一種糧食體系優化模型的研究

時寬龍　劉浡軒　吳海鵬

摘要：長期以來，世界各國為了“零饑餓”這一目標做出了諸多努力，但全球糧食形勢依然十分嚴峻。因此，對目前的糧食體系進行調整是極其重要的。為了建立糧食體系模型，先建立可持續發展、效率、公平性、盈利能力四個指標模型。首先，建立可持續發展模型，選取平均溫度值、降水量、甲烷排放量、二氧化碳排放量四個子指標，將搜集到的數據進行0-1標準化處理并且通過熵權法給出權重，從而給出可持續發展模型;然后，建立效率模型，采用DEA與Malmaquist指數相結合的方法，來計算一個國家糧食體系的效率值指數;接著，建立公平性模型，根據國家GDP進行K-means聚類，將公平性分成四類，并且給每一類一個固定值作為公平性指數值;其次，建立盈利能力模型，通過采用盈利率PAE值計算公式一個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，將四個模型計算得到的值進行0-1標準化處理，通過調整糧食體系優化模型中四個指標的權重值代表優先順序，觀察糧食體系的變化，從而實現糧食體系的優化。

關鍵詞：熵權法;K-means聚類;0-1標準化;優化模型

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）09-0108-03

1 糧食體系建立

1.1 相關名詞解釋

糧食體系指數[1]：糧食體系指數指一個國家糧食體系的現狀，反映了一個國家的饑餓指數狀況。

可持續發展指數：可持續指數是一項整合性指標系統，體現了極端氣候狀況、過去與現在的污染程度。

效率指數：效率指數是指在給定的投入成本下，進行糧食產出數量的能力。

公平性指數：公平性指數是指在糧食體系下一個國家所處的公平程度。

盈利能力指數：盈利能力指數是指在糧食體系下獲得收益的能力，也體現了此國家在當前糧食體系中的適應能力。

1.2 可持續發展模型

步驟一：通過建立極端氣候指數模型來計算出極端氣候指數;

步驟二：通過數據處理之后進行熵權法[2]確定權重;

最后，使用SPSS軟件分別將平均溫度，降水量，CH4排放量，CO2排放量計算標準化后的值，并且通過MATLAB軟件將每個國家的數據進行熵權法計算出權重。此處，以乍得、中國、玻利維亞為例，計算權重值如下表所示：

1.3 效率指標模型

采用DEA與Malmaquist指數相結合[3]的方法，來計算一個國家糧食體系的效率值指數。通過將Malmquist指數與DEA結合，能夠實現對效率動態變化的描述。此模型將糧食體系的全要素生產率（TFPch）分解為技術效率（Effch）和技術進步（Techch），技術效率（Effch）又可進一步分解為純技術效率（Pech）和規模效率（Sech）。

將搜集到的數據用Excel處理計算得到農業生產效率指數，即為效率值，后進行按前面0-1標準化過程所述進行相同處理。最后使用SPSS軟件進行計算標準化結果。

1.4 公平性指數模型

通過對國家GDP數據進行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價指標，也就是說兩個對象之間距離越近，則它們的相似性越大[4]。

1.5 盈利能力指數模型

通過尋找一個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計算出盈利率，并且將計算結果按前面0-1標準化步驟進行相同的處理。最終處理得到的結果作為盈利能力指標值。

2 模型結果求解

建立糧食評價體系公式如下：

y=αM+αSD+αPAE+αGP

y為糧食評價體系指數，M為效率值指數，SD為可持續性發展指數，PAE為盈利能力指數，GP為公平性指數。

α為每個指標的權重，α的值越大，代表順序越優先。

我們設立給四個權重分別設立六個組別來計算糧食評價體系指數值。

以玻利維亞為例，計算指標賦值不同的六組得到結果。

使用Matlab軟件計算結果如下圖所示：

3 結語

從模型求解結果可以得到，如果一個糧食體系在公平和可持續性方面得到明顯優化時，糧食體系指數值會增長，這說明國家的饑餓指數明顯降低[6]，即糧食體系分配更加公正合理。因此，挨餓的人數會大大減少。對比優先考慮效率和盈利能力優先考慮的情況時，我們發現在優先考慮公平和可持續性方面的情況下，糧食體系指數更大。因此，聯合國糧食及農業組織需要修改糧食體系，為了優先考慮公平和可持續性發展發布政策等相關條例。

參考文獻：

[1] 趙宏偉.糧食質量監測體系建設現狀及完善措施[J].黑龍江糧食，2021（5）：111-112.

[2] 吳紅偉，李東輝，邊甜甜，等.基于響應面法結合熵權法多指標優選黃芪藥材產地加工炮制一體化工藝[J].中草藥，2021，52（19）：5854-5861.

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

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

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

[6] 呂寶玉，張瑩.糧食質檢體系建設的現狀與思考[J].價值工程，2014，33（8）：291-292.

【通聯編輯：梁書】