趙祖松穎，張衛(wèi)鵬，王剛，鄭志安，李朋濤，王姣，張平

1中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京100083；2中國煙葉公司，北京100055

現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)

基于可拓學(xué)原理的煙草田間作業(yè)機械評價研究
——以煙草田間起壟機械為例

趙祖松穎1，張衛(wèi)鵬1，王剛2，鄭志安1，李朋濤1，王姣1，張平1

1中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京100083；2中國煙葉公司，北京100055

為從用戶角度合理的對煙草田間作業(yè)機械進行適應(yīng)性評價，利用可拓學(xué)原理和方法，建立了煙草田間作業(yè)機械的可拓評價模型，而后針對煙草田間起壟機械，在提出相應(yīng)的評價指標(biāo)體系的同時，將該模型運用到對7個起壟機組的實際評價當(dāng)中。經(jīng)試驗數(shù)據(jù)采集與處理分析，結(jié)果表明：第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ機組均屬于第v類（優(yōu)），第Ⅳ機組與第Ⅶ機組分別屬于第ii類（可）和第i類（差），機組的變量特征值排序為Ⅱ(4.67)＞Ⅰ(4.07)＞Ⅴ(3.82)＞Ⅲ(3.78)＞Ⅵ(3.33)＞Ⅶ(2.53)＞Ⅳ(2.33)，其評價結(jié)果與實際情況相符合，說明該模型具有較好的適用性和可行性，可為評判煙草起壟機械適應(yīng)性滿意度提供量化的比較依據(jù)，同時該模型也對其他種植領(lǐng)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)機械選型具有較好的借鑒參考價值。

農(nóng)業(yè)機械評價；煙草；起壟機；可拓學(xué)；物元分析

煙草農(nóng)業(yè)機械化是煙葉生產(chǎn)現(xiàn)代化的一個重要載體，是先進生產(chǎn)力的重要標(biāo)志，大力發(fā)展機械化是現(xiàn)階段提高和穩(wěn)定煙草種植面積、提高煙農(nóng)收入的現(xiàn)實選擇和有效途徑。盡管我國是煙葉生產(chǎn)大國，但與美國、日本等煙草生產(chǎn)技術(shù)發(fā)達國家相比，機械化發(fā)展水平尚存在較大差距[1]。由于煙草農(nóng)機得益于大農(nóng)業(yè)的農(nóng)機具開發(fā)與成果應(yīng)用，因而目前國內(nèi)對煙草農(nóng)機的研究重點偏重于專用機械，如施肥起壟機[2]、定量穴灌追肥機[3]、施肥覆膜機[4]、移栽機[5]等，且多數(shù)采取引進、消化和吸收為主，總體上呈現(xiàn)研究水平偏低、機具適應(yīng)性差、新機型多、普及推廣面積較小等特征，從而增加了煙葉生產(chǎn)機械的科學(xué)選型與合理配置的難度，也使得這方面的研究具有必要性。

農(nóng)業(yè)部頒布的《農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定辦法》，確立了試驗鑒定選擇農(nóng)機的科學(xué)地位和重要性[6]，但對農(nóng)機產(chǎn)品的選型評價方法的研究尚處于探索階段。我國對農(nóng)機進行評價的工作從上世紀(jì)80年代后期開始起步，早期的研究以德爾菲法（Delphi）和層次分析法（AHP）為主，如1994年劉大維等開展的拖拉機總體性能評價[7]、1995年葉繼昌等提出了的一套“農(nóng)業(yè)機械性能評價及選型專家系統(tǒng)”[8]等，這一方法已經(jīng)相對成熟，也被使用得最為廣泛；而對于農(nóng)機評價后續(xù)的研究則側(cè)重于評價方法的改進，如徐澤水通過對層次分析法模糊一致性判斷矩陣轉(zhuǎn)換公式的參數(shù)對比，給出了模糊互補判斷矩陣排序的一個通用公式[9]，在保證模糊一致性判斷矩陣優(yōu)良特性基礎(chǔ)上，使得所需計算量小、簡潔、合理、有效，從而方便了實際應(yīng)用；近年來，很多學(xué)者逐漸將一些先進算法和技術(shù)，如相似系數(shù)和距離法[10]、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機技術(shù)[11]、價值工程等方法[12]應(yīng)用于農(nóng)機的評價研究，開辟了定性評價定量化的新途徑。

可拓學(xué)是一門上世紀(jì)80年代才誕生的新學(xué)科，由于可拓學(xué)擁有能方便地將社會科學(xué)和自然科學(xué)聯(lián)系起來的特點，能構(gòu)建出解決矛盾問題的框架模型[13]，因此目前正逐步被運用到各領(lǐng)域中，尤其在對于安全性的評價中最為集中，但現(xiàn)有文獻來看，將可拓學(xué)運用到農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的評價中的研究是相對較少的，僅見劉存香對農(nóng)用運輸車進行的可拓評價[14]和張建對農(nóng)業(yè)機械的安全評價[15]。此外，就評價的角度來看，大多數(shù)評價主要是針對機械性能的優(yōu)劣進行比較或判斷，這對機械的改進無疑是起到重要作用的，但是將評價與用戶的選型進行結(jié)合，讓機械的使用者根據(jù)自身的條件和情況選擇適宜工作環(huán)境的機械的研究是相對缺乏的。因而本文采取可拓學(xué)的評價方法，針對煙草田間作業(yè)機械的評價進行模型構(gòu)建，并將其運用到起壟作業(yè)環(huán)節(jié)中進行實證，探索將可拓學(xué)運用到煙草田間作業(yè)機械評價中的可能性。

1 理論評價模型

1.1 物元模型

可拓學(xué)為了簡潔有效的描述客觀世界的物、事和關(guān)系，建立了物元、事元和關(guān)系元的有序三元組，統(tǒng)稱為基元。通過形式化的模型，幫助人們解決矛盾問題，具有形式化、邏輯化、數(shù)學(xué)化的特點[16]。

以物O為對象，c為特征，O關(guān)于c的量值v構(gòu)成的有序三元組M=（O，c，v），稱為一維物元。O，c，v三者稱為物元M的三要素，其中c和v構(gòu)成的二元組（c，v）稱為物元O的特征元[17]。

若一物具有多個特征，與一維物元相仿，可以定義為多維物元M。其中O有n個特征c1，c2，…，cn，O關(guān)于ci(i=1，2，…，n)對應(yīng)的量值為v1，v2，…,vn，所構(gòu)成的陣列為：

1.2 經(jīng)典域與節(jié)域模型

公式1在可拓學(xué)中還可表示為以下形式[18-20]：

其中，Mj代表評價過程中的第j個評價等級（j∈N）；ci表示評價等級Oj的特征；vji表示Oj關(guān)于ci所規(guī)定的量值范圍；式中的＜aji,bji＞表示評價的等級j關(guān)于對應(yīng)特征ci的數(shù)值范圍，稱為特征ci的經(jīng)典域，這也意味著各評價等級特征值的取值范圍與經(jīng)典域是相對應(yīng)的，評價過程中，將根據(jù)vji判斷所處的等級j。

全部評價等級的取值范圍構(gòu)成節(jié)域，用Mp表示。記為：

式中，Op表示評價等級的全體，vji表示Op關(guān)于ci所取的量值范圍，即節(jié)域＜aji,bji＞。

1.3 關(guān)聯(lián)度計算模型

對待評物元M0，如果vji的取值不在vpi范圍內(nèi)，也就是說對象特征值不屬于某一經(jīng)典域，則認(rèn)為待評價對象Oj不滿足“非滿足不可的條件”，不予評價，如果滿足，則計算該待評價對象關(guān)于各等級的關(guān)聯(lián)度[21-23]。

通常，第i（i∈N）個指標(biāo)數(shù)值域?qū)儆诘趈（j∈N）個評價等級的關(guān)聯(lián)函數(shù)為：

式中，|vji|=bji-aji；K（jvi）表示各評價指標(biāo)值vi屬于評價等級Oj的關(guān)聯(lián)度；ρ（vi,vji）表示 vi與有限區(qū)間 vji=＜aji,bji＞ 的距；ρ（vi,vpi）表示vi與有限區(qū)間vpi=＜api,bpi＞的距；vi表示第i個評價指標(biāo)的實際數(shù)值；vji=＜aji,bji＞為經(jīng)典域;vpi=＜api,bpi＞為節(jié)域。

經(jīng)過上式的關(guān)聯(lián)度計算，若得出的關(guān)聯(lián)度值較為分散而不利于對比時，需要利用以下公式將關(guān)聯(lián)度進行歸一化處理，以方便進行比較計算：

1.4 等級評定模型

某一個關(guān)聯(lián)函數(shù)的數(shù)值表示其符合某一評價等級的隸屬程度[24-27]，而待評價物元M0整體的評價等級j的關(guān)聯(lián)度為：

其中，ωi是第i個評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，可采用多種方法得出（本文采取層次分析法得出）。

根據(jù)（6）計算出整體關(guān)聯(lián)度后，若：

則評定M0屬于等級j0。

關(guān)聯(lián)度是反映“待評價方案”接近理想方案的度量，關(guān)聯(lián)度越大，待評價方案也就越接近期望方案，為了進一步體現(xiàn)評價后的等級向某一類別的傾向，本文引入變量特征值公式細(xì)化等級類別，形式如下：

最終計算結(jié)果j*為某個級別變量特征值。例如最終評定的等級為第三等級，即j0=3，而計算出的j*=3.5，表示該機組屬于第三類偏向第四類（嚴(yán)格來說屬于第3.5類），由此除了可以看出偏向另一類的程度外，還能體現(xiàn)具體優(yōu)劣程度量化的數(shù)值，實現(xiàn)同類之中差異的比較。

2 煙草起壟機械可拓評價模型的構(gòu)建

起壟對于煙葉的生產(chǎn)能起到防澇防旱、減少病害、提高地溫、便于覆蓋地膜、控制密度等作用，是連接土地整備和煙葉種植的樞紐性環(huán)節(jié)，也是煙葉機械化生產(chǎn)過程中的重要一環(huán)，但由于起壟環(huán)節(jié)相對復(fù)雜，使其成為了制約煙草田間機械化發(fā)展的瓶頸性環(huán)節(jié)。因此，依照上述理論模型，本文針對煙草機械化種植過程中的起壟環(huán)節(jié)，在設(shè)定評價指標(biāo)后針對煙草起壟機進行模型的構(gòu)建。

2.1 評價指標(biāo)的設(shè)定

為使整個評價過程更具科學(xué)性和客觀性，該研究通過試驗測試手段直接采集整個作業(yè)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，而后將“測試數(shù)據(jù)”轉(zhuǎn)化為“評價數(shù)據(jù)”。經(jīng)對指標(biāo)進行篩選，結(jié)合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)機械質(zhì)量調(diào)查辦法》，選取作業(yè)成本、作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量、使用效果4類指標(biāo)，組成評價指標(biāo)體系[28-30]，結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 煙草起壟機械評價指標(biāo)構(gòu)成Fig.1 The structure of evaluation indexes for ridger machine

在上述指標(biāo)體系中，作業(yè)成本、作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量俱佳是起壟機組作業(yè)追求的目標(biāo)。三者是相互影響和統(tǒng)一的整體，當(dāng)過分追求某一類指標(biāo)性能時，會導(dǎo)致其他類指標(biāo)性能的下降；因此引入了使用效果類指標(biāo)，以此強調(diào)人機交互性能，從而對前三個評價的有效補充。各指標(biāo)的具體定義見表1。

表1 評價指標(biāo)說明Tab.1 Explanations about evaluation indexes

2.2 指標(biāo)的算法及獲取方式

評價指標(biāo)的獲取主要通過試驗測試的方法進行。首先，在試驗前采集機組價格、操作人員數(shù)量及工時費、機組服務(wù)半徑等數(shù)據(jù)；其次，起壟機組在相同地況下正常作業(yè)，試驗過程中記錄機組有效作業(yè)時間；最后，待田間試驗結(jié)束后，采集油耗和作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)、使用效果指標(biāo)。指標(biāo)的獲取方法和轉(zhuǎn)化公式如下：

2.2.1 作業(yè)成本類指標(biāo)

①單位作業(yè)成本

為便于不同動力、規(guī)格、品牌的機械進行成本的對比，因此采用公頃均機組成本代替直接購置成本以表示成本情況，即每公頃土地均攤的機具購置及管理的費用，將起壟機購機成本轉(zhuǎn)化為單位機組成本可采用公式[31]：

式中：Q——單位作業(yè)成本（元/ hm2）；p——起壟機組的原值（元）；s——起壟機組的殘值；I——貸款年利率（%）；L——使用年限（年）；α——按起壟機組原值收取年管理費的百分率（%）；w——起壟機組的生產(chǎn)效率（hm2/h）；D——根據(jù)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)時、農(nóng)藝要求確定的起壟環(huán)節(jié)實際作業(yè)天數(shù)（d）；t——起壟機組一天內(nèi)的實際作業(yè)時間（h/d）；B——起壟機組實際作業(yè)幅寬（m）；v——起壟機組實際作業(yè)速度（km/h）。

②單位油耗

單位油耗指每公頃的耗油量，可通過將作業(yè)前的油箱加到某一標(biāo)準(zhǔn)，而經(jīng)工作后測量再次加到這一標(biāo)準(zhǔn)所需的油量，其計算公式如下：

式中：——單位油耗（L/ hm2）；Vi1——每次加油前容器所盛油量（L）；Vi2——加油后容器剩余油量（L）；i——加油次數(shù)（i=1,2,…,n，單位：次）；S——機組作業(yè)面積（hm2）。

③單位人員費用

單位人員費用主要包括兩個部分，機手費用和輔助人員費用，單位面積內(nèi)均攤的人員費用為：

式中：C——單位人員費用（元/（人·hm2））；n——班組作業(yè)機手人數(shù)（人）；Pn——當(dāng)?shù)貦C手工時費（元/（人·h））；m——班組作業(yè)輔助人員人數(shù)（人）；Pm——當(dāng)?shù)毓凸すr費（元/（人·h））；w——起壟機組的每小時生產(chǎn)率（hm2/h）。

2.2.2 作業(yè)效率類指標(biāo)

①有效作業(yè)時間

指正常作業(yè)季，機組每天的平均作業(yè)時間，單位：h；是機組在作業(yè)季有限農(nóng)時內(nèi)完成作業(yè)的重要保證，主要考察機組全天候的作業(yè)能力，通過試驗測試或調(diào)研獲得。

②機組生產(chǎn)效率

機組生產(chǎn)效率計算公式如下：

式中：w——機組的生產(chǎn)效率（hm2/h）；S——試驗測試時起壟機組作業(yè)面積（hm2）；T0——試驗測試時起壟機組作業(yè)時間（h）。

③機組服務(wù)半徑

指起壟機組在當(dāng)?shù)貤l件下可以提供服務(wù)的最遠(yuǎn)距離，這既與機組的運移條件有關(guān)，也與機組的先進程度有關(guān)，還跟農(nóng)機服務(wù)人員的心理預(yù)期相關(guān)，單位：km。可通過實際詢問調(diào)研獲得。

2.2.3 作業(yè)質(zhì)量類指標(biāo)

結(jié)合參考文獻[28]、[29]的規(guī)定，田間測試時試驗數(shù)據(jù)采集按“五點法”進行，即在機組的“穩(wěn)定作業(yè)區(qū)”中選取4個角點（區(qū)）和1個中心（區(qū)）作為基準(zhǔn)測量點，所取的5個測點（區(qū)）的測試指標(biāo)均值為相應(yīng)起壟機組的評價指標(biāo)。起壟機的作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)可歸結(jié)為壟高、壟基寬、墑面寬、壟距，其測量如圖2所示。單一測點的測試指標(biāo)值可通過合適的測量手段（直尺，組合式型面參數(shù)測量尺[32]）直接測量獲得。

圖2 壟體截面測量示意圖Fig.2 The cross section of ridge for measuring

某作業(yè)質(zhì)量類指標(biāo)的具體計算公式如下：

2.2.4 使用效果類指標(biāo)

使用效果類指標(biāo)為定性指標(biāo)，為方便田間測試時及時有效的獲取，采用賦值量化法；即在試驗測試的基礎(chǔ)之上，給每個評價指標(biāo)規(guī)定為5個等級，分別對應(yīng)于1～5分，分?jǐn)?shù)由低到高表示差、較差、一般、較好、好。由評價者和農(nóng)戶根據(jù)機組實際作業(yè)情況評分。最后，計算各指標(biāo)得分的平均值，作為待評價起壟機組的指標(biāo)值。

2.3 指標(biāo)權(quán)重的確定

本研究側(cè)重于從用戶角度去判斷農(nóng)機的適應(yīng)情況，目的是形成一種方法為某一區(qū)域的用戶提供農(nóng)機選擇上的參考，因此用戶的意見對于權(quán)重的確定是十分重要的。為便于評價過程的具體實施，權(quán)重設(shè)置采用了層次分析法，邀請具有豐富經(jīng)驗的專家（主要為熟悉煙葉生產(chǎn)機械化專業(yè)或農(nóng)機領(lǐng)域的專家）和一線農(nóng)機用戶（主要為熟悉煙葉機械化生產(chǎn)的管理人員和技術(shù)人員）通過問卷的形式對評價指標(biāo)賦予權(quán)重，從而將以用戶為主的意見納入到權(quán)重的確立之中。其基本步驟為：1）將作業(yè)成本，作業(yè)效率，作業(yè)質(zhì)量，使用效果4個二級指標(biāo)設(shè)定為準(zhǔn)則層；2）依靠專家和用戶憑借經(jīng)驗打分，比較同一準(zhǔn)則層下三級指標(biāo)相對于該準(zhǔn)則的重要性，進行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣；計算相對于該準(zhǔn)則權(quán)向量下的三級指標(biāo)；4）進行一致性檢驗，確定二級指標(biāo)權(quán)重和三級指標(biāo)權(quán)重以及最后的合成權(quán)重。問卷調(diào)查在全國范圍內(nèi)的山區(qū)煙草種植區(qū)域內(nèi)開展，共收集有效問卷122份，其中生產(chǎn)一線的煙草農(nóng)機工作人員和用戶占89.3%，問卷處理采用SPSS 18.0軟件，得到的最終權(quán)重結(jié)果如表2所示：

表2 煙草起壟機械各指標(biāo)等級與權(quán)重Tab.2 Weight of indexes about tobacco ridger machine

2.4 評價等級的劃分與閾值的確定

為對起壟機的綜合作業(yè)效果進行有效評定，結(jié)合實地調(diào)研情況和專家意見，將最后評定的結(jié)果分為5個等級，按照綜合作業(yè)效果由低到高分別對應(yīng)于：i（差）、ii（可）、iii（中）、iv（良）、v（優(yōu)），以便于在實際評價中對最終評價結(jié)果進行判斷。對任一待評價對象，若評價數(shù)據(jù)滿足要求，可計算關(guān)聯(lián)度，判斷該對象是否屬于某等級，但為了方便進行關(guān)聯(lián)度計算和對比，故需要將評價的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過歸一化處理，使其處于0～1之間。根據(jù)以上等級將處于0～1范圍內(nèi)的數(shù)值進行等距的劃分，因而i、ii、iii、iv、v的閾值分別為 [0，0.2)，[0.2，0.4)，[0.4，0.6)，[0.6，0.8)，[0.8，1]。

根據(jù)理論模型中的公式（3）和起壟機適應(yīng)性滿意度評價指標(biāo)閾值，得到經(jīng)典域M1、M2、M3、M4、M5分別為：

由綜合作業(yè)效果評價等級的閾值，得到煙草起壟機可拓評價的節(jié)域為：

待評價對象用物元模型表示為：

3 數(shù)據(jù)處理與評定

山區(qū)（丘陵區(qū)）是我國煙葉種植生產(chǎn)的主要區(qū)域，本試驗測試在福建省開展，以評價不同起壟機械在山區(qū)作業(yè)條件下的適應(yīng)性。具體試驗在福建省長汀縣濯田鎮(zhèn)東山村塅上進行，試驗地為一年兩熟煙稻輪作地，前茬作物為水稻，收獲后根茬在溶田過程中全部粉碎還田，秸稈覆蓋量200 kg/畝。土壤質(zhì)地為砂壤土（0～40 cm 土層），平均土壤堅實度為21.27 MPa，土壤含水率為 21.05% (0～5 cm)、37.15%(5～10 cm)。本次試驗對當(dāng)?shù)爻Ｒ姷?個機組進行了測試，獲取的原始數(shù)據(jù)如表3所示：

3.1 數(shù)據(jù)的歸一化處理

為消除評價指標(biāo)值量綱的影響，統(tǒng)一指標(biāo)的變化范圍，使得評價具有統(tǒng)一性和可比性，從而方便關(guān)聯(lián)度的計算，因此將獲得的評價指標(biāo)值進行歸一化處理。其中，作業(yè)效率類、使用效果類指標(biāo)，屬“越大越好型”；作業(yè)成本指標(biāo)，屬于“越小越好型”；作業(yè)質(zhì)量類指標(biāo)屬于“中間型”，趨于某一值時為最佳。為使試驗更具有山區(qū)作業(yè)的代表性，在中間型指標(biāo)參數(shù)選擇上參照了福建、貴州、廣東、廣西、湖北、江西對山區(qū)起壟作業(yè)農(nóng)藝要求的調(diào)研數(shù)據(jù)，經(jīng)專家討論，最終確定的指標(biāo)參數(shù)如表4所示。

表3 七個機組起壟機試驗測試原始數(shù)據(jù)Tab.3 Original data of seven ridgers’test

表4 七個山區(qū)地區(qū)對煙葉種植起壟的農(nóng)藝要求及測試指標(biāo)參數(shù)Tab.4 Standards of tobacco planting ridging in seven mountainous areas and test indexes

在數(shù)據(jù)歸一化處理上，對于“越大越好”型指標(biāo)，處理公式為：

對于“越小越好”型指標(biāo)，處理公式為：

對于“中間型”型指標(biāo)，假設(shè)指標(biāo)取值范圍為[A± ?]，處理公式為：

式中，Cj-x為某機組第j個指標(biāo)值，其中x為某測試環(huán)節(jié)測試機組編號；min{Cj}、max{Cj}分別為第j個指標(biāo)值的最小值和最大值；為Cj-x歸一化后S的值；A為中間型指標(biāo)的目標(biāo)值，?為A的上下偏差范圍。

經(jīng)歸一化處理后的數(shù)據(jù)如表5：

表5 七個機組起壟機試驗測試歸一化數(shù)據(jù)Tab.5 Normalized data of seven ridgers’ test

3.2 等級評定

1）首次評價。由于沒有非滿足不可的指標(biāo)（特征），同時已在測試前按照煙草種植的標(biāo)準(zhǔn)對機器進行了調(diào)整，故該步省略。

2）建立關(guān)聯(lián)函數(shù)。以機組Ⅰ為例，結(jié)合關(guān)聯(lián)度計算公式(4)，計算得到各指標(biāo)與各評價等級的關(guān)聯(lián)度，而后利用公式(5)進行歸一化處理，最后結(jié)合權(quán)重，由公式(6)計算出K1(M0)，在由公式(7)～(9)得到評定等級j0和變量特征值j*，計算結(jié)果見表5。

根據(jù)表6中計算結(jié)果，K1(M0)的最大值出現(xiàn)在第五列，說明該機組屬于所屬等級為v，即適應(yīng)性滿意度評價結(jié)果為“優(yōu)”，進一步求出變量特征值j*，可以判斷該機組的具體特征，屬于第四類并且偏向于第五類，嚴(yán)格來說為4.07類。

同理，可得II～VII起壟機組關(guān)聯(lián)度及適應(yīng)性滿意度評定等級。最終評定結(jié)果如表7所示：

3.3 評價結(jié)果分析

由以上計算可得，在所測評的機組當(dāng)中，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ機組均屬于第v類（優(yōu)），第Ⅳ機組與第Ⅶ機組分別屬于第ii類（可）和第i類（差），以上綜合評判結(jié)果與用戶反映的實際情況相符，從試驗測試的角度對待評級起壟機組給出了明確的評判結(jié)果，說明本模型的有效性。

總體上看，機組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ綜合作業(yè)性能為v(優(yōu))，能夠滿足當(dāng)?shù)氐淖鳂I(yè)要求。其中，機組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為小馬力“手扶式”作業(yè)機組，結(jié)構(gòu)特點基本相似，均主要由犁刀變速箱體、傳動軸、傳動鏈條、犁刀軸、犁刀等部件所組成，其購機成本低、可靠性高、安全性好，但勞動強度偏大、作業(yè)效率低、操作舒適性較差；而Ⅴ、Ⅵ號機組為“履帶自走式”，主要由發(fā)動機、行走系統(tǒng)、液壓提升系統(tǒng)、起壟機構(gòu)等部分組成，其作業(yè)質(zhì)量高、使用效果好，但作業(yè)成本高。五臺機組的性能指標(biāo)存在差異，但綜合適應(yīng)性滿意度均屬于v（優(yōu)）等級。

表6 Ⅰ號機組的關(guān)聯(lián)度及評級Tab. 6 The correlative degree and the value degree of I

表7 Ⅰ-Ⅶ號機組的關(guān)聯(lián)度及評級Tab.7 The correlative degree and the value degree of I-VII

若根據(jù)j*來進行進一步的等級排序，順序為Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅴ＞Ⅲ＞Ⅵ＞Ⅶ＞Ⅳ。在同屬于v（優(yōu)）等級的范圍內(nèi)，綜合評價結(jié)果同類之中也有區(qū)別，相比于只注重于排序的評價方法而言，更有助于機組評判和選優(yōu)。同時，該模型對用戶在選擇適宜機械時更具有參考價值，例如第Ⅵ機組雖然在變量特征值的排序中處于第五位，但是等級仍然在第v等級，說明該機組綜合來說還是優(yōu)秀的，只是相對其他機組有所差距，而用戶在挑選適合自己的機械時，可綜合地考慮自身條件去更有信心的選擇那些處于優(yōu)秀等級但排序并不十分靠前的機械。

此外，就機具本身對評價的結(jié)果影響而言，“手扶式”的小型起壟機由于屬于機具和動力配合使用的類型，雖然在勞動強度、效率、舒適性等方面有不足之處，但在成本和小型化的方面具備優(yōu)勢；與其相對的是“履帶自走式”的自走型起壟機械，由于將起壟機構(gòu)和動力、行走機構(gòu)等直接在機組生產(chǎn)時進行組合配套，因此系統(tǒng)性更好，各機構(gòu)的協(xié)調(diào)配合使用上也更加優(yōu)秀，使得作業(yè)質(zhì)量、效果等方面的指標(biāo)更突出，但是由于整體機構(gòu)較復(fù)雜，支撐各機構(gòu)運轉(zhuǎn)的動力總和較大，因此作業(yè)成本和購置成本也都較高。

4 結(jié)論與討論

該研究從測試選型的角度，結(jié)合可拓學(xué)的理論知識，提出了一種煙草田間作業(yè)機械的評價方法。在對煙草起壟機械的評價實證中，從作業(yè)成本、作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量、使用效果4個方面構(gòu)建了煙草田間作業(yè)機械中起壟類機械的適應(yīng)性滿意度評價指標(biāo)體系，并系統(tǒng)的給出了14個三級指標(biāo)的定義和試驗數(shù)據(jù)采集方法，增強了煙草起壟機械適應(yīng)性滿意度評價的全面性和可行性。

對于研究的分析，本文利用了可拓學(xué)中的物元理論，使評價結(jié)果擺脫了經(jīng)典數(shù)學(xué)中“是”、“非”二值的限制，使農(nóng)機評價中既的模糊概念得以有效解決，并實現(xiàn)了同一分類之中也具有區(qū)別的評價，在提高了模型應(yīng)用的靈活性和廣泛性的同時，使得該種評價對用戶具有參考價值。

就煙草起壟機的發(fā)展而言，“手扶式”為代表的小型機具除了在作業(yè)質(zhì)量上需不斷提升外，還應(yīng)充分考慮與動力的配合性使用問題，同時注重對操作人員舒適性的改進；而“自走式”機具應(yīng)關(guān)注機械動力的高效使用問題，并在不影響作業(yè)質(zhì)量和可靠性的基礎(chǔ)上降低制造成本。

可拓學(xué)在農(nóng)機適應(yīng)性滿意度評價中的應(yīng)用尚屬一種新的嘗試，針對煙草農(nóng)機的選型而言，其研究成果還只是初步的?？赏貙W(xué)理論有著豐富的內(nèi)涵，在其他農(nóng)機選型評價領(lǐng)域中的應(yīng)用前景十分廣泛，還有很多工作值得深入研究。

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*Corresponding author.Email：zhengza@cau.edu.cn

Evaluation of tobacco farming machinery based on extenics: taking ridging machine as an example

ZHAO Zusongying1，ZHANG Weipeng1，WANG Gang2，ZHENG Zhian1，LI Pengtao1，WANG Jiao1，ZHANG Ping1
1 College of Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China;2 China National Tobacco Corporation, Beijing 100055, China

In order to get reasonable applicability evaluation for tobacco farming machinery from user's point of view, an evaluation model for tobacco farming machinery was set up based on extenics principle and method. The model was applied to evaluate 7 ridging machines together with corresponding evaluation index system. Analysis of experiment data showed that I, II, III, V, VI units belong to class V(superior) while IV and VII units belong to class II (general) and I (inferior), respectively. The variable eigenvalue ranking of each unit was in the order of II (4.67), I (4.07), V (3.82), III (3.78), VI (3.33), VII (2.53), and IV (2.33). Evaluation results were consistent with actual situation, implying that the model had good applicability and feasibility and could provide quantitative and comparable data reference for ridging machinery evaluation. This model also had reference value for selection of machinery in other agricultural fi elds.

farming machinery evaluation; tobacco; ridging machinery; extenics; matter element analysis

趙祖松穎，張衛(wèi)鵬，王剛，等. 基于可拓學(xué)原理的煙草田間作業(yè)機械評價研究——以煙草田間起壟機械為例[J]. 中國煙草學(xué)報，2017,23（2）

中國煙葉公司《煙葉技術(shù)改進項目》(No. 3241304)

趙祖松穎(1991—)，博士生，主要從事農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程方向研究，Email：vinminor@126.com

鄭志安（1965—），Email：zhengza@cau.edu.cn

2016-02-03；< class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期：

日期：2017-04-25