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關鍵詞：層次分析模型 真空干燥 熱風干燥 工藝優(yōu)選 綜合評判體系
我國是糧食生產大國之一，剛收獲的糧食水分含量很高，霉菌會大量繁殖，使谷物產生霉變。近年來，采用谷物干燥機干燥糧食的比例大幅度上升，有效地防止了糧食的霉變，保證了糧食的豐產豐收。而糧食現(xiàn)有干燥方式對糧食品質破壞嚴重，干燥能耗較高、最終加工企業(yè)要求的糧食加工品質參數(shù)得不到保障，糧食干燥后破碎和爆腰嚴重，造成流通環(huán)節(jié)損失增加。因此，在保證正常降水的前提下，急需尋找干燥新技術、新工藝，提高我國糧食干燥品質水平，節(jié)約能源，保障國家糧食安全。
解決糧食干燥難題，盡可能保持原有的色、香、味、形及營養(yǎng)成分，消除傳統(tǒng)干燥過程中溶質失散、表面硬化、品質下降等問題，達到品質、節(jié)能、環(huán)保的三控目標。因而優(yōu)選干燥工藝始終是一項重要的研究課題。針對我國糧食干燥的現(xiàn)狀，以真空低溫干燥和熱風干燥兩種供選方案，經(jīng)過300t/d玉米生產性試驗綜合評判，選擇合理的干燥工藝，提高糧食的干燥品質、減少糧食干燥損失具有重要意義。
層次分析法是分析多目標、多準則等復雜決策問題的有力工具。它具有思路清晰、方法簡單、適用范圍廣、系統(tǒng)性強、便于推廣等特點。本文通過AHP方法對糧食干燥整體效益進行綜合分析，以期給干燥工藝的選擇提供某種程度上的依據(jù)。
1 層次分析法及原理
層次分析法（The Analytic Hierarchy Pricess，以下簡稱AHP）是由美國運籌學家、匹茲堡大學薩蒂（T.L.Saaty）教授于本世紀70年代提出的，他首先于1971年在為美國國防部研究“應急計劃”時運用了AHP，又于1977年在國際數(shù)學建模會議上發(fā)表了“無結構決策問題的建模—層次分析法”一文，此后AHP在決策問題的許多領域得到應用，同時AHP的理論也得到不斷深入和發(fā)展。AHP于1982年傳入我國。
層次分析法的基本思想就是將組成復雜問題的多個元素權重的整體判斷轉變?yōu)閷@些元素進行“兩兩比較”，然后再轉為對這些元素的整體權重進行排序判斷，最后確立各元素的權重。糧食干燥品質質量評估指標體系是一個具有多層次、多指標的復合體系，在這個復合體系中，各層次、各指標的相對重要性各不相同，難以科學確定，常用的經(jīng)驗估值法，專家確定法等方法難以奏效甚至一籌莫展。層次分析法通過構造判斷矩陣，首先，明確問題中包含的各因素及其相互關系，把要解決的問題分層系列化，根據(jù)問題的性質和所要達到的目標，將問題分解為不同的組成因素，按照因素之間的相互影響和隸屬關系將其分層組合，形成一個遞階的、有序的、層次結構模型。其次，對模型中的每一層次因素的相對重要性，依據(jù)人們對客觀現(xiàn)實的判斷給予定量表示，再利用數(shù)學方法確定每一層次全部因素相對重要性次序的權值。最后，通過綜合計算各層因素相對重要性的權值，得到最低層相對于最高層的相對重要性次序的組合權值，以此作為評價和選擇方案的依據(jù)。利用層次分析法，不僅可以降低工作難度，提高指標權重的精確度和科學性，而且通過采取對判斷矩陣進行一致性檢驗等措施，有利于提高權重確定的信度和效度，同時，計算矩陣特征向量時，可以利用和積法、冪法和方根法等多種思路，并可以應用計算機來處理數(shù)據(jù)，具有較強的可操作性，能取得較令人滿意的決策結果。
Saaty等人建議可以采取對因子進行兩兩比較建立成對比較矩陣的辦法，其中兩個元素兩兩比較哪個重要，重要多少，對重要性程度按1～9賦值（重要性標度值見表1）。全部比較結果用正互反矩陣表示：
表1 重要性標度含義表
表2 平均隨機一致性指標RI的經(jīng)驗值
通過生產性試驗和檢測機構進行測試，并對產品質量、能源消耗和環(huán)境污染進行評估分析，目的是從兩種方案中選擇最佳的生產工藝（見表3）。
表3 三種不同干燥工藝方案
通過生產測試，在深入分析問題后，找出影響糧食干燥的品質、節(jié)能、環(huán)保各個因素。這時目標層因素和方案層因素一般都比較明確，而準則層因素通常較多，需要仔細分析它們的相互關系，及上下層次關系和同組關系，對糧食干燥整體效益的具體層次劃分如圖1所示。
圖1 糧食干燥遞結層次結構示意圖
準則層B對目標層A所占權重，B層的3個因素經(jīng)過C23 次對比，形成下列正互反矩陣：
表4 D對C的權向量、特征值及一致性指標
表5 C對A的組合權重
0.7500×0.0630+0.6667×0.3781+0.8750×0.1890+0.6667×0.0546+0.8333×0.1638+0.8750×0.0189+0.7500×0.1326= 0.7536；
方案D2熱風干燥工藝的組合權值為：
0.2500×0.0630+0.3333×0.3781+0.1250×0.1890+0.3333×0.0546+0.1667×0.1638+0.1250×0.0189+0.2500×0.1326= 0.2464；
因此方案層C對目標層A的組合權向量為：
3 結果分析
從方案層總排序的結果看，真空低溫干燥工藝（D1）的權重（0.7536）遠遠大于熱風干燥工藝（D2）的權重（0.2464），因此，最終的決策方案是選擇真空低溫干燥工藝進行生產。
對于準則層B的3個因子，產品品質（B1）的權重最高（0.6301），節(jié)能降耗（B2）的權重（0.2184）和綠色環(huán)保（B3）的權重（0.1515）都比較低，說明在決策中比較看重產品質量。
對于不看重的節(jié)能降耗（B2），其影響的兩個因子電耗指標（C4）、煤耗指標（C5）單排序權重都是真空低溫干燥工藝遠遠大于熱風干燥工藝；而對于不看重的綠色環(huán)保（B3），其影響的兩個因子綠色指標（C6）、環(huán)境指標（C7）單排序權重同樣也是真空低溫干燥工藝遠大于熱風干燥工藝；對于比較看重的產品品質（B1），其影響的三個因子的單排序權重同樣是真空低溫干燥工藝遠大于熱風干燥工藝，由此可以推出，真空低溫干燥工藝方案由于產品品質較為突出，權重也會相對突出。由此我們可以分析出決策思路，都是采用真空低溫干燥工藝方案更佳。
經(jīng)過生產性試驗和對比，對玉米進行真空低溫干燥，可實現(xiàn)快速干燥。以含水率為24%的潮糧進行干燥，獲得含水率為14.5%的干糧，達到相同干燥程度時，真空低溫干燥遠比常壓熱風干燥所需時間少；單位耗熱量低于5000kJ/kg·H2O，遠低于熱風系列烘干工藝熱耗，節(jié)能30%左右，具有干燥品質好、降水速度快、產量高、能耗低、操作方便、經(jīng)濟性價比高等優(yōu)點。
層次分析法對人們的思維過程進行了加工整理，提出了一套系統(tǒng)分析問題的方法，為科學評判和決策提供了較有說服力的依據(jù)，層次分析方法用于糧食干燥品質質量的分析具有一定實際意義。但層次分析法也有其局限性，主要表現(xiàn)在：（i）它在很大程度上依賴于人們的經(jīng)驗，主觀因素的影響很大，它至多只能排除思維過程中的嚴重非一致性，卻無法排除決策者個人可能存在的嚴重片面性。（ii）比較、判斷過程較為粗糙，不能用于精度要求較高的決策問題。
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基金項目：“十一五”國家科技支撐計劃“糧食干燥新技術裝備和設施研究開發(fā)與示范”項目（2006BAD08B06）。
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