灰色预测法在黑龙江饲料产量预测中的应用

■韦春波 李洋洋 高颖超 贾永全

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江大庆 163319)

黑龙江是世界著名的三大黑土带之一，土地资源 是全国之首，是我国的乳业基地、畜牧强省、绿色食品强省。同时，黑龙江也是我国十大牧区之一，地域广阔，资源丰厚，环境优美，在世界上是公认的奶牛养殖黄金带。因为我省具有得天独厚的地缘优势和资源优势，所以，我省的农副产品产量大、质量佳、成本低，为我省畜牧业提供了大量优质的饲草饲料。经过几十年的发展，畜牧业已成为黑龙江省农村奔小康的支柱产业。

在畜牧业生产过程中，饲料是畜禽生产的物质基础，在养殖成本核算中占60%～70%的比例，直接影响着畜牧业的经济效益，由此可见，饲料在畜牧生产中具有至关重要的作用。随着饲料需求及种类的不断增加，饲料工业得以诞生，饲料工业是逐步发展起来的一个跨学科、跨部门、跨行业的综合工业体系。与此同时，随着人们收入和生活水平的提高，对畜产品的需求也不断增加，饲料成为“过腹增值”最直接、最经济的主要渠道。饲料工业的兴起，对我省畜牧业的发展起到了互相协调、互相促进的作用，而畜牧业已经发展成为农村经济的支柱产业，并为农民的收入提供了有利的途径，对我省农村经济和国民经济持续稳定的发展做出了积极贡献[1]。因此，科学地预测黑龙江饲料生产趋势，为黑龙江饲料生产结构的科学规划布局及发展提供现实依据，不仅对畜牧业的科学发展规划和宏观调控具有重要的指导作用，而且对农业和其他行业也具有重要的参考价值。

1 黑龙江饲料发展历程

黑龙江省饲料工业起步于20世纪70年代末，经历了40多年的发展，饲料工业取得了很大进步，畜牧业的发展对饲料业壮大起到极大的推动作用，从无到有，从小到大，经历了起步、成长与调整时期。

1978～1985年——起步时期，为了适应畜牧业的发展，饲料工业得以诞生，在近10年的发展中，从饲料工业蓬勃发展、不断壮大的阶段到初步形成了以国营饲料厂为骨干，以乡镇企业饲料厂为网络，大中小型饲料厂相结合的饲料加工体系。

1986～1999年——成长时期，从1986年开始，我省步入成长阶段，饲料产量迅速增加，1986～1992年是饲料用量增加快速成长阶段。到1989年初为止，全省以饲料原料生产、添加剂工业、加工工业、饲料机械工业等为主体的饲料工业体系已具雏形，饲料产量品质不断提高。到1988年底，配合饲料占配、混合饲料的比例已由1983年的15.5%上升到81.3%[2]。自1992年起，我省饲料产业进入了持续增长阶段，此阶段饲料需求量增加，质量逐步提高，品种更趋多样化、系列化；1997年产各种饲料225万吨，其中浓缩饲料31.5万吨，预混饲料5.5万吨，其他配合饲料188万吨[3]。

2000年以后——调整时期。2001年10月，国务院办公厅转发了农业部关于加快畜牧业发展的意见,畜牧业发展进入了一个新的振兴时期。我省的饲料工业也步入成熟与调整阶段，其总体特点是：饲料总产量的上升，饲料产品结构的变化，产品中科技含量的提高。2004年全省饲料突破500万吨，到2007年末，全省饲料产量570万吨，同比增长8%，实现产值135亿元，同比增长3.8%。2008年饲料总产量达600万吨，同比增长5%，实现产值155亿元，同比增长14%。但是，对于一些中小饲料企业也面临着大型企业市场抢占、劳动力成本激增、土地与资产贬值等一系列的挑战[4]。

经历了三个时期的快速发展，我省饲料工业的迅速崛起，对种植业的转化、粮食加工转化、畜牧业的发展都做出了重要贡献。

图1 1984～2014年黑龙江省饲料产量变化趋势

2 黑龙江省饲料产量的灰色系统预测

2.1 灰色预测法的基本原理

灰色系统理论是中国学者邓聚龙教授于1982年首次提出的一种新理论，经过十几年发展和完善，灰色系统理论在工农业生产中得到了广泛的应用，取得了很大的成果。灰色系统理论在畜牧生产管理中也有许多应用。在畜牧生产的过程中，各种内外因素具有复杂的、随机的、模糊的和不可控的特性，这些因素对畜牧生产的影响也是复杂的和灰色的。因此，灰色系统理论特别适合应用于畜牧生产系统管理中。

客观世界构成的三大要素是由物质、能量和信息，它们决定着事物的性质。客观世界也是信息世界，而在这个信息的世界里，不只有大量的已知信息，也有完全的未知信息。在系统工程的基本理论中，用颜色来表示信息系统的完备程度，对系统内部信息完全充分已知的称为白色系统；而对系统内部信息完全一无所知的称为黑色系统；部分信息明确，部分信息未知的系统称为灰色系统[5]。事物是客观存在的，是人类思想认识活动的结果，而人们的认识是一个由浅入深的过程，无法直接认识事物的客观规律，只有通过反复实践来修正主观认识并不断提高对客观事物的认识，绝大多数的客观事物对人们来说，既不是黑色的，也不是白色的，而是灰色的。畜牧系统作为自然、社会和经济系统的一个子系统，也是一个灰色系统。对于畜牧生产系统这样的一个灰色系统而言，对其预测也应该用灰色系统的原理来研究。

灰色预测是在灰色关联分析和灰色建模的基础上，通过灰色预测模块实现的。它的基本思想是将已知的信息按某种规则加以组合，构成白色模块然后按某种规则提高模块的白化程度[6]。灰色系统理论认为一切所谓的随机变量都是在一定范围内变化的灰变量，可以用灰数表示。对灰数的处理方法，也不是找其统计规律和概率分布，而是通过一定的数据处理方式来寻找数据间的规律，数据处理的方式常用的是累加生成或累减生成两种方式[7]。通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度，生成有较强规律性的数据序列，然后建立相应的微分方程模型，从而预测事物未来发展趋势的状况[8]。

2.2 构建黑龙江省饲料生产的灰色模型

目前灰色预测法中使用最多的预测模型就是关于数列预测的一个变量、一个一阶的微分模型。灰色预测模型主要通过对原始数据的累加生成序列建立指数模型来实现数据预测，其中GM(1,1)模型是基础和核心[8]。它与回归分析中的回归系数类似，是用随机的原始时间序列后按时间累加后所形成的新的时间序列，而新的时间序列呈现出一定的规律。因此，本研究根据黑龙江省饲料生产的变化趋势，以2008～2014年的我省饲料生产量作为灰色预测模型构建的原始数列如表1所示。

表1 2008～2014年我省饲料生产状况

由表1可以看到，黑龙江省饲料产量呈持续上升趋势，不过饲料在生产过程中会受到很多因素的影响，例如原料产量、客户需求量及配方营养是否均衡等诸多因素的影响。这些因素无法通过常用的预测方法来进行预测，而灰色预测法是不受其他因素的影响，是依据历史数据来进行预测，因而选用灰色预测模型。

第一步：建立GM（1，1）模型

第二步：求解离散时间相应函数为：

根据上面的公式，可以计算出原始数据的拟合数据和未来几年的预测值，预测结果见表2。

表2 我省饲料生产的预测结果

根据下列公式可以计算出均方差比值C和小误差概率P，以此检验模型的精确度。

式中：

经计算，C=0.3620，P=1.000 0，得出2009～2014年的预测产量，比较发现后，除了2009年和2010年以外，各年误差均小于2%，对比精确检验等级参照表3，发现模型的精确度达到了二级（较满意）。预测产量与实际产量的对比见图2。

表3 精度检验等级参照

图2 黑龙江省饲料实际产量与预测产量对比

3 预测模型的结果分析与评价

由预测结果可以看出，我省2015年饲料产量将约达768万吨，2016年产量约达788万吨，2017年产量约达809万吨，我省饲料产量呈现稳步增长的趋势，但增速将逐渐趋缓，这与我省饲料市场的发展情况是吻合的。本文预测的结果与实际产量的差异并不大，因我省近年产量都在递增，并未出现过产量上的波动。随着饲料工业改革的进一步深入，衔接省内外的饲料渠道将更加畅通，销往省外的饲料也会更多。从预测结果中可以发现，我省饲料工业的上升空间很大，将有可能对饲料工业有着一定的影响。

综上所述，用灰色预测模型能够准确的对未来黑龙江饲料产量进行预测，简单易行，结果较为直观，预测结果有利于解决饲料产量的问题，也有利于我们调整生产规模和生产模式，是黑龙江省饲料工业健康发展强有力的分析工具。