灰色預(yù)測(cè)法在黑龍江飼料產(chǎn)量預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

■韋春波 李洋洋 高穎超 賈永全

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，黑龍江大慶 163319)

黑龍江是世界著名的三大黑土帶之一，土地資源 是全國(guó)之首，是我國(guó)的乳業(yè)基地、畜牧強(qiáng)省、綠色食品強(qiáng)省。同時(shí)，黑龍江也是我國(guó)十大牧區(qū)之一，地域廣闊，資源豐厚，環(huán)境優(yōu)美，在世界上是公認(rèn)的奶牛養(yǎng)殖黃金帶。因?yàn)槲沂【哂械锰飒?dú)厚的地緣優(yōu)勢(shì)和資源優(yōu)勢(shì)，所以，我省的農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)量大、質(zhì)量佳、成本低，為我省畜牧業(yè)提供了大量?jī)?yōu)質(zhì)的飼草飼料。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，畜牧業(yè)已成為黑龍江省農(nóng)村奔小康的支柱產(chǎn)業(yè)。

在畜牧業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，飼料是畜禽生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在養(yǎng)殖成本核算中占60%～70%的比例，直接影響著畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，由此可見(jiàn)，飼料在畜牧生產(chǎn)中具有至關(guān)重要的作用。隨著飼料需求及種類(lèi)的不斷增加，飼料工業(yè)得以誕生，飼料工業(yè)是逐步發(fā)展起來(lái)的一個(gè)跨學(xué)科、跨部門(mén)、跨行業(yè)的綜合工業(yè)體系。與此同時(shí)，隨著人們收入和生活水平的提高，對(duì)畜產(chǎn)品的需求也不斷增加，飼料成為“過(guò)腹增值”最直接、最經(jīng)濟(jì)的主要渠道。飼料工業(yè)的興起，對(duì)我省畜牧業(yè)的發(fā)展起到了互相協(xié)調(diào)、互相促進(jìn)的作用，而畜牧業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，并為農(nóng)民的收入提供了有利的途徑，對(duì)我省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)[1]。因此，科學(xué)地預(yù)測(cè)黑龍江飼料生產(chǎn)趨勢(shì)，為黑龍江飼料生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的科學(xué)規(guī)劃布局及發(fā)展提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)，不僅對(duì)畜牧業(yè)的科學(xué)發(fā)展規(guī)劃和宏觀調(diào)控具有重要的指導(dǎo)作用，而且對(duì)農(nóng)業(yè)和其他行業(yè)也具有重要的參考價(jià)值。

1 黑龍江飼料發(fā)展歷程

黑龍江省飼料工業(yè)起步于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，飼料工業(yè)取得了很大進(jìn)步，畜牧業(yè)的發(fā)展對(duì)飼料業(yè)壯大起到極大的推動(dòng)作用，從無(wú)到有，從小到大，經(jīng)歷了起步、成長(zhǎng)與調(diào)整時(shí)期。

1978～1985年——起步時(shí)期，為了適應(yīng)畜牧業(yè)的發(fā)展，飼料工業(yè)得以誕生，在近10年的發(fā)展中，從飼料工業(yè)蓬勃發(fā)展、不斷壯大的階段到初步形成了以國(guó)營(yíng)飼料廠(chǎng)為骨干，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)飼料廠(chǎng)為網(wǎng)絡(luò)，大中小型飼料廠(chǎng)相結(jié)合的飼料加工體系。

1986～1999年——成長(zhǎng)時(shí)期，從1986年開(kāi)始，我省步入成長(zhǎng)階段，飼料產(chǎn)量迅速增加，1986～1992年是飼料用量增加快速成長(zhǎng)階段。到1989年初為止，全省以飼料原料生產(chǎn)、添加劑工業(yè)、加工工業(yè)、飼料機(jī)械工業(yè)等為主體的飼料工業(yè)體系已具雛形，飼料產(chǎn)量品質(zhì)不斷提高。到1988年底，配合飼料占配、混合飼料的比例已由1983年的15.5%上升到81.3%[2]。自1992年起，我省飼料產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了持續(xù)增長(zhǎng)階段，此階段飼料需求量增加，質(zhì)量逐步提高，品種更趨多樣化、系列化；1997年產(chǎn)各種飼料225萬(wàn)噸，其中濃縮飼料31.5萬(wàn)噸，預(yù)混飼料5.5萬(wàn)噸，其他配合飼料188萬(wàn)噸[3]。

2000年以后——調(diào)整時(shí)期。2001年10月，國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)了農(nóng)業(yè)部關(guān)于加快畜牧業(yè)發(fā)展的意見(jiàn),畜牧業(yè)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的振興時(shí)期。我省的飼料工業(yè)也步入成熟與調(diào)整階段，其總體特點(diǎn)是：飼料總產(chǎn)量的上升，飼料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化，產(chǎn)品中科技含量的提高。2004年全省飼料突破500萬(wàn)噸，到2007年末，全省飼料產(chǎn)量570萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)8%，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值135億元，同比增長(zhǎng)3.8%。2008年飼料總產(chǎn)量達(dá)600萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)5%，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值155億元，同比增長(zhǎng)14%。但是，對(duì)于一些中小飼料企業(yè)也面臨著大型企業(yè)市場(chǎng)搶占、勞動(dòng)力成本激增、土地與資產(chǎn)貶值等一系列的挑戰(zhàn)[4]。

經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期的快速發(fā)展，我省飼料工業(yè)的迅速崛起，對(duì)種植業(yè)的轉(zhuǎn)化、糧食加工轉(zhuǎn)化、畜牧業(yè)的發(fā)展都做出了重要貢獻(xiàn)。

圖1 1984～2014年黑龍江省飼料產(chǎn)量變化趨勢(shì)

2 黑龍江省飼料產(chǎn)量的灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)

2.1 灰色預(yù)測(cè)法的基本原理

灰色系統(tǒng)理論是中國(guó)學(xué)者鄧聚龍教授于1982年首次提出的一種新理論，經(jīng)過(guò)十幾年發(fā)展和完善，灰色系統(tǒng)理論在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了很大的成果?；疑到y(tǒng)理論在畜牧生產(chǎn)管理中也有許多應(yīng)用。在畜牧生產(chǎn)的過(guò)程中，各種內(nèi)外因素具有復(fù)雜的、隨機(jī)的、模糊的和不可控的特性，這些因素對(duì)畜牧生產(chǎn)的影響也是復(fù)雜的和灰色的。因此，灰色系統(tǒng)理論特別適合應(yīng)用于畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)管理中。

客觀世界構(gòu)成的三大要素是由物質(zhì)、能量和信息，它們決定著事物的性質(zhì)?？陀^世界也是信息世界，而在這個(gè)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。在系統(tǒng)工程的基本理論中，用顏色來(lái)表示信息系統(tǒng)的完備程度，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部信息完全充分已知的稱(chēng)為白色系統(tǒng)；而對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部信息完全一無(wú)所知的稱(chēng)為黑色系統(tǒng)；部分信息明確，部分信息未知的系統(tǒng)稱(chēng)為灰色系統(tǒng)[5]。事物是客觀存在的，是人類(lèi)思想認(rèn)識(shí)活動(dòng)的結(jié)果，而人們的認(rèn)識(shí)是一個(gè)由淺入深的過(guò)程，無(wú)法直接認(rèn)識(shí)事物的客觀規(guī)律，只有通過(guò)反復(fù)實(shí)踐來(lái)修正主觀認(rèn)識(shí)并不斷提高對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)，絕大多數(shù)的客觀事物對(duì)人們來(lái)說(shuō)，既不是黑色的，也不是白色的，而是灰色的。畜牧系統(tǒng)作為自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，也是一個(gè)灰色系統(tǒng)。對(duì)于畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)這樣的一個(gè)灰色系統(tǒng)而言，對(duì)其預(yù)測(cè)也應(yīng)該用灰色系統(tǒng)的原理來(lái)研究。

灰色預(yù)測(cè)是在灰色關(guān)聯(lián)分析和灰色建模的基礎(chǔ)上，通過(guò)灰色預(yù)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)的。它的基本思想是將已知的信息按某種規(guī)則加以組合，構(gòu)成白色模塊然后按某種規(guī)則提高模塊的白化程度[6]。灰色系統(tǒng)理論認(rèn)為一切所謂的隨機(jī)變量都是在一定范圍內(nèi)變化的灰變量，可以用灰數(shù)表示。對(duì)灰數(shù)的處理方法，也不是找其統(tǒng)計(jì)規(guī)律和概率分布，而是通過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理方式來(lái)尋找數(shù)據(jù)間的規(guī)律，數(shù)據(jù)處理的方式常用的是累加生成或累減生成兩種方式[7]。通過(guò)鑒別系統(tǒng)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相異程度，生成有較強(qiáng)規(guī)律性的數(shù)據(jù)序列，然后建立相應(yīng)的微分方程模型，從而預(yù)測(cè)事物未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的狀況[8]。

2.2 構(gòu)建黑龍江省飼料生產(chǎn)的灰色模型

目前灰色預(yù)測(cè)法中使用最多的預(yù)測(cè)模型就是關(guān)于數(shù)列預(yù)測(cè)的一個(gè)變量、一個(gè)一階的微分模型。灰色預(yù)測(cè)模型主要通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的累加生成序列建立指數(shù)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，其中GM(1,1)模型是基礎(chǔ)和核心[8]。它與回歸分析中的回歸系數(shù)類(lèi)似，是用隨機(jī)的原始時(shí)間序列后按時(shí)間累加后所形成的新的時(shí)間序列，而新的時(shí)間序列呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。因此，本研究根據(jù)黑龍江省飼料生產(chǎn)的變化趨勢(shì)，以2008～2014年的我省飼料生產(chǎn)量作為灰色預(yù)測(cè)模型構(gòu)建的原始數(shù)列如表1所示。

表1 2008～2014年我省飼料生產(chǎn)狀況

由表1可以看到，黑龍江省飼料產(chǎn)量呈持續(xù)上升趨勢(shì)，不過(guò)飼料在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)受到很多因素的影響，例如原料產(chǎn)量、客戶(hù)需求量及配方營(yíng)養(yǎng)是否均衡等諸多因素的影響。這些因素?zé)o法通過(guò)常用的預(yù)測(cè)方法來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，而灰色預(yù)測(cè)法是不受其他因素的影響，是依據(jù)歷史數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，因而選用灰色預(yù)測(cè)模型。

第一步：建立GM（1，1）模型

第二步：求解離散時(shí)間相應(yīng)函數(shù)為：

根據(jù)上面的公式，可以計(jì)算出原始數(shù)據(jù)的擬合數(shù)據(jù)和未來(lái)幾年的預(yù)測(cè)值，預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 我省飼料生產(chǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)下列公式可以計(jì)算出均方差比值C和小誤差概率P，以此檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木_度。

式中：

經(jīng)計(jì)算，C=0.3620，P=1.000 0，得出2009～2014年的預(yù)測(cè)產(chǎn)量，比較發(fā)現(xiàn)后，除了2009年和2010年以外，各年誤差均小于2%，對(duì)比精確檢驗(yàn)等級(jí)參照表3，發(fā)現(xiàn)模型的精確度達(dá)到了二級(jí)（較滿(mǎn)意）。預(yù)測(cè)產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量的對(duì)比見(jiàn)圖2。

表3 精度檢驗(yàn)等級(jí)參照

圖2 黑龍江省飼料實(shí)際產(chǎn)量與預(yù)測(cè)產(chǎn)量對(duì)比

3 預(yù)測(cè)模型的結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

由預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，我省2015年飼料產(chǎn)量將約達(dá)768萬(wàn)噸，2016年產(chǎn)量約達(dá)788萬(wàn)噸，2017年產(chǎn)量約達(dá)809萬(wàn)噸，我省飼料產(chǎn)量呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但增速將逐漸趨緩，這與我省飼料市場(chǎng)的發(fā)展情況是吻合的。本文預(yù)測(cè)的結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)量的差異并不大，因我省近年產(chǎn)量都在遞增，并未出現(xiàn)過(guò)產(chǎn)量上的波動(dòng)。隨著飼料工業(yè)改革的進(jìn)一步深入，銜接省內(nèi)外的飼料渠道將更加暢通，銷(xiāo)往省外的飼料也會(huì)更多。從預(yù)測(cè)結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，我省飼料工業(yè)的上升空間很大，將有可能對(duì)飼料工業(yè)有著一定的影響。

綜上所述，用灰色預(yù)測(cè)模型能夠準(zhǔn)確的對(duì)未來(lái)黑龍江飼料產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，簡(jiǎn)單易行，結(jié)果較為直觀，預(yù)測(cè)結(jié)果有利于解決飼料產(chǎn)量的問(wèn)題，也有利于我們調(diào)整生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)模式，是黑龍江省飼料工業(yè)健康發(fā)展強(qiáng)有力的分析工具。