基于模糊DEMATEL 的烤烟烘烤影响因素分析

路晓崇，黄元炯,2，宋朝鹏*，孙福山，王松峰，张铭真，宫长荣

1．河南农业大学烟草学院，郑州市文化路95号 450002

2．河南省烟草公司，郑州市郑东新区CBD外环15号楼 450018

3．中国农业科学院烟草研究所，山东省青岛市科苑经四路11号 266101

基于模糊DEMATEL 的烤烟烘烤影响因素分析

路晓崇1，黄元炯1,2，宋朝鹏*1，孙福山3，王松峰3，张铭真1，宫长荣1

1．河南农业大学烟草学院，郑州市文化路95号 450002

2．河南省烟草公司，郑州市郑东新区CBD外环15号楼 450018

3．中国农业科学院烟草研究所，山东省青岛市科苑经四路11号 266101

烤烟烘烤效果受到诸多因素的影响，为在众多的影响因素中识别出烤烟烘烤的关键性影响因素，采用模糊DEMATEL（Fuzzy of Decision Making Trial and Evaluation Laboratory）分析法对影响烤烟烘烤的5大类（烟叶生长环境、烘烤环境、烟叶属性、装烟状况以及烘烤人员素质）17个因素的原因度与中心度进行了分析。结果表明,影响烤烟烘烤的主要因素有光照、大气温度、降雨、干球温度与湿球温度，其中烟草大田生长期间的降雨量、光照与大气温度是影响烤烟烘烤效果的根本因素，对烤房内干球温度与湿球温度的控制是影响烤烟烘烤效果的直接因素,而干球温度对烤烟烘烤的影响最大。

烤烟；烘烤；影响因素；模糊DEMATEL分析

烘烤是烟草生产中的重要环节，对烟叶品质的形成有较大影响。前人曾在烤房、烘烤原理、烘烤方式、烘烤工艺等方面进行了大量的研究［1-5］，有效地提高了烟叶烘烤品质。尤其是近年来随着智能化技术的不断发展和在烟叶烘烤中的运用［6］，取得了一定成效。然而在全国范围内烘烤技术仍存在发展不平衡、不协调的矛盾，这在一定程度上限制了烟叶品质的进一步提高［7］。我国烟叶种植广泛［8］，不同地域间的各种因素差异较大，烟叶在烘烤过程中受烟叶生长环境、烘烤环境、烟叶属性、装烟状况以及烘烤人员素质等一系列因素的影响［1-3，5-8］，且一些影响因素的量化难度较大，因此在本试验中拟构建数学模型对相关影响因素进行分析。模糊DEMATEL（Fuzzy of Decision Making Trialand Evaluation Laboratory）决策试验与评价实验室法是通过专家的定性判断，用模糊语义变量衡量因素间影响程度，将模糊语言变量赋予三角模糊数［9］，对复杂系统中因素之间的逻辑关系及相互影响程度进行分析，找出系统的内在因果关系及关键因素［10］，剖析影响系统运作的主要因素与次要因素。该方法在经济、社会、企业管理与生产等方面均有着广泛的应用［11-14］，在烟草的研究中也有一定的应用。宋朝鹏等［15］利用DEMATEL法对烤烟合作社的发展进行了研究，确定了烤烟合作社发展的关键影响因素，并提出了一系列推进现代烟草农业发展的建议。但在烟叶烘烤中未见相关的应用报道。为此，利用模糊DEMATEL法对影响烟叶烘烤的因素进行了分析，以期在实际生产过程中有重点地解决烘烤问题。

1 模糊DEMATEL模型的建立

三角模糊数A～用（l，m，u）定义，其中0≤l≤m≤u，当且仅当l=m=u时A～为一个白化的实数l，A～的隶属度函数μA（x）定义［9］为：

构建模糊DEMATEL模型所用的语言算子以及对应的三角模糊数［9］见表1。

利用表1的语言算子以及对应三角模糊数，通过专家打分的方式，构建的各个因素对其他因素影响的三角模糊直接影响矩阵见式（2）。

表1 语言变量及其三角模糊数的取值

对综合影响矩阵T～中元素按行相加得到相应因素的影响度D～i，对综合影响矩阵T～中的元素按列相加得到相应因素的被影响度R～i，再利用因素的影响度D～i和被影响度R～i计算各因素的模糊中心度D～i+R～i与模糊原因度D～i-R～i，计算公式：

当λ=0，表示决策者接受风险，即冒险型；λ=1表示决策者不接受风险；λ=1/2表示决策者对待风险无所谓［11，16］。

2 烤烟烘烤因素的确定

2.1 烤烟烘烤因素的初步确定

烟叶烘烤过程中的三大要素为对象、主体和动力。根据科学性和全面性的原则，以面向大范围烟区为目的，通过系统分析，调查归纳总结［17-22］，流程见图1。确定了影响烟叶烘烤的5类17个因素：烟叶的生长环境包括光照（A1）、降雨量（A2）、土壤类型（A3）、大气温度（A4）、土壤肥力（A5），生态环境对烟叶属性的形成有很大影响，是烟叶烘烤的重要间接影响因素［20-21，23］；烟叶的烘烤环境包括湿球温度（A6）、干球温度（A7）、烤房周围外界湿度（A8）、烤房周围外界温度（A9）；装烟因素包括装烟方式（A10）、装烟量（A11）；烟叶属性包括叶片部位（A12）、成熟度（A13）、品种（A14）、烟叶素质（A15）；人为因素包括烘烤人员的文化程度（A16）和技术经验（A17）。

图1 烤烟烘烤因素的确定流程

2.2 烤烟烘烤因素影响程度确定

利用德尔菲法（DelphiMethod）［24］，采用10分制（＞0，≤2分无影响；＞2，≤4分影响小；＞4，≤6分影响较小；＞6，≤8分影响较大；＞8，≤10分影响非常大）对确定的影响烟叶烘烤系统运作的17个因素间的影响程度进行打分，见表2。

表2 各因素的影响程度（分）

3 烤烟烘烤因素模糊DEMATEL分析

3.1 烤烟烘烤因素模糊DEMATEL过程的实现

以“影响非常大、影响大、影响小、影响非常小、无影响”等模糊语义变量（表1），表示评估指标Ai与Aj之间的相互影响程度，相同因素间无影响记作0，将表2中的打分转换为模糊语言，建立烤烟烘烤评估指标的直接影响模糊关系矩阵［9］，并将语言算子转化为三角模糊数矩阵，见表3。

表3 语言算子转化三角模糊数后原始模糊直接影响矩阵

表4 各因素综合影响的中心度与原因度

利用式（2）～式（6）得到模糊中心度与模糊原因度，利用式（7）将λ取值为1/2［24］，计算出各影响因素的中心度和原因度，见表4。

依据表4中的数据，以中心度为横坐标、以原因度为纵坐标，绘制出影响因素的原因与结果关系图（图2），在其横坐标方向上，中心度（D～i+R～i）def反映了各影响因素对整个系统的影响程度，从左到右中心度数值越大，表明该因素对烘烤系统的影响程度越大［25］；纵坐标方向上，原因度反映了各因素之间的影响关系，（D～i-R～i）def＞0，表明该因素对其他因素影响较大，称为原因因素；（D～i-R～i）def＜0，表明该因素受其他因素影响大，称为结果因素［26］。

图2 不同影响因素的因果关系图

3.2 各影响因素原因度与中心度分析

3.2.1 原因度分析

由图2可知，烟叶的生长环境因素中光照（A1）、降雨量（A2）、大气温度（A4）对烟叶烘烤影响较大，其中降雨量（A2）是影响烤烟烘烤的最重要因素；降雨量、光照、大气温度等作为烟叶大田生长的主要生态环境因素，决定了各烟区烟叶的风格特色，使不同产区烟叶在烘烤过程中变黄失水特性有较大的差异［6，20］。土壤类型（A3）、土壤肥力（A5）、烘烤人员的技术经验（A17）三个因素对结果因素有较大影响；土壤的类型与肥力与烟叶质量的形成有很大关系［27］，烘烤人员作为行为的执行者，对烟叶采收的把握、装烟方式的了解、烘烤工艺的执行有着自主控制力，通过自身的烘烤经验与烘烤知识，根据烟叶的具体变化来调控烤房的干球温度与湿球温度。装烟方式（A10）与品种（A14）两个因素对其他因素的影响相对较小，可能是大气温度、成熟度等因素影响力过大，掩盖了装烟方式与品种对烘烤的影响。烤房周围外界湿度（A8）与烘烤人员的文化程度（A16）对烟叶烘烤的影响较小，可能是由于干球温度与烘烤人员技术水平影响过大，掩盖了它们对烘烤的影响。

由图2可知，湿球温度（A6）、干球温度（A7）受到其他因素影响较大，不同的温、湿度会使烤房内烟叶的变黄速率与变黄程度以及烟叶内部生理生化变化差异较大［1，4，28］，使烤后烟叶的等级比例有较大差异；叶片部位（A12）、成熟度（A13）、烟叶素质（A15）3个因素对烤烟烘烤有一定的影响，部位中等、成熟度适中、素质好的烟叶易烤性与耐烤性均较好，决定了烟叶的烘烤难易程度［23］；烤房周围外界温度（A9）、装烟量（A11）等因素对烤烟烘烤的效果直接影响作用较小，可能是由于降雨量的影响力较大将其对烘烤的影响力所掩盖。

3.2.2 中心度分析

中心度反映了影响因素对整个烘烤系统的影响程度［29］。由图2可知，对烟叶烘烤影响最大的因素是烤房内的干球温度（A7），中心度为1.840 6，烟叶烘烤最终是通过控制烤房的温湿度来实现的，干球温度的高低对烟叶生理生化反应的快慢有着重要影响，对烟叶的烘烤效果有决定性的作用［4］。其次是大田降雨量（A2），大田降雨量对烟叶特色的形成有很大关系，尤其对烟叶含水率以及蛋白质等化学成分的影响较大，从而使烟叶的烘烤特性有较大差异［19］。湿球温度（A6）、大气温度（A4）、光照（A1）和烟叶成熟度（A13）等对烟叶烘烤系统也有较大的影响，烘烤过程中湿球温度与干球温度配合共同控制烟叶的烘烤环境［4，20，22］；大气温度与光照主要通过影响烟叶风格特色的形成，进而影响整个烘烤系统［20］；成熟度是烟叶采收的重要判断指标，成熟度好的烟叶化学成分适宜，烟叶的变黄失水协调，烘烤的难度系数降低。而其他影响因素［18］，如装烟方式（A10）、品种（A14）等对烘烤系统的影响相对较小。

4 小结

对影响烤烟烘烤的17个因素进行了模糊DEMATEL分析，结果表明：影响烘烤的关键因素主要有降雨量、光照与大气温度，干球温度与湿球温度，成熟度与烟叶素质，烘烤人员的技术水平等，在烟叶生产过程中依据这些关键因素，对烟叶烘烤方案做出适时调整，进而构建烘烤模型，可以简化烘烤操作，科学高效地解决烘烤难题，提高烟叶品质，实现精益、精准烘烤，彰显各烟叶产区的烟叶风格特色。

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责任编辑 董志坚

Analysis of Factors Influencing Curing of Flue-cured Tobacco with Fuzzy DEMATEL Method

LU Xiaochong1,HUANG Yuanjiong1,2,SONG Zhaopeng*1,SUN Fushan3,WANG Songfeng3,
ZHANG Mingzhen1,and GONG Changrong1
1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China
2.Henan Province Tobacco Com pany,Zhengzhou 450018,China
3.Tobacco Research Institute,Chinese Academ y of Agricultural Sciences,Qingdao 266101,Shandong,China

To identify the key factors influencing the curing of flue-cured tobacco,fuzzy DEMATEL (Fuzzy of Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)method was adopted to analyze the relation and p rom inence of seventeen factors in five major categories(growing environment,curing conditions, tobacco leaf characteristics,loading status and operators’skill)affecting curing.The results showed that the major factors affecting curing of flue-cured tobacco were light irradiation,atmosphere temperature, rainfall,dry bulb temperature and wet bulb temperature;among them,the rainfall,light irradiation and atmosphere at tobacco growing stage in field were fundamental factors,the control of dry bulb temperature and wet bu lb tem perature in barn was direct factor,and d ry bulb tem perature im pacted the greatest influence on curing.

Flue-cured tobacco;Curing;Influence factor;Fuzzy DEMATEL analysis

S572.092

A

1002-0861（2015）09-0021-06

10.16135/j.issn1002-0861.20150904

2014-12-05

2015-02-05

中国烟草总公司科技项目“浓香型烤烟调制关键技术研究”（Ts-01-2011006）。

路晓崇（1988—），在读硕士研究生，研究方向：数据分析挖掘与烟叶调制生理。E-mail：ruciyubici@163.com；*

宋朝鹏，E-mail：ycszp@163.com

路晓崇，黄元炯，宋朝鹏，等.基于模糊DEMATEL的烤烟烘烤影响因素分析［J］.烟草科技，2015，48（9）：21-26.

LU Xiaochong,HUANG Yuanjiong,SONG Zhaopeng,etal.Analysis of factors influencing curing of flue-cured tobacco w ith fuzzy DEMATE Lmethod［J］.Tobacco Science&Technology，2015，48（9）：21-26.