一种粮食体系优化模型的研究

时宽龙　刘浡轩　吴海鹏

摘要：长期以来，世界各国为了“零饥饿”这一目标做出了诸多努力，但全球粮食形势依然十分严峻。因此，对目前的粮食体系进行调整是极其重要的。为了建立粮食体系模型，先建立可持续发展、效率、公平性、盈利能力四个指标模型。首先，建立可持续发展模型，选取平均温度值、降水量、甲烷排放量、二氧化碳排放量四个子指标，将搜集到的数据进行0-1标准化处理并且通过熵权法给出权重，从而给出可持续发展模型;然后，建立效率模型，采用DEA与Malmaquist指数相结合的方法，来计算一个国家粮食体系的效率值指数;接着，建立公平性模型，根据国家GDP进行K-means聚类，将公平性分成四类，并且给每一类一个固定值作为公平性指数值;其次，建立盈利能力模型，通过采用盈利率PAE值计算公式一个国家在某一年在粮食体系中获得最大的净收益来作为盈利能力模型;最后，将四个模型计算得到的值进行0-1标准化处理，通过调整粮食体系优化模型中四个指标的权重值代表优先顺序，观察粮食体系的变化，从而实现粮食体系的优化。

关键词：熵权法;K-means聚类;0-1标准化;优化模型

中图分类号：TP311     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）09-0108-03

1 粮食体系建立

1.1 相关名词解释

粮食体系指数[1]：粮食体系指数指一个国家粮食体系的现状，反映了一个国家的饥饿指数状况。

可持续发展指数：可持续指数是一项整合性指标系统，体现了极端气候状况、过去与现在的污染程度。

效率指数：效率指数是指在给定的投入成本下，进行粮食产出数量的能力。

公平性指数：公平性指数是指在粮食体系下一个国家所处的公平程度。

盈利能力指数：盈利能力指数是指在粮食体系下获得收益的能力，也体现了此国家在当前粮食体系中的适应能力。

1.2 可持续发展模型

步骤一：通过建立极端气候指数模型来计算出极端气候指数;

步骤二：通过数据处理之后进行熵权法[2]确定权重;

最后，使用SPSS软件分别将平均温度，降水量，CH4排放量，CO2排放量计算标准化后的值，并且通过MATLAB软件将每个国家的数据进行熵权法计算出权重。此处，以乍得、中国、玻利维亚为例，计算权重值如下表所示：

1.3 效率指标模型

采用DEA与Malmaquist指数相结合[3]的方法，来计算一个国家粮食体系的效率值指数。通过将Malmquist指数与DEA结合，能够实现对效率动态变化的描述。此模型将粮食体系的全要素生产率（TFPch）分解为技术效率（Effch）和技术进步（Techch），技术效率（Effch）又可进一步分解为纯技术效率（Pech）和规模效率（Sech）。

将搜集到的数据用Excel处理计算得到农业生产效率指数，即为效率值，后进行按前面0-1标准化过程所述进行相同处理。最后使用SPSS软件进行计算标准化结果。

1.4 公平性指数模型

通过对国家GDP数据进行K-means聚类，将公平性分成四类。

K-means聚类：K-Means聚类算法是一种基于划分的聚类算法，基于距离的聚类算法是指采用距离作为相似性度量的评价指标，也就是说两个对象之间距离越近，则它们的相似性越大[4]。

1.5 盈利能力指数模型

通过寻找一个国家在某一年在粮食体系中获得最大的净收益来建立盈利能力模型[5]。

通过Matlab计算出盈利率，并且将计算结果按前面0-1标准化步骤进行相同的处理。最终处理得到的结果作为盈利能力指标值。

2 模型结果求解

建立粮食评价体系公式如下：

y=αM+αSD+αPAE+αGP

y为粮食评价体系指数，M为效率值指数，SD为可持续性发展指数，PAE为盈利能力指数，GP为公平性指数。

α为每个指标的权重，α的值越大，代表顺序越优先。

我们设立给四个权重分别设立六个组别来计算粮食评价体系指数值。

以玻利维亚为例，计算指标赋值不同的六组得到结果。

使用Matlab软件计算结果如下图所示：

3 结语

从模型求解结果可以得到，如果一个粮食体系在公平和可持续性方面得到明显优化时，粮食体系指数值会增长，这说明国家的饥饿指数明显降低[6]，即粮食体系分配更加公正合理。因此，挨饿的人数会大大减少。对比优先考虑效率和盈利能力优先考虑的情况时，我们发现在优先考虑公平和可持续性方面的情况下，粮食体系指数更大。因此，联合国粮食及农业组织需要修改粮食体系，为了优先考虑公平和可持续性发展发布政策等相关条例。

参考文献：

[1] 赵宏伟.粮食质量监测体系建设现状及完善措施[J].黑龙江粮食，2021（5）：111-112.

[2] 吳红伟，李东辉，边甜甜，等.基于响应面法结合熵权法多指标优选黄芪药材产地加工炮制一体化工艺[J].中草药，2021，52（19）：5854-5861.

[3] 王蓓.创新人才成长影响因素优化模型研究[J].科技管理研究，2013，33（15）：156-160.

[4] 唐啸虎，刘志锋.基于改进的k-means算法的新闻聚类的研究[J].电脑知识与技术，2020，16（10）：201-203，217.

[5] 周菲.基于DEA-Malmquist模型的重庆市农业生产效率分析[J].江苏科技信息，2020，37（8）：44-46.

[6] 吕宝玉，张莹.粮食质检体系建设的现状与思考[J].价值工程，2014，33（8）：291-292.

【通联编辑：梁书】