用了AHP，又于1977年在國際數(shù)學(xué)建模會(huì)議上發(fā)表了“無結(jié)構(gòu)決策問題的建模—層次分析法”一文，此后AHP在決策問題的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，同時(shí)AHP的理論也得到不斷深入和發(fā)展。AHP于1982年傳入我國。
層次分析法的基本思想就是將組成復(fù)雜問題的多個(gè)元素權(quán)重的整體判斷轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)這些元素進(jìn)行“兩兩比較”，然后再轉(zhuǎn)為對(duì)這些元素的整體權(quán)重進(jìn)行排序判斷，最后確立各元素的權(quán)重。糧食干燥品質(zhì)質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系是一個(gè)具有多層次、多指標(biāo)的復(fù)合體系，在這個(gè)復(fù)合體系中，各層次、各指標(biāo)的相對(duì)重要性各不相同，難以科學(xué)確定，常用的經(jīng)驗(yàn)估值法，專家確定法等方法難以奏效甚至一籌莫展。層次分析法通過構(gòu)造判斷矩陣，首先，明確問題中包含的各因素及其相互關(guān)系，把要解決的問題分層系列化，根據(jù)問題的性質(zhì)和所要達(dá)到的目標(biāo)，將問題分解為不同的組成因素，按照因素之間的相互影響和隸屬關(guān)系將其分層組合，形成一個(gè)遞階的、有序的、層次結(jié)構(gòu)模型。其次，對(duì)模型中的每一層次因素的相對(duì)重要性，依據(jù)人們對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)的判斷給予定量表示，再利用數(shù)學(xué)方法確定每一層次全部因素相對(duì)重要性次序的權(quán)值。最后，通過綜合計(jì)算各層因素相對(duì)重要性的權(quán)值，得到最低層相對(duì)于最高層的相對(duì)重要性次序的組合權(quán)值，以此作為評(píng)價(jià)和選擇方案的依據(jù)。利用層次分析法，不僅可以降低工作難度，提高指標(biāo)權(quán)重的精確度和科學(xué)性，而且通過采取對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)等措施，有利于提高權(quán)重確定的信度和效度，同時(shí)，計(jì)算矩陣特征向量時(shí)，可以利用和積法、冪法和方根法等多種思路，并可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)來處理數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的可操作性，能取得較令人滿意的決策結(jié)果。
Saaty等人建議可以采取對(duì)因子進(jìn)行兩兩比較建立成對(duì)比較矩陣的辦法，其中兩個(gè)元素兩兩比較哪個(gè)重要，重要多少，對(duì)重要性程度按1～9賦值（重要性標(biāo)度值見表1）。全部比較結(jié)果用正互反矩陣表示：
表1 重要性標(biāo)度含義表
表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI的經(jīng)驗(yàn)值
通過生產(chǎn)性試驗(yàn)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗和環(huán)境污染進(jìn)行評(píng)估分析，目的是從兩種方案中選擇最佳的生產(chǎn)工藝（見表3）。
表3 三種不同干燥工藝方案
通過生產(chǎn)測(cè)試，在深入分析問題后，找出影響糧食干燥的品質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保各個(gè)因素。這時(shí)目標(biāo)層因素和方案層因素一般都比較明確，而準(zhǔn)則層因素通常較多，需要仔細(xì)分析它們的相互關(guān)系，及上下層次關(guān)系和同組關(guān)系，對(duì)糧食干燥整體效益的具體層次劃分如圖1所示。
圖1 糧食干燥遞結(jié)層次結(jié)構(gòu)示意圖
準(zhǔn)則層B對(duì)目標(biāo)層A所占權(quán)重，B層的3個(gè)因素經(jīng)過C23 次對(duì)比，形成下列正互反矩陣：
表4 D對(duì)C的權(quán)向量、特征值及一致性指標(biāo)
表5 C對(duì)A的組合權(quán)重
0.7500×0.0630+0.6667×0.3781+0.8750×0.1890+0.6667×0.0546+0.8333×0.1638+0.8750×0.0189+0.7500×0.1326= 0.7536；
方案D2熱風(fēng)干燥工藝的組合權(quán)值為：
0.2500×0.0630+0.3333×0.3781+0.1250×0.1890+0.3333×0.0546+0.1667×0.1638+0.1250×0.0189+0.2500×0.1326= 0.2464；
因此方案層C對(duì)目標(biāo)層A的組合權(quán)向量為：
3 結(jié)果分析
從方案層總排序的結(jié)果看，真空低溫干燥工藝（D1）的權(quán)重（0.7536）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱風(fēng)干燥工藝（D2）的權(quán)重（0.2464），因此，最終的決策方案是選擇真空低溫干燥工藝進(jìn)行生產(chǎn)。
對(duì)于準(zhǔn)則層B的3個(gè)因子，產(chǎn)品品質(zhì)（B1）的權(quán)重最高（0.6301），節(jié)能降耗（B2）的權(quán)重（0.2184）和綠色環(huán)保（B3）的權(quán)重（0.1515）都比較低，說明在決策中比較看重產(chǎn)品質(zhì)量。
對(duì)于不看重的節(jié)能降耗（B2），其影響的兩個(gè)因子電耗指標(biāo)（C4）、煤耗指標(biāo)（C5）單排序權(quán)重都是真空低溫干燥工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱風(fēng)干燥工藝；而對(duì)于不看重的綠色環(huán)保（B3），其影響的兩個(gè)因子綠色指標(biāo)（C6）、環(huán)境指標(biāo)（C7）單排序權(quán)重同樣也是真空低溫干燥工藝遠(yuǎn)大于熱風(fēng)干燥工藝；對(duì)于比較看重的產(chǎn)品品質(zhì)（B1），其影響的三個(gè)因子的單排序權(quán)重同樣是真空低溫干燥工藝遠(yuǎn)大于熱風(fēng)干燥工藝，由此可以推出，真空低溫干燥工藝方案由于產(chǎn)品品質(zhì)較為突出，權(quán)重也會(huì)相對(duì)突出。由此我們可以分析出決策思路，都是采用真空低溫干燥工藝方案更佳。
經(jīng)過生產(chǎn)性試驗(yàn)和對(duì)比，對(duì)玉米進(jìn)行真空低溫干燥，可實(shí)現(xiàn)快速干燥。以含水率為24%的潮糧進(jìn)行干燥，獲得含水率為14.5%的干糧，達(dá)到相同干燥程度時(shí)，真空低溫干燥遠(yuǎn)比常壓熱風(fēng)干燥所需時(shí)間少；單位耗熱量低于5000kJ/kg·H2O，遠(yuǎn)低于熱風(fēng)系列烘干工藝熱耗，節(jié)能30%左右，具有干燥品質(zhì)好、降水速度快、產(chǎn)量高、能耗低、操作方便、經(jīng)濟(jì)性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
層次分析法對(duì)人們的思維過程進(jìn)行了加工整理，提出了一套系統(tǒng)分析問題的方法，為科學(xué)評(píng)判和決策提供了較有說服力的依據(jù)，層次分析方法用于糧食干燥品質(zhì)質(zhì)量的分析具有一定實(shí)際意義。但層次分析法也有其局限性，主要表現(xiàn)在：（i）它在很大程度上依賴于人們的經(jīng)驗(yàn)，主觀因素的影響很大，它至多只能排除思維過程中的嚴(yán)重非一致性，卻無法排除決策者個(gè)人可能存在的嚴(yán)重片面性。（ii）比較、判斷過程較為粗糙，不能用于精度要求較高的決策問題。
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